Saharastof in de lucht kostte enkele dagrecords

Foto boven: Saharastof in de lucht - Albert Thibaudier

Al dagen achtereen hangt een wolk met Saharastof boven Nederland, die een temperende invloed op de hoeveelheid invallende zonnestraling heeft. Maar hoeveel scheelt dat nu in de temperatuur? En zijn we records misgelopen? Pieter Bliek bericht.

Zonnestralen die de aardse atmosfeer overdag inkomen, verwarmen de lucht van onderaf. Dat komt doordat het aardoppervlak de invallende kortgolvige straling in langgolvige warmtestraling omzet. Wolken, maar ook Saharastof kunnen de inkomende zonnestralen deels tegenhouden, met als gevolg dat minder straling het oppervlak bereikt en de temperatuur wordt getemperd.

Saharastof in de lucht - Albert Thibaudier

Lang niet alle zonnestraling komt op aarde aan

In de nacht is de uitstraling juist groter dan de inkomende straling, waardoor het afkoelt. Maar dan kunnen wolken en Saharastof de afkoeling (wat) temperen.

Advertentie

Als de zon loodrecht boven de aarde staat, bedraagt de gemiddelde hoeveelheid inkomende zonne-energie aan de rand van de atmosfeer ongeveer 1361 Watt per vierkante meter. Doordat de aarde een bol is en het de helft van de tijd nacht is, moet deze hoeveelheid door 4 worden gedeeld. De inkomende straling aan de bovenkant van de atmosfeer bedraagt dan 340 Watt.

Maar niet al deze straling komt op het aardoppervlak terecht. Rond gemiddeld 100 Watt wordt gereflecteerd door wolken, aerosolen, ijs en ook de atmosfeer. Dat is de albedo of de terugkaatsing van de aarde. Ook door verstrooiing en absorptie van straling in de atmosfeer komt minder energie op de grond terecht. De overblijvende 240 Watt wordt wel door het aardoppervlak geabsorbeerd en als warmtestraling (infrarood) teruggekaatst.

Wolken houden veel straling tegen

Het jaargemiddelde aan inkomende kortgolvige straling in Nederland over een etmaal is iets van tussen 100 en 110 Watt per vierkante meter. Doordat er in Nederland veel bewolking is, met een bewolkingsgraad van 60 tot 70 procent, bereikt zo’n 35 tot 40 procent minder aan zonnestraling het aardoppervlak, vergeleken met het wereldgemiddelde.

Maar, op een heldere zomerse dag kan de instraling wel tussen 800 en 1000 Watt per vierkante meter bedragen. Dat lijkt tegenstrijdig, maar komt doordat het jaargemiddelde over alle uren van het jaar wordt berekend, terwijl die 800–1000 W/m² alleen rond het middaguur op heldere zomerdagen voorkomen.

Advertentie

De zon stuurt straling naar het strand van Egmond aan Zee. Het zand zet de invallende, kortgolvige zonnestraling om in langgolvige warmtestraling - Pieter Bliek

Het gemiddelde tussen 100 en 110 Watt per vierkante meter wordt door nacht, winter en bewolking dus sterk naar beneden getrokken. Ook dit betreft alleen de kortgolvige straling van de zon, die de atmosfeer binnenkomt. Tel je de langgolvige straling vanaf het aardoppervlak erbij op, dan bedraagt de netto inkomende straling tussen 420 en 430 Watt per vierkante meter.

Zo kan het gebeuren dat op een wintermiddag, als de zon op het hoogste punt aan de hemel staat, toch 100 tot 300 Watt kortgolvige straling per vierkante meter het aardoppervlak in Nederland bereikt. Saharastof kan die instraling met 10 tot 30 procent verminderen. Het stof werkt als een aerosolsluier die het zonlicht deels verstrooit en absorbeert.

Ook Saharastof houdt instraling tegen

De globale instraling op een heldere dag begin maart bedraagt, als de zon op het hoogste punt aan de hemel staat, ongeveer 550 Watt per vierkante meter. Met Saharastof is dat 400 tot 480 Watt. Die vermindering heeft de afgelopen dagen op de temperaturen duidelijk effect gehad.

