De beïnvloeding van het klimaat door de interactie tussen aerosolen en wolken lijkt eenvoudiger dan gedacht

Eruptie van de Holuhraun in IJsland in het najaar van 2014 (Bron: Flickr/Sparkle Motion)

De invloed van aerosolen (microscopisch kleine deeltjes of druppeltjes in de atmosfeer) op het klimaat is complex. Aerosolen kunnen een afkoelend effect hebben op het oppervlak, omdat ze zonlicht reflecteren, maar ook een opwarmend effect op de atmosfeer als de deeltjes zonlicht absorberen. Het netto-effect hangt af van tijd, plaats, hoogte en de precieze eigenschappen van de aerosol-deeltjes. En alsof dat al niet genoeg is, spelen aerosolen ook nog eens een belangrijke rol bij het ontstaan van bewolking. Met alle mogelijke klimaateffecten van dien. De invloed van aerosolen op bewolking wordt wel het indirect aerosol-effect genoemd.

Het zit zo. Als lucht afkoelt en daardoor oververzadigd raakt met waterdamp, condenseert die waterdamp op de aanwezige aerosoldeeltjes. Zonder de “hulp” van die zogenaamde condensatiekernen zou de luchtvochtigheid op kunnen lopen tot wel vier maal het verzadigingspunt, voordat de condensatie van waterdamp op gang komt. Met als gevolg, zo stel ik me in elk geval voor, dat er ineens een enorme plens water uit een totaal onbewolkte lucht zou vallen als die condensatie eenmaal op gang zou komen.

Dat zal in werkelijkheid nooit gebeuren, omdat de aardse atmosfeer nooit helemaal stofvrij is. Er zit vulkanische as in de lucht, woestijnstof, zeezout en roet dat ontstaat bij natuurbranden. En wij mensen voegen daar nog van alles aan toe. Misschien nog belangrijker is dat er door chemische processen in de atmosfeer ook aerosolen ontstaan. Daarbij spelen diverse organische stoffen en zwaveldioxide een grote rol. Die stoffen belanden door zowel natuurlijke processen als menselijke activiteiten in de atmosfeer. Vulkanen zijn een belangrijke natuurlijke bron van zwaveldioxide. Menselijke emissies zijn vooral het gevolg van het gebruik van fossiele brandstoffen. De concentratie zwaveldioxide is van grote invloed op de vorming van aerosolen.

Omdat er vrijwel altijd al voldoende aerosolen aanwezig zijn, zorgen extra deeltjes er niet of nauwelijks voor dat bewolking eerder of gemakkelijker ontstaat. De hoeveelheid water die condenseert neemt meestal ook niet toe als er meer deeltjes zijn; als de waterdampconcentratie beneden het verzadigingspunt komt condenseert er niets meer. Maar als er meer deeltjes zijn die als condensatiekern kunnen fungeren ontstaan er wel meer druppeltjes (of ijskristalletjes), die dan ook kleiner zijn. En dat heeft invloed op de eigenschappen van een wolk, op twee verschillende manieren: Lees verder

Nieuws over de klimaatgevoeligheid, maar geen spectaculair nieuws

Er was de afgelopen dagen wat drukte in de social media over een nieuw artikel in Science Advances over de klimaatgevoeligheid. Aanleiding voor die drukte was waarschijnlijk vooral een bericht in De Volkskrant, waarin de soep wat heter werd opgediend dat hij wordt gegeten. Want waar De Volkskrant suggereert dat het onderzoek een heel nieuw inzicht geeft, is het in werkelijkheid vooral een bevestiging van wat veel klimaatwetenschappers al dachten.

