Aardrijkskunde Aarde
4 vwo – het klimaat
Paragraaf 1: de stralingsbalans van de aarde
De stralingsbalans
De zon is de belangrijkste energiebron voor de aarde (bron 5). De straling die de aarde
ontvangt, wordt door de atmosfeer en het aardoppervlak verwerkt en uiteindelijk weer
terug naar het heelal gestraald. We stellen de hoeveelheid inkomende zonnestraling
voor het gemak even gelijk aan 100 eenheden (bron 7). Er worden dan 31 eenheden
zonnestraling door stofdeeltjes (3), wolken (19) en het aardoppervlak (9) meteen weer
teruggekaatst naar het heelal. 20 eenheden worden door de atmosfeer geabsorbeerd
en 49 eenheden bereiken het aardoppervlak.
De inkomende zonnestraling bestaat uit kortgolvige straling. Dat wil zeggen dat
binnen de straling de energie heel compact vervoerd wordt. Je kunt dit vergelijken met
een magnetron: in korte tijd is je maaltijd opgewarmd. De atmosfeer (vergelijk dit met
de lucht in de magnetron) is te dun om dit soort straling goed te kunnen absorberen.
Het aardoppervlak wordt er echter wel goed door opgewarmd en straalt daardoor op
zijn beurt ook weer straling uit. Deze straling is langgolvig en dus wordt de energie
minder compact vervoerd. Je kunt dit vergelijken met radiogolven: je radio herkent ze,
maar jij merkt er niets van.
Vreemd genoeg straalt het aardoppervlak veel meer langgolvige straling uit dan het
aan kortgolvige ontvangt: 114 eenheden maar liefst! Dit komt omdat het
aardoppervlak naast de 49 eenheden kortgolvige straling ook nog 95 eenheden
langgolvige straling ontvangt door het broeikaseffect. Slechts 12 eenheden verlaten de
aarde direct. De overige 102 eenheden worden geabsorbeerd door de atmosfeer en
daarvan worden er dus weer 95 terug gestraald naar de aarde. Er blijven nu wat
restjes over aan het aardoppervlak. 49 plus 95 is namelijk 144 en niet 114. De 30
overgebleven eenheden worden omgezet in twee vormen van energie: latente energie
(23) en voelbare warmte (7). Latente energie betekent niet meer dan dat er water
verdampt. Voelbare warmte is direct voelbaar als warmte en is dus geen stralingsvorm
meer.
Ook in de atmosfeer hebben we nog niet alles besproken. 102 plus 30 (latente energie
en voelbare warmte) plus 20 (kortgolvige straling die direct door de atmosfeer is
geabsorbeerd: 17 plus 3 uit de linker afbeelding in bron 7) is namelijk 152 en niet 95.
De overgebleven 57 eenheden worden naar het heelal uitgestraald als langgolvige
straling.
Wat we nu beschreven hebben, is de stralingsbalans. De inkomende 100 eenheden
kortgolvige straling worden verwerkt en uiteindelijk weer als 31 eenheden kortgolvige
straling en 69 eenheden langgolvige straling teruggegeven aan het heelal: dit is de
uitgaande straling. Dit evenwicht noemen we ook wel een dynamisch evenwicht,
omdat het gemiddeld in evenwicht is, dus niet op elk moment van de dag. Als er geen
evenwicht was, zou de aarde opwarmen of afkoelen.
,Aardrijkskunde Aarde
Bron 5: De zon is onze bron van energie.
Bron 7: Stralingsbalans van de aarde met in geel kortgolvige straling en in oranje
langgolvige straling
,Aardrijkskunde Aarde
Het broeikaseffect
Je hebt nu gezien dat er in de energiebalans van de aarde een belangrijke rol is
weggelegd voor het broeikaseffect. Dit is het absorberen van langgolvige straling door
de atmosfeer en dat is cruciaal voor het klimaat op aarde. Het pompt als het ware de
warmte rond voordat die weer verloren gaat aan het heelal. Zonder broeikaseffect is
het veel te koud om op aarde te leven.
