Recente zeespiegelstijging en natuurlijke variatie

Sinds 1993 wordt het zeeniveau gemeten met satellieten en er zijn nu diverse onderzoeksgroepen die een mondiaal gemiddeld zeeniveau rapporteren gebaseerd op die satellietdata. Bekend is bijvoorbeeld de Sea Level Research Group van de University of Colorado (CU). De aarde is aan het opwarmen en daardoor stijgt de zeespiegel; het oceaanwater zet uit en daarnaast krimpen de gletsjers en de ijskappen van Groenland en Antarctica. Over de gehele periode van 21 jaar vanaf 1993 is deze zeespiegelstijging nu 3.2 ± 0.4 mm/jaar (CU data).

Net als de temperatuurstijging van de atmosfeer wordt ook de stijging van het zeeniveau van jaar tot jaar beïnvloed door natuurlijke variatie, er is soms over een korte periode sprake van een snellere stijging of van een daling. In 2010 bijvoorbeeld daalde de zeespiegel maar liefst 5 millimeter, zie figuur 1. Die daling van 5 millimeter werd veroorzaakt door de grote hoeveelheid neerslag die op het land (o.a. Australië en het noorden van Zuid-Amerika) terecht was gekomen onder invloed van het natuurverschijnsel La Niña. Dat leidde tot grote problemen en ellende in die gebieden (zie ook hier of hier) .

Figuur 1. De daling van het zeeniveau in 2010/2011 en de gegevens van de GRACE satellieten die een verandering in de waterhoeveelheid op het land laten zien. Bron: NASA, zie ook Boening et al 2012 of SkepticalScience.

Zoals gebruikelijk in het klimaatdebat wordt de natuurlijke variatie door sommigen aangegrepen om klimaatveranderingen zo veel mogelijk te bagatelliseren en met het zeeniveau is dat niet anders. De zeespiegelstijging over de eerste 10 jaar van de satellietmetingen is namelijk hoger dan over de laatste 10 jaar. Dit bracht het World Climate Report (van de bekende scepticus Pat Michaels) er toe om te schrijven dat de snelheid van de zeespiegelstijging daalde en dat de sterkere stijging over 1993 tot 2003 waarschijnlijk veroorzaakt was door natuurlijke variatie. Op de Eike-website stond dat ‘het paradepaardje van de warmisten en alarmisten kreupel was’ en dat er van een versnelling in de zeespiegelstijging geen sprake was. Net alsof een versnelling over niet meer dan 21 jaar al aangetoond zou kunnen worden in data met zoveel ruis.

Voor wetenschappelijke duiding moeten we natuurlijk bij de echte wetenschap zijn, die verder kijkt dan alleen de variaties op korte termijn. In Nature Climate Change is onlangs een artikel gepubliceerd van Anny Cazenave (en anderen), een van de hoofdauteurs van het IPCC AR5 hoofdstuk 13 over de verandering van het zeeniveau. Het artikel heeft als titel “The rate of sea-level rise” en beschrijft een onderzoek naar de invloed van natuurlijke variatie op de recente zeespiegelstijging vanaf 1994. Het onderzoek is overduidelijk geïnspireerd door het bekende Foster en Rahmstorf onderzoek naar de invloed van korte termijn variaties op de mondiale temperatuur.

De onderzoekers stellen vast dat de zeespiegelstijging over de eerste 9 jaar van 1994 t/m 2002 gemiddeld 3.5 mm/jaar was, tegen 2.4 mm/jaar voor periode van 2003 t/m 2011, een verschil van 30%. Zie figuur 2. De laatste periode eindigt met het jaar 2011, waarin er dus een enorme hoeveelheid water op Australië en het noorden van Zuid-Amerika terecht was gekomen.

Figuur 2. De snelheid van de zeespiegelstijging voor de jaren 1994 t/m 2002 en 2003 t/m 2011 op basis van data van 5 onderzoeksgroepen en het gemiddelde daarvan.
Aviso = Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic Data, CU = University of Colorado, NOAA = National Oceanographic and Atmospheric Administration, GSFC = Goddard Space Flight Center en CCI = Climate Change Initiative (CCI) Sea Level Project.