De gemiddelde temperaturen in het midden en zuiden bedroegen de afgelopen dagen tussen 17 en 19 graden. Door het Saharastof in de lucht en de daarbij behorende vermindering van de inkomende hoeveelheid zonnestraling kwamen de maximumtemperaturen vrijdag mogelijk 1 tot 3 graden lager uit. Was de lucht die dag helder geweest, dan waren de maximumtemperaturen in het zuiden wellicht op 21 of 22 graden uitgekomen. In die zin lijkt het er dus op dat we door de aanwezigheid van het Saharastof in de lucht toch een paar dagrecords zijn misgelopen.

Het frappante is dat de stofdeeltjes ‘s nachts juist een licht opwarmend effect hebben. Dat komt door de absorptie van van het aardoppervlak afkomstige infraroodstraling, die door het Saharastof in de lucht naar het oppervlak terug wordt gekaatst. Dit effect is veel minder sterk dan het temperende effect overdag. Het scheelt slechts 0,05 tot 0,3 graden.

In de nacht slaat de balans om

Doordat de netto-uitstraling van de kort- en langgolvige straling ’s tezamen ‘s nachts groter is dan de inkomende totaalstraling, koelt het in de regel af.

Hierbij moet worden opgemerkt dat kortgolvige straling van de zon komt en dat langgolvige straling de warmtestroom van de atmosfeer zelf is. Die komt van waterdamp, CO2, wolken en andere broeikasgassen die infraroodstraling naar beneden kaatsen. Waarbij de infraroodstraling weer van de uitstraling door het aardoppervlak afkomstig is.

Gedurende de nacht is de inkomende totale straling in Nederland tussen 250 en 320 Watt per vierkante meter. Maar de uitstraling vanaf de grond is ’s nachts veel groter dan de inkomende straling. Bij heldere nachten bedraagt de gemiddelde netto-uitstraling, het verschil dus tussen in- en uitstraling, tussen de -70 en -90 Watt per vierkante meter.

Ook in de nacht zijn er factoren die afkoeling temperaturen

Bij een netto-uitstraling van bijvoorbeeld -80 Watt is de afkoeling 4,5 graden per uur. Maar door warmtetransport uit de bodem, luchtmenging door wind en dauwvorming wordt die afkoeling in de eerste uren van de nacht geremd tot tussen 0,5 en 2 graden per uur.

Door stralingsafkoeling is het tijdens een heldere nacht aan de grond op klomphoogte 2 tot 4 graden kouder dan op anderhalve meter boven de grond. Tijdens een vorstnacht onder een sterke inversie kan dat verschil soms wel 5 tot 8 graden bedragen.

Een netto stralingsmeter meet het verschil tussen de inkomende en uitgaande straling - Pieter Bliek

Overdag is het aan de grond juist warmer dan op waarnemingshoogte, maar zijn de verschillen niet zo groot als ’s nachts. Dat komt doordat warme lucht stijgt en met de bovenliggende luchtlaag mengt. Daardoor blijft het temperatuurverschil met enkele graden relatief laag.

Duinpannen herbergen microklimaten

In de duinpannen van vrieskoujagers Pieter Bliek en Karel Holvoet zijn de verschillen tussen de maximumtemperaturen overdag en de minimumtemperaturen in de nacht veel groter dan die in de landelijke omgeving. Door de beschutte ligging kunnen er ’s nachts koudepoelen ontstaan, waarin de lucht wordt geconserveerd en door uitstraling veel verder afkoelt. Tijdens heldere nachten kan het er soms meer dan 10 graden kouder worden dan elders.

Overdag, als de zon schijnt en er weinig wind staat, kan het in de duinpannen daarentegen juist bloedheet worden. Soms wordt het op anderhalve meter hoogte tot wel 5 graden warmer dan op de warmste plek in Nederland, dezelfde dag.

De omliggende duintoppen bieden bescherming en het zanderige oppervlak zet veel meer straling om, wat een opwarmend effect heeft. Op dagen met weinig wind is er ook nog eens bijna geen luchtmenging in de pannen, hetgeen de opwarming versterkt. Zo kunnen de ’s nachts koudste plekken overdag ook de warmste plekken zijn. Deze microklimaten wijken bij ideale weersomstandigheden sterk af van het macroklimaat in de gebieden eromheen.