Lange termijn zeespiegelstijging

Gast-blog van Martin Vermeer (TU Helsinki, Finland)

Het onlangs verschenen artikel “Long-term sea-level rise implied by 1.5 C and 2 C warming levels” met als hoofdauteur Michiel Schaeffer, bouwt voort op de semi-empirische methodiek van Kemp et al. 2011, “Climate related sea-level variations over the past two millennia”. Voor beide artikelen maakte ik (MV) deel uit van het auteursteam, samen met Stefan Rahmstorf van het Instituut voor Onderzoek aan de Effekten van Klimaatsverandering in Potsdam, Duitsland, de “vader” van de semi-empirische methode. Voor het Kemp et al. artikel was mijn rol heel aktief: ik ontwikkelde de Matlab-software die daarin gebruikt werd om een verzameling mogelijke zeeniveau-krommes en hun waarschijnlijkheid af te leiden (“Bayesian inference”) uit tijdseries voor globale temperatuur en zeeniveau. In het Schaeffer et al. artikel was mijn rol begrensd tot Michiel bijstaan in het uitbreiden van deze software tot het maken van voorspellingen voor komende eeuwen, op basis van IPCC-scenario’s voor temperatuur.

Het idee achter de semi-empirische methode is heel eenvoudig: Neem aan dat tussen de mondiaal gemiddelde temperatuur (over een passend tijdsinterval, bv. enkele decennia, om de invloed van  natuurlijke variatie zoals ENSO te verkleinen) en het mondiaal gemiddelde zeeniveau (zoals enkele groepen dat hebben berekend, zoals Church en White, en Jevrejeva en collega’s) een eenvoudige lineaire relatie bestaat. Dit is een redelijke aanname, zolang de veranderingen in temperatuur en in zeeniveau/globaal ijsvolume klein genoeg blijven: klein, bijvoorbeeld, in vergelijking met wat er tussen een ijstijd en een interglaciaal gebeurt.

In Schaeffer et al. hebben we deze methode toepast op verschillende scenario’s waarin de temperatuur niet meer dan 2 graden gaat stijgen. De te verwachte zeespiegelstijging t/m 2100 is niet sterk afhankelijk van de toekomstige emissies (maar wordt vooral veroorzaakt door historische emissies): De schattingen ontlopen elkaar niet veel (fig 1a). 

Figuur 1a van Schaeffer et al. (2012). Verwachte zeespiegelstijging voor enkele (zeer optimistische) scenario’s.

Echter, de zeespiegel blijft een stuk langer doorstijgen dan de temperatuur vanwege de lange tijdsschalen waarop de oceaan en cryosfeer (ijsmassa’s) warmte opnemen. De zeespiegelstijging op een termijn van meerdere eeuwen is wel sterk afhankelijk is van de toekomstige emissies, zoals te zien is in figuur 3b voor de periode t/m 2300. Alle doorberekende scenario’s zijn uiterst optimistisch (we gaan vrijwel zeker over de 2 graden heen); een inschatting voor “business as usual” zou de extrapolatie van de geobserveerde temperatuur – zeespiegel relatie te ver oprekken.

Figuur 3b van Schaeffer et al. (2012). Verwachte zeespiegelstijging tot 2300, in de context van de laatste 1000 jaar, voor enkele (zeer optimistische) scenario’s.

Een samenvatting van de aangenomen CO2 concentraties en berekende zeespiegelstijging in 2100 en 2300 voor enkele gebruikte scenario’s (“CPH” in fig 1a refereert naar het Kopenhagen Akkoord) is te zien in onderstaande tabel:

Maar terug naar Kemp et al. Dit was al ons vierde artikel waarin we de  semi-empirische methode toepasten, en het eerste waarin we heel oude data van voor de instrumentele (getijdeschaal- en thermometer-) periode gebruikten. Andrew Kemp, een student van Ben Horton in Pennsylvania, deed zijn doctoraalonderzoek aan het gebruik van foraminiferen, eencellige diertjes die in de getijdezone leven in de oceaan, en wiens schaaltjes dan begraven raken in de afgezette sedimenten. Deze fossiele schaaltjes kunnen dan gebruikt worden om het plaatselijke zeeniveau over de laatste honderden tot duizenden jaren te reconstrueren.

Noord-Carolina is daarvoor ideaal geplaatst: het land gaat langzaam omlaag terwijl in Canada het land rijst als na-effect van het einde van de laatste ijstijd. Aardmantelrots in de traag-vloeibare asthenosfeer, onder de stijve lithosfeer, vloeit vanonder de VS en andere gebieden rondom de oude Laurentia-ijskap, de zgn. “periglaciale uitpuiling”, terug naar onder Canada. En terwijl het land langzaam zakt, zet de zee er laag na laag sedimenten met kleine diertjes –en hopelijk koolstofresten voor 14C-leeftijdsbepaling- op af. En daar, in de strandvenen voor de Noord-Carolijnse kust, gingen Ben en Andy dus boorkernen van het sediment verzamelen.

