Het KNMI stelt op zijn website dat tussen 1901 en 2010 de zeespiegel met 17 tot 21 cm is gestegen. Uit satellietmetingen blijkt dat de stijging steeds sneller gaat. De stijging wordt veroorzaakt door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer, waardoor de temperatuur van het aardoppervlak stijgt.
De temperatuurstijging van de aarde heeft twee gevolgen:
- het water van de oceanen zet uit;
- gletsjers in bergebieden en ijskappen van Antarctica en Groenland smelten.
a) Zoek op waarom de toename van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer leidt tot opwarming van de aarde.
Broeikasgassen in de dampkring – vooral koolstofdioxide en methaan – zorgen voor terugkaatsing van de door de aarde uitgestraalde warmtestraling (infrarood), die anders in het heelal zou verdwijnen. Een toename van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer leidt dus tot een grotere mate van terugkaatsing van warmtestraling en daarmee tot stijging van de oppervlaktetemperatuur van de aarde.
Het stijgen van de zeespiegel is gemeten met satellieten. Daaruit kan worden berekend hoeveel de temperatuur van het oceaanwater is toegenomen.
De oceanen en zeeën nemen 72% van het aardoppervlak in. De gemiddelde diepte is 3,7 km.
b) Bereken de totale oppervlakte van de oceanen en zeeën.
raarde = 6,378 . 106 m (Binas tab 31).
De oppervlakte van een bol wordt gegeven door A = 4π r2.
De oppervlakte van de aarde is dus A= 4π.(6,378 . 106)2 = 5,112 . 1014 m2. Dus de totale wateroppervlakte op aarde is 0,72 × 5,112 . 1014 = 3,68 . 1014 m2 (= 3,7 . 108 km2).
c) Bereken het totale volume van de oceanen.
V = A×d = 3,68 . 1014 × 3,7 . 103 = 1,36 . 1018 m3 (= 1,4 . 109 km3)
d) Bereken hoeveel het volume van de oceanen in de periode 1901 tot 2010 minstens is toegenomen.
Uitgaande van Δd = 17 cm = 0,17 m geldt ΔV = A ×Δd = 3,68 . 1014 × 0,17 = 0,63 . 1014 m3 (= 1,4 . 105 km3)
De volumetoename van een voorwerp bij temperatuurstijging kan berekend worden met behulp van de ‘kubieke uitzettingscoëfficiënt’ (symbool γ). Voor water is γ = 0,21 × 10-3 K-1 (Binas tab 11).
Je mag aannemen dat de kubieke uitzettingscoëfficiënt van zeewater nauwelijks afwijkt van die van gewoon water.
e) Stel een formule op voor het verband tussen ΔV, ΔT en V.
ΔV = γ × ΔT × V
f) Bereken hoeveel de temperatuur van het zeewater tussen 1901 en 2010 gemiddeld per jaar minstens is gestegen.
ΔT = ΔV / ( γ V) = 0,63 . 1014 / (0,21 . 10-3 × 1,36 . 1018) = 2,2 . 10-1 K = 0,22 K. Deze stijging van de oceaantemperatuur vond plaats tussen 1901 en 2010, dus in 109 jaar. De stijging bedroeg dus 0,0020 K per jaar
In het Akkoord van Parijs van 2015 hebben de leden van de Verenigde Naties afgesproken dat de opwarming van de aarde minder dan twee graden moet zijn ten
g) Noem twee redenen waarom de gemiddelde temperatuurstijging van het oceaanwater ver achterblijft bij de temperatuurstijging van het aardoppervlak.
1. De soortelijke warmte van water (4,18 . 103 J kg-1 K-1) is groot vergeleken met die van gesteenten (0,8 . 103 J kg-1 K-1). Water stijgt daardoor veel langzamer in temperatuur
2. De atmosfeer verwarmt de bovenlaag van de oceanen. Die stijgt dus in temperatuur. Dat water heeft een lagere dichtheid dan kouder water en blijft bovenin hangen. Menging met diepere lagen door zeestromingen en golven verloopt heel langzaam. Daardoor warmen diepere lagen pas met grote vertraging op.
3. Het volume water van de oceanen dat opgewarmd wordt is erg groot, vergeleken met de bovenste laag aardkorst die verwarmd wordt. Daardoor duurt het lang voordat het water gemiddeld een hogere temperatuur heeft.
De verwachting is dat de zeespiegel in 2050 tussen 15 en 38 cm hoger zal zijn dan in 2000. Dus een gemiddelde stijging van 0,3 à 0,7 cm per jaar. Regionaal kunnen er grote verschillen zijn. Dat komt door het zwaartekrachteffect.
In Nederland zal de stijging minder dramatisch zijn. Dat komt door de ‘nabijheid’ van de ijskap van Groenland: dat ligt drieduizend kilometer van Nederland. Die enorme massa ijs oefent een grote aantrekkingskracht uit op het zeewater er rondom heen.
h) Beredeneer dat het smelten van deze ijskap ervoor zorgt dat de zeespiegel van de Noordzee minder stijgt dan het gemiddelde.
Omdat Nederland ‘dichtbij’ de Groenlandse ijskap ligt, staat het water van de Noordzee hoger dan wanneer die ijskap er niet geweest was. Als de ijskap smelt zal het zwaartekrachteffect vervallen. De hoogte van de zeespiegel komt dus dichter bij het gemiddelde te liggen. De zeespiegelstijging tussen 2050 en 2000 zal dus minder zijn dan het wereldgemiddelde.
