Verwarring over de opwarming van de oceanen

Door Bob Brand en Jos Hagelaars

Door menselijke activiteiten is de aarde aan het opwarmen en circa 93% van die warmte wordt door de oceanen opgenomen. De verandering in de warmte-inhoud van de oceanen is derhalve een heel belangrijke graadmeter voor de klimaatverandering. Het is voor de klimaatwetenschap dan ook een belangrijk onderwerp van onderzoek.

Recent zijn er twee artikelen uitgekomen over de opwarming van de oceanen in het tijdschrift Nature: Durack et al over het onderschatten van de opwarming van 1970 t/m 2004 tot 700 meter diepte (vooral op het zuidelijk halfrond) en Llovel et al over de opwarming van de gehele oceaan van 2005 t/m 2013. Volgens sommige commentatoren lijken deze onderzoeken elkaar tegen spreken en er is wat verwarring over de verschillende oceaandiepten.

Durack: onderschatten van de opwarming

Durack e.a. hebben de diverse datasets betreffende de warmte-inhoud (OHC = ocean heat content) van de oceanen vergeleken met de theoretische verwachting volgens modellen en met de zeespiegelstijging zoals gemeten met satellieten. Daar een deel van de zeespiegelstijging wordt veroorzaakt door de thermische uitzetting van het oceaanwater, is er een grote correlatie tussen de zeespiegelstijging en de warmte-inhoud. Op grond van deze analyses concluderen Durack e.a. dat de warmte-opname van het zuidelijk halfrond voor de periode 1970 t/m 2004 te laag is ingeschat. Zij wijten dit aan de beperkte dekkingsgraad van de diverse warmte-inhoud meetinstrumenten op het zuidelijk halfrond over die periode. Vanaf circa 2004 is deze dekkingsgraad verbeterd door het inzetten van de Argo sondes.

Durack en zijn mede-auteurs hebben doorgerekend wat deze onderschatting van de opwarming betekent voor de diverse warmte-inhoud datasets, zie figuur 1. Voor de mondiale NOAA data (Levitus 2012, de donkerblauwe balk) zou de onderschatting mondiaal gemiddeld oplopen tot maar liefst 58%.

Figuur 1: De waargenomen en gesimuleerde verandering van de warmte-inhoud voor 1970-2004. Figuur 5 uit Durack et al.


De warmte-inhoud van de oceanen is een belangrijke factor bij de klimaatgevoeligheidsberekeningen zoals uitgevoerd door bijvoorbeeld Otto et al en een systematische onderschatting van de OHC leidt dan automatisch tot te lage schattingen van de klimaatgevoeligheid. De studie van Durack is natuurlijk maar één studie, anderen zullen hier zorgvuldig naar moeten kijken en daar hopen de auteurs dan ook op. Zij sluiten namelijk af met:
“By contrasting hemispheric changes in an attempt to quantify the impact of SH observation deficiencies, our analysis should motivate further work to improve estimates of global OHC change.”

Voor wat fraai beeldmateriaal betreffende deze studie, beschikbaar gesteld door Paul Durack zelf, zie deze website.

Llovel: de verwarring

Het artikel van Llovel heeft de meeste verwarring opgeleverd. In het persbericht van de NASA staat bijvoorbeeld het volgende: “Deep ocean warming contributed virtually nothing to sea level rise during this period.”
De periode waar het over gaat is 2005 t/m 2013 en in die periode (de ‘hiatus’) zou toch meer van de extra warmte, die is veroorzaakt door de stijgende broeikasgasconcentraties, opgenomen zijn door de ‘diepere oceaanlagen’? Genoeg reden dus om op de sommige ‘klimaatsceptische’ sites te gaan roepen dat dit onderzoek van Llovel e.a. een ‘huge blow to CAGW’ zou betekenen.

De grootste verwarring is het gevolg van het niet consequent gebruiken van de term ‘deep ocean’ en ‘deeper ocean’, ook door de klimaatwetenschappers. Voor ons Nederlanders is het extra verwarrend, daar er in onze taal geen onderscheid bestaat tussen ‘deep ocean’ en ‘abyss’. Een min of meer gangbare definitie is:
Shallow ocean = 0-700 meter
Deep ocean = 700-2,000 meter
Abyss of abyssal ocean = > 2,000 meter

Llovel e.a. hebben een schatting proberen te maken van de warmte-opname door de oceanen beneden de 2000 meter, wat dan de ‘abyssal ocean’ is en niet de ‘deep ocean’. Deze schatting is gebaseerd op de zeespiegelstijging gemeten door satellieten, de GRACE (satelliet) metingen van de massatoename van de oceanen als gevolg van het smelten van ijskappen en gletsjers, en de thermische expansie metingen van de Argo sondes. De opwarming van de oceanen – of bijdrage aan de zeespiegelstijging – beneden de 2000 meter is niet gemeten, maar is het restant van het volgende sommetje:
plus de satelliet-altimetrie van totale zeespiegelstijging
minus de massatoename gemeten met GRACE
minus de thermische expansie 0 – 2000 meter gemeten met o.a. Argo

Met deze methode trek je dus twee kleine getallen met een grote onzekerheid af van een ander klein getal met óók een grote onzekerheid. Het restant, omgerekend naar de bijdrage aan de zeespiegelstijging beneden de 2000 meter, is de zwarte stippellijn met de grijze band in de grafiek van figuur 2.

Figuur 2: De bijdrage aan de zeespiegelstijging van diverse delen van de oceaan. De groene lijn betreft 0-700m, de blauwe lijn 700-2000m en de rode lijn 0-2000m. De grijze stippellijn is de berekende bijdrage van de ‘abyssal ocean’. De roze en grijze band geeft de 1-sigma onzekerheid aan.

