Klimaatmodellen zetten ons op het verkeerde been. En dat terwijl stofdeeltjes een grote impact hebben op het leven op aarde.

Stof is een belangrijk onderdeel van het klimaatsysteem op onze planeet. Wanneer het namelijk een wisselwerking aangaat met wolken, oceanen of de straling van de zon, heeft het een groots effect op de levende systemen op aarde. Het beïnvloedt namelijk alles: van het weer en regen tot zelfs de opwarming van de aarde. Het is daarom heel belangrijk dat we weten hoeveel stofdeeltjes er in onze atmosfeer circuleren. Een nieuwe studie gepubliceerd in het vakblad Science Advances stelt echter dat we dit enorm hebben onderschat. “Het verraste me dat klimaatmodellen veel grove stofdeeltjes die in de atmosfeer huizen, over het hoofd zien,” zegt onderzoeker Adeyemi Adebiyi tegen Scientias.nl.

Twee soorten stof
Onze atmosfeer bestaat uit twee soorten stof beide opgestuwd door winden die met hoge snelheid door droge gebieden razen. Enerzijds kennen we fijn stof. Dit type stof heeft een koelend effect omdat het zonlicht – op dezelfde manier zoals wolken dat doen – verstrooit. Anderzijds bestaat er grof stof. Dit stof is afkomstig van grote droge woestijnen zoals bijvoorbeeld de Sahara in Noord-Afrika. Grof stof heeft in tegenstelling tot fijn stof juist de neiging om de atmosfeer te verwarmen, net zoals broeikasgassen. Ze kunnen bovendien het hele klimaatsysteem van de aarde verwarmen door zowel inkomende straling van de zon als uitgaande straling van het aardoppervlak te absorberen. Deze deeltjes kunnen daarnaast de stabiliteit en circulatie in de atmosfeer beïnvloeden, wat vervolgens weer een impact heeft op atmosferische verschijnselen zoals orkanen.


Deze satellietfoto toont het stof over de Sahara-woestijn. Afbeelding: NASA GSFC

Het is dus essentieel om precies te weten hoeveel grof stof er in de atmosfeer zit. En niet alleen om de atmosferische verschijnselen die dit stof beïnvloedt beter te begrijpen. Juist omdat grof stof de atmosfeer verwarmt is het heel belangrijk om te weten in welke mate het bijdraagt aan de opwarming van onze planeet. “Om de impact van het stof op aardse systemen goed weer te geven, zouden klimaatmodellen de hoeveelheid atmosferische stof nauwkeurig in kaart moeten brengen,” vertelt Adebiyi. Maar onze huidige modellen schieten rigoureus te kort. “We hebben tientallen metingen van het stof die met behulp van vliegtuigjes zijn verzameld geanalyseerd, om zo een realistische inschatting te krijgen van de hoeveelheid stof dat er wereldwijd in de atmosfeer zit,” legt de onderzoeker uit. Vervolgens werden deze metingen naast klimaatmodellen gelegd. “Toen we onze resultaten vergeleken met wat wordt voorspeld door de huidige klimaatmodellen, vonden we een drastisch verschil.”

Verschil
Klimaatmodellen suggereren dat de aardse atmosfeer zo’n 4 miljoen ton grove stofdeeltjes bevat. Maar de onderzoekers kwamen erachter dat de atmosfeer van de aarde veel stoffiger is en in werkelijkheid maar liefst 17 miljoen ton grof stof herbergt. Het betekent dat er vier keer meer grof stof in de aardse atmosfeer huist dan momenteel wordt gesimuleerd door klimaatmodellen. Maar waar komt dit enorme verschil precies vandaan? “Hier zijn verschillende redenen voor,” legt Adebiyi desgevraagd uit. “Ten eerste hebben eerdere stofmetingen die boven woestijnen zijn uitgevoerd mogelijk de hoeveelheid grove stofdeeltjes wegens problemen met de meetinstrumenten onderschat. Ten tweede verdwijnen de stofdeeltjes in de modellen veel sneller uit de atmosfeer dan we in de natuur waarnemen. Mogelijk heeft dit ermee te maken dat modellen ervan uit gaan dat stofjes cirkelvormig zijn, terwijl dat in werkelijkheid niet zo is.” Daarnaast gedraagt lucht zich turbulenter als er stof in de buurt is, waardoor deze deeltjes langer in de atmosfeer worden vastgehouden. Hierdoor kunnen ze langer door de atmosfeer reizen dan modellen ons doen geloven.

De bevindingen wijzen er tevens op dat – omdat de stofdeeltjes langer in de atmosfeer blijven hangen – ze uiteindelijk ook verder van hun bron af weer neerdwarrelen. Stofdeeltjes die bijvoorbeeld uit de Sahara omhoog worden geblazen, kunnen duizenden kilometers in de atmosfeer afleggen en zelfs helemaal tot aan het Caribisch gebied of de Verenigde Staten reizen. Wanneer woestijnstof vervolgens in de oceaan terechtkomt, kan het hier duidelijk sporen achterlaten. Zo verhoogt het bijvoorbeeld de productiviteit van oceanische ecosystemen, waardoor de hoeveelheid kooldioxide die door oceanen wordt geabsorbeerd, toeneemt. Vanwege de manier waarop grof stof in wisselwerking staat met de zon en wolken, kan het daarnaast bepalen wanneer er neerslag valt en zelfs hoeveel of hoe weinig regen er uit de lucht komt zetten.

De impact van deze 17 miljoen ton grove stofdeeltjes in de atmosfeer is aanzienlijk. “We weten dat deze deeltjes een wisselwerking kunnen aangaan met straling die afkomstig is van zowel de zon, als van het aardoppervlak. Hoe meer stof, hoe groter die wisselwerking. Het stof absorbeert vervolgens de straling, wat kan leiden tot een significant groter verwarmend effect dan modellen op dit moment laten zien. Onze resultaten suggereren dat er door grof stof meer opwarming bestaat dan uit de modellen blijkt.” Of dit vervolgens door fijne stofdeeltjes kan worden gecompenseerd, valt nog te bezien. “Aangezien fijn stof het wereldwijde klimaat afkoelt, compenseert het enigszins, maar slechts tot op zekere hoogte. Op dit moment kunnen we nog niet zeggen of het verkoelende effect van het fijn stof de opwarmende effecten van de hoeveelheid grof stof in de atmosfeer volledig compenseert.”


Als de stofdeeltjes eenmaal de atmosfeer terecht zijn gekomen, kunnen we er helaas niets meer aan doen om ze eruit te halen. “De natuur doet dat zelf,” zegt Adebiyi . “Als het regent worden stofdeeltjes bijvoorbeeld uit de atmosfeer gespoeld. Uiteindelijk, ongeacht hoeveel of hoe ver ze reizen, zal het stof toch weer uit de atmosfeer op aarde neerdwarrelen.” In ieder geval geeft de studie ons een beter beeld van hoe stoffig onze atmosfeer precies is. En dat is heel belangrijk. “Als we geen goed beeld hebben van hoeveel stofdeeltjes er in onze atmosfeer zitten, zal het moeilijk zijn om de impact van het stof op het klimaatsysteem evenals in hoeverre het ons beïnvloedt, nauwkeurig te begrijpen,” meent de onderzoeker. En dus zijn de bevindingen cruciaal voor onze kennis over onze planeet die momenteel al erg aan opwarming onderhevig is.