Heeft vochtigheid invloed op het klimaat?

Klimaat verwijst naar de weersverschijnselen op lange termijn die verband houden met een regio. Het omvat de gemiddelde temperatuur, het type en de frequentie van de neerslag en de verwachte variabiliteit in het weer. Luchtvochtigheid is zowel een onderdeel van het klimaat als een matigend effect op het klimaat. Het tropische regenwoud heeft bijvoorbeeld een klimaat dat wordt bepaald door de relatief constante blootstelling aan zonlicht overal het jaar, maar de hoge neerslag veroorzaakt door hoge gemiddelde temperaturen hoort net zo goed bij het tropische klimaat. Het scheiden van vochtigheid en klimaat is dus niet eenvoudig, maar het is nog steeds mogelijk om enkele klimatologische effecten van vochtigheidsniveaus te identificeren.

Vochtigheid is een grote stap in de richting van het definiëren van een klimaat, maar het bepaalt niet alles. Omdat zonne-energie het weer op aarde aandrijft, zou je verwachten dat locaties op dezelfde breedtegraad - die identieke blootstelling aan de zon zien - identieke klimaten hebben. Dat zie je aan de gemiddelde temperaturen van bijvoorbeeld Minneapolis en Boekarest, die beide op zo'n 44,5 graden noorderbreedte liggen. Minneapolis heeft een gemiddelde temperatuur van ongeveer 7 graden Celsius (44 graden Fahrenheit), terwijl het gemiddelde van Boekarest 11 graden Celsius (51 graden Fahrenheit) is. Maar de Mount Everest en de Sahara-woestijn liggen ook op dezelfde breedtegraad, maar hebben enorm verschillende klimaten. Een belangrijk deel daarvan is te wijten aan hun hoogteverschil. Maar zelfs plaatsen op dezelfde breedtegraad en hoogte kunnen behoorlijk verschillende klimaten hebben, en de grootste bijkomende factor is vochtigheid.

Lucht zit vol energie. Zelfs in stille lucht schieten de moleculen constant rond en botsen tegen elkaar. Hoewel het een beetje vals speelt, kun je de energie van lucht zien als wordt weergegeven door de temperatuur - hoe heter de lucht, hoe meer energie het bevat. Wanneer waterdamp in de situatie wordt gegooid, wordt het plotseling een beetje ingewikkelder. Bij "normale" temperaturen kan water bestaan ​​als vast ijs, vloeibaar water en gasvormige waterdamp - niet alleen kan het bestaan ​​als alle drie op dezelfde locatie, maar meestal ook. Je kunt dit zelf zien door een glas ijswater goed te observeren. Ook al wordt het water gekoeld door het ijs, sommige moleculen hebben genoeg energie om aan de vloeibare fase te ontsnappen en van het oppervlak te stijgen als "mist". Ondertussen raken enkele waterdampmoleculen die zich al in de lucht bevinden, de koude kanten van het glas en condenseren ze weer tot vloeistof water. In elke omgeving zoekt water een evenwicht tussen de vaste, vloeibare en gasvormige toestand.

De reden waarom vochtigheid - een maat voor waterdamp die in de lucht is gesuspendeerd - zo'n belangrijke factor is in het weer en het klimaat, is omdat water extra energie bevat bij dagelijkse temperaturen. Water converteert voortdurend tussen zijn drie vormen, maar elke conversie verbruikt of geeft energie vrij. Anders gezegd, waterdamp bij kamertemperatuur is anders dan vloeibaar water bij dezelfde temperatuur omdat het wat extra energie heeft gekregen. Hoewel de temperatuur hetzelfde is, heeft de damp meer energie omdat deze is omgezet van een vloeistof naar een gas. In meteorologische kringen wordt die energie 'latente warmte' genoemd. Wat het betekent is dat een massa warme, droge lucht veel minder energie bevat dan een massa vochtige lucht bij dezelfde temperatuur. Omdat klimaat en weer functies van energie zijn, is vochtigheid een kritische factor in het klimaat.

Vrijwel alle energie die het klimaat op aarde aandrijft, komt van de zon. Zonne-energie verwarmt de lucht en - belangrijker nog - het water. Oceaanwater in de tropen is veel warmer dan water aan de polen, maar het water blijft niet op één plek staan. Dichtheidsverschillen in water en lucht, samen met de rotatie van de aarde, drijven stromingen in zowel lucht als water aan. Die stromen verdelen energie over de aarde en de energieverdelingen sturen het klimaat aan. Regenbuien zijn een zeer zichtbare manifestatie van deze stromingen. Lucht boven warm oceaanwater bevat een relatief hoog percentage waterdamp. Wanneer die lucht naar koudere streken beweegt, verschuift de balans tussen de drie fasen van water - meer naar de vloeistof dan naar de gasfase leunend. Dat betekent dat de waterdamp condenseert en de regen naar beneden komt. Regen is de meest zichtbare manifestatie van vochtigheid.

Omdat water latente warmte transporteert, werkt het om temperatuurschommelingen te matigen. In de zomervochtigheid van het Midwesten koelt de lucht bijvoorbeeld 's nachts af. Op zijn beurt verschuift de balans van vloeibaar water en waterdamp, waardoor een deel van het water condenseert. Maar wanneer water condenseert, geeft het zijn latente warmte af aan de lucht eromheen - de lucht wordt zelfs verwarmd, zelfs als het gebrek aan zonlicht de lucht afkoelt. Als de zon opkomt, keert het proces om. Zonlicht verwarmt de lucht, waardoor vloeibaar water verdampt tot waterdamp. Maar dat kost extra energie -- energie die anders zou gaan naar het verwarmen van land en lucht -- dus de temperatuur stijgt niet zo snel. Dus Chicago -- vlak naast Lake Michigan -- ziet nergens in de buurt van de dagelijkse schommeling in temperaturen die worden gezien in Phoenix -- in het midden van de droge woestijn.