Opwarming van de aarde verwijst naar het recente patroon van temperatuurstijgingen in de atmosfeer en de oceanen van de aarde, gedeeltelijk toegeschreven aan menselijke activiteit. Het wetenschappelijke bewijs voor de opwarming van de aarde is overweldigend, maar het politieke debat gaat door. Een deel van de reden voor het voortdurende debat is dat klimaatwetenschap een complex onderwerp is. Het klimaat zelf is het resultaat van de interactie tussen tientallen factoren. Daarom kun je niet zomaar veranderingen in één element observeren en deze koppelen aan een specifiek klimaateffect - wat het verklaren van de opwarming van de aarde een uitdaging maakt.
Balans
De aarde ontvangt elk moment 84 terawatt aan zonne-energie -- dat is 84 miljoen miljoen watt. Een deel van die energie wordt rechtstreeks gereflecteerd door de aardatmosfeer en het aardoppervlak. Een deel wordt geabsorbeerd -- de lucht, het water en het land opwarmen. De warmere lucht, het water en het land zenden onzichtbare infraroodstraling uit die terug de ruimte in gaat. Maar een deel van die infraroodstraling bereikt de ruimte niet - het wordt direct terug naar het oppervlak gereflecteerd. Het zit opgesloten.
Een pan met heet water op het fornuis voelt warm aan en het stoomt. De hitte die je voelt en de stoom die je ziet, zijn beide manieren waarop de pot energie kwijtraakt, maar er komt meer energie binnen dan er uit gaat - dus de pot warmt op. Hetzelfde gebeurt met de aarde: als er meer energie binnenkomt dan eruit gaat, warmt de aarde op.
Stralingsbalans
Als de aarde de 84 terawatt aan stroom die ze op elk moment ontvangt niet kwijtraakt, warmt ze op. Veel factoren beïnvloeden de stralingsbalans van de aarde. Sneeuw en ijs bijvoorbeeld weerkaatsen zonlicht direct terug de ruimte in. Als sneeuw en ijs smelten en worden vervangen door donkerblauw water of bruine grond, neemt de aarde meer energie op.
Een andere factor is dat de zon natuurlijke variaties in output heeft - wat betekent dat de aarde soms iets meer of iets minder dan 84 terawatt ontvangt. Vulkanen stoten stof uit dat zowel de wolken meer reflecterend kan maken als de atmosfeer meer energie kan laten absorberen, afhankelijk van de specifieke kenmerken van de deeltjes.
Een andere factor die veel aandacht krijgt, is de uitstoot van de zogenaamde broeikasgassen. Ze krijgen die naam omdat ze functioneren als de ruiten in een kas -- ze laten licht binnen, maar ze reflecteren de infrarode straling terug naar het oppervlak.
Een metafoor
Een manier om aan de opwarming van de aarde te denken, is door je voor te stellen dat je auto op een zonnige dag op een parkeerplaats staat. Stel dat je hebt uitgezocht hoe ver je je ramen moet laten zakken zodat je auto niet te warm wordt. Je ramen laten licht binnen en laten niet veel infrarood terug naar buiten, dus de binnenkant wordt warm, maar je hebt het uitgebalanceerd zodat er genoeg warmte uit je ramen ontsnapt om de auto comfortabel te houden. Maar als je je ramen besproeit met een coating die nog steeds zichtbaar licht doorlaat, maar meer infraroodwarmte terug in je auto reflecteert, zou de balans worden verstoord. Je auto houdt meer energie vast en wordt warmer.
Hetzelfde gebeurt met broeikasgassen. De natuurlijke atmosfeer bevat gassen die wat infraroodwarmte terugkaatsen naar de aarde. Menselijke activiteit verhoogt het niveau van broeikasgassen, verhoogt de reflectie, verandert de balans en zorgt ervoor dat de gemiddelde temperatuur stijgt.
Waarom wetenschappers zeker zijn
De overgrote meerderheid van wetenschappers gelooft dat menselijke activiteit het mondiale klimaat beïnvloedt. Hoewel er veel factoren zijn -- sommige menselijke en sommige natuurlijke -- zijn wetenschappers er zeker van dat menselijke activiteit de gemiddelde temperatuur van de aarde doet stijgen. Ze hebben naar allerlei soorten bewijs gekeken, van de samenstelling van koraal tot waterzakken opgesloten in Antarctisch ijs. Het bewijs toont aan dat klimaatvariatie altijd deel uitmaakte van de natuurlijke cycli van de aarde. Maar het laat ook zien dat klimaatveranderingen nog nooit - in de afgelopen 10.000 jaar - zo snel zijn gegaan als de veranderingen van vandaag. Een van die veranderingen is de toename van kooldioxide in de atmosfeer, een broeikasgas waarvan de niveaus dramatisch stijgen vanwege de uitstoot van fossiele brandstoffen en ontbossing. De omvang en snelheid van de veranderingen leiden tot de conclusie dat de mens het klimaat op aarde wijzigt.
Als voorbeeld, gedurende 1000 jaar was de gemiddelde temperatuur op aarde binnen ongeveer een halve graad Celsius gebleven -- 0,9 graden Fahrenheit. In het midden van de 19e eeuw begon de temperatuur te stijgen, en in de laatste stadia van de 20e eeuw klom het zelfs nog sneller. In de afgelopen 100 jaar is de temperatuur met ongeveer 1 graad Celsius (1,8 graden Fahrenheit) gestegen. Simpel gezegd, de temperatuur is de afgelopen 100 jaar meer gestegen dan in alle 900 jaar daarvoor.