Ook al bestaat de atmosfeer voor 78 procent uit stikstof en voor 21 procent uit
zuurstof, het is een aantal gassen van die overige 1 procent dat cruciaal is voor het
broeikaseffect: waterdamp, methaan en koolstofdioxide. Doordat de mens extra
broeikasgassen, vooral koolstofdioxide, door verbranding van fossiele brandstoffen als
aardolie, aardgas en steenkool aan de atmosfeer toevoegt, wordt het broeikaseffect
versterkt. Dit noemen we het versterkt broeikaseffect.
Ruimtelijke verschillen in instraling
De stralingsbalans die we hierboven hebben besproken, geldt voor de aarde als geheel.
Zoals je weet, is het echter niet overal even warm. In de tropen staat de zon immers
hoog aan de hemel. De zonnestralen vallen daardoor loodrecht in en hoeven maar een
klein oppervlak te verwarmen (bron 6). Op onze breedte staat de zon een stuk lager
aan de hemel, waardoor de zonnestralen schuin invallen. Het is hier dan ook kouder.
Het wordt ook kouder als je de bergen ingaat. Hoe hoger, hoe dunner (ijler) de lucht: je
krijgt het benauwd en je verbrandt snel doordat de lucht je minder beschermt tegen
invallende zonnestralen.Een ijlere lucht heeft zo ook een minder sterk broeikaseffect.
Daardoor is het in de bergen kouder.
Bron 6: Schuin invallende zonnestralen moeten een groter oppervlak verwarmen dan
loodrecht invallende stralen.
, Aardrijkskunde Aarde
Paragraaf 2: wereldwijde luchtstromen
De atmosferische circulatie
Als je in je slaapkamer de verwarming aanzet, wordt de lucht boven de verwarming
het snelst opgewarmd. Die lucht stijgt daardoor op tot aan het plafond. De warme
lucht stroomt langs het plafond door je kamer en geeft de warmte af aan de omgeving.
Aan de andere kant van je kamer is de lucht zo ver afgekoeld dat die weer gaat dalen.
Over de vloer stroomt de lucht weer terug naar de verwarming om weer opgewarmd te
worden. De lucht wordt dus als het ware rondgepompt door de verwarming.
Ongeveer hetzelfde gebeurt op aarde. De zon staat in de tropen hoog aan de hemel.
Daardoor is het er erg warm. Lucht zet bij opwarming uit, waardoor er per volume-
eenheid minder luchtdeeltjes zijn. De lucht is dan dus minder zwaar en drukt minder
hard op het aardoppervlak. We spreken van een lagedrukgebied. Door deze lage druk
kan de lucht gemakkelijk opstijgen.
Op aarde hebben we echter geen plafond. Wel neemt de luchtdruk af met de hoogte.
Daardoor zet opstijgende lucht op grotere hoogte nog verder uit. Omdat dit uitzetten
gebeurt zonder opwarming, koelt de lucht af: de benodigde warmte wordt aan de lucht
zelf onttrokken. Omdat koudere lucht minder vocht kan vasthouden, gaat het elke
middag regenen.
Net als in je slaapkamer gaat de lucht op grotere hoogte zijdelings afstromen, in dit
geval richting de Noord- en Zuidpool. Rond de 30° noorderbreedte en zuiderbreedte is
de lucht zo ver afgekoeld dat die weer gaat dalen. De lucht is zwaar en drukt hard op
het aardoppervlak. We spreken nu van een hogedrukgebied. Er gebeurt het
tegenovergestelde van wat er rond de evenaar gebeurt: de lucht daalt, warmt op en is
gortdroog. We zijn in de woestijn.
Aan het aardoppervlak stroomt de lucht deels terug naar de evenaar, deels richting de
polen. Rond de 60° NB en ZB stijgt deze relatief warme lucht weer op tegen koude
lucht van de polen. Er ontstaan lagedrukgebieden met regen en wind, zoals wij maar
al te goed kennen. Deze lagedrukgebieden zijn niet zo stabiel als het lagedrukgebied in
de tropen. Ze ontstaan boven de oceaan en waaien met de overheersende (zuid)
westenwind richting Europa of de westkust van Noord-Amerika. Rond de polen is het
koud. Koude lucht is zwaar en daalt. Je vindt er dus een hogedrukgebied. Al deze
luchtstromen bij elkaar noemen we de atmosferische circulatie (bron 9).
