Verandert de luchtdruk wereldwijd als gevolg van klimaatverandering?

Op internet konden wij nergens een goed onderbouwd antwoord vinden op de vraag: Verandert de luchtdruk wereldwijd als gevolg van klimaatverandering? Dat is toch merkwaardig want als er één ding is wat weermannen en weervrouwen dagelijks doen is dat het meten van luchtdruk. Na urenlang allerlei websites doorgespit te hebben met behulp van Google kregen wij geen helder antwoord op deze vraag. Ook nadat we deze vraag voorgelegd hadden aan Quest en de Volkskrant kregen we geen antwoord. Dat heet, we kregen wel antwoord maar dat was dus dat ze er in onmiddellijke zin geen goede informatie over konden ophoesten.

Dulcet ging aldus zelf op onderzoek uit, niet gehinderd door enige kennis van zaken en probeerde een gedegen antwoord te vinden. De eerste bevindingen hebben we aan ons nationale weerinstituut KNMI in de Bilt voorgelegd en van hen kregen we goede feedback die we in dit artikel hebben meegenomen.

Maar eerst gaan we uitleggen wat luchtdruk is en hoe dat aan verandering onderhevig kan zijn.

Wat is luchtdruk?

Lucht weegt maar heel weinig, 1 liter lucht weegt 1,3 gram. Maar het wordt toch aardig wat als je de hele dikte van de dampkring meetelt. Een luchtkolom in de atmosfeer vertegenwoordigt een bepaald gewicht en veroorzaakt daardoor druk op het aardoppervlak. Dit is voor het eerst gemeten met kwik. Een kolom kwik van 76cm hoog en een oppervlak van 1.0 vierkante cm weegt precies 1.0 kg. Tegenwoordig spreken we over millibar (mbar) of hectoPascal (hPa), waarbij 75 cm kwik voor 1000 mbar of hPa staat. De luchtdruk varieert van plaats tot plaats en ligt aan het aardoppervlak meestal tussen 940 tot 1060 hPa. In de kern van tropische stormen kan de luchtdruk dalen tot onder 900 hPa.

De hoogste luchtdruk in Nederland door het KNMI gemeten is 1050,0 hPa, op 26 januari 1932 in De Bilt. De laagste luchtdruk die ooit door het KNMI is gemeten bedraagt 956,4 hPa op 26 februari 1989. maar het eeuwrecord voor Nederland bedraagt 954,2 hPa, gemeten op 27 november 1983 in Eelde. Wereldwijd staat het luchtdrukrecord op 1084,4 hPa op 19 december 2011 in Tosontsengel in Mongolië.

Standaard Atmosfeer

Om de luchtdruk op verschillende plaatsen te kunnen vergelijken is internationaal een Standaard Atmosfeer ingesteld. Daarbij worden de barometers herleid naar de luchtdruk op een standaard dag op zeeniveau. De luchtdruk is onder normale omstandigheden op zeeniveau 1000 hectoPascal (hPa). Mbar is millibar, de oude eenheid van luchtdruk.  hPa is hectopascal, de eenheid die internationaal wordt gebruikt, 1.0mbar vertegenwoordigt dezelfde waarde als 1.0hPa. De standaard atmosfeer geeft de druk in mm kwik en deze schaal is eenvoudig om te rekenen in Hectopascal of mbar door deze met 1,33 te vermenigvuldigen. Op zeeniveau op een ‘standaard luchtdruk’ dag is:

de temperatuur T =15°C = 288.15°K

(°C=Celsius °K=Kelvin, T °K=T°C+273.15)

de luchtdruk P = 760.0 mmHg  = 1013.25 mBbar of (hPa) = 1.0atm

de luchtdichtheid, rho_= 1.225 kg/m3

 Luchtdichtheid

De factoren die de luchtdichtheid bepalen zijn: de heersende luchtdruk, luchttemperatuur en relatieve vochtigheid. De luchtdruk verandert met het weer. De absolute luchtdruk verandert tevens met de hoogte (elevatie). De atmosfeer kun je vergelijken met een hoge kolom van lucht. Deze kolom reageert als een gas en is samendrukbaar. Daarom neemt de druk met het toenemen van de elevatie af. De luchtdruk is het hoogste op zeeniveau. De luchtdrukafname met de hoogte is gemiddeld 1 millibar (1.0 hPa) per 9 meter. Op 50 meter hoogte wijst de barometer dus ongeveer 5.5 millibar lager dan aan de grond.