Llovel e.a. rapporteert een trend voor de warmte-opname van de oceaan beneden 2000 meter van -0.08 ± 0.43 W/m², of een bijdrage aan de zeespiegelstijging van -0.13 ± 0.72 mm/jaar. De oceanen beneden 2000 meter zijn dan niet opgewarmd maar de onzekerheid waarmee deze uitspraak gedaan kan worden is heel groot. Een onderzoek naar de warmte-opname door de oceanen beneden 2000 meter van Purkey & Johnson uit 2010 over de decennia ‘1990’s en 2000’s’ (gebaseerd op data) kwam tot de volgende, kleine toename van de warmte-inhoud: +0.068 ± 0.061 W/m².
De onzekerheid die Llovel e.a. geven is maar liefst 7 keer zo groot dan de door Purkey & Johnson met ‘echte instrumenten’ gemeten toename.

In een eerder dit jaar verschenen onderzoek van Schuckmann e.a. naar de warmte-opname van de oceanen, eveneens gebaseerd op de Argo en GRACE data in combinatie met de metingen aan de zeespiegelstijging door satellieten, valt het volgende te lezen:
“We also found that uncertainties in the observing systems are still too large to indirectly derive deep-ocean steric changes below 1500m depth via the global sea level budget.”
Inderdaad grote onzekerheden zoals al uit de gegevens van Llovel e.a. blijkt. Wat voor ene groep onderzoekers een reden is om niets over die OHC beneden de 1500 meter te schrijven, is dat voor een andere groep blijkbaar geen belemmering. Vreemd.
Wat ook vreemd is, is dat het onderzoek van Schuckmann e.a. uit 2014 totaal niet is vermeld in het artikel van Llovel e.a., dit terwijl het ‘discussion paper’ van Schuckmann e.a. al in juni 2013 was gepubliceerd, hetgeen betekent dat het geen onbekend verhaal kan zijn geweest voor Llovel e.a..
Kevin Trenberth noemt het artikel van Llovel e.a. “deeply flawed” en dat is nogal fors uitgedrukt, maar wetenschappers zijn zeker niet altijd poeslief voor elkaar, vooral als ze het oneens zijn.

Overigens is het goed om te weten dat de ‘abyssal ocean’ meer moet opwarmen om enkele tienden van een millimeter bij te dragen aan de zeespiegelstijging dan de bovenste laag van de oceaan. De thermische uitzettingscoëfficiënt van water bij lage temperaturen en hoge druk (grote diepte) is een stuk kleiner dan bij hogere temperaturen en lagere drukken, zoals aan het oppervlak. Purkey en Johnson omschrijven dat als volgt:
“The global SLR due to upper-ocean thermal expansion is estimated at about 1.6 (60.5) mm yr-1 (Bindoff et al. 2007) and the contribution from deep Southern Ocean and global abyssal warming estimated here is about 9% of that rate. This percentage is smaller than the relative contribution to the heat budget because the thermal expansion of seawater relative to its heat capacity is reduced at cold temperatures and deep pressures”.
Zie ook tabel 1 in Bradshaw en Schleicher.

Llovel: de opwarming

Ondanks alle verwarring over de ‘deep ocean’ en ‘abyssal ocean’ komen Llovel e.a. wel met een gemeten opwarming voor de oceanen over 0 – 2000 meter. Zij geven een gemiddelde waarde van 7.95 x 1021 J/jaar voor 2005-2013, omgerekend 0.72 ± 0.1 W/m². Ter vergelijking, Levitus 2012 gaf voor de oceanen tot dezelfde diepte een toename van de warmte-inhoud van 4.3 x 1021 J/jaar over de periode 1955 – 2010, de opwarming die Llovel rapporteert sinds 2005 is dus bijna 2 maal zo groot. Overigens gebruikt Llovel voor deze stijging van de warmte-inhoud geen eigen metingen maar het gemiddelde van de NOAA (Levitus) cijfers en nóg drie datasets die onderling minimaal verschillen. Zie onderstaande figuur 3.

Figuur 3: De verandering in de warmte-inhoud van de oceanen tot 2000 m gebaseerd op verschillende datasets, de zwarte lijn is het gemiddelde. Figuur 3 uit Llovel et al.

Ondanks alle verwarring komt ook het Llovel onderzoek tot de conclusie dat de warmte-inhoud van de oceanen is toegenomen na 2005. Er is dus geen sprake van een ‘pauze’ in de opwarming van de aarde, de opwarming van de oceanen gaat eerder sneller dan voorheen.

43 Reacties op “Verwarring over de opwarming van de oceanen

  1. Lennart van der Linde

    Bob, Jos,

    Dank voor dit verhelderende overzicht. Wat ik me afvraag: los van de onzekerheden bij het bepalen/schatten van de warmte-opname op diverse diepten, hoe aannemelijk is het fysisch dat de oceaan beneden de 2000 meter in deze periode helemaal niet opgewarmd zou zijn? Of anders gezegd: valt te verwachten dat de opwarming zich vrij gelijkmatig naar verdere diepten verspreid, of zouden daar ook aanzienlijke schommelingen in kunnen zitten? Ik heb weinig idee over mogelijke mechanismen, maar jullie hebben daar vast meer zicht op.

  2. Hoi Lennart,

    hoe aannemelijk is het fysisch dat de oceaan beneden de 2000 meter in deze periode helemaal niet opgewarmd zou zijn?

    Dat lijkt me heel goed mogelijk, op basis van wat ik aan papers gelezen heb.

    Warmtetransport naar de oceaan beneden 2000 meter vindt praktisch geheel plaats door convectie — het op bepaalde locaties afzinken van dichtere watermassa’s die dan (extra) warmte met zich meevoeren. Dat is een traag proces. De thermohaliene circulatie, de ‘ocean conveyor belt’, doet er ruim 1000 jaar over voor het water een compleet rondje maakt:

    Zie ook Rahmstorf: Thermohaline Ocean Circulation

    De THC wordt aangedreven door afkoeling van — op (sub)tropische breedtegraden) door de zon opgewarmd — oppervlaktewater naarmate het dichter bij de polen komt. Opgewarmd zeewater verdampt sneller, zoutgehalte neemt daardoor toe, en in combinatie met afkoeling maakt dit dichter (zwaarder) water dat bijvoorbeeld in de Labrador Zee of bij Groenland af gaat zinken. Het koudere water stroomt dan langs de bodem terug en welt na ca. 900 jaar weer op naar het oppervlak. Variaties in windrichting en sterkte veroorzaken overigens variaties in deze transportsnelheid.

