Fysica van het klimaat

Een zoektocht naar eenvoudige regels in een complex systeem

Het klimaat verandert. De gemiddelde temperatuur op het aardoppervlak is met ruim een graad gestegen sinds het begin de industriële revolutie. In dit college worden natuurkundige en, in mindere mate, ook chemische en biologische aspecten van het klimaat en de klimaatverandering behandeld.

Het klimaat op aarde wordt bepaald door veel op elkaar inwerkende factoren. In dit college gaan we aan de hand van basale natuurkundige wetten na welke factoren bepalend zijn voor de belangrijkste karakteristieken van het klimaat. We kijken naar de energiebalans van de aarde en hoe deze verstoord kan worden. De uitstoot van is een belangrijke factor hierbij. Broeikasgassen lijken ook al sinds het ontstaan de aarde een cruciale rol te spelen bij de basale temperatuurregeling van de aarde. We bekijken de fysische basis van de broeikaswerking. 

Goede klimaatmodellen zijn uitzonderlijk complex. In dit college proberen we aan de hand van eenvoudige modellen een aantal aspecten van klimaat en klimaatverandering te beschrijven. Een beetje wiskunde is daarbij onontbeerlijk. In de colleges wordt een deel van de tijd besteed aan een aantal onderwerpen uit de wiskunde. Deels is dit wiskunde die traditioneel in de hogere klassen van HBS-B of Gymnasium-B werd behandeld, maar ook differentiaalvergelijkingen komen aan de orde.

Programma

1. Het klimaatsysteem: introductie en een beetje wiskunde.

2. Fysische geografie: bepalende factoren voor het klimaat op aarde: wind en oceaanstromen.

3. Opwarming van de aarde: begrippen kader. Nog een beetje wiskunde.

4. Het broeikas effect. Broeikasgassen in de atmosfeer.

5. Een eenvoudig klimaatmodel.

6. De globale koolstofcyclus en de verstoring daarvan als gevolg van menselijke activiteit.

7. Paleo-klimatologie: de klimaatgeschiedenis van de aarde.

8. Kantelpunten in het klimaat.