Het artikel “Slow climate mode reconciles historical and model-based estimates of climate sensitivity” is geschreven door twee onderzoekers van Harvard: Christian Proistosescu (inmiddels werkzaam aan de Universiteit van Washington) en Peter Huybers. Nic Lewis vindt in De Volkskrant dat het onderzoek de verschillende resultaten die de diverse methoden om de klimaatgevoeligheid te schatten opleveren “onder het tapijt” veegt. Een ronduit absurd verwijt, omdat het onderzoek juist helemaal gewijd is aan die verschillen. Er wordt absoluut niet geheimzinnig gedaan over de verschillen, Men zoekt hier juist naar een verklaring voor de verschillen tussen de zogenaamde observationele methode en schattingen van de klimaatgevoeligheid volgens klimaatmodellen. Zoals dat hoort in de wetenschap.

We hebben er al vaker over geschreven op ons blog: schattingen van de evenwichtsklimaatgevoeligheid (of ECS: Equilibrium Climate Sensitivity) volgens de zogenaamde observationele methode vallen meestal wat lager uit dan schattingen op basis van klimaatmodellen of paleoklimatologische reconstructies. In het artikel waarin de observationele methode 15 jaar geleden voor het eerst werd beschreven, Gregory et al., werd deze methode al een ondergrens-benadering genoemd. Dat deze schattingen vaak aan de lage kant zijn is dus geen verrassing. Mensen als Lewis menen desondanks dat deze methode superieur is, vermoedelijk juist omdat de lage uitkomst ze zo goed bevalt.

Het mooie van observationele schattingen van de klimaatgevoeligheid is de eenvoud van de methode. Maar dat is tegelijkertijd de zwakte. Proistosescu en Huybers constateren wat bijvoorbeeld Marvel et al. en Richardson et al. eerder ook al constateerden: de sterk vereenvoudigde observationele methode, die volledig gebaseerd is op mondiaal gemiddelde gegeven, mist onderdelen van de complexe realiteit die van invloed kunnen zijn op de werkelijke klimaatgevoeligheid. De focus op het mondiale gemiddelde gaat bijvoorbeeld helemaal voorbij aan de grote lokale verschillen die er in de echte wereld zijn. Modellen kijken wel naar die lokale verschillen. Een belangrijk verschil is dat tussen land en oceaan. Niet alleen warmt land sneller op dan de oceaan, er kunnen ook verschillen zijn in de terugkoppelingen die de opwarming versterken of verzwakken. En dat is precies wat Proistosescu en Huybers vinden, via een uitgebreide analyse van CMIP5 modelresultaten: de versterkende terugkoppelingen zijn boven de oceaan sterker dan boven land. Omdat de opwarming van de oceanen achterloopt op het mondiaal gemiddelde, geldt dat ook voor die versterkende terugkoppelingen. We hebben dus nog relatief veel opwarming tegoed van wat Proistosescu en Huybers de “slow mode” noemen. Lees verder

Het verband tussen klimaatverandering, de straalstroom en extreem weer

De straalstroom, een meanderende band met zeer hoge windsnelheden hoog in de atmosfeer, heeft aanzienlijke invloed op ons weer. Mogelijk verandert het gedrag van de straalstroom in het veranderende klimaat. De kans op langdurige periodes van hitte, droogte, kou of neerslag zou daardoor in sommige delen van de wereld groter kunnen worden. Klimaatonderzoekers menen dat hier aanwijzingen voor zijn, maar de wetenschappelijke discussie woedt nog volop.

Wie wel eens intercontinentaal reist weet het waarschijnlijk: een vlucht in oostelijke richting gaat vaak een stuk sneller dan een vlucht naar het westen. Dat komt door de straalstroom: een krachtige wind die met snelheden van 100 tot soms wel 400 kilometer per uur waait op grote hoogte. De straalstroom waait van west naar oost op ongeveer 10 kilometer hoogte, bovenin de onderste luchtlaag, de troposfeer. Meteorologen onderscheiden een polaire straalstroom en een subtropische straalstroom. De ligging van de polaire straalstroom is van invloed op het weer in Nederland: ligt die ten noorden van ons dan is het warm, en ligt hij in het zuiden dan is het koud. En een straalstroom die vlakbij Nederland ligt brengt depressies met regen en wind. De afbeelding boven dit artikel geeft een schematische weergave van de straalstroom; de realiteit is grilliger. Vaak zijn er flinke slingeringen en vertakkingen en meestal is de straalstroom geen gesloten band die de hele aarde omspant. Op het prachtige earth.nullschool.net is (naast heel veel anders) de actuele situatie van de straalstroom te zien.