    De klimaatverandering betekent dat het oppervlaktewater extra opwarmt. Voordat dit oppervlaktewater — dat de extra warmte opgenomen heeft — arriveert in de afzinkgebieden en begint af te zinken naar > 2000 meter duurt wel enige tijd. Hier een schema voor de Atlantische oceaan (Kuhlbrodt 2006):

    De North Atlantic Current is een van de snelste delen van de ‘transportband’, en doet er ca. 10 jaar over vanuit de equatoriale zone naar de afzinkgebieden. Andere delen van de circulatie zijn aanzienlijk trager. Het is dus goed mogelijk dat het zeker 30 jaar duurt voordat opgewarmd oppervlaktewater *begint* af te zinken naar dieptes beneden 2000 meter. Voordat het de warmte-inhoud beneden 2000 meter ook meetbaar beïnvloedt, kan nog langer duren.

    De methodiek in het hierboven beschreven artikel van Llovel kent te grote onzekerheden om deze veranderingen beneden de 2000 meter al waar te kunnen nemen – zoals von Schuckmann e.a. eerder dit jaar al publiceerden.

  3. Lennart van der Linde

    Dank, Bob, voor deze verdere toelichting. Als dit proces dus zo traag gaat dat het nu nog niet goed waar te nemen is, is er dan wellicht via modellen iets te zeggen over hoeveel warmte er de afgelopen en komende periode naar schatting beneden 2000 meter opgenomen is/zal worden? Dit in aanvulling op de metingen van Purkey & Johnson (2010).

  4. Lennart,

    Of anders gezegd: valt te verwachten dat de opwarming zich vrij gelijkmatig naar verdere diepten verspreid, of zouden daar ook aanzienlijke schommelingen in kunnen zitten?

    Gelijkmatig in ruimte of in tijd?🙂

    Het afzinken vindt op heel specifieke locaties plaats, niet verspreid over de oceaan. Die locaties schommelen enigszins qua ligging, afhankelijk van de ligging van de ‘ocean gyres’ en de windrichtingen.

    Er kunnen in het warmtetransport (de flux) naar de diepte zeker schommelingen in de tijd plaatsvinden. Tijdens perioden met veel La Niña’s wordt er bijvoorbeeld relatief méér warmte vanuit de bovenste oceaan naar grotere diepte gedrongen door de sterkere passaatwinden. In principe kan ook extra (zoet en koud) smeltwater van bijv. Groenland dat afzinken tijdelijk remmen en schommelingen veroorzaken, zoals Chen & Tung dat beschrijven:

    http://www.nrc.nl/klimaat/2014/08/22/pauze-welke-pauze/

  5. Lennart van der Linde

    Ik bedoelde in de tijd, maar goed om te weten dat ook de locaties enigszins kunnen schommelen🙂

  6. De afgelopen twee decennia was het gemiddeld 2% minder bewolkt. Dit correspondeert met 0,9W/m2 extra instraling aan het oppervlak. Dit is toevallig 10^22 J per jaar voor het oceaan oppervlak. Is dit toevallig of is er een verband ?

  7. Fulco: referenties graag!

  8. Beste Fulco,

    Ik sluit me aan bij Marco. Wetenschappelijke publicaties, uiteraard.

    Hier een eerder blogstuk over het mondiaal gemiddelde effect van meer hoge en minder lage bewolking – een waarschijnlijk versterkende terugkoppeling als gevolg van een toegenomen broeikaseffect:

    Licht op wolken – de rol van bewolking in een opwarmend klimaat

  9. Deze informatie is te vinden bij de ISCCP van NASA.

  10. Ik neem aan dat Fulco dit grafiekje bedoelt:

    Mag Fulco zelf uitleggen waarom dat bij zijn verhaaltje past.

  11. Beste Fulco,

    We wachten nog steeds vol spanning op de wetenschappelijke publicaties, zelfs dat grafiekje moet Marco nog voor je ophalen…

    Voor het geval het niet duidelijk is: de warmte-inhoud van de oceanen neemt toe over 1955 – heden (Levitus 2012 en Durack 2014, zie het blogstuk hierboven) en dat geldt over het geheel van perioden met ‘global dimming’ en met ‘global brightening’.

    Een afnemende ‘low cloud cover’ is juist één van de versterkende feedbacks die als gevolg van een toegenomen broeikaseffect verwacht worden:

    http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7481/full/nature12829.html

  12. Lennart van der Linde

    Voor de leken onder ons, zoals ikzelf: is de onzekerheid over de wolken-feedback inmiddels kleiner dan enkele jaren terug? En wanneer is die feedback positief en wanneer negatief? In hoeverre hangt dat af van de soort wolken (laag/hoog) en locatie en/of tijdstip (seizoen, dag/nacht) van hun toename/afname? Hoe groot is de kans dat die per saldo positief en hoe groot dat ie per saldo negatief is? Of wordt de kans op een negatieve wolken-feedback inmiddels als nihil ingeschat?

  13. Hoi Lennart,

    .. is de onzekerheid over de wolken-feedback inmiddels kleiner dan enkele jaren terug?

    Recent onderzoek (observaties en theorie) is er wel vrij duidelijk over dat wolken waarschijnlijk een versterkende feedback zijn: minder lage bewolking, meer hoge bewolking etc. Hoe sterk die feedback is, lijkt me nog heel onzeker.