Ook andere onderzoekers hebben de semi-empirische methode in gebruik genomen; de Deense onderzoeker Aslak Grinsted, samen met John Moore aan de Universiteit van Lapland, en Svetlana Jevrejeva, een etnische Russin uit Estland die nu aan de Permanente Dienst voor het Gemiddelde Zeeniveau in Liverpool, Groot-Brittanië verbonden is. Zij waren de eersten (Grinsted et al., 2010), om een “terugvoorspelling” (hindcast) te maken van het zeeniveau van de afgelopen 2000 jaar, onder gebruikmaking van bescheiden waarnemingsinformatie: oude Europese getijdeschalen die terug gaan tot 1700, en ons besef dat over de laatste 2000 jaar het  zeeniveau aan Europese kusten zeker niet meer dan enkele decimeters van het huidige niveau kan hebben afgeweken, omdat deze kusten bewoond waren door zeevarende, schrijfkundige volkeren die dit zouden hebben vastgelegd. En de Australische onderzoeker Kurt Lambeck met collega’s leidde al in 2004 af uit de verticale positie van ‘vistanks’ in het rotsgesteente uit de Romeinse tijd dat ook het toenmalige zeeniveau in de Middellandse Zee niet veel van het huidige kon hebben afgeweken. 

Het semi-empirische model dat werd gebruikt in de studie van Grinsted is eenvoudiger dan wat wij gebruikten in Kemp et al: er is maar één response-tijdsschaal (enkele honderden jaren), terwijl ons model ook een tweede, zeer lange tijdsschaal bevat, die we nodig hebben om ons model te laten overeenstemmen met de laatste duizend jaar van de zeeniveau-proxydata uit Noord-Carolina, die van zeer hoge kwaliteit zijn. Deze lange tijdsschaal is logisch, gezien de lange evenwichtstijdsschalen van de zeespiegel (zie bijv Rohling et al., 2012). Helaas zijn er geen andere zulke goede proxyreconstructies van het zeeniveau van andere plaatsen ter wereld; deze data verzamelen is moeilijk en arbeidsintensief, maar heel belangrijk.

Hoe goed zijn nu de resultaten voor het zeeniveau tot 2300? In het werk voor dit artikel hebben wij ons opzettelijk beperkt tot scenario’s waarin de temperatuur niet meer dan een graad of twee boven pre-industrieel oploopt, en liefst daarna weer omlaag komt. Behalve dat dit meer constructief en hopelijk beleidsrelevant is, waren wij ons ook bewust dat de “kalibratie” van de semi-empirische methode en de afgeleide parameters berust op data over de laatste duizend jaar of zo, waarin temperaturen niet meer dan een graad hebben gevarieerd (Mann et al, 2008). Met andere woorden, we zijn aan het extrapoleren, en dat is gevaarlijk.

Een ander punt om over na te denken: over de laatste 2000 jaar -of in feite de laatste 4000 jaar of zo- is het zeeniveau nooit ver afgeweken van het huidige, zeker niet meer dan een meter of zo. Nu vertellen onze voorspellingen dat we enkele meters kunnen verwachten. Maar West-Antarctica is 3.3 m, Groenland 5 m, dus die gaan geheel of gedeeltelijk verdwijnen. We kijken dan tegen een “heel andere planeet” aan. Terra Incognita. Is de aanname van lineariteit, met dezelfde coefficienten, die ten grondslag ligt aan ons gebruik van de semi-empirische methode, dan nog geldig? Eigenlijk verwacht ik van niet, al is de mate waarin deze geldigheid afneemt erg lastig vast te stellen.

Ook de groep rond Grinsted hebben hun eigen voorspellingen gepubliceerd, tot het jaar 2500 (Jevrejeva et al., 2011), onder gebruikmaking van hun iets eenvoudiger model, en een in technisch opzicht enigszins andere methode. In hun oplossing stabiliseert het zeeniveau zich duidelijk sneller dan in de onze, en de bereikte niveaus zijn lager. Waar deze verschillen vandaan komen, en welke oplossing geloofwaardiger is, is iets dat we aan het onderzoeken zijn.

Literatuur

Grinsted, A., J. C. Moore, and S. Jevrejeva (2010), Reconstructing sea level from paleo and projected temperatures 200 to 2100 AD, Clim. Dyn., 34(4), 461?472, doi:10.1007/s00382-­0 08-­0507-­2.

Jevrejeva S, Moore J, Grinsted A (2011) Sea level projections to AD2500 with a new generation of climate change scenarios. Global and Planetary Change URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2011.09.006

Lambeck K, Anzidei M, Antonioli F, Benini A, Esposito A (2004) Sea level in Roman time in the Central Mediterranean and implications for recent change. Earth Planet Sc Lett 224:563?575.

Mann, M. E. et al. Proxy-based reconstructions of hemispheric and global surface temperature variations over the past two millennia. Proc. Natl Acad. Sci.USA105, 13252?13257 (2008).

Rahmstorf S (2007) A semi-empirical approach to projecting future sea-level rise.  Science 315:368?370.

Rahmstorf, S., Perrette, M. & Vermeer, M. Testing the robustness of semi-empirical sea level projections. Clim. Dynam. http://dx.doi.org/10.1007/s00382-011-1226-7(2011).

Rohling E. et al., Sea Surface and High-Latitude Temperature Sensitivity to Radiative Forcingof Climate over Several Glacial Cycles. J. Climate 25 (2012) (pdf).

Vermeer M, Rahmstorf S (2009) Global sea level linked to global temperature. Proc Nat’l Acad SciUSA106:21527?21532.

28 Reacties op “Lange termijn zeespiegelstijging

  1. Jos Hagelaars

    Professor Vermeer, bedankt voor dit zeer interessante artikel met zoveel achtergrond informatie!

