Lange termijn persistentie en interne variabiliteit in het klimaatsysteem

Na een lange stilte is nu een nieuwe discussie van start gegaan op ClimateDialogue.org. Het onderwerp is lange termijn persistentie in de mondiale temperatuurdata en de eventuele implicaties daarvan voor de sterkte van interne variabiliteit en voor trend significantie. Deze discussie is gerelateerd aan de vraag of de opwarming een ‘random walk’ zou kunnen zijn, een vraag die onderwerp van vurig debat was op mijn Engelstalige blog een paar jaar geleden (zie ook deze 1 april post daarover).

De genodigde experts op ClimateDialogue zijn Rasmus Benestad (bekend van o.a. RealClimate), Demetris Koutsoyiannis en Armin Bunde. Zeker de openingsblog van Rasmus is zeer verhelderend en lezenswaardig. Hieronder volgt een korte introductie op de discussie. Een uitgebreidere (Engelstalige) versie staat op OurChangingClimate en natuurlijk op ClimateDialogue (met kleine verschillen).

Het klimaat kan door verschillende oorzaken veranderen:

–       Natuurlijke interne variabiliteit (bijv. als gevolg van oceaanschommelingen)

–       Natuurlijke klimaatforcering  (bijv. veranderingen in de zon of vulkanisme)

–       Anthropogene klimaatforcering (bijv. veranderingen in broeikasgassen of aerosolen)

Het IPCC AR4 rapport zei hierover: “it is extremely unlikely (<5%) that recent global warming is due to internal variability alone, and very unlikely (< 10 %) that it is due to known natural causes alone.” Deze conclusie is gebaseerd op een veelheid aan detectie en attributie studies en verschillende “vingerafdrukken” waarin niet alleen observaties maar ook fysische inzichten in het klimaatsysteem zijn meegenomen.

Lange termijn persistentie (LTP) is een eigenschap van een tijdsreeks die een lang geheugen heeft. De aanwezigheid ervan doet de statistische significantie van een trend sterk afnemen. Het kan om die reden relevant zijn voor de detectie van significante opwarming. Vaak wordt de aanwezigheid van LTP gelijkgesteld met interne variabiliteit, maar dat is volgens anderen onterecht, aangezien een deterministische trend ook LTP veroorzaakt (zo vertoont klimaatmodel output ook LTP). Bovendien is voor het kwantificeren van interne variabiliteit een fysische onderbouwing onontbeerlijk.

3 Reacties op “Lange termijn persistentie en interne variabiliteit in het klimaatsysteem

  1. Bob Brand

    Pffft – ik heb die ellenlange palavers van Koutsoyiannis doorgeworsteld, maar er lijkt zich een fundamentele dichotomie (om met K. te spreken) af te tekenen tussen zijn denkwijze en die van de meer fysisch geörienteerde klimaatonderzoekers.

    Eigenlijk gaat het over semantiek.

    Koutsoyiannis betoogt dat als je maar vér genoeg ‘uitzoomt’ in de tijd ALLES een ‘fluctuation’ is. Eeuwigdurende trends bestaan niet. Ook bijvoorbeeld het Paleocene-Eocene Thermal Maximum was immers een ‘fluctuatie’ van 20 á 100 duizend jaar die ooit wel weer overging. Maar dat PETM had:

    – fysische oorzaken (causaliteit);

    – zeer grote impact op het leven op aarde (uitstervingsgolven, zeespiegelstijging, etc.)

    Het punt waarom er naar temperatuurtrends gekeken wordt is niet om semantisch het één een ‘trend’ en het ander een ‘fluctuatie’ te noemen. En dan te gaan bakkeleien wat precies wat is… Het punt is de causaliteit: als kleine ‘fluctuations’ altijd een oorzaak hebben (Koutsoyiannis zegt dat zelf) dan hebben grote ‘fluctuations’/trends dat ZEKER. Die causaliteit maakt dat je op zoek gaat naar een fysisch consistente verklaring, en de meest prominente kandidaat is het versterkte broeikasgas-effect (naast andere effecten, natuurlijk).

    Dat versterkte broeikasgas-effect was lang vóór de fluctuatie/trend al aangekondigd.

    Een semantische ‘squabble’ over waar een fluctuation ophoudt en een trend begint is niet zo interessant, ook al kleedt K. het leuk in. Interessant is de causaliteit: “great big fluctuations have great big causes.

    Tenzij Koutsoyiannis causaliteit wil ontkennen – zijn chaos-verhaaltje duidt daar wel op maar het is slecht onderbouwd. Als hij die route in wil zetten dan is het tegenargument niet zozeer ‘the physics’ maar:

    1) specifiek de *behoudswetten*, de wet van behoud van energie.

    Anderzijds lijkt Koutsoyiannis soms, in zijn betogen, een big fan of cause and effect om met Denning te spreken. Als hij het dus helemaal op ‘chaos’ wil gaan gooien dan moet het over de ‘boundary conditions’ gaan: waaronder de WvBvE. Over korte tijdsintervallen spelen die minder een rol omdat je op heel korte tijdschalen het uitwisselen van energie tussen de compartimenten van het klimaatsysteem moeilijk kan waarnemen: te kleine ‘fluxes’. Op langere termijn (30 jaar en langer) kan je die netto fluxes wel redelijk betrouwbaar meten en zien of er extra warmte wordt vastgehouden.

    2) de paleoklimatologie, die zeer duidelijk een correlatie tussen *forcing* en *temperatuur* (als maat voor warmte) laten zien. En fysisch is duidelijk waar deze toegenomen forcing momenteel vandaan komt – daar is geen LTP voor nodig.

    Zaak voor de discussianten op ClimateDialogue is wellicht om éérst af te spreken dat ‘trend’ vs. ‘fluctuation’ vooral een semantisch punt is? Waar het werkelijk om gaat is de causaliteit.

  2. Bob Brand

    Het bovenstaande deed me denken aan m’n grote naamgever:

    Bob Dylan – “Chaos is a friend of mine.”

    Uit de vroege dagen van Dylan, alleen met een mondharmonica, gitaar en zo schor als een kraai. Geweldig.

  3. Lennart van der Linde

    Bob,
    Rasmus schreef in zijn gastblog:
    “There may be some irony here: The warming ‘hiatus’ during last decade is due to LPT-noise [15,16]. However, when the undulations from such natural processes mask the GHG-driven trend, it may in fact suggest a high climate sensitivity – because such natural variations would not be so pronounced without a strong amplification from feedback mechanisms. Figure 3 shows that such natural variations in the climate models are more pronounced for the models with stronger transient climate response (TCR, a rough indicator for climate sensitivity).”

    Ik heb Armin en Demetris gevraagd wat zij hiervan vinden, maar ben ook benieuwd naar jouw opvatting hierover. Zou dit een soort herhaling van de ‘hotspot’-discussie met Labohm kunnen worden, maar dan op een wat hoger niveau?

    Trend en fluctuatie: lijkt me inderdaad af te hangen van de oorzaak, en (dus?) van de tijdschaal waarop je kijkt. Hoe je fysica tot statistiek kunt reduceren, zoals Demetris lijkt te doen, ontgaat me.

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