7,4 biljard berekeningen per seconde. Wetenschappers maken gebruik van enorme supercomputers om erachter te komen hoe het klimaat er in de toekomst uit zal zien.
Maar met een sterk versimpelde variant van het wetenschappelijke klimaatmodel kun jij met een gewone calculator het toekomstige klimaat voorspellen.
Het model bestaat uit één formule:
Als je geen zin hebt om die formule zelf in te toetsen op een calculator, kun je de invulvelden hieronder gebruiken.
Waar bestaat het model uit?
Het model is extreem versimpeld. Het berekent de oppervlaktetemperatuur van de aarde, T, gemeten in Kelvin (je kunt het omrekenen naar Celsius door er 273,15 af te trekken).
Maar het model neemt aan dat de aarde een egale grijze bol met een simpele, gelijkmatige atmosfeer is – het houdt dus geen rekening met wind, verdamping en temperatuurverschillen op diverse plekken op aarde.>
In het model valt een bepaalde hoeveelheid zonne-energie, S, op het aardoppervlak, en een deel van die energie wordt direct teruggekaatst naar de ruimte. Hoeveel zonne-energie er weer verdwijnt, wordt bepaald door de zogeheten albedowaarde, α.

Een deel van de warmte van het aardoppervlak wordt geabsorbeerd door de atmosfeer, en de rest vervliegt in de ruimte. Hoeveel warmte de atmosfeer opvangt, wordt bepaald door de zogeheten emissiviteit van de atmosfeer, ε.
De atmosfeer staat daarna de geabsorbeerde warmte weer af. De helft gaat naar de ruimte, de andere helft gaat terug naar de aarde en draagt bij aan de opwarming van de planeet.
Laat de atmosfeer weg
Voor S, α en σ hebben we de normale waarden al ingevuld:
S = 342 W/m2
α = 0,30
σ = 5,67*10-8 W/m2/K4
Onze atmosfeer heeft normaal gesproken een emissiviteit, ε, van 0,76. Als de atmosfeer alle warmte van de aarde zou absorberen, zou ε 1 zijn, en als de aarde geen atmosfeer had, zou ε 0 zijn.
Opgave 1: Pas de emissiviteit aan en bereken wat de temperatuur op aarde zou zijn zonder atmosfeer:
Weet je niet meer wat emissiviteit is? Dat is het gedeelte van de warmtestraling van de aarde dat de dampkring opvangt.
Je vindt de oplossing ook onder aan de pagina.
Laat het ijs smelten
In het simpele model kunnen we dit effect nabootsen door de albedowaarde, α, van de aarde te verlagen.
De albedowaarde van de aarde is een gemiddelde van de albedowaarden van de diverse soorten oppervlakken en het wolkendek van onze planeet. Ze hangt daarom af van het percentage van het aardoppervlak dat door de verschillende soorten oppervlakken wordt gevormd, en van het gedeelte van de planeet dat wordt bedekt door wolken.
Opgave 2: Pas het percentage van elk soort oppervlak aan om erachter te komen wat de albedowaarde en de temperatuur zouden worden als al het ijs op aarde smelt. Ga ervan uit dat zee-ijs wordt vervangen door zee en landijs door gras, en dat de andere waarden gelijk blijven:
Weet je niet meer wat albedo is? Dat is het gedeelte van het zonlicht dat de aarde rechtstreeks terugkaatst de ruimte in.
Je vindt de oplossing ook onder aan de pagina.
Let op: Dit klimaatmodel is sterk versimpeld. De opgave houdt geen rekening met stijgingen van de zeespiegel of de vele gevolgen die het smelten van het ijs heeft voor weersystemen en zeestromingen. De opwarming van de aarde kan bovendien invloed hebben op bijvoorbeeld woestijnen, bossen en wolken.
Verminder de uitstoot
Koolstofdioxide verhoogt dus de emissiviteit, ε, van de atmosfeer, het percentage van de warmtestraling van de aarde dat de atmosfeer opvangt.
Je kunt berekenen hoeveel de emissiviteit verandert als je de zogeheten stralingsforcering, F, van het gas en de huidige temperatuur van de aarde in Kelvin, T0, kent.
Stijging van emissiviteit = (2*F/(σ*T04))*1,7
Het eerste deel van de formule gaat uitsluitend over het effect van koolstofdioxide. Het getal 1,7 is bedoeld om er rekening mee te houden dat de temperatuurstijging onder andere leidt tot meer waterdamp in de atmosfeer, wat de emissiviteit verder verhoogt.
In 2100 is de stralingsforcering, F, waarschijnlijk:
- 7 W/m2, als we net zo veel koolstofdioxide blijven uitstoten als nu
- 2 W/m2, als we de uitstoot sterk omlaag brengen
Opgave 3: Bereken hoe warm de aarde wordt in deze twee scenario’s. We hebben de huidige temperatuur van de aarde ingesteld op 287,2 K (14,1 ℃) en de albedowaarde op 0,30:
Je vindt de oplossing ook onder aan de pagina.
Let op: Dit is een sterk versimpeld model. De invloed van kooldioxide op de straling is niet overal in de atmosfeer hetzelfde, en de wetenschap werkt nog aan precieze cijfers. Bovendien stimuleert de opwarming van de aarde processen als verdamping, waardoor het moeilijk is om de toekomstige emissiviteit te voorspellen.
Reken verder
Je kunt ook zelf experimenteren met het model.
Denk eraan dat het sterk versimpeld is. Het is vooral bedoeld om inzicht te geven in de manier waarop klimaatmodellen werken.
Je kunt meer lezen over wetenschappelijke klimaatmodellen en hoe die steeds nauwkeuriger worden in ons artikel Klimaat is te lezen in wolken en ijs.
Veel plezier!
Oplossingen
Opgave 1: De temperatuur wordt -18,2 °C, dus 32 graden kouder dan nu.
Opgave 2: De temperatuur stijgt van 14,2 naar 15,5 °C, dus een toename van 1,3 graden.
Opgave 3: Als we net zo veel kooldioxide blijven uitstoten als nu, stijgt de temperatuur tot 17,8 °C in 2100. Als we de uitstoot beperken, wordt de temperatuur 15,1 °C.