Het mondiale zeeniveau is sterk gecorreleerd met de El Niño / La Niña variatie (zie ook deze grafiek) en dat wordt voornamelijk veroorzaakt door variaties in de mondiale opslag van water (door meer of minder neerslag) op de continenten (vooral in de tropen). Over het algemeen leidt een El Niño tot minder opslag van water op het land en bij een La Niña is het andersom, dat geeft dus verschillen in de massa aan water in de oceanen. Daarnaast hebben variaties in het uitzetten van het oceaanwater als gevolg van temperatuurschommelingen eveneens een invloed op het zeeniveau. De massa aan water op het land kan sinds circa 2003 worden afgeleid uit de metingen van de GRACE satellieten, voor de jaren daarvoor geldt dat niet.

Cazenave et al hebben in eerste instantie een hydrologisch model gebruikt om de bijdrage van de opslag van water op het land in te schatten en tevens de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. De modelresultaten werden gecombineerd met de variatie als gevolg van de thermische uitzetting. Dit natuurlijke variatie signaal is samen met de verandering in de zeespiegelstijging weergegeven in figuur 3. De zwarte lijn daarin is de variatie van de zeespiegelstijging, hier is de lineaire stijging (zoals zichtbaar in figuur 1) verwijderd, zodat alleen de (natuurlijke) korte termijn variatie overblijft. De lichtblauwe lijn is de variatie in de massa aan water op het land en als damp in de atmosfeer, omgerekend naar millimeters zeeniveau. De rode lijn is de lichtblauwe lijn gecombineerd met de variatie door de thermische uitzetting.

Figuur 3. De zwarte lijn: het mondiale zeeniveau met de (lineair) stijgende trend verwijderd, de grijze band is de onzekerheid. De blauwe lijn: de variatie in de opgeslagen hoeveelheid water op het land en als damp in de atmosfeer afkomstig uit een model. De rode lijn: een combinatie van de blauwe lijn met de variatie in de thermische uitzetting van het oceaanwater.

Door gebruik te maken van de data zoals weergegeven door de rode lijn in figuur 3 is het mogelijk om een indruk te krijgen van het onderliggende opwarmingssignaal van de zeespiegelstijging. Cazenave et al hebben de diverse zeespiegeldata gecorrigeerd voor deze jaar-op-jaar natuurlijke variatie en geven aan dat de onderliggende stijging van de zeespiegel 3.3 mm/jaar is voor zowel de eerste als de laatste 9 jaar van de periode 1994-2011. Zie figuur 4. Om de methode te verifiëren hebben de onderzoekers tevens gebruik gemaakt van de GRACE data, dit gaf nagenoeg dezelfde resultaten.

Figuur 4. De snelheid van de zeespiegelstijging voor de jaren 1994 t/m 2002 en 2003 t/m 2011 gecorrigeerd voor variaties in opslag van water op het land, de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer en de thermische uitzetting. Voor de afkortingen zie figuur 2.

Cazenave et al geven aan dat hun resultaat betreffende de zeespiegelstijging laat zien dat er geen vertraging is in de opwarming van de aarde. Zij geven ook aan dat de hoge onderliggende snelheid van de zeespiegelstijging in het laatste decennium overeenkomt met een significante bijdrage van de opwarming van diepere oceaanlagen, zoals al gesuggereerd door recente studies over de warmte-inhoud van de oceanen.

Net als bij de mondiale temperatuur geldt voor de zeespiegelstijging dat het van belang is om onderscheid te maken tussen de korte termijn variatie en de lange termijn trend. Over een aantal jaren is een ‘SkepticalScience Escalator’ voor de zeespiegelstijging wellicht noodzakelijk, met als eindtitel:
“How Realists View Sea Level Rise”.