    De traagheid van het klimaatsysteem is zeer goed zichtbaar in de resultaten van het onderzoek, zelfs met rigoureuze mitigerende maatregelen zal de zeespiegel behoorlijk stijgen tot ver na 2100.
    De Deltacommissie gaf in 2008 bovengrensschattingen voor de stijging van de wereldgemiddelde zeespiegel in 2100 van 0.55 – 1.1 m en 1.5 – 3.5 m in 2200. Gezien resultaten van Schaeffer et al, zijn dit mi. geen bovengrenzen meer.

  2. Over de Deltacommissie schreef ik toendertijd een aantal blogs: http://ourchangingclimate.wordpress.com/tag/deltacommissie/ (o.a. over de mediaberichtgeving, maar ook over het rapport zelf (http://ourchangingclimate.wordpress.com/2008/09/08/zeespiegelstijging-en-de-deltacommissie/ )

  3. Jos Hagelaars

    Bedankt Bart, ik had die stukken van je nog niet gelezen.
    Die 0.4 – 0.85 cm zeespiegelstijging voor 2100 uit de KNMI ’06 scenario’s, die jij noemt in je blogstuk, komen weer terug in het zojuist verschenen PBL rapport. Ik vind het vreemd dat men die getallen uit 2006 simpelweg weer gebruikt heeft. Zoals Martin Vermeer hier laat zien, lijken dat voor mij, net als de bovengrenzen van de Deltacommissie, nu toch wat achterhaalde en te lage getallen.

  4. Martin Vermeer

    Jos, Bart,
    heb het PBL rapport gelezen en inderdaad zijn die cijfers een beetje aan de lage kant. Vooral bedenkend dat onze resultaten zijn voor een subset van gematigde temperatuurscenario’s.
    De Deltacommissie-cijfers (ook in het PBL rapport genoemd) zien er veel redelijker uit. In het licht van de aanzienlijke onzekerheden zou ik die verenigbaar met ons resultaat noemen.

  5. Martin Vermeer

    Nog eens nalezend, zie ik dat het PBL rapport heel weinig zegt over de Waddenzee. Droog land is vrij eenvoudig te beschermen door dijkverhoging, maar met de Waddenzee gaat dat niet zonder het karakter van het gebied te aan te tasten. Hetzelfde met de Oosterschelde. En 0.85 m is niet meer klein vergeleken met de getijdebeweging. Is daar over nagedacht?

  6. Het PBL klimaateffecten rapport is gefocussed op Nederland, en daarom ligt de focus op de KNMI 06 scenario’s, de Deltacommissie schattingen, en Katsman 2011. Deze geven namelijk schattingen die specifiek voor Nederland zijn, en veel studies gaan over de stijging van de mondiale zeespiegel. Daarmee wordt echter inderdaad maar een relatief klein gedeelte van de bestaande schattingen gebruikt lijkt het. Met een correctiefactor (m.n. voor het gravitatie-effect) zouden mondiale schattingen ook bruikbaar zijn.

  7. Martin Vermeer

    > Met een correctiefactor (m.n. voor het gravitatie-effect) zouden mondiale
    > schattingen ook bruikbaar zijn.

    Inderdaad, en die kunst beheersen ze, zoals ze in het rapport demonstreren.

  8. Erik de Haan

    De timing van het PBL-rapport is m.i. een beetje vreemd. Volgend jaar komt het KNMI met nieuwe scenario’s, mede op basis van de analyses voor de AR5 van het IPCC (werktitel KNMI-Next). Het gevolg is dat voor het PBL-rapport deels “oud” materiaal wordt gebruikt. Gezien de lijst met auteurs neem ik aan dat de teksten over zeespiegelstijging ook gewoon door het KNMI (Caroline Katsman) zijn geschreven.

    Ook de PBL-conclusie dat de effecten beheersbaar zijn m.i. voorbarig. Als je bijv. naar de conclusies over natuur kijkt, zie je dat het PBL zelf aangeeft dat veel onbekend is. Daarnaast geeft het PBL aan dat op rijksniveau er nauwelijks beleid voor adaptatie van de natuur is ontwikkeld. Het is nu wachten op de EU (EU Adaptatiestrategie in 2013; guidelines klimaatverandering en Natura 2000 augustus 2012) en het beleid van de provincies.

    Tevens is jammer dat geen gebruik is gemaakt van kennisontwikkeling bij de lagere overheden. Bij de effecten van zeespiegelstijging op interne verzilting zitten bijv. foutjes. Op Goeree Overflakkee neemt de verzilting bijv. fors toe a.g.v. zeespiegelstijging (p.60).

  9. Lennart van der Linde

    Het PBL-rapport acht het worst-case scenario van de Deltacommissie zeer onwaarschijnlijk, maar m.i. suggereert het werk van Schaeffer et al dat nog snellere zeespiegelstijging dan de Deltacommissie voor mogelijk houdt niet ondenkbaar is. Daarmee bewegen ze richting de vrees van Jim Hansen die in het slechtste geval vijf meter stijging in de komende eeuw niet voor onmogelijk houdt en sowieso denkt dat de schattingen van rond een meter waarschijnlijk onderschattingen zijn. Het zou mij goed lijken als PBL ea ook kijken naar de mogelijke gevolgen van bv twee meter mondiale stijging in 2100 en in hoeverre dat voor Nederland (en andere landen) nog beheersbaar zou zijn. En daarbij ook de implicaties van verdere stijging in de eeuwen daarna meeneemt. We zien immers dat de wetenschap op het punt van mogelijke zeespiegelstijging behoorlijk in ontwikkeling is en opschuift richting de alarmerende vermoedens van Hansen c.s. Het PBL lijkt soms te graag relatief geruststellend te willen rapporteren. Dat is althans mijn indruk, maar wellicht vergis ik me. In dat geval zou het nuttig zijn om te horen waarom het PBL de vrees van Hansen blijkbaar zo stellig niet deelt.