De straalstroom is op dit moment een van de onderwerpen waar de klimaatwetenschap veel belangstelling voor heeft. Om precies te zijn: het gaat dan om de slingeringen van de straalstroom, die Rossby-golven of planetaire golven worden genoemd. Er zijn aanwijzingen dat er iets verandert in het gedrag van die Rossby-golven en dat dat invloed heeft op het weer. De Amerikaanse klimaatwetenschapper Jennifer Francis trok in 2012 nogal wat aandacht met haar publicatie hierover. Voor een webzine van Yale University schreef ze een toelichting op haar onderzoek.

Om te begrijpen wat er aan de hand is, is het nodig om te weten dat de straalstroom wordt aangedreven door het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen. (Terzijde: ook de draaiing van de aarde speelt een grote rol.) Dat temperatuurverschil is de afgelopen decennia kleiner geworden, door een fenomeen dat arctische amplificatie wordt genoemd. Dit fenomeen werd, in zekere zin, al aan het eind van de 19e eeuw voorspeld door Svante Arrhenius. Sneeuw en ijs zijn wit. Dat betekent dat licht dat er op valt grotendeels wordt gereflecteerd. Als sneeuw en ijs door opwarming smelten, komt het daaronder liggende land- of wateroppervlak vrij, dat veel donkerder van kleur is. Zo’n donker oppervlak absorbeert absorbeert meer zonlicht, waardoor het verder opwarmt. Klimaatonderzoek heeft uitgewezen dat er ook andere factoren meespelen, en dat de realiteit dus wat ingewikkelder is, maar dat neemt niet weg dat met name het Noordpoolgebied de afgelopen decennia veel sterker is opgewarmd dan de rest van de wereld.

Lees verder

Klimaatakkoord Parijs doet er wel degelijk toe om opwarming te temperen

Sinds de VS hebben besloten om uit het klimaatakkoord van Parijs te stappen, is er veel te doen over de vraag wat ‘Parijs’ eigenlijk uitmaakt voor de opwarming van de aarde de komende eeuw. Daarover doen veel verhalen de ronde.

Verreweg de meeste  analyses schatten de invloed van het klimaatakkoord in op één tot anderhalve graad minder opwarming in 2100 ten opzichte van ‘business as usual’. Dat is niet voldoende om onder de twee-gradengrens te blijven, maar zeker substantieel.

Carbon_Brief_Paris_Avoided_Warming_2100

Een vergelijking tussen de verwachte opwarming in 2100 voor het ‘business as usual’ scenario en de uitvoering van het Parijs-akkoord op basis van 9 verschillende studies. Bron: The Carbon Brief.

Maar Trump noemde toch een veel lager getal? Ja, dat klopt. Trump en andere ‘skeptici’ (waaronder ook de zogenaamde ‘ecomodernisten’) beroepen zich op een analyse van Bjorn Lomborg (zie hier een kritisch commentaar daarop), waaruit zou blijken dat het uitvoeren van de beloftes van Parijs tot slechts 0,17 graden minder opwarming zou leiden. Die conclusie is grotendeels het gevolg van de aanname dat de landen na de looptijd van het klimaatakkoord – 2030 – weer terug gaan naar het fossiele tijdperk en weer volop CO2 gaan uitstoten, volgens het zogenaamde ‘business as usual’ scenario (RCP8.5).

Terwijl het hele idee van Parijs natuurlijk is dat er een transitie in gang wordt gezet; niet dat we daarna teruggaan in de tijd en ons weer beperken tot het verbranden van fossiele grondstoffen. Toen de stoomtrein eenmaal was ontwikkeld, keerden we nadien ook niet massaal terug naar vervoer met paard en wagen.