    Naast de opwarming zelf zijn er nog andere factoren die invloed uitoefenen op bewolking — zoals de sinds de industriële revolutie sterk toegenomen sulfaat-aërosolen en VOC’s die als condensatiekernen optreden. Daardoor is er t.o.v. de pre-industriële situatie juist een sterk afkoelend effect:

    In oranje staat de koelende Aerosol-Cloud interactie aangegeven. Helemaal rechts zie je rondom het oranje balkje het aanzienlijke onzekerheidsinterval.

  14. Lennart van der Linde

    Dank je, Bob. Da’s inderdaad nog een forse onzekerheid rond de invloed van aerosolen op wolken, en daarmee ook op de dominante invloed op de onzekerheid rond de klimaatgevoeligheid voor CO2, lijkt me, want hoe kun je de positieve directe wolkenfeedback onderscheiden van de negatieve indirecte wolkenfeedback, als de onzekerheid rond de aerosolen zo groot is?

    Jim Hansen zegt in zijn boek van enkele jaren terug dat de lancering van een instrument om de invloed van aerosolen te meten mislukte, en dat er sindsdien nog geen financiering voor een nieuwe poging verkregen was. Geen idee of dat ook de laatste stand van zaken is, maar zou toch mooi zijn om die aerosol-onzekerheid flink te kunnen verkleinen.

  15. Hi Lennart,

    .. want hoe kun je de positieve directe wolkenfeedback onderscheiden van de negatieve indirecte wolkenfeedback

    Het tweede is geen feedback maar een (indirecte) forcering, zoals hier aangegeven met ‘Aerosol—Cloud’:

    De onzekerheid loopt tot een koelende forcering van -1.2 W/m² wat niet in de grafiek past. Daarom staat het met ‘-1.2’ aangegeven.🙂 De directe negatieve forcering door sulfaat-aerosolen (SO2) staat er afzonderlijk vermeld.

    Er zijn wel manieren om de wolkenfeedback observationeel te onderscheiden van de Aerosol-Cloud forcering. Zo varieert de wolken-feedback (minder lage, meer hoge bewolking etc.) mee met de temperatuur direct boven open zee en op korte tijdschalen van enkele dagen. Het is een onderdeel van de dynamische meteorologie dus je kan ‘gewoon’ metingen doen om het effect op wolkvorming bij hogere/lagere temperaturen te observeren.

    Het korte-termijn effect op de wolkvorming van (lokale) variaties in oppervlaktetemperatuur kan dan omgerekend/gemodelleerd worden om mondiale effecten te schatten.

    Bij kortdurende observaties boven open zee varieert de ‘aerosol load’ amper of niet, zodat je de wolkenfeedback onverstoord kan observeren. Idem kan je het effect van regionale ‘Aerosol-Cloud’ forcering onderscheiden door over meerdere seizoenen waarnemingen te doen (perioden waarover de temperatuurvariaties grotendeels uitmiddelen). Simpel is het niet.🙂

  16. Hans Custers

    Lennart,

    Enkele weken geleden verscheen in PNAS dit artikel over de mogelijke invloed van (grotendeels antropogene) emissies van SO2 en dimethylamine op het ontstaan van condensatiekernen en daarmee op de invloed van wolken op het klimaat. Condensatiekernen beïnvloeden niet alleen het ontstaan van wolken op zich, maar ook de eigenschappen, bijvoorbeeld via de grootte van de druppeltjes of ijskristallen. Ook dat kan weer een effect hebben.

    Ik heb het artikel niet in detail bekeken, maar het zegt in elk geval iets over de complexiteit van de materie. Er spelen hier veel factoren tegelijk, waarvan er meerdere een antropogene component hebben en die ook nog eens behoorlijk verschillend kunnen zijn in verschillende gebieden. Ik vermoed dat het onzekerheidsinterval van dat indirecte aerosol effect niet zo snel zal verdwijnen.

  17. Beste Bob en Jos,

    Prima dat jullie die twee recente publicaties samenvatten want ze zitten – voor mij althans – achter de welbekende betaalmuur. Het blijft evenwel verwarrend.

    Durack komt kennelijk tot de conclusie dat de NOAA/Levitus data over 1970-2004 met maar liefst 58% is onderschat, mede vanwege de slechte dekkingsgraad in het pre-Argo tijdperk.

    Llovel zet de diverse datasets voor de OHC2000 nog eens in één grafiek, vanaf 2005. Op basis van Argo. Jullie concluderen dat de opwarming tweemaal zo snel gaat t.o.v. NOAA/Levitus. Maar eh…, daar heeft Durack toch gehakt van gemaakt?

    Rahmstorf schreef er vandaag ook een stukje op RealClimate. Ook hij maakte een grafiekje van de OHC700 vanaf 1955: http://www.realclimate.org/images//ocean-heat-uptake2.jpg . Zijn conclusie is – vrij vertaald – dat hij er geen chocola van kan maken.

    Ik meen me te herinneren dat toen ik hier een opmerking maakte over de (on)betrouwbaarheid van de pre-Argo OHC-data, ik door jullie fel werd bekritiseerd. Ligt dat nu, met Durack en Rahmstorf in de hand, plotseling anders?

    Dat de oceaan opwarmt, bestrijd ik niet. Maar over de mate waarin dat gebeurt, is dus nog veel verwarring.

  18. Hans Custers

    @Bert,

    Jullie concluderen dat de opwarming tweemaal zo snel gaat t.o.v. NOAA/Levitus.

    Nee hoor, dat concluderen Bob en Jos helemaal niet. Ze wijzen er wel op dat er aanwijzingen zijn voor een snellere opwarming (onder verwijzing naar de bron)

    Maar eh…, daar heeft Durack toch gehakt van gemaakt?

    Ik denk dat je de paragraaf “Llovel: de verwarring” hierboven nog een keer goed moet lezen.

    Ik meen me te herinneren dat toen ik hier een opmerking maakte over de (on)betrouwbaarheid van de pre-Argo OHC-data, ik door jullie fel werd bekritiseerd.