  10. Lennart van der Linde

    Nog even ter verduidelijking: de Deltacommissie ging voor hun worst-case uit van een warmer scenario dan Schaeffer et al voor hun Copenhagen-scenario, als ik het goed zie. En aangezien ‘non-linearities’ volgens Schaeffer et al nog best voor verrassingen kunnen zorgen, lijkt het mij voor beleidsmakers belangrijk rekening te houden met het risico van nog snellere stijging dan waar de Deltacommissie rekening mee hield.

  11. Jos Hagelaars

    Lennart,

    Hansen spreekt van +5m in 2100 als uiterste grens, maar alleen indien het smelten van de ijskappen voornamelijk niet-lineair verloopt:
    “Hansen (2005, 2007) argues that amplifying feedbacks make ice sheet disintegration necessarily highly non-linear, and that IPCC’s BAU forcing is so huge that it is difficult to see how ice shelves would survive. As warming increases, the number of ice streams contributing to mass loss will increase, contributing to a nonlinear response that should be approximated better by an exponential than by a linear fit. Hansen (2007) suggested that a 10-year doubling time was plausible, and pointed out that such a doubling time, from a 1 mm per year ice sheet contribution to sea level in the decade 2005-2015, would lead to a cumulative 5 m sea level rise by 2095.”
    http://arxiv.org/vc/arxiv/papers/1105/1105.0968v2.pdf

    Het zou inderdaad interessant zijn hoe andere wetenschappers denken over deze extreme voorspelling van Hansen, alle andere studies wijzen namelijk op lagere waarden.
    Zoals ik hier al eerder schreef, zijn de aannames van de Deltacommissie betreffende de zeespiegelstijging 5 jaar later geen bovengrenzen meer, maar vallen ze inmiddels binnen de onzekerheidsgrenzen van de meeste wetenschappelijke studies. Echter voor Nederland spelen de gravitatie-effecten een rol (zoals Bart aangeeft) en wat beschreven is in het PBL rapport.
    De sleutel ligt in ieder geval bij de ijskappen van Groenland en Antarctica en ik benieuwd naar nieuwe gegevens van GRACE over het massaverlies van die ijskappen.

    Vermeldenswaardig in dit kader is een nieuw artikel van Zecca en Chiari, waar men spreekt over een zeespiegelstijging van minstens +80 cm in 2100. Eveneens gebaseerd op een semi-empirisch model en zo op het oog aan de grafieken bij de samenvatting te zien, zijn hun resultaten vergelijkbaar met de Schaeffer studie.

  12. Lennart van der Linde

    Jos, mee eens. Hansen heeft samen met oa Rahmstorf en Rohling ook een ander paper bij PNAS ingediend (nog niet gepubliceerd):
    http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1110/1110.1365.pdf

    Daarin zeggen ze op p.13:
    “Most recent estimates of sea level rise by 2100 have been of the order of 1m, notably higher than estimates in earlier assessments (74), and it also has been argued (74, 75) that continued business-as-usual CO2 emissions could cause multi-meter sea level rise this century.”

    Rahmstorf en Rohling lijken dus ook met deze mogelijkheid rekening te houden, hoewel vijf meter voor hen blijkbaar een brug te ver was. Mijn punt is vooral: als wetenschappelijk nog niet goed is uit te sluiten of hard te maken of de stijging meer of minder dan twee meter in 2100 kan zijn, zou het PBL dan dat risico niet met meer nadruk moeten benoemen? Of explicieter moeten beargumenteren waarom ze vinden dat Hansen geheel niet overtuigend is?

  13. Die 5 meter zeespiegelstijging vind ik een beetje uit de lucht gegrepen, omdat die is gebaseerd op een geextrapoleerde trend op basis van ongeveer 10 jaar aan data. Het is meer een “Als … dan …” statement dan een echte voorspelling denk ik (zo interpreteer ik het in ieder geval).

    Echter, de verschillende semi-empirische schattingen die nu gemaakt zijn door meerdere groepen zijn nu zo eenvvoudig terzijde te schuiven, want die zijn gebaseerd op een zeer goede overeenkomst met de data over langere tijdsperioden en met een plausibele fysische basis.

    Het PBL rapport leunt vnl op het KNMI wat betreft zeespiegelstijging, en het KNMI vaart vnl op haar eigen modelprojecties voor zeespiegelstijging, en die komen op veel lagere waarden uit dan de semi-empirische schattingen.

    De KNMI modellen konden alleen met de meest extreme settings een zeespiegelstijging zoals de bovengrens vd deltacommissie die hanteert berekenen. Alles wat daarboven zit geloven ze dus niet.

    De keuze om dan vooral op de eigen onderzoeksresultaten af te gaan in wat een brede assessment zou moeten zijn vind ik echter niet juist.

    Ik ben wel erg benieuwd waarom er dergelijke systematische verschillen zijn tussen semi-empirische en fysisch gebaseerde projecties van zeespiegelstijging.

    Een dergelijke zoektocht lijkt mij vruchtbaarder dan deze of gene voorspelling als over- of onderschatting af te doen.