Omdat het klimaatakkoord in 2030 afloopt, moet je aannames maken over wat er gebeurt in de periode 2030-2100 om de verwachte opwarming in 2100 te kunnen inschatten. Dat geeft dit soort berekeningen een grote onzekerheid, maar het realiteitsgehalte  van de aannames kan flink van elkaar verschillen. Daarnaast wordt niet altijd expliciet gemaakt waarmee de effecten van het klimaatakkoord vergeleken worden; meestal is dat een ‘business as usual’ scenario, maar er zijn ook schattingen in omloop die de effecten van Parijs vergelijken met voorgaande klimaatafspraken. Dat maakt nogal wat uit voor de uitkomst.

Is het nu zo’n probleem dat Trump uit het klimaatakkoord is gestapt? Dat hangt voor een groot deel af van hoe andere landen en actoren hier op reageren. Wordt Trumps besluit gebruikt als alibi om de eigen ambities ook af te zwakken (zie bijvoorbeeld de uitingen van de Belgische minister), of worden anderen juist gesterkt in hun overtuiging om werk te maken van emissiereductie (zie bijvoorbeeld de houding van Californië en China)? De toekomst zal het leren.

Dit blogstuk is eerder gepubliceerd op OneWorld.nl.

“The uncertainty has settled” van Marijn Poels verwart wetenschap met kletspraat

Marijn Poels is een film- en documentairemaker. Ik kende hem niet, maar sinds begin dit jaar kom ik hem tegen in discussies over het klimaat op blogs en op twitter. Hij zou een ‘klimaatsceptische’ film hebben gemaakt die ‘geboycot wordt door de media’. Op YouTube heb ik wel eens wat gezien op dat terrein, maar een echte ‘klimaatsceptische’ film in de bioscoop nog nooit. Donderdagavond 22 juni draaide de film in een tot cultuurcentrum omgebouwde oude Cacaofabriek in Helmond. Dat was voor mij niet al te ver en dus heb ik een keertje de moeite genomen om wat CO2 te produceren zodat ik deze documentaire in groot beeld kon aanschouwen.

De film van Poels is een impressie van zijn speurtocht naar achtergronden van klimaatverandering, het klimaatbeleid en de invloed daarvan op het traditionele boerenleven. Met dat laatste begint de film ook, het laat via gesprekken met mensen zien dat de veranderingen in de wereld een flinke weerslag hebben op het boerenleven; dat sommige boeren moeite hebben om financieel het hoofd boven water te houden, waar anderen kansen zien met windmolens, zonnepanelen en biogas. Poels komt ergens midden in Duitsland een andere Limburger tegen die zittend aan een meertje op zijn landgoed uit de doeken doet dat al die CO2-politiek leidt tot het verdwijnen van natuur en natuurschoon. Een catastrofe noemt hij dat. Tevens vermeldt hij het feit dat de lucht slechts voor 0,035% uit CO2 bestaat (0,04% is het tegenwoordig) als argument dat het toch krankzinnig is te denken dat een dergelijk lage concentratie veel kan betekenen. Om de onjuistheid van dat argument aan te tonen denk je al snel aan het voorbeeld van de dodelijkheid van een spoortje arseen in drinkwater. Hierna gaat Poels mensen opzoeken die wat meer te melden hebben over het klimaat en CO2.
Lees verder

Klimaatdebat wordt niet geholpen door het herhalen van misvattingen

In het AD van 10 juni stond een interview van Wierd Duk met Marijn Poels en Marcel Crok, waarin nogal wat misvattingen over klimaatverandering de revue passeerden. Onderstaande reactie van mij, Appy Sluijs (UU) en Bart Strengers (PBL) werd op 16 juni in het AD geplaatst.

Reactie AD 2017 - Wierd Duk - Marijn Poels - Marcel Crok

Hieronder volgt een iets uitgebreidere versie van dezelfde brief met links naar meer informatie:

In het artikel “Wierd peilt de stemming” van 10 juni komt filmmaker Marijn Poels aan het woord, die klimaatverandering een “heuse religie” noemt en het heeft over “klimaathysterie” en “klimaatalarmisten”. Het interview geeft een inkijkje in hoe Poels denkt: het traditionele boerenleven is onder druk komen te staan door o.a. gesubsidieerde windmolens. Die onvrede over klimaatbeleid blijkt de motivatie voor een zoektocht waarin Poels zich sterk eenzijdig laten beïnvloeden door een handjevol wetenschappers die de conclusies van de klimaatwetenschap niet accepteren .

