Global Change
Les 1: Basis concepten
The problem of climate change
Probleem van klimaat verandering is een ENERGIE-probleem
➔ Kijken naar de energie van onze planeet
Totale energie verandert doorheen de tijd naar een nieuwe staat van energie
Wiskundige termen → verandering in energie met t = tijd, zelf te bepalen
E = E ( t + t ) − E ( t )
Dus delta t is relatief belangrijk, we gaan de verandering altijd bekijken over een tijdsperiode en kan
dus zeer verschillend zijn
Op 30 jaar tijd (1990-2020) → E = 29 x 10²² Joule
Waar wordt deze energie gestokeerd? / hoe leidt dit tot globale opwarming? / hoe ontstaat deze
energie toename?
Energy increase rate (verandering in energie per seconde)
Energy flux (verandering in energie per seconde per vierkante meter aarde)
Energie en temperatuur
We moeten nu van energie naar temperatuur gaan, want de aarde warmt op, dat weten we, dat is
zo.
AARDE (blauwe planeet) = GLAS WATER
➔ We werken met modellen (=sterk vereenvoudigde denkwijze)
Met U = microscopische contributie, Ekin en Epot = macroscopische contributie
1
,MAAR we laten het glas water staan en beweegt niet, dus potentiële en kinetische energie zijn
onveranderlijk → bij de Aarde is dit ook zo!
DUS verandering in energie komt van de interne energie (U) → deze bestaat eveneens uit potentiële
en kinetische, maar binnen de microscopie
Wat we nu vaststellen is dat de watermoleculen enerzijds in beweging zijn (kin) en anderzijds
aangetrokken worden tot elkaar (pot), maar telkens intern!
Het is juist deze hogere kinetische energie die er voor zorgt dat de temperatuur stijgt
De temperatuur van een object
De interne kinetische energie is juist het gene wat de temperatuur doet veranderen (rechtstreekse
maat)
Hogere interne kinetische energie in tweede scenario, met als gevolg meer beweging dus meer
orkanen, tsunami’s, etc. (extreme weer events)
Thermal equilibrium
We veronderstellen dat de temperatuur in de lucht (systeem A) en in het water (systeem B) gelijk zijn
aan elkaar → thermal equilibrium
➔ Dus de interne kinetische energie is gelijk in water en lucht
2
,MAAR: dit betekent niet dat de interne potentiële energie gelijk is (in water is deze veel groter omdat
er veel meer moleculen in zitten en dus meer kracht op elkaar zullen uitoefenen)
STEL: we veranderen de interne energie van glas water
Uit deze formule kunnen we concluderen dat dit afhankelijk is van de massa en de warmte capaciteit
van het object (m en C)
Voor vloeistof zal de temperatuur veel trager
opwarmen dan voor bijvoorbeeld een gas
➔ Massa en warmtecapaciteit is groter
➔ Fase veranderingen!
PAARS: latente energie input → we kunnen het niet voelen omdat de temperatuur niet verandert
(verandering in potentiële energie zonder enige verandering in kinetische energie)
BLAUW: Sensible energie input → we kunnen het voelen omdat de temperatuur verandert
Als energie toeneemt op aarde, zullen eerst ijskappen smelten (meer water), later zal er als gevolg
meer evaporatie zijn, waardoor er meer wolken ontstaan en dus meer regenval zal zijn (extreme
weeromstandigheden)
3
, Waar gaat de energie naartoe?
1. Atmosfeer? Neen, lage warmte capaciteit dus neemt niet veel op
2. Land? Neen, klein oppervlakte en is te hard, moeilijk doordringbaar dus enkel bovenste laag
3. IJS? Neen, kleine oppervlakte, latente energie verandering
4. Oceaan? Ja! Groot oppervlak, sterke warmte capaciteit + door de stromingen, kan deze
energie ook worden opgeslagen in de diepe oceaan.
Op basis hiervan kunnen we nagaan wat de verandering in temperatuur gaat zijn:
Dit herleiden we naar de verandering in de totale temperatuur (ervan uitgaande dat de
temperatuurverandering in oceaan, atmosfeer en land gelijk is):
Hierin zien we dat de onderste factor de grootste rol gaat spelen doordat we een blauwe planeet
hebben (70%) en deze warmte capaciteit zeer hoog is
➔ We mogen van geluk spreken dat we een blauwe planeet hebben, want moest er meer
oppervlakte uit atmosfeer of land bestaan dan zou de aarde veel sneller opwarmen (omdat
er minder buffercapaciteit is om deze energie op te vangen)
We focussen nu even enkel op de oceaan, dan krijg je:
4
Les 1: Basis concepten
The problem of climate change
Probleem van klimaat verandering is een ENERGIE-probleem
➔ Kijken naar de energie van onze planeet
Totale energie verandert doorheen de tijd naar een nieuwe staat van energie
Wiskundige termen → verandering in energie met t = tijd, zelf te bepalen
E = E ( t + t ) − E ( t )
Dus delta t is relatief belangrijk, we gaan de verandering altijd bekijken over een tijdsperiode en kan
dus zeer verschillend zijn
Op 30 jaar tijd (1990-2020) → E = 29 x 10²² Joule
Waar wordt deze energie gestokeerd? / hoe leidt dit tot globale opwarming? / hoe ontstaat deze
energie toename?