  14. Jos Hagelaars

    Lennart, ik sluit me aan bij je vragen. Als je de bevolking wilt beschermen tegen een mogelijke toekomstige overstroming, dien je bij de beleidsplannen daaromtrent niet uit te gaan van wat inmiddels verworden is tot een wetenschappelijk gemiddelde. Daarnaast ben ik het met je eens dat men met goede argumenten moet komen om de extremere schattingen zoals van Hansen (de 74 en 75 in je citaat zijn referenties naar artikelen van hem) niet mee te nemen.
    Erik de Haan geeft hierboven al aan dat het KNMI volgend jaar met nieuwe scenario’s komt en wellicht is dat een goede gelegenheid voor een update van de bevindingen van Deltacommissie en het laatste PBL rapport. Gezien de snelheid waarmee de wetenschappelijke kennis aangaande de mogelijke zeespiegelstijging bijgesteld wordt (helaas naar hogere getallen), lijkt mij dat geen overbodige luxe.

    PS, bedankt voor je link. Je had me vorig jaar al ooit gewezen op een pre-versie hiervan, ik wist niet dat er inmiddels een update beschikbaar was.

  15. Lennart van der Linde

    Jos, destijds vroeg je ook naar meer info over die rechtzaak. Inmiddels zijn daar enkele stappen in gezet, tot dusver nog zonder veel succes:
    http://ourchildrenstrust.org/page/51/federal-lawsuit

    Bart, klopt dat Hansen die vijf meter meer kwalitatief dan kwantitief beargumenteert, maar helemaal uit de lucht gegrepen lijkt het me toch ook weer niet. Hij geeft immers mi redelijke argumenten waarom het plausibel of zelfs waarschijnlijk lijkt dat de huidige modelschattingen, zelfs de semi-empirische, onderschattingen zijn. Schaeffer, Rahmstorf en Vermeer zeggen zelf in feite ook dat hun model bij meer extreme opwarming mogelijk/waarschijnlijk niet meer correct is vanwege dan wellicht optredende non-lineariteiten. Daarom hebben ze die extremere scenario’s in hun artikel ook buiten beschouwing gelaten, als ik het goed begrepen heb.

  16. De lange termijn prognose die hierboven gemaakt wordt gaat steeds verder afwijken van de korte termijjn zeespiegelstijging.
    Als ik kijk naar de satellietmetingen, dan is de gemiddelde zeespiegelstijging over de afgelopen 20 jaar (TOPEX/Poseidon + Jason1 + Jason2): 3,2 mm per jaar.
    Als ik alleen kijk naar de metingen van de afgelopen 10 jaar (Jason1), dan is de stijging nog maar 2,6 mm/jaar.
    En als je alleen de metingen van Jason2 beschouwt sinds 2008, dan is de stijging slechts 2,06 mm/jaar.
    http://cassandraclub.wordpress.com/2012/08/24/zeespiegelstijging-update/
    Uit deze meetreeksen kun je afleiden dat de zeespiegelstijging het laatste decennium afneemt.
    Zijn de Jason-satellieten wel betrouwbaar?

  17. Hoi Hans,

    De zeespiegelstijging 1993-2011 is volgens Topex en Jason-1/2: 3.1 ± 0.4 mm/jaar. Dat komt binnen het onzekerheidsinterval overeen met de getijdemeters over dezelfde periode: 2.8 ± 0.8 mm/jaar. De beide onzekerheidsintervallen overlappen, dus zijn deze meetmethoden consistent met elkaar.

    Bekijk nu svp goed de grafiek: http://sealevel.colorado.edu/files/2012_rel4/sl_ns_global.pdf

    Deze 19 jaar aan satellietdata is te kort om er wel of niet een versnelling of vertraging in te kunnen constateren, zoals ik al zei op het NRC blog.

    Als je nu nóg kortere datareeksen uit die 19 jaar gaat knippen (bijv. alleen Jason-2), dan heeft dat twee effecten:

    1) het nauwkeurigheidsinterval neemt sterk toe door de kortere meetreeks (± 1.6 mm/jaar voor Jason-2);

    2) je krijgt steeds meer te maken met korte termijn schommelingen, bijv. de El Niño van 2010 gevolgd door de La Niña van 2011.

    Bij een La Niña verplaatst de regenval zich naar het vasteland van Azië, Afrika en Australië zodat je dan een tijdelijke dip in de zeespiegel ziet, door neerslag die via het vasteland (gedurende 1 á 2 jaar) terugstroomt naar de Stille Oceaan. Dat zie je bijv. ook in 1998/99.

    Deze twee effecten zorgen ervoor dat je over de korte periode dat Jason-2 actief is, een stijging van 2,06 ± 1.6 mm/jaar ziet. Het vermelden van het onzekerheidsinterval is essentieel – je ziet dat de onzekerheidsintervallen van Jason-2 en van de 3.1 ± 0.4 mm/jaar elkaar gewoon overlappen.

    Als je naar het kleine stukje Jason-2 in de grafiek kijkt, zie je ook dat de El Niño aan het begin staat en de La Niña in de 2e helft van dat stukje. Vandaar…

    Aangezien het onzekerheidsinterval over de complete 19 jaar én over het stukje Jason-2 elkaar gewoon overlappen, kan je hieruit NIET concluderen dat deze beide trends significant verschillen.

  18. Hans,

    Nog even ter aanvulling: het is prima dat je een dergelijke vraag stelt, en die is volledig te beantwoorden zoals je hierboven ziet.