Bron 9: Atmosferische circulatie met de winden volgens de wet van Buys Ballot
4 vwo – het klimaat
Paragraaf 1: de stralingsbalans van de aarde
De stralingsbalans
De zon is de belangrijkste energiebron voor de aarde (bron 5). De straling die de aarde
ontvangt, wordt door de atmosfeer en het aardoppervlak verwerkt en uiteindelijk weer
terug naar het heelal gestraald. We stellen de hoeveelheid inkomende zonnestraling
voor het gemak even gelijk aan 100 eenheden (bron 7). Er worden dan 31 eenheden
zonnestraling door stofdeeltjes (3), wolken (19) en het aardoppervlak (9) meteen weer
teruggekaatst naar het heelal. 20 eenheden worden door de atmosfeer geabsorbeerd
en 49 eenheden bereiken het aardoppervlak.
De inkomende zonnestraling bestaat uit kortgolvige straling. Dat wil zeggen dat
binnen de straling de energie heel compact vervoerd wordt. Je kunt dit vergelijken met
een magnetron: in korte tijd is je maaltijd opgewarmd. De atmosfeer (vergelijk dit met
de lucht in de magnetron) is te dun om dit soort straling goed te kunnen absorberen.
Het aardoppervlak wordt er echter wel goed door opgewarmd en straalt daardoor op
zijn beurt ook weer straling uit. Deze straling is langgolvig en dus wordt de energie
minder compact vervoerd. Je kunt dit vergelijken met radiogolven: je radio herkent ze,
maar jij merkt er niets van.
Vreemd genoeg straalt het aardoppervlak veel meer langgolvige straling uit dan het
aan kortgolvige ontvangt: 114 eenheden maar liefst! Dit komt omdat het
aardoppervlak naast de 49 eenheden kortgolvige straling ook nog 95 eenheden
langgolvige straling ontvangt door het broeikaseffect. Slechts 12 eenheden verlaten de
aarde direct. De overige 102 eenheden worden geabsorbeerd door de atmosfeer en
daarvan worden er dus weer 95 terug gestraald naar de aarde. Er blijven nu wat
restjes over aan het aardoppervlak. 49 plus 95 is namelijk 144 en niet 114. De 30
overgebleven eenheden worden omgezet in twee vormen van energie: latente energie
(23) en voelbare warmte (7). Latente energie betekent niet meer dan dat er water
verdampt. Voelbare warmte is direct voelbaar als warmte en is dus geen stralingsvorm
meer.
Ook in de atmosfeer hebben we nog niet alles besproken. 102 plus 30 (latente energie
en voelbare warmte) plus 20 (kortgolvige straling die direct door de atmosfeer is
geabsorbeerd: 17 plus 3 uit de linker afbeelding in bron 7) is namelijk 152 en niet 95.
De overgebleven 57 eenheden worden naar het heelal uitgestraald als langgolvige
straling.
Wat we nu beschreven hebben, is de stralingsbalans. De inkomende 100 eenheden
kortgolvige straling worden verwerkt en uiteindelijk weer als 31 eenheden kortgolvige
straling en 69 eenheden langgolvige straling teruggegeven aan het heelal: dit is de
uitgaande straling. Dit evenwicht noemen we ook wel een dynamisch evenwicht,
omdat het gemiddeld in evenwicht is, dus niet op elk moment van de dag. Als er geen
evenwicht was, zou de aarde opwarmen of afkoelen.
,Aardrijkskunde Aarde
Bron 5: De zon is onze bron van energie.
Bron 7: Stralingsbalans van de aarde met in geel kortgolvige straling en in oranje
langgolvige straling
,Aardrijkskunde Aarde
Het broeikaseffect
Je hebt nu gezien dat er in de energiebalans van de aarde een belangrijke rol is
weggelegd voor het broeikaseffect. Dit is het absorberen van langgolvige straling door
de atmosfeer en dat is cruciaal voor het klimaat op aarde. Het pompt als het ware de
warmte rond voordat die weer verloren gaat aan het heelal. Zonder broeikaseffect is
het veel te koud om op aarde te leven.