Maar na decennialang internationaal onderzoek door duizenden wetenschappers weten we met grote zekerheid dat het klimaat verandert door de uitstoot van broeikasgassen door menselijk handelen. Dit blijkt eveneens uit meerdere enquêtes onder (klimaat)wetenschappers en literatuuronderzoeken waarvan de overgrote meerderheid (90-100%) deze conclusie onderschrijft. De consensus is dus groot.

studies_consensus

Het wordt helemaal dubieus als astrofysicus Piers Corbyn wordt aangehaald, “die doodleuk een nieuwe ijstijd aankondigt”. Misschien was dit sarcastisch bedoeld, maar voor de duidelijkheid: er is geen enkel wetenschappelijk bewijs dat de aarde spoedig in een ijstijd zal belanden. Een volgende ijstijd zal ooit komen, maar zelfs zonder menselijke uitstoot van broeikasgassen zou deze pas over duizenden jaren heel langzaam zijn intrede doen. De huidige wetenschappelijke discussie gaat er om of de extra dikke deken van CO2 er toe zal leiden dat de aarde nog een tijdlang te warm blijft om zo’n ijstijd in te gaan. Dat is tegen die tijd wellicht een positief effect, maar laat tegelijk zien hoe verreikend onze invloed op het klimaat is.

In tegenstelling tot wat in het stuk beweerd wordt komen modellen en metingen goed met elkaar overeen, tenzij je appels met peren vergelijkt. Zo moeten de observaties en de modellen natuurlijk wel representatief zijn voor dezelfde grootheid. De observaties zijn echter een combinatie van zeewatertemperatuur en luchttemperatuur, terwijl de modeldata alleen gebaseerd zijn op de luchttemperatuur. Dit, evenals de beperkte dekkingsgraad van de metingen over de snel opwarmende poolgebieden, zorgt ervoor dat de metingen de mondiale opwarming aan het aardoppervlak onderschatten. Daarnaast moet je rekening houden met de daadwerkelijke ontwikkeling van El Niño en klimaatforcering over de afgelopen jaren. Neem je al die factoren in beschouwing, zoals in de wetenschap natuurlijk hoort te gebeuren, dan blijken de modellen en metingen zeer goed met elkaar overeen te komen, zoals uit onderstaande figuur blijkt.

Medhaug fig 5

Vergelijking tussen gemodelleerde (blauw) en gemeten (oranje) temperatuurafwijking. De donkerblauwe en donkeroranje lijnen geven de ‘apples-to-apples’ vergelijking aan. Figuur 5 uit Medhaug et al (2017).

Volgens Marcel Crok, een journalist die eveneens in het artikel wordt geciteerd, zijn de effecten van het klimaatakkoord van Parijs minimaal, maar de schatting die hij geeft is gebaseerd op de onrealistische aanname dat we na 2030 weer teruggaan naar het tijdperk dat we met Parijs juist achter ons willen laten: het opstoken van zoveel mogelijk fossiele brandstoffen. Dat is een beetje alsof we na de uitvinding van de stoomtrein weer terug zouden gaan naar paard en wagen. De meeste analyses komen uit op ongeveer een graden minder opwarming ten opzichte van ‘business as usual’, als de beloftes gedaan in Parijs worden nageleefd.

In één ding heeft Crok gelijk: het klimaatdebat is bij veel maatschappelijke partijen ideologisch gedreven. Dit geldt niet voor wetenschappelijk inzicht. Het staat eenieder vrij om zijn of haar mening te laten horen. Maar de kwaliteit van de discussie is ermee gediend als aantoonbaar onjuiste ‘feiten’  hierin niet worden meegenomen. Alleen dan kunnen we effectief met elkaar discussiëren over de grootte van de  uitdaging die voor ons ligt en hoe hier mee om te gaan. Ideologisch gedreven misvattingen kunnen we daarbij missen als kiespijn.