    Maar wees je er aub ook van bewust dat de wetenschappers en NASA JPL ingenieurs die actief met Jason-2 werken nog 1000x beter op de hoogte zijn van statistiek, onzekerheidsintervallen en eventuele systematische fouten (en methoden om die ontdekken en te corrigeren), dan jij of ik.

    Zij komen dus heus wel op diezelfde gedachte, en nog wel meer ook. Dat wil niet zeggen dat het verkeerd is om een dergelijke vraag te stellen, maar ga er niet bij voorbaat van uit dat de onderzoekers helemaal blind zijn en hen niet op zou vallen dat 2.06 minder is dan 3.1… Zie voor de verklaring hierboven.🙂

  19. Lennart van der Linde

    In aanvulling op Bob, zie bv ook dit artikel van Hansen en collega’s:
    http://pubs.giss.nasa.gov/docs/2011/2011_Hansen_etal.pdf

    Daarin stellen ze op pp.13442-13443:
    “Sea level rise has averaged about 3mmyr−1 since satellite
    measurements began in the early 1990s (Fig. 12). Thermal
    expansion of ocean water and ice melt can account for sea
    level rise of that magnitude. Assuming that the nearly constant
    rate of sea level rise in Fig. 12 is accurate, the near
    constancy is perhaps a consequence of an increasing rate of
    ice melt and decreasing thermal expansion. Annual thermal
    expansion of the ocean is expected to have been maximum in
    1993 because ocean cooling due to the 1991 Pinatubo eruption
    would have peaked, leaving the gap between equilibrium
    and actual global temperature at a maximum. Although there
    is large interannual variability associated with the El Ni˜no/La
    Ni˜na cycle, thermal expansion should have been on a downward
    trend from 1993 to the present. Ice melt, in contrast, has probably been increasing over the period 1993–present
    (Fig. 8c).
    Curiously, the rate of sea level rise seems to have slowed in
    the past six years (2005–2010) to about 2mmyr−1 (Fig. 12),
    despite the apparently increasing rate of mass loss from the
    Greenland and Antarctic ice sheets (Fig. 8c). This slower
    rate of sea level rise appears to favor the lower estimates of
    ice melt. However, the slower rate of sea level rise during
    2005–2010 is probably due at least in part to the La Ni˜na
    in 2009–2010. Although the effect of La Ni˜na on the vertical
    distribution of temperature in the ocean (Roemmich and
    Gilson, 2011) should be captured in the analysis of thermal
    expansion based on Argo data, the water storage on continents
    during La Ni˜na as a consequence of heavy rainfall and
    floods (Llovel et al., 2011) could account for much of the
    temporary slowdown of sea level rise.
    We conclude that the recent low (2mmyr−1) rate of sea
    level rise is unlikely to continue. This expectation is based
    not only on the fact that the slowdown was partly a “weather
    noise” effect of variability of the hydrologic cycle. In addition
    we expect an increased rate of the background rate of
    sea level rise during the next several years due to the inferred
    planetary energy imbalance, the reasons being as follows.
    First, the contribution of thermal expansion to sea level
    is likely to increase above recent rates. Solar minimum and
    a diminishing Pinatubo rebound effect both contributed to
    a declining rate of thermal expansion during the past several
    years. But the Pinatubo effect is now essentially spent
    and solar irradiance change should now work in the opposite
    sense.
    Second, the rate of ice melt is likely to continue to accelerate.
    Planetary energy imbalance now is positive, substantial,
    and likely to increase as greenhouse gases and solar irradiance
    increase. Thus, despite year-to-year fluctuations, global
    temperature will increase this decade and there will be a substantial
    flux of energy into the ocean. Increasing ocean heat
    content provides energy for melting sea ice and ice shelves.
    Sea ice protects the ice sheets from heating and ice shelves
    mechanically buttress the ice sheets. It has been argued that
    loss of these protections of the surrounding ice may be the
    most important factor causing more rapid discharge from ice
    sheets to the ocean (Hansen, 2005, 2007).”

  20. Bob, kennelijk luistert het heel nauw dat de meetperiode niet te kort is.
    Ik begon me te interesseren voor de zeespiegelstijging in 2007.
    Toen meldde de Sealevel Group van de University of Colorado dat de zeespiegelstijging over een periode 14 jaar gemiddeld 3,5 ± 0.4 mm/jaar bedroeg. Dat gemiddelde was toen gebaseerd op de TOPEX/Poseidon en Jason1 metingen.
    Inmiddels wordt er 19 jaar met satellieten gemeten. Een gemiddelde over 19 jaar is natuurlijk betrouwbaarder. Maar de gemiddelde stijging is inmiddels wel afgenomen tot 3.1 ± 0.4 mm/jaar.
    Ik denk dat we terecht kunnen concluderen dat de gemiddelde zeespiegelstijging de laatste jaren aan het afnemen is.

    Dat is ook Hansen et al opgevallen.
    “Curiously, the rate of sea level rise seems to have slowed in
    the past six years (2005–2010) to about 2mmyr−1 “

    Ik denk persoonlijk dat de geringe stijging van de afgelopen 6 jaar te maken heeft met de pauze in de opwarming van de oceanen.

    Hansen et al. wijten die pauze in opwarming nog altijd aan de uitbarsting van de Pinatubo (1992!!)

    Je hebt niet gereageerd op mijn belangrijkste punt.
    De schattingen voor de zeespiegelstijging in de komende eeuw, die hierboven worden gemaakt, wijken sterk af van de zeespiegelstijging in de afgelopen 20 jaar en ook van de gemeten stijging in de afgelopen eeuwen.