    Zeg eens, Bert, wie heeft waar ontkend dat er een aanzienlijke onzekerheid zit in die data? Niemand, zo durf ik te stellen. Wel is er regelmatig bezwaar gemaakt tegen het verwarren van die onzekerheid met onwetendheid.

  19. @Bert Amesz

    “Rahmstorf schreef er vandaag ook een stukje op RealClimate. Ook hij maakte een grafiekje van de OHC700 vanaf 1955.”

    Nee Bert dat grafiekje is wat anders, je moet het stukje van RealClimate nog maar een keertje lezen. Stefan Rahmstorf schrijft het volgende bij dat grafiekje: “Below I plotted the annual heat uptake of the upper 700 meters”.
    Dat is dus duidelijk wat anders dan de OHC, het is de warmte opname op jaarbasis (de OHU) en ja ‘this measure is very noisy’.

  20. Lennart van der Linde

    Bob, Hans,

    Dank voor de toelichting en aanvullende info. Inderdaad zijn de aerosolen overwegend een forcing, dus bij nader inzien ging het me er om hoe die forcing, positief of negatief, te onderscheiden is van positieve en/of negatieve wolkenfeedbacks. Goed om te weten dat dit tot op zekere hoogte mogelijk is.

    En inderdaad is het complexe materie, zoals het PNAS-artikel ook weer laat zien. Voor mij zo complex dat ik tot nu toe hst.7 van IPCC 2013 nog niet bekeken had:
    http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter07_FINAL.pdf

    Nu ik het eerste deel daarvan snel doorgenomen heb, zie ik ook nog wel een kleine natuurlijke aerosol-feedback (o.a. fig 7.1) en lijken negatieve wolkenfeedbacks beperkt (fig 7.10). Maar deze kluwen van interacterende processen lijkt voorlopig nog niet zo ver ontward dat de onzekerheid op korte termijn sterk zal afnemen.

  21. Beste Bert Amesz,

    Llovel gebruikt over 2005 – 2013 en 0 – 2000m de OHC metingen volgens de NOAA/Levitus methode. Deze OHC wordt gemiddeld met drie andere instituten die slechts minimaal verschillen. Het groene lijntje is NOAA en de dikke zwarte lijn het gemiddelde:

    Llovel Figure 3

    Als je deze OHC toename over 2005 – 2013 wil vergelijken met 1955 – 2010 dan is het zaak om voor beide perioden dezelfde methode te gebruiken (dus NOAA/Levitus). In dat geval zie je:

    2005 – 2013: +7.95 ZJ/jaar
    1955 – 2010: +4.3 ZJ/jaar

    Zowel voor als na 2005 wordt er dan dezelfde interpolatie-methode van Levitus gebruikt — die aanneemt dat, als er géén ‘samples’ zijn van een bepaald deel van de oceaan, dat deel niet is opgewarmd. De methodiek van Levitus is conservatief in de zin dat het in een opwarmende wereld waarschijnlijker is dat de niet-gesamplede delen van de oceaan ook opwarmen — in een tempo dat het gemiddelde is van de omliggende wél gesamplede delen. Dat is de methode Lyman & Johnson.

    De methode Levitus onderschat dus de toename van de OHC, zowel vóór als na 2005. Dat is een bewuste keuze: “erring on the side of least drama.

  22. Lennart,

    Op bladzijde 592 van hoofdstuk 7 in AR5 geeft men een schatting van de wolkenterugkoppeling alleen: + 0.6 W/(K•m²), range -0.2 tot + 2 W/(K•m²). Een grote onzekerheid en de kans op een negatieve terugkoppeling door wolken schat men op 17%.

    Als je dit vergelijkt met een onderzoek van Dessler uit 2010, die op basis van meetdata (en dus geen klimaatmodellen) een schatting heeft gemaakt voor de wolkenterugkoppeling, komt dat aardig overeen.
    Dessler vond: +0.54 ± 0.74 (2 sigma) W/(K•m²).
    http://geotest.tamu.edu/userfiles/216/dessler10b.pdf

    De terugkoppelingen zijn voor Dessler een reden om op ClimateDialogue te schrijven dat voor een lage klimaatgevoeligheid (bijv. 1.5) er een sterk negatieve wolkenterugkoppeling nodig zou moeten zijn.
    Kun je trouwens zelf narekenen met de volgende terugkoppelingen, in W/(K•m²):
    – Planck feedback = 3.2
    – gecombineerde waterdamp / lapse rate feedback = +1.1
    – albedo feedback van =+0.3
    – cloud feedback = +0.6
    Dit geeft voor de ECS: -3.7/(-3.2 + 1.1 + 0.3 + 0.6) = 3 °C.
    Voor een ECS, met dezelfde feedbacks behalve de wolkenterugkoppeling met waarde X, ziet dat sommetje er zo uit:
    1.5 = -3.7/(-3.2 + 1.1 + 0.3 + X)
    De wolkenterugkoppeling X zou dan -0.67 W/(K•m²) moeten zijn en, zoals Dessler aangeeft, dat lijkt toch heel onwaarschijnlijk.

  23. Hi Lennart.

    Ja, inderdaad. Naast de antropogene forcering door extra sulfaat-aerosolen zijn er ook negatieve feedbacks door extra dimethyl-sulfiden (DMS), die in een opwarmend klimaat vrij zouden kunnen komen:

    Aerosol–climate feedbacks occur mainly through changes in the source strength of natural aerosols or changes in the sink efficiency of natural and anthropogenic aerosols; a limited number of modelling studies have bracketed the feedback parameter within ±0.2 W/m^2/°C with low confidence. There is medium confidence for a weak dimethylsulphide–cloud condensation nuclei–cloud albedo feedback due to a weak sensitivity of cloud condensation nuclei population to changes in dimethylsulphide emissions. {7.3.5}

    Als ik me niet vergis is dat een oude hypothese uit 1987, waar o.a. de bekende James Lovelock mee kwam:

    http://en.wikipedia.org/wiki/CLAW_hypothesis

    Dat paste in zijn ‘Gaia’ idee waarbij dergelijke negatieve feedbacks de homeostase zouden bevorderen. Extra zonnestraling zou extra plankton-groei veroorzaken, daardoor meer DMS en dat zou extra (lage?) bewolking boven de oceanen geven – een negatieve feedback.