Ook al bestaat de atmosfeer voor 78 procent uit stikstof en voor 21 procent uit
zuurstof, het is een aantal gassen van die overige 1 procent dat cruciaal is voor het
broeikaseffect: waterdamp, methaan en koolstofdioxide. Doordat de mens extra
broeikasgassen, vooral koolstofdioxide, door verbranding van fossiele brandstoffen als
aardolie, aardgas en steenkool aan de atmosfeer toevoegt, wordt het broeikaseffect
versterkt. Dit noemen we het versterkt broeikaseffect.
Ruimtelijke verschillen in instraling
De stralingsbalans die we hierboven hebben besproken, geldt voor de aarde als geheel.
Zoals je weet, is het echter niet overal even warm. In de tropen staat de zon immers
hoog aan de hemel. De zonnestralen vallen daardoor loodrecht in en hoeven maar een
klein oppervlak te verwarmen (bron 6). Op onze breedte staat de zon een stuk lager
aan de hemel, waardoor de zonnestralen schuin invallen. Het is hier dan ook kouder.
Het wordt ook kouder als je de bergen ingaat. Hoe hoger, hoe dunner (ijler) de lucht: je
krijgt het benauwd en je verbrandt snel doordat de lucht je minder beschermt tegen
invallende zonnestralen.Een ijlere lucht heeft zo ook een minder sterk broeikaseffect.
Daardoor is het in de bergen kouder.
Bron 6: Schuin invallende zonnestralen moeten een groter oppervlak verwarmen dan
loodrecht invallende stralen.
, Aardrijkskunde Aarde
Paragraaf 2: wereldwijde luchtstromen
De atmosferische circulatie
Als je in je slaapkamer de verwarming aanzet, wordt de lucht boven de verwarming
het snelst opgewarmd. Die lucht stijgt daardoor op tot aan het plafond. De warme
lucht stroomt langs het plafond door je kamer en geeft de warmte af aan de omgeving.
Aan de andere kant van je kamer is de lucht zo ver afgekoeld dat die weer gaat dalen.
Over de vloer stroomt de lucht weer terug naar de verwarming om weer opgewarmd te
worden. De lucht wordt dus als het ware rondgepompt door de verwarming.
Ongeveer hetzelfde gebeurt op aarde. De zon staat in de tropen hoog aan de hemel.
Daardoor is het er erg warm. Lucht zet bij opwarming uit, waardoor er per volume-
eenheid minder luchtdeeltjes zijn. De lucht is dan dus minder zwaar en drukt minder
hard op het aardoppervlak. We spreken van een lagedrukgebied. Door deze lage druk
kan de lucht gemakkelijk opstijgen.
Op aarde hebben we echter geen plafond. Wel neemt de luchtdruk af met de hoogte.
Daardoor zet opstijgende lucht op grotere hoogte nog verder uit. Omdat dit uitzetten
gebeurt zonder opwarming, koelt de lucht af: de benodigde warmte wordt aan de lucht
zelf onttrokken. Omdat koudere lucht minder vocht kan vasthouden, gaat het elke
middag regenen.
Net als in je slaapkamer gaat de lucht op grotere hoogte zijdelings afstromen, in dit
geval richting de Noord- en Zuidpool. Rond de 30° noorderbreedte en zuiderbreedte is
de lucht zo ver afgekoeld dat die weer gaat dalen. De lucht is zwaar en drukt hard op
het aardoppervlak. We spreken nu van een hogedrukgebied. Er gebeurt het
tegenovergestelde van wat er rond de evenaar gebeurt: de lucht daalt, warmt op en is
gortdroog. We zijn in de woestijn.
Aan het aardoppervlak stroomt de lucht deels terug naar de evenaar, deels richting de
polen. Rond de 60° NB en ZB stijgt deze relatief warme lucht weer op tegen koude
lucht van de polen. Er ontstaan lagedrukgebieden met regen en wind, zoals wij maar
al te goed kennen. Deze lagedrukgebieden zijn niet zo stabiel als het lagedrukgebied in
de tropen. Ze ontstaan boven de oceaan en waaien met de overheersende (zuid)
westenwind richting Europa of de westkust van Noord-Amerika. Rond de polen is het
koud. Koude lucht is zwaar en daalt. Je vindt er dus een hogedrukgebied. Al deze
luchtstromen bij elkaar noemen we de atmosferische circulatie (bron 9).
Bron 9: Atmosferische circulatie met de winden volgens de wet van Buys Ballot