Een afname in de druk vermindert de luchtdichtheid. Een afname van de temperatuur veroorzaakt het omgekeerde, een verhoging van de luchtdichtheid. De mate waarin de elevatietoename de luchtdichtheid vermindert is groter dan waarmee de temperatuur afname de luchtdichtheid vergroot bij een zelfde verschil in elevatie. Het resultaat is dat onder standaard condities de luchtdichtheid afneemt als de elevatie toeneemt. De standaard temperatuur afname is  0.0065°C/m = 0.0019812°C/ft. Geen eenvoudige kost voor de gemiddelde leek. Maar we gaan verder. 

De luchtdruk

De standaard luchtdruk op zeeniveau is 1013.25 mbar en wereldwijd varieert de luchtdruk tussen circa 970 tot 1040 mbar.  Hoe hoger de elevatie waarop je je bevindt, hoe lager de luchtdruk, en luchtdruk heeft een groot effect op de dichtheid van de lucht. Weerkundigen die op televisie hun weerpraatje houden refereren altijd naar de luchtdruk, uitgeoefend door de atmosfeer. Als de druk hoog is, neemt de luchtdichtheid toe en is de druk laag, dan neemt de luchtdichtheid af. De standaard luchtdruk en standaard temperatuur op een bepaalde hoogte kan als volgt worden berekend.

Temperatuur op hoogte h:

T = 15.04  – (0.00649 x h)

T = temperatuur (°C)

h = hoogte (m)

Druk p op hoogte h:

p = 1013,25 x [(T+273.1) / 288.15]^5.256

p = druk in (mbar)

Temperatuur

Verschil in luchtdruk ontstaat ook door verschil in verwarming. Als in een afgesloten ruimte verhit wordt, zal de lucht willen uitzetten en de druk toenemen. De atmosfeer is echter geen afgesloten ruimte en daarom kan de lucht vrij uitzetten of inkrimpen. De dichtheid verandert daarom met de temperatuur. Wordt de lucht verhit, dan neemt de dichtheid af en daarmee tevens de luchtdruk.

Koude lucht daarentegen is zwaarder en oefent meer druk uit. De temperatuur neemt over het algemeen af met de hoogte. Bij droge lucht is de afname van temperatuur ongeveer 1.0 graad per honderd meter, bij vochtige lucht is dat ongeveer 0,6 graden. De standaard temperatuur afname is  0.0065°C/m = 0.0019812°C/ft.

De invloed van de luchtvochtigheid op de luchtdruk is in de meeste gevallen verwaarloosbaar. De reden is, dat wanneer de lucht verzadigd is met waterdamp, het slechts 4% waterdamp bevat.

Over de hele wereld gezien zijn er variaties en patronen in luchtdruk die aan verandering onderhevig zijn. In onderstaand filmpje wordt dat helder uitgelegd.

En dus..?

Tot zover de algemene theorie. Wordt de lucht verhit, dan neemt de dichtheid af en daarmee tevens de luchtdruk.Dat is duidelijk.

De gemiddelde temperatuurstijging op onze planeet wordt in het algemeen aangenomen als 0,8 graden in vergelijking met het jaar 1850. De logische conclusie zou dus zijn dat de gemiddelde luchtdruk wereldwijd door de klimaatverandering aan het afnemen is.

Echter, de luchtdruk aan de grond, het gemiddelde over de hele aarde, wordt bepaald door de massa van alle lucht tezamen. De totale hoeveelheid droge lucht (vooral stikstof en zuurstof) verandert niet. Dit aspect leidt daarom niet tot een globale verandering van de luchtdruk.

