Werking van het broeikaseffect

De temperatuur van het aardoppervlak wordt bepaald door een evenwicht van een aantal factoren. Bijdragen die warmte toevoegen zijn:

• Straling van de zon die niet meteen wordt teruggekaatst.
• Aardwarmte.

Warmte wordt aan het oppervlak onttrokken door:

• Infrarode straling van het aardoppervlak naar het heelal (uitstraling), volgens de Wet van Stefan-Boltzmann.

Andere warmtebronnen, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, zijn - afgezien van de gerelateerde emissies van broeikasgassen - ten opzichte van in- en uitstraling verwaarloosbaar.

De bijdrage van het zonlicht en de afname van de warmte door de uitstraling zijn op een ingewikkelde manier afhankelijk van een aantal omstandigheden:

• IJs en sneeuw verminderen de hoeveelheid geabsorbeerde zonnestraling en verminderen bovendien de uitstraling.
• Wolken kaatsen zonlicht terug maar hinderen aan de andere kant de uitstraling.
• Broeikasgassen absorberen straling uit beide richtingen, met per saldo een vermindering van de uitstraling.
• Fijn stof in de lucht weerkaatst vooral zichtbaar licht en vermindert dus per saldo de opwarming door de zon, bovendien vergemakkelijkt het de vorming van wolken.
• Sommige stoffen (zoals roet) maken wolken minder reflecterend, andere stoffen (zoals zwaveldioxide) juist méér.

Er stelt zich een evenwicht in doordat de uitstraling van infrarood toeneemt bij stijgende temperatuur. De inkomende straling van de zon is van een kortere golflengte (veelal zichtbaar licht), dan de uitstraling (veelal infrarode straling). Broeikasgassen absorberen vooral infrarode straling en kaatsen het terug naar het aardoppervlak, maar absorberen minder van de inkomende straling van de zon. Dit verhoogt de evenwichtstemperatuur op de Aarde, en wordt het broeikaseffect genoemd.