    @Lennart: Hansen et al. maken heel veel gebruik van de woorden perhaps, probably en likely.
    ” the rate of ice melt is likely to continue to accelerate.
    Planetary energy imbalance now is positive, substantial,
    and likely to increase as greenhouse gases and solar irradiance
    increase. “

    We zullen zien of Hansen et al. gelijk gaan krijgen.

  21. Hoi Lennart,

    Dank je voor de aanvulling, ik had nog helemaal niet aan de Pinatubo gedacht – de ‘rebound’ waardoor de thermische expansie hoger moet zijn geweest aan het begin van de satellietwaarnemingen 1993-2009, maar later weer op het langjarige gemiddelde uit gaat komen.

    De consensus is toch wel dat gedurende deze periode de bijdrage door smelt van landijs (Groenland, Antarctica, omringende ijskappen en overige gletsjers) de thermische expansie voorbij gegaan is – ik meen dat er 1.48 mm/y staat alleen voor de thermische expansie over deze periode.

    De bekende ‘pothole’ als gevolg van de overschakeling El Niño 2010 naar La Niña 2011 staat hier beschreven: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-262 en op http://sealevel.jpl.nasa.gov/science/elninopdo/

    De GRACE satellieten laten, onafhankelijk van Jason-2, deze tijdelijke herverdeling van watermassa’s door de La Niña zien:

    Geen wonder dat als je dan begint in 2008/9 met waarrnemingen (Jason-2), je een fors effect ziet van deze tijdelijke 5 mm daling van de zeespiegel.

    In het algemeen zou het een misverstand zijn om te denken dat Topex/Jason-1/2 etc. er zijn om de zeespiegelstijging of de versnelling daarvan te ‘bewijzen’. Wat men wil, is vooral meer inzicht krijgen in de variaties zoals La Niña, de verhouding thermosterische toename vs. landijs en allerlei andere hydrologische effecten zoals wateropslag op land (stuwdammen) en aquifers.

  22. Hoi Hans,

    Het IPCC 2007 noemt 3.1 ± 0.7 mm/yr over 1993-2003, en de 3.5 ± 0.4 mm/yr was over de periode 1993-2008 (volgens Merrifield et al. 2009). We zitten nu weer op 3.1 ± 0.4 mm/yr over 1993-2011, maar met die forse La Niña dip aan het einde.

    Al deze waarden liggen binnen elkaars onzekerheidsintervallen, net als de 2,06 ± 1.6 mm/yr over de korte periode Jason-2.

    Hansen noemde zelf al meerdere verklaringen voor: “Curiously, the rate of sea level rise seems to have slowed in the past six years (2005–2010) to about 2mm/yr.

    Hij heeft in ieder geval al gelijk gehad vwb het effect van de afwisseling van El Niño/La Niña, want GRACE heeft onafhankelijk van Topex/Jason dat effect aangetoond. Ook is het een bekend aandachtspunt (zelfs van Roy Spencer, maar ook van Dessler en anderen) dat de vele El Niño’s/La Niña’s sinds 1998 – en de overwegend La Niña condities later in de afgelopen 10 jaar – het lastig maken om categorische uitspraken te doen over de stralingsbalans en ook Ocean Heat Content, alleen op basis van het afgelopen decennium.

    Verder verwijst Hansen weliswaar naar de Pinatubo eruptie, maar alléén als de verklaring waarom aan het begin van de reeks 1993-2010 er een plotselinge sterke stijging optrad – en dan valt de stijging aan het einde van die curve naar verhouding dus minder hoog uit!

    Ik denk dat je, als je op basis van deze gegevens, conclusies wil trekken over ‘de opwarming’ je in feite in de ruis (binnen het onzekerheidsinterval) aan het koekeloeren bent: daarvoor heb je lange-termijn gegevens nodig zoals Church&White 2011 en Jevrejeva 2010.

    Wat wel erg hoopgevend is, is dat het steeds beter lukt om bijv. de korte-termijn fluctuaties die Topex/Jason-1/2 ziet direct te relateren aan de hydrologische gegevens van GRACE en straks bijv. Cryosat-2. Ik vind het een triomf dat nu precies te volgen is hoeveel water zich naar wáár verplaatst tijdens een La Niña.

    Idem als je Topex/Jason-1/2 kan combineren met ARGO metingen – geleidelijk aan is steeds nauwkeuriger te volgen welke factoren er spelen.

    Bob, kennelijk luistert het heel nauw dat de meetperiode niet te kort is.

    Dat is natuurlijk altijd zo. Vergeet ook niet dat je bij zeespiegelstijging niet met één effect te maken hebt, maar een combinatie van korte- en lange-termijn effecten. Die korte-termijn effecten zoals ENSO zijn vaak cyclisch, en middelen dan op lange termijn uit.

    Kijk maar eens naar het stukje Jason-2 zeespiegelstijging tussen begin 2011 en begin 2012, dat is zo’n 10 mm… ‘dé zeespiegelstijging‘ is nu dus 10 mm/yr! 😉😉

  23. “Die korte-termijn effecten zoals ENSO zijn vaak cyclisch, en middelen dan op lange termijn uit.”
    Daarom is het verstandig om de langst mogelijke meetperiode te kiezen.

