Een internationaal team van onderzoekers toont aan dat fijnstof een grotere invloed op het klimaat heeft dan gedacht.

In onze atmosfeer zijn talloze fijnstofdeeltjes te vinden. Deze deeltjes – ook wel aerosolen genoemd – zijn van invloed op de wolkvorming. En – doordat wolken zonlicht reflecteren en zo een afkoelend effect op de aarde hebben – ook op het klimaat. Een nieuw onderzoek toont nu aan dat die invloed groter is dan gedacht. En stelt dat de verwachte afname van fijnstof in de atmosfeer er waarschijnlijk voor zorgt dat juist de klimaatmodellen die een snellere opwarming van de aarde voorspellen, het bij het juiste eind zullen blijken te hebben.

Satellietgegevens
Dat is te lezen in het blad Nature Communications. De onderzoekers baseren zich op data van de Franse satelliet POLDER. Met behulp van deze satelliet konden ze niet alleen de hoeveelheid aerosolen in de atmosfeer, maar ook de grootte en vorm van deze aerosolen vaststellen. En de twee laatstgenoemde eigenschappen bepalen welke bijdrage een fijnstofdeeltje aan de wolkvorming kan leveren (zie kader).


Geschikte condensatiekernen
Onze atmosfeer is rijk aan fijnstofdeeltjes. Sommige hebben een natuurlijke oorsprong. Je kunt dan bijvoorbeeld denken aan woestijnstofdeeltjes. Andere zijn het resultaat van industriële processen. Eenmaal in onze atmosfeer aangekomen, kunnen deze fijnstofdeeltjes dienst doen als een zogenoemde condensatiekern. Hierbij condenseert water – dat eveneens volop in onze atmosfeer aanwezig is – op zo’n fijnstofdeeltje. Het resultaat is een wolkendruppel. En hoe meer van deze wolkendruppeltjes er zijn, hoe beter de zo gevormde wolk het zonlicht (en dus warmte) kan reflecteren. Maar niet elk fijnstofdeeltje is even geschikt als condensatiekern. “Woestijndeeltjes nemen bijvoorbeeld nauwelijks water op om wolkendruppeltjes te vormen, terwijl industrieel aerosol dat juist wel doet,” legt onderzoeker Otto Hasekamp, verbonden aan het Nederlands instituut voor ruimte-onderzoek (SRON), uit. Het heeft alles te maken met de grootte en de vorm van de stofdeeltjes.

Tijdens eerdere studies werd – eveneens met behulp van satellietdata voornamelijk gekeken naar het verband tussen de hoeveelheid aerosolen en de hoeveelheid wolkwaterdruppeltjes. Men schatte het aantal condensatiekernen door te meten in hoeverre licht door het aanwezige fijnstof wordt verzwakt. Op basis daarvan maakte men een inschatting van het effect dat aerosolen op de wolkvorming hebben. Maar die inschatting schiet tekort, zo stelt Hasekamp. “De mate van verzwakking van licht (extinctie) door aerosolen is deels gerelateerd aan het aantal aerosolen maar wordt deels ook bepaald door de capaciteit van de aerosolen om licht te verzwakken. De mate van verzwakking van licht kan dus veranderen zonder dat het aantal aerosoldeeltjes (en dus het aantal mogelijke condensatiekernen) verandert. Daarbovenop is niet elk aerosol-deeltje geschikt als condensatiekern. De mate van lichtverzwakking kan dus variëren zonder dat dit effect op het aantal wolkendruppels heeft. Daarom is het verband tussen lichtverzwakking en aantal wolkendruppels niet representatief voor het verband tussen het aantal condensatiekernen en het aantal wolkendruppels.” Doordat in dit nieuwe onderzoek niet alleen gekeken werd naar de hoeveelheid aerosolen, maar ook hun vorm en grootte – en dus de mate waarin aerosolen geschikt zijn als condensatiekern – ontstaat een nauwkeuriger beeld.

Snellere opwarming lijkt waarschijnlijker
Erg rooskleurig is dat beeld niet. Hasekamp en collega’s moeten namelijk concluderen dat het effect dat aerosolen op wolken – en dus het afkoelende effect daarvan – hebben, veel groter is dan gedacht. En dat is enigszins zorgwekkend als je bedenkt dat de concentratie (industrieel) fijnstof in de atmosfeer naar verwachting sterk zal gaan afnemen, doordat steeds meer overheden zich inzetten voor een verbetering van de luchtkwaliteit. Een afname van de concentratie aerosolen, betekent immers ook een afname van zeer geschikte condensatiekernen en dus het deels wegvallen van een (sterker dan gedacht) afkoelend effect. We vroegen Hasekamp wat dat heel concreet betekent voor de wereldwijde temperatuur. Hoeveel sterker zal die door een afname van fijnstof stijgen? “Wij hebben geen nieuwe temperatuurvoorspelling gedaan,” vertelt hij. “Maar wel gevonden dat de betreffende afkoelende bijdrage aan de ‘energiebalans’ (waarbij inkomende straling van de zon tegen uitgaande straling van de zon wordt weggestreept, red.) van de aarde ongeveer twee keer zo groot is als door het IPCC (het Intergovernmental Panel on Climate Change, onderdeel van de VN, red.) is geschat. Dit is niet simpel te vertalen in een temperatuurstijging. Wat we wel kunnen stellen is dat de klimaatmodellen die een grotere opwarming voorspellen waarschijnlijker zijn dan modellen die een kleinere opwarming voorspellen.”

Geo-engineering
Dat aerosolen – middels hun bijdrage aan de wolkvorming – een veel groter afkoelend effect hebben dan gedacht, lijkt misschien goed nieuws voor de aanhangers van geo-engineering. Hierbij wordt opzettelijk en op grote schaal in het klimaatsysteem ingegrepen in een poging de opwarming tegen te gaan. Er zijn verschillende vormen van geo-engineering en één ervan legt de focus op aerosolen. Echt relevant lijkt dit onderzoek daar echter niet voor te zijn, omdat deze vorm van geo-engineering niets met wolkvorming te maken heeft. Hasekamp legt uit: “De meest logische optie voor geo-engineering is om gebruik te maken van het feit dat aerosolen ook zelf zonlicht weerkaatsen en daarmee een direct afkoelend effect hebben. Hiervoor moeten de aerosolen hoog in de atmosfeer gebracht worden, waar niet voldoende water is om wolken te vormen. Dat heeft minder neven-effecten op bijvoorbeeld het weer (neerslag, etc.) dan het het beïnvloeden van de wolkenvorming.” Hoewel deze vorm van geo-engineering op papier veelbelovend lijkt, zijn er in de praktijk nog veel onbeantwoorde vragen. “De mogelijke ongewenste bij-effecten van geo-engineering door middel van directe terugkaatsing van zonlicht zijn nog niet goed in kaart gebracht.”

Meer onderzoek naar het verband tussen aerosolen en wolkvorming en ons klimaat is hard nodig. De onderzoekers kijken wat dat betreft verlangend uit naar SPEXone: een instrument waaraan ook SRON meebouwt en dat op de NASA-satelliet PACE gemonteerd moet worden. Deze satelliet gaat in 2022 de lucht in. Waar de Franse satelliet POLDER alleen bruikbare metingen boven de oceaan levert, zal SPEXone ook metingen boven land gaan doen.