    Probleempje is wel dat de lucht in veel (niet alle) gebieden al ruim voorzien is met SO2 (condensatiekernen) en dat wij mensen daarnaast ook veel DMS en andere ‘volatile organic compounds’ uitstoten.

  24. Lennart van der Linde

    Jos, verhelderend dat sommetje. En doorrekenend: bij een cloud-feedback van +1.1 (nog binnen de 2 sigma van Dessler) zou de ECS dus circa 5 graden kunnen zijn. Ook nuttig om te weten, vanuit risico-oogpunt.

  25. Beste Bob,

    “Als je deze OHC toename over 2005 – 2013 wil vergelijken met 1955 – 2010 dan is het zaak om voor beide perioden dezelfde methode te gebruiken (dus NOAA/Levitus)”

    Nee. Volgens de methode NOAA/Levitus (zoals jij die schetst) is de mate van onderschatting afhankelijk van de sampling-dichtheid in het betreffende jaar. Vanaf 2005 (Argo) is die vele malen groter dan in de periode daarvoor. Dus is het verschil tussen ‘2005-2013’ en ‘1955-2010’ veel kleiner dan je suggereert.

    PS Voor sampling-dichtheid (en diepte) in de tijd: zie ‘data distribution figures (0-2000m) op http://www.nodc.noaa.gov/cgi-bin/OC5/3M_HEAT/showfig.pl?action=start

  26. Beste Bert Amesz,

    Inderdaad hangt de mate van ‘onderschatting’ in de toename van de OHC bij de methode NOAA/Levitus af van de sampling-dichtheid. De sampling-dichtheid was 1955 – 2004 geringer dan vanaf 2005, en dus is de stijging van de warmte-inhoud over die periode méér onderschat dan vanaf 2005.

    Dat is wat Durack via een andere weg ook constateert. Voor de toename van de mondiale OHC 0 – 700m komt Durack tot de volgende correctie over 1970 t/m 2004:

    .. are consistent with the broad range of modelled results. These adjustments yield large increases (2.2–7.1 × 10^22 J/35 yr) to current global upper-ocean heat content change estimates, and have important implications for sea level, the planetary energy budget and climate sensitivity assessments.

    Samengevat:

    1) de warmte-inhoud van de oceanen is nog 22 á 71 ZJ méér gestegen over 1970 – 2004 dan NOAA al aangaf;

    2) ergo: de opwarming aan het oppervlak over 1955 – 2004 is dus zeker niet UIT de oceanen gekomen. Immers de warmte-inhoud van ZOWEL de compartimenten atmosfeer + oceaan + cryosphere van het klimaatsysteem is sterk toegenomen over 1955 – 2004.

    Dankzij Durack is jouw privé-hypothese — dat de opwarming aan het oppervlak UIT de oceaan zou zijn gekomen (waar de warmte-inhoud dan AF zou nemen) — dus nog duidelijker weerlegd.

  27. Beste Bob,

    ” de warmte-inhoud van de oceanen is nog 22 á 71 ZJ méér gestegen over 1955 – 2005 dan NOAA al aangaf”

    Precies, Bob. Je hebt me goed begrepen. Als Durack gelijk heeft, betekent dat dus:

    1. Jij fout zit met je conclusie dat de OHC vanaf 2005 veel sneller toeneemt dan in de periode daarvoor;
    2. De grafiekjes van NOAA/Levitus (pre-Argo) op de schroothoop kunnen.

    “ergo: de opwarming aan het oppervlak over 1955 – 2004 is dus zeker niet UIT de oceanen gekomen — immers de warmte-inhoud van ZOWEL de compartimenten atmosfeer + oceaan + cryosphere van het klimaatsysteem is sterk toegenomen over 1955 – 2004. Dankzij Durack wordt jouw privé-hypothese — dat de opwarming aan het oppervlak UIT de oceaan zou zijn gekomen (waar de warmte-inhoud dan AF zou nemen) — dus nog duidelijker weerlegd”

    Nee, Bob. Opwarming van de atmosfeer vanuit de oceaan leidt niet automatisch tot een afname van de warmte-inhoud van de oceaan. De oceaan ontvangt warmte door kortgolvige straling van de zon en verliest warmte door verdamping en langgolvige straling. Dat zijn twee verschillende processen. Bij die processen spelen het enorme verschil in warmtecapaciteit en de oceaancirculatie (THC/AMOC) een bepalende rol. Mijn ‘privé-hypothese’ zoals jij dat noemt had betrekking op variaties daarvan en is recentelijk nog bevestigd door Chen & Tung.

    Overigens is de toename van de OHC deels een natuurlijk proces. Zie http://www.nrc.nl/klimaat/2014/10/09/oceaan-wordt-warmer-en-juist-niet/#comment-32139

  28. Beste Bert Amesz,

    Nee, als Durack gelijk heeft dan betekent dat:

    1) de warmte-inhoud van de oceanen is nog 22 á 71 ZJ méér gestegen over 1955 – 2005 dan NOAA al aangaf;

    2) ergo: de opwarming aan het oppervlak over 1955 – 2004 is dus zeker niet UIT de oceanen gekomen. Immers de warmte-inhoud van ZOWEL de compartimenten atmosfeer + oceaan + cryosphere van het klimaatsysteem is sterk toegenomen over 1955 – 2004.

    Dankzij Durack wordt jouw privé-hypothese — dat de opwarming aan het oppervlak UIT de oceaan zou zijn gekomen (waar de warmte-inhoud dan AF zou nemen) — dus nog duidelijker weerlegd.

