Wolken verdwijnen als sneeuw voor de zon tijdens zonsverduistering

Stapelwolken boven land beginnen bijna direct te verdwijnen tijdens een gedeeltelijke zonsverduistering. Dat laat nieuw onderzoek zien van het KNMI en de TU Delft. Tot voor kort resulteerden satellietmetingen tijdens de verduistering in donkere vlekken in de wolkenkaart. Dankzij een nieuwe methode konden de metingen worden hersteld. De resultaten kunnen gevolgen hebben voor climate engineering. Verdwijnende wolken zouden namelijk de afkoelende werking van een kunstmatige zonsverduistering deels teniet kunnen doen. De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in Nature Communications Earth and Environment.

Alhoewel de effecten van zonsverduisteringen al eeuwenlang worden bestudeerd, was het nooit bekend hoe sterk wolken precies reageren. “Vanaf de aarde kun je de wolken tellen en ze zien verdwijnen, maar dat geeft slechts anekdotisch bewijs”, licht promovendus Victor Trees toe. “Ook zonder zonsverduistering veranderen wolken constant.”

Zonsverduisteringen meten vanuit de ruimte

Satellieten in een geostationaire baan om de aarde kunnen continu veel wolken tegelijkertijd meten, in grote gebieden inclusief onbegaanbaar terrein. Bij een zonsverduistering waren de metingen voorheen alleen niet betrouwbaar. De algoritmes van de satellieten hielden namelijk geen rekening met de afname van zonlicht tijdens zonsverduisteringen. Dat resulteerde in grote donkere vlekken in de wolkenkaarten van de aarde.

Het is nu gelukt om de satellietmetingen tijdens zonsverduisteringen te herstellen door nauwkeurig het percentage van de zon te berekenen dat verduisterd is, voor elke locatie en tijd op de aarde. “Verreweg het grootste gedeelte van de zonsverduistering bestaat uit een gedeeltelijke verduistering, waarin het buiten meestal nog volop licht is”, vertelt Trees. De satellieten ontvangen daar nog genoeg gereflecteerd zonlicht om, na de correctie voor de verduistering, de wolken betrouwbaar te kunnen meten.

Stapelwolken boven land blijken zeer gevoelig voor zonsverduisteringen

In de herstelde wolkenkaarten tijdens drie zonsverduisteringen boven Afrika zien de onderzoekers dat stapelwolken al op grote schaal beginnen te verdwijnen bij een verduistering van 15% van het zonlicht. Als de zonsverduistering voorbij is, komen de stapelwolken weer terug. Op dagen dat er geen zonsverduistering is, treedt dit wolkengedrag niet op.

Het verdwijnen en verschijnen van wolken is ook succesvol nagebootst met het Nederlandse wolkenmodel DALES. Het model laat zien dat de opstijgende lucht vrijwel direct wordt beïnvloed bij het inzetten van de gedeeltelijke verduistering. Boven zee blijven de wolken onaangetast tijdens een zonsverduistering, omdat het zeewater niet zo snel afkoelt als de grond.

Mogelijk gevolgen voor climate engineering

Er bestaan ideeën om de aarde kunstmatig te laten afkoelen door bijvoorbeeld reflecterende zonnezeilen in de ruimte of aerosolen in de stratosfeer te brengen. Deze zorgen voor een subtiele en mogelijk variërende zonsverduistering. Maar bij een gedeeltelijke verduistering beginnen wolken massaal te verdwijnen, zo blijkt uit het onderzoek van Trees: “Dit zou een waarschuwing kunnen zijn voor climate engineering. Mochten we in de toekomst de zon gaan verduisteren met technologische oplossingen, dan zou dat een effect kunnen hebben op wolken. Minder wolken zouden het beoogde effect van climate engineering deels teniet kunnen doen, omdat wolken zonlicht reflecteren en op die manier juist helpen de aarde af te koelen.” Daarnaast bepalen wolken de lokale neerslagpatronen. De hoge gevoeligheid van wolken voor zonsverduisteringen vraagt om meer onderzoek naar de mogelijke gevolgen van kunstmatige schaduwen.

Het afnemen van zonlicht kan leiden tot afkoeling van de grond. De opstijgende lucht, verantwoordelijk voor het vormen van stapelwolken, wordt hierdoor afgeremd zodat stapelwolken verdwijnen. Als de zonsverduistering voorbij is, warmt de grond weer op en ontstaan er vaak nieuwe stapelwolken.