Energy increase rate (verandering in energie per seconde)
Energy flux (verandering in energie per seconde per vierkante meter aarde)
Energie en temperatuur
We moeten nu van energie naar temperatuur gaan, want de aarde warmt op, dat weten we, dat is
zo.
AARDE (blauwe planeet) = GLAS WATER
➔ We werken met modellen (=sterk vereenvoudigde denkwijze)
Met U = microscopische contributie, Ekin en Epot = macroscopische contributie
1
,MAAR we laten het glas water staan en beweegt niet, dus potentiële en kinetische energie zijn
onveranderlijk → bij de Aarde is dit ook zo!
DUS verandering in energie komt van de interne energie (U) → deze bestaat eveneens uit potentiële
en kinetische, maar binnen de microscopie
Wat we nu vaststellen is dat de watermoleculen enerzijds in beweging zijn (kin) en anderzijds
aangetrokken worden tot elkaar (pot), maar telkens intern!
Het is juist deze hogere kinetische energie die er voor zorgt dat de temperatuur stijgt
De temperatuur van een object
De interne kinetische energie is juist het gene wat de temperatuur doet veranderen (rechtstreekse
maat)
Hogere interne kinetische energie in tweede scenario, met als gevolg meer beweging dus meer
orkanen, tsunami’s, etc. (extreme weer events)
Thermal equilibrium
We veronderstellen dat de temperatuur in de lucht (systeem A) en in het water (systeem B) gelijk zijn
aan elkaar → thermal equilibrium
➔ Dus de interne kinetische energie is gelijk in water en lucht
2
,MAAR: dit betekent niet dat de interne potentiële energie gelijk is (in water is deze veel groter omdat
er veel meer moleculen in zitten en dus meer kracht op elkaar zullen uitoefenen)
STEL: we veranderen de interne energie van glas water
Uit deze formule kunnen we concluderen dat dit afhankelijk is van de massa en de warmte capaciteit
van het object (m en C)
Voor vloeistof zal de temperatuur veel trager
opwarmen dan voor bijvoorbeeld een gas
➔ Massa en warmtecapaciteit is groter
➔ Fase veranderingen!
PAARS: latente energie input → we kunnen het niet voelen omdat de temperatuur niet verandert
(verandering in potentiële energie zonder enige verandering in kinetische energie)
BLAUW: Sensible energie input → we kunnen het voelen omdat de temperatuur verandert
Als energie toeneemt op aarde, zullen eerst ijskappen smelten (meer water), later zal er als gevolg
meer evaporatie zijn, waardoor er meer wolken ontstaan en dus meer regenval zal zijn (extreme
weeromstandigheden)
3
, Waar gaat de energie naartoe?
1. Atmosfeer? Neen, lage warmte capaciteit dus neemt niet veel op
2. Land? Neen, klein oppervlakte en is te hard, moeilijk doordringbaar dus enkel bovenste laag
3. IJS? Neen, kleine oppervlakte, latente energie verandering
4. Oceaan? Ja! Groot oppervlak, sterke warmte capaciteit + door de stromingen, kan deze
energie ook worden opgeslagen in de diepe oceaan.
Op basis hiervan kunnen we nagaan wat de verandering in temperatuur gaat zijn:
Dit herleiden we naar de verandering in de totale temperatuur (ervan uitgaande dat de
temperatuurverandering in oceaan, atmosfeer en land gelijk is):
Hierin zien we dat de onderste factor de grootste rol gaat spelen doordat we een blauwe planeet
hebben (70%) en deze warmte capaciteit zeer hoog is
➔ We mogen van geluk spreken dat we een blauwe planeet hebben, want moest er meer
oppervlakte uit atmosfeer of land bestaan dan zou de aarde veel sneller opwarmen (omdat
er minder buffercapaciteit is om deze energie op te vangen)
We focussen nu even enkel op de oceaan, dan krijg je:
4