Een ander aspect om rekening mee te houden is ontbossing. Hierdoor neemt de wereldwijde hoeveelheid zuurstof in de lucht af. Maar het gebruik van fossiele brandstoffen is een nóg grotere reden waarom zuurstof uit de lucht wordt gehaald. Immers, in een verbranding wordt zuurstof omgezet in (vooral) CO2.

De hoeveelheid CO2 in de lucht neemt dus toe. De massa van de lucht wordt hierdoor groter, (koolstofdioxide is zwaarder dan zuurstof; ongeveer 8 CO2-moleculen wegen hetzelfde als 22 O2 atomen) evenals de gemiddelde luchtdruk aan de grond. (Voor de geïnteresseerden: Als gevolg van CO2 toename van 270 ppmv (pre-industreel) naar nu (400 ppmv): toename is 130 ppmv. Vermenigvuldig met 44/28.8 (mol. massa CO2/ mol massa lucht) en met gemiddelde oppervlaktedruk (1013 hPa) geeft druktoename van 0,2 hPa. )

Zie ook hier:  http://www.metlink.org/climate/pcc-updates-science-teachers/#4.

Ook komt er iets meer waterdamp in de lucht, doordat de lucht de laatste decennia warmer is geworden en warmere lucht meer waterdamp kan bevatten. Hierdoor stijgt de luchtdruk aan de grond een klein beetje.

Conclusie: De gemiddelde temperatuur wereldwijd is gestegen en de gemiddelde luchtdruk is dus ook (minimaal) gestegen.

Ook hier kunnen we echter nog enige kanttekeningen plaatsen. De luchtdruktoename is over de hele wereld niet gelijkmatig en evenredig verdeeld, net zo min als de temperatuurstijgingen over de hele wereld gelijkmatig en evenredig toegenomen zijn. Op de website van de IPCC kun je dit mooi zien, gerelateerd aan de temperatuursveranderingen.

https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/figure-10-9.html

Consequenties

De wereldwijde luchtdrukstijging is marginaal, zeker afgezet tegen de relatief grotere temperatuurstijgingen. In het lokale wereldbeeld  zou dit echter wél specifieke consequenties kunnen hebben omdat de gebruikelijke druksystemen, de algemene weerpatronen zogezegd, grotere verschillen kunnen laten zien. Verschillende locaties in de wereld kunnen aan grote veranderingen onderhevig zijn door verhoogde (of lokaal zelfs verlaagde) luchtdruk, zoals bijvoorbeeld extreme droogte in Ethiopië, een natter voorjaar in Noord Europa of extra dikke buien in Bangladesh. Of bijvoorbeeld een extra snel smeltende noordpool. 

Klimaatdiscussie

De meeste, maar dus ook niet álle, wetenschappers zijn het eens dat de aarde opwarmt door menselijk handelen. De onlangs door president Trump aangestelde Scott Pruitt, hoofd van de Amerikaanse milieudienst EPA gelooft er bijvoorbeeld niets van. Hij is overigens geen wetenschapper maar een advocaat!

Ons inziens is het meer dan evident dat menselijk handelen de voornaamste reden is voor de klimaatverandering. Ons klimaat is een complex systeem met zeer veel variabelen. In de prehistorie heeft dit al geleid tot diverse veranderingen zoals ijstijden en tropische perioden. De aarde is kennelijk in staat om binnen bepaalde toleranties corrigerend op te treden na verloop van tijd.

Nu de mens echter in ongekend hoog tempo de samenstelling van de atmosfeer aan het veranderen is mag gevreesd worden dat dit ook forse consequenties kan hebben. En is het uiteindelijk maar de vraag of de aarde in staat zal blijken te zijn om dit ook te corrigeren.

Resumerend:

Terug naar de centrale vraagstelling: De gemiddelde luchtdruk wereldwijd is door de klimaatverandering dus aan het toenemen, zij het echter zeer minimaal.