  29. Briljante reactie, Bob. Zal ik mijn eerdere reactie dan ook maar herhalen?

  30. Beste Bert,

    En dit is dan wetenschapsbeoefening volgens het privé-recept Amesz:

    eh…, daar heeft Durack toch gehakt van gemaakt?
    .. kan er geen chocola van kan maken
    .. van NOAA/Levitus (pre-Argo) op de schroothoop kunnen.

    Welnee, want Levitus 2012 bevat aanzienlijke onzekerheidsintervallen die mede gebaseerd zijn op de effecten van ‘undersampling’. Levitus, en andere onderzoekers zoals Lyman & Johnson, hebben onzekerheidsanalyses uitgevoerd die schatten wat de impact kan zijn van het niet-meerekenen van (eventuele) opwarming in niet-bemonsterde gebieden.

    Wat Durack aangeeft, is dat de bestaande schatting van Levitus nog eens met 22 á 71 ZJ opgehoogd kan worden over 1970 – 2004. Wat overigens binnen de onzekerheidsintervallen ligt.

    Wetenschap is ‘not about certainty’, Bert. Het nieuwere onderzoek maakt waarschijnlijk wat al vermoed werd: op basis van NOAA/Levitus onderschat men zelfs nog de opwarming van het gehele klimaatsysteem sinds 1955. Dát is wat het voortschrijdend onderzoek laat zien.

    Opwarming van de atmosfeer vanuit de oceaan leidt niet automatisch tot een afname van de warmte-inhoud van de oceaan.

    Toch wel — dat is de wet van behoud van energie. Indien er netto energie vanuit de oceaan naar de atmosfeer wordt verplaatst dan daalt de warmte-inhoud van de oceaan…

    Het feit dat álle compartimenten tegelijkertijd sterk aan warmte-inhoud winnen, betekent dat er een (toenemend) stralingsoverschot aan de top van de atmosfeer is. Dat is de enige manier waarop het gehele klimaatsysteem tegelijkertijd aan energie kan winnen — alle netto energie-uitwisseling van het totale klimaatsysteem vindt noodzakelijkerwijs plaats via de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer.

    Hoe dat komt, is al ~ 150 jaar geleden experimenteel gemeten, doorgerekend en voorspeld door o.a. Tyndall en Arrhenius. Komt dus precies uit.🙂

  31. Hans Custers

    Bert, Bob,

    Laten we het gewoon eens even narekenen aan de hand van de getallen in de laatste paragraaf.

    “een gemiddelde waarde van 7.95 x 1021 J/jaar voor 2005-2013″
    “4.3 x 1021 J/jaar over de periode 1955 – 2010″

    Volgens Durack is, als ik het goed begrijp:

    “22 á 71 ZJ méér gestegen over 1970 – 2004 dan NOAA al aangaf;”

    Laten we even van de bovengrens, 71 ZJ, nemen. Dat is iets meer dan 2 ZJ/jaar over die periode, waarmee we voor 1970 – 2004 dus uit zouden komen op 6,3 ZJ/jaar.

    Bert, is dat minder dan, of gelijk aan de 7,95 ZJ/jaar van de periode daarna? En haalt het daarmee wel of niet het tweede deel van de slotzin van Bob en Jos onderuit?

    de opwarming van de oceanen gaat eerder sneller dan voorheen.

  32. Bob,

    ” Toch wel — dat is de wet van behoud van energie. Indien er netto energie vanuit de oceaan naar de atmosfeer wordt verplaatst dan daalt de warmte-inhoud van de oceaan…”

    Nee. Het klimaatsysteem is immers niet in evenwicht: in alle componenten neemt de warmte-inhoud toe. In één van de componenten – bijvoorbeeld de atmosfeer – kan de opwarming (tijdelijk) wat sneller gaan, ten koste van de oceaan. De warmte-inhoud van de oceaan neemt dan echter niet ‘af’ (zoals jij stelt); er is hooguit sprake van een ‘vermindering van de toename’. Dat is wat anders dan een afname. Een dergelijke vermindering van de toename is overigens niet of nauwelijks meetbaar vanwege het verschil in warmtecapaciteit.

  33. Hans Custers

    Bert,

    Zoek even “netto” op in de Dikke van Dale. Je bent hierboven de wet van behoud van energie expliciet aan het ontkennen.

  34. Beste Bert Amesz,

    De eerste hoofdwet van de thermodynamica geldt altijd. Het wil zeggen dat op ieder moment (!) de totale energie van een systeem niet kan veranderen — tenzij er van BUITEN energie wordt toegevoegd of afgevoerd.

    Op Wikipedia omschrijft men het heel correct:

    In physics, the law of conservation of energy states that the total energy of an isolated system cannot change—it is said to be conserved over time. Energy can be neither created nor destroyed ..

    Bert, je bent in de war met je handgewapper over:

    De warmte-inhoud van de oceaan neemt dan echter niet ‘af’ (zoals jij stelt); er is hooguit sprake van een ‘vermindering van de toename’ ..

    De warmte-inhoud van de oceaan neemt daardoor noodzakelijkerwijs juist wél af, die energie is dan immers verplaatst van oceaan —> atmosfeer.

    Alleen indien er van ELDERS (dus buiten de compartimenten van het klimaatsysteem) extra energie wordt toegevoerd — of indien het totale klimaatsysteem minder energie verliest naar het heelal — kunnen ZOWEL de compartimenten oceaan, atmosfeer, cryosphere en land tegelijkertijd aan warmte-inhoud winnen.

  35. Hans,

    Ik ben niet in de gelegenheid de publicaties te lezen (betaalmuur), dus ga ik af op de samenvatting van Bob en Jos. En dan lees ik:

    ” Voor de mondiale NOAA data (Levitus 2012, de donkerblauwe balk) zou de onderschatting mondiaal gemiddeld oplopen tot maar liefst 58%”

    Die ‘maar liefst 58%’ geldt slechts voor de 0-700 m oceaan; voor de 0-2000 m zal die afwijking ongetwijfeld nog hoger zijn (?).