Nee, de klimaatwetenschap maakt geen melding van aannames die men helemaal niet doet

Op 3 juni verscheen in het Financieele Dagblad een opiniestuk van emeritus hoogleraar Guus Berkhout. Berkhout liet daarin, niet voor het eerst, zien dat hij er een nadrukkelijke mening over klimaatwetenschap op na houdt die niet berust op een gedegen kennis van de feiten.

Inmiddels is door het FD de volgende reactie gepubliceerd.

Klimaatwetenschap niet afserveren met stropop

Nu president Trump heeft aangekondigd uit het klimaatakkoord van Parijs te stappen, roeren de tegenstanders van dat akkoord zich weer flink in de media. Dat recht hebben ze, maar wanneer zij de gehele klimaatwetenschap afserveren op basis van aantoonbare onjuistheden, of al lang en breed blootgelegde drogredeneringen — zoals Guus Berkhout doet in zijn opiniestuk in het FD van 3 juni — is dat toch een kwalijke zaak.

Berkhout beweert dat men in de klimaatwetenschap aannames doet, die niet ter discussie worden gesteld in de peer reviewed literatuur. Zo veronderstelt hij dat wetenschappers ten onrechte aannemen dat ‘grote natuurkrachten’ geen rol meer spelen in klimaatverandering.

Het probleem is alleen dat er geen enkele serieuze klimaatwetenschapper bestaat die dit aanneemt. Hij dicht klimaatwetenschappers dus een opvatting toe die ze in de praktijk helemaal niet hebben. Om vervolgens die door hemzelf verzonnen opvatting aan te vallen. Een stropop, zoals die drogreden doorgaans wordt genoemd.

Wat blijkt uit de peer reviewed literatuur is dat er simpelweg geen enkele aanwijzing is van een grote natuurkracht die de, naar geologische maatstaven, snelle opwarming van 1°C die we in de afgelopen anderhalve eeuw hebben gezien kan verklaren.

Ook suggereert Berkhout dat klimaatmodellen de klimaatveranderingen uit het verleden niet zouden kunnen verklaren, maar wederom is het tegendeel het geval. Het is juist de volledige wetenschappelijke kennis — over de fysica in het klimaatsysteem, over veranderingen in het verleden en over de opwarming die op dit moment plaatsvindt — die, in samenhang bekeken, ontegenzeggelijk op de menselijke invloed wijst.

Daarmee is overigens — laat dat duidelijk zijn — niet gezegd dat de wetenschap een toekomstig klimaat tot in detail kan voorspellen. Absolute zekerheid bestaat niet. Wat de klimaatwetenschap wel laat zien is dat klimaatverandering grote risico’s met zich meebrengt als we onze economische ontwikkeling in de toekomst grotendeels op het gebruik van fossiele brandstoffen blijven baseren.

Het akkoord van Parijs is dan ook niet gebaseerd op absolute zekerheid. Waar het akkoord in wezen op neerkomt is dat vrijwel de gehele wereldgemeenschap het er over eens is dat klimaatverandering zodanige risico’s oplevert, dat aanzienlijke inspanningen om de opwarming ruim beneden de 2°C te houden gerechtvaardigd zijn. Klimaatafspraken en klimaatbeleid berusten in de kern op een afwegen van risico’s, niet op een keuze tussen zekerheden. De wetenschap is zich daar terdege van bewust, zoals ook blijkt uit de rapportages van het IPCC, maar Berkhout lijkt dit punt volledig te missen.

Bart Strengers, klimaatonderzoeker Planbureau voor de Leefomgeving
Rob van Dorland, klimaatonderzoeker KNMI
Bart Verheggen, docent Earth and Climate Sciences, Amsterdam University College
Ernst Schrama, universitair hoofddocent, TU Delft
Hans Custers, klimaatblogger

Lees verder