Er kunnen echter lokaal grote verschillen in het weerbeeld optreden als gevolg van veranderende druksystemen met grote consequenties voor bevolking of landbouw.

Ons inziens is kennis van luchtdrukverschillen dan ook een elementair onderdeel van de nog immer woedende klimaatdiscussie en verdient het aanbeveling om hier consequent en blijvend onderzoek naar te blijven verrichten. 

Bronnen:

KNMI, Wikipedia, New Scientist, National Geographic, IPCC, NASA.

Met speciale dank aan Peter Siegmund van KNMI.

Permanente koppeling naar dit artikel: https://www.dulcet.nl/2017/03/17/verandert-luchtdruk-wereldwijd-als-gevolg-klimaatverandering/

13 reacties

Naar het reactie formulier

  1. Da’s een heel verhaal over een onderwerp waar eigenlijk niemand bij stilstaat. Goed uitgewerkt, Erwin. Ben trots op je 🙂

    Eigenlijk toch best raar dat zelfs het KNMI met een dergelijke vraag niet echt uit de voeten kan. Misschien zijn er nu een paar mensen aan het denken gezet 🙂

  2. Oh, in eerste instantie niet inderdaad. Maar toen ik een artikel geschreven had en dat aan ze heb voorgelegd reageerden ze heel adequaat. Met Peter Siegmund van KNMI heb ik een flinke email wisseling gehad en als gevolg daarvan is het artikel nog behoorlijk herschreven.

    De kennis is er zeker aanwezig, bleek dus uiteindelijk, maar het is geen dagelijkse vraag. Ik denk eerlijk gezegd dat er ook heeeeeel veel onderzoek is gedaan naar temperatuurverschillen en de samenstelling van de atmosfeer maar dat er eigenlijk relatief gezien weinig data over luchtdruk geanalyseerd is in globale samenhang.

    1. Nee, het is inderdaad iets waar maar weinig mensen ook bij stilstaan. Ik was er niet op gekomen in ieder geval 🙂
      Misschien zie je er nog eens iets over terug op de site van het KNMI zelf.

  3. Ik zit nog met een paar kleine vragen.

     

     

    De luchtdruktoename is gemiddeld 0,2 hPa, dat lijkt niet veel.

     

    Dat zou op sommige extra warme of extra koude plekken ook wel 0,5 hPa kunnen zijn, toch?

     

    De temperatuurstijgingen zijn ook niet gemiddeld verdeeld over de hele aarde. De luchtdruktoename ook niet.

     

    De maxima tussen lage en hoge drukgebieden is ongeveer van 950 tot 1050 hPa, dat is een marge van 100hPa. Extremen even daargelaten.

    Als er tussen drukgebieden een verschil is van 10 hPa kan dat volgens mij al een aardige wind veroorzaken. Dan is 0,5 hPa wel een redelijke hoeveelheid, namelijk 5%. ( en 0,2 is dan 2%)

     

    Klopt deze redenering?

    Ik heb nog steeds het gevoel dat luchtdruk kennis wordt onderschat in het hele klimaatdebat…

    1. Tja, voor zover ik er met mijn boerenverstand wat bij kan, klopt het wel aardig. Ik heb me er niet zo in verdiept als jij, dus pin me er niet zo op vast 🙂

      Waarom denk je dat het onderschat wordt dan?

  4. Even gevraagd aan Peter Siegmund:

    Hoi Erwin,

    Lokaal kan inderdaad de luchtdruk meer toenemen. Of afnemen. Die 0,2 hPa is gemiddeld over de hele aarde.

    Maar die lokale verandering komt dan door een herverdeling van de lucht over de aarde, niet door de CO2 toename in directe zin.

    De CO2 is overigens goed verdeeld over de hele aarde, dus de lokale druktoename door de extra massa aan CO2 in de atmosfeer, is overal gelijk.

    10 hPa over, zeg, 3000 km geeft, op onze breedte, een wind van ongeveer 5 m/s. Je kunt dat uitrekenen met de vergelijking voor geostrofisch evenwicht.