    Grote vraagtekens dus bij de periode (1955)/1970-2004. Een vergelijking met 2005-2013 (Argo) gaat dus mank. De conclusie dat “de opwarming van de oceanen gaat eerder sneller dan voorheen“ is daarom ongegrond.  

  36. Hans Custers

    Bert,

    Daar gaan we weer: onzekerheid = onwetendheid. Dat is steeds maar weer de drogreden waarmee je onwelgevallige feiten verwerpt.

    Ik heb het je voorgerekend, als er iets niet klopt aan die berekening hoor ik het graag. En als je niet weet of de berekening wel of niet klopt, dan was je eerdere bewering “daar heeft Durack toch gehakt van gemaakt?” blijkbaar niet op de feiten gebaseerd, maar pure speculatie.

  37. Beste Bert Amesz,

    In de voor iedereen leesbare Abstract van Durack staat gewoon:

    These adjustments yield large increases (2.2–7.1 × 10^22 J/35 yr) to current global upper-ocean heat content change estimates, and have important implications for sea level, the planetary energy budget and climate sensitivity assessments.

    Dat is 22 tot 71 ZJ.

    Je kan dus de heldere vraag van Hans beantwoorden zonder uitvluchten te verzinnen:

    https://klimaatverandering.wordpress.com/2014/10/14/verwarring-over-de-opwarming-van-de-oceanen/#comment-10594

  38. Bob,

    “… indien het totale klimaatsysteem minder energie verliest naar het heelal — kunnen ZOWEL de compartimenten oceaan, atmosfeer, cryosphere en land tegelijkertijd aan warmte-inhoud winnen”

    Precies. En waar is dat dan in strijd met mijn constatering:

    ” In één van de componenten – bijvoorbeeld de atmosfeer – kan de opwarming (tijdelijk) wat sneller gaan, ten koste van de oceaan. De warmte-inhoud van de oceaan neemt dan echter niet ‘af’ (zoals jij stelt); er is hooguit sprake van een ‘vermindering van de toename’. Dat is wat anders dan een afname.”

  39. “De conclusie dat “de opwarming van de oceanen gaat eerder sneller dan voorheen“ is daarom ongegrond.”

    Beste Bert, kun jij wel rekenen?
    Als A circa een factor 2 lager is dan B en je verhoogt A met 58%, dan wordt A niet groter dan B.

    De huidige NOAA getallen geven voor de toename per jaar in OHC (dat is dan de OHU Bert, zie Rahmstorf) 0-2000 meter voor de periode 1970-2004 het volgende:
    3.51×10^21 J/jr
    Als je dat met 58% verhoogt krijg je:
    5.54×10^21 J/jr
    Over de periode 2004 – 2013 geeft NOAA
    8.60×10^21 J/jr
    Volgens mij is 5.5 kleiner dan 8.6.

  40. Hans, Bob,

    ” Je kan dus de heldere vraag van Hans beantwoorden zonder uitvluchten te verzinnen”

    Jammer dat jullie mijn reacties niet lezen, want ik heb die vraag al beantwoord. Ik schreef namelijk dat die ‘58%’ van Durack slechts voor de upper ocean (0-700) geldt (vanaf 1970). Jullie willen dat perse vergelijken met de 0-2000 m ocean (na 2005). Doet de 700-2000 m oceaan dan niet meer mee?

  41. Beste Bert Amesz,

    Je citeert mij onvolledig. Dit zei ik:

    Alleen indien er van ELDERS (dus buiten de compartimenten van het klimaatsysteem) extra energie wordt toegevoerd — of indien het totale klimaatsysteem minder energie verliest naar het heelal — kunnen ZOWEL de compartimenten oceaan, atmosfeer, cryosphere en land tegelijkertijd aan warmte-inhoud winnen.

    Hetgeen betekent dat er een ‘external forcing’ van het klimaat is.

    De klimaatverandering — de gelijktijdige toename van de warmte-inhoud van alle compartimenten van het klimaatsysteem — wordt dus niet verklaard doordat ‘het uit de oceanen gekomen is’. Dat is geen verklaring omdat je dan niet alleen:

    * de opwarming van de atmosfeer

    moet verklaren maar zelfs:

    * de bruto warmte die van oceaan —> atmosfeer gegaan is PLUS de netto gestegen warmte-inhoud van de oceaan.

  42. Hans Custers

    Bert,

    Jij was toch degene die met grote stelligheid claimde dat “gehakt zou hebben gemaakt” van een conclusie die Bob en Jos overigens absoluut niet trekken op de manier waarop jij hem formuleerde?

    Nu er gehakt gemaakt wordt van die claim, heb je ineens oog voor allerlei zaken die niet in dat onderzoek zitten. Dat heet: de doelpalen verplaatsen.

  43. en beste Bert, je hebt de vraag van Hans helemaal niet beantwoord.🙂

    De resultaten van Durack zijn dat er 22 – 71 ZJ méér warmte is geaccumuleerd over 1970 – 2004 dan er door Levitus al geschat werd. Wij bespreken hierboven, onder andere, wat de resultaten van Durack en Llovel zeggen over de stijgende warmte-inhoud sinds 2005 en melden:

    de opwarming van de oceanen gaat eerder sneller dan voorheen.

    Als jij op eigen houtje gaat speculeren over nóg meer extra opwarming beneden 700 meter over 1970 – 2004… dan heeft dat niets te maken met de resultaten in de publicaties die wij bespreken.

    Bovendien snij je je jezelf dan in de vingers — want het betekent dat de totale warmte-inhoud van de oceanen EN van alle compartimenten van het klimaatsysteem dan NOG sneller gestegen is. Ergo: een grotere externe forcering.

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