  24. Lennart van der Linde

    Hans,
    De zeespiegelstijging in de afgelopen 20 jaar is al behoorlijk als je kijkt naar de relatieve stabiliteit in de afgelopen millennia. Door de inertie van het klimaatsysteem (oceanen, ijskappen) is de huidige stijging ‘waarschijnlijk’ nog maar het topje van de ijsberg. Maar als het smeltproces eenmaal goed op gang gekomen is, zal het ook niet snel meer stoppen. Zoals ik het zie, geeft dat de huidige generatie de verantwoordelijkheid met voorzorg te handelen en niet af te wachten totdat we zeker weten of Hansen gelijk heeft of niet (zolang zijn argumenten tenminste niet met grote zekerheid te weerleggen zijn). Als hij gelijk heeft, dienen we nu te doen wat we kunnen om de opwarming nog zoveel mogelijk te beperken. Als hij geen gelijk heeft, dan hebben we de transitie naar duurzame energie misschien iets eerder gemaakt dan om andere redenen sowieso verstandig is, tegen relatief beperkte kosten, vergeleken met de kosten die we moeten maken als Hansen inderdaad gelijk heeft en we nu niets/onvoldoende doen om onze uitstoot te verminderen).

  25. Hans,

    Daarom is het verstandig om de langst mogelijke meetperiode te kiezen.

    Ja, inderdaad. Dat is de meetreeks van CSIRO, van Church & White 2011 waar ik naar verwees. In hun publicatie onderstrepen zij nog eens dat er een duidelijke versnelling zichtbaar is over 1880-2009, en dat die in de volgende fasen opgedeeld kan worden:

    – 1880-2009 is 1.63 mm/jaar (210 mm stijging)
    – 1900-2009 is 1.7 ± 0.2 mm/jaar
    – 1961-2009 is 1.9 ± 0.4 mm/jaar
    – 1993-2009 is 3.2 ± 0.4 mm/jaar (satelliet) of 2.8 ± 0.8 mm/jaar (getijdemeters)

    De SLR is dus versneld van minder dan 1.6 mm/jaar (omdat die 1.63 mm/jaar over het gehele interval t/m 2009 geldt) naar 3.2 mm/jaar.

    Omdat in dit geval de onzekerheidsintervallen NIET overlappen (bijv. 1.7 ± 0.2 mm/jaar vs. 3.2 ± 0.4 mm/jaar) kan je hier wél spreken van een significant verschil.

    In het plaatje is dat zichtbaar als de blauwe band om de curve – als je zou proberen om een recht lijntje te trekken van de zeespiegel in 1880 naar 2011 dan zie je dat deze rechte lijn *buiten* de blauwe band valt, m.a.w. een lineaire trend is gewoon niet te verenigen met de metingen:

    http://www.cmar.csiro.au/sealevel/downloads/CSIRO_GMSL_figure.pdf

    Overigens betekent een versnelling niet dat het persé een constante versnelling is, in dat geval zou het een zuivere parabool zijn. Dat is niet zo, het valt min of meer in bovengenoemde episoden uiteen.

    Jevrejeva 2010 gaat dieper in op het ontrafelen van die componenten in de zeespiegelstijging, volgens haar zijn er naast een duidelijke versnelling over de afgelopen eeuw, wellicht nog twee laagfrequente cyclische componenten te onderkennen. Ook was er vóór 1840 sprake van een licht dalende zeespiegel (althans in Brest en vermoedelijk op nog enkele lokaties).

    Zie bijv. deze poster: http://wcrp.ipsl.jussieu.fr/Workshops/SeaLevel/Posters/2_7_Jevrejeva.pdf

  26. Bedankt voor je uitgebreide reactie, Bob.
    De ‘versnelling’ van de zeespiegelstijging sinds het satelliet-tijdperk (20 jaar) is mij ook opgevallen. Zoals mij ook de vertraging van de zeespiegelstijging in de afgelopen 5 jaar is opgevallen.

  27. Beste Hans,

    Gezien het onzekerheidsinterval van ± 1.6 mm/yr voor de enkele jaren Jason-2 data en de El Niño 2010/La Niña 2011, kan je ‘vertraging‘ beter tussen aanhalingstekens zetten.

    De periode sinds 1993 is lang genoeg om een onzekerheidsinterval van ± 0.4 mm/yr op te leveren, zodat we weten dat de zeespiegelstijging wel significant versneld is t.o.v. bijvoorbeeld 1900-2009:

    – 1880-2009 is 1.63 mm/jaar (210 mm stijging)
    – 1900-2009 is 1.7 ± 0.2 mm/jaar
    – 1961-2009 is 1.9 ± 0.4 mm/jaar
    – 1993-2009 is 3.2 ± 0.4 mm/jaar (satelliet) of 2.8 ± 0.8 mm/jaar (getijdemeters)

    Overigens zou ik niet van een versnelling *tijdens* de periode 1993-2009 willen spreken, dat kan je nu nog niet constateren. Wél kan je zien dat 1993-2009 significant versneld is *ten opzichte van* 1900-2009, zoals hierboven al besproken.

  28. Lennart van der Linde

    Hadden jullie deze figuur uit recent artikel in Nature al gezien:
    http://www.nature.com/nclimate/journal/v2/n8/fig_tab/nclimate1529_F3.html

    Voor het eerst dat ik expliciete projectie zie die rekening houdt met risico van 6 meter stijging in 2200 en 12 meter in 2300, bij BAU. Bij sterke mitigatie kan dat risico nog fors beperkt worden. In hoeverre zou Nederland opgewassen zijn tegen dit worst-case scenario? En de rest van de wereld? Nog afgezien van de vele andere effecten die eerder zullen optreden.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s