     Groet, Peter

    5m/s is ongeveer windkracht 3 a 4. En dan 2% er bij.

    Niet veel. Maar ik kan me ook voorstellen dat er door allerlei bijkomende factoren er situaties kunnen ontstaan die toch flinke invloed hebben zoals bv inderdaad droogte in Ethiopië.

    Ik blijf me er nog wel een tijdje mee bezig houden maar ik zal geen Don Quichotte worden hoor.. 😉

    1. Ach ja, bij mij is de drukverdeling ook wel eens zodanig dat er een wind staat. Wordt ook niemand blij van 🙂  Maar ik vraag me wel af hoe je er nog meer uit wil halen. Zover ik kan zien heb je alles toch al aardig op een rij gezet.

  5. Wetenschappers van de Universiteit Utrecht, het KNMI en het Ierse ÉIREANN hebben met een klimaatmodel abrupte klimaatovergangen gesimuleerd, naar zowel de koude als de warme kant. Het was al bekend dat er in het verre verleden plotselinge klimaatomslagen zijn voorgekomen, maar ze zijn nooit met rekenmodellen nagebootst. Dat schrijven de onderzoekers, onder wie Henk Dijkstra van de Universiteit Utrecht, in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

    Warmer
    Even snel als het kouder kan worden, kan het volgens de modellen ook warmer worden. Wat is namelijk het geval? Als het boven de Labradorzee kouder wordt dan in het gebied tussen Spitsbergen en Groenland, verplaatsen de hogedrukgebieden zich naar het westen en draait de wind. Ten oosten van Groenland komt een zuidelijke wind te staan, waardoor het extra aanmaken van zeeijs stopt.

    Volgens de wetenschappers zijn dit soort abrupte klimaatveranderingen niet eerder zo duidelijk in modellen beschreven. Uit het onderzoek komt naar voren dat een kleine verstoring in een klimaatmodel grote gevolgen kan hebben en tot een abrupte klimaatomslag kan leiden. Uit het onderzoek van de universiteit komt ook naar voren dat de nieuwe klimaatmodellen in staat zijn abrupte klimaatveranderingen te simuleren.

     

    http://pers.uu.nl/klimaatmodellen-abrupte-klimaatovergangen/

     

    Zoiets dus zeg maar… 😉

    1. Wat me niet duidelijk is dan is wat er met abrupt wordt bedoeld. Maanden, Jaren eeuwen? Ook frappant dat als een van de bronnen Scientias wordt genoemd. Zover ik het kan zien is dat weliswaar interessant, maar vaak ook meer open deur universiteit en vooral ook gebaseerd op andere bronnen en vertalingen. Net als wij, zeg maar 🙂  al durf ik wel te stellen dat wij dan tenminste ook nog eigen werk hebben.

      Zo, soms moet je je zelf ook wel eens een beetje ophemelen 🙂

       

       

  6. wat me vooral zo verbaast is dat het eigenlijk heel duidelijk is dat luchtdruk een rol speelt in het geheel maar dat je dat dus nergens terug leest in alle artikelen en publicaties en onderzoeken.

    Wel over zuurgraad van de oceaan, ijs aangroei op de polen, CO2 gehalte, temperatuur, etc. Maar niks over luchtdruk.

    Alleen bij ons nu dan.:)

  7. Weet je wat ik nou zo raar vind, iedereen praat wel over meer CO2 en hogere temperaturen e.d.

    Maar je hoort haast niemand meer over welke andere slechte stoffen we in onze atmosfeer pompen met onze industrieën en vervoersmiddelen waardoor luchtverontreiniging ontstaat.

    En ook niet over bodemverontreiniging.

    Top 10 meest vervuilde steden ter wereld

  8. Of plastic in zee. Of pesticiden in ons voedsel. Of PCB’s in vis.

    Je hebt gelijk.

Geef een reactie

Your email address will not be published.

%d bloggers liken dit: