Attributie van hitte en ander extreem weer; een ingewikkelde kwestie

2015Attribution_EuropeanHeatWave_map

Voor niet-ingewijden in de klimaatwetenschap is het misschien een voor de hand liggende vraag: werd de hittegolf in West-Europa van vorige week veroorzaakt door klimaatverandering? Of de hittegolven in India en Pakistan van eerder dit jaar? De overstromingen in Texas en Oklahoma? Of tropische stormen zoals Sandy en Haiyan?

Het simpele antwoord op die vragen: nee, klimaatverandering is niet aan te wijzen als dé oorzaak van extreem weer. Extreme gebeurtenissen, of ze nu met weer te maken hebben of met iets heel anders, kennen zelden één oorzaak. Ze ontstaan door een samenloop van factoren. Als er al één oorzaak aan te wijzen is, dan is dat het toeval dat zorgt voor die samenloop. Klimaatverandering kan één van de factoren zijn die een rol speelt bij een extreme weersituatie. Attributie van extreem weer is dan ook geen welles-nietes kwestie, maar draait om de vraag: met welke mate van zekerheid kan de menselijke invloed op het klimaat aangewezen worden als een factor van betekenis bij extreme weersituaties.

SREX_Fig1-2a

Invloed op temperatuursextremen van een onveranderde, maar wel verschuivende waarschijnlijkheidsverdeling van de temperatuur. Bron: IPCC SREX

De afbeelding hierboven, afkomstig uit het IPCC SREX rapport, illustreert hoe in een heel eenvoudige situatie attributie van een toename van (extreme) hitte en een afname van (extreme) kou mogelijk zou zijn. De eenvoudige situatie is hier een onveranderde waarschijnlijkheidsverdeling – de vorm van de curve – van de temperatuur, die in zijn geheel opschuift langs de horizontale as bij opwarming. Maar zelfs als de wereld zo eenvoudig in elkaar zou zitten zouden er nog complicaties op de loer liggen. Het zou bijvoorbeeld nog niet zo makkelijk zijn om op basis van waarnemingen met grote zekerheid aan te tonen dat de vorm van de curve niet verandert, zeker aan de uiteinden. Extreme waardes komen immers maar weinig voor en dus zijn er relatief weinig waarnemingen. De onzekerheden over de precieze vorm van die curve, in een periode waarin deze blijft verschuiven door de opwarming, zouden waarschijnlijk dus groot zijn.

Een andere complicatie die wel aardig is om te noemen heeft te maken met hoe extreem weer gedefinieerd wordt. Ik neem extreme hitte als voorbeeld. In de afbeelding hierboven is sprake van extreme hitte als er een bepaalde vaste temperatuur wordt overschreden. Maar in veel onderzoeken wordt een definitie gebruikt als: de temperatuur die 2½ % van de tijd wordt overschreden. Volgens die definitie zou de grens van extreme hitte gewoon mee opschuiven met de curve van de waarschijnlijkheidsverdeling als het opwarmt en zou er dus geen toename van extreme hitte zijn. Zoiets lijkt er aan de hand te zijn in een discussie tussen Tamino en Judith Curry (deel 1, deel 2, deel 3), al is die kwestie nog niet helemaal opgehelderd. Hoe dan ook: er bestaat geen strak afgebakende grens tussen “normaal” en “extreem”, de keuze waar die grens wordt getrokken is dus tot op zekere hoogte arbitrair en die keuze kan het resultaat van een onderzoek aanzienlijk beïnvloeden en ook nog eens tot grote misverstanden leiden.

Een analyse van de Europese hittegolf van vorige week op Climate Central (waar onder meer Geert Jan van Oldenborgh van het KNMI en Maarten van Aalst van het Rode Kruis Klimaatcentrum aan meewerkten; Van Aalst werd er over geïnterviewd door het Radio 1 Journaal) leverde zo hier en daar dat soort misverstanden op. De lijst van hittegolven in Nederland op de site van het KNMI is gebaseerd op de Nederlandse definitie: een serie van minstens vijf zomerse dagen (maximumtemperatuur 25°C of hoger), waarvan er zeker drie tropisch (maximumtemperatuur 30°C of hoger) zijn. Als de metingen in De Bilt aan deze criteria voldoen is er sprake van een landelijke hittegolf. In de 20e eeuw kwam zo’n hittegolf gemiddeld eens per 3 jaar voor; in de 21e eeuw hebben we er inmiddels 8 gehad. De analyse van Climate Central gebruikte een andere definitie, gebaseerd op de gemiddelde maximumtemperatuur over 3 dagen. Dit leidt tot heel andere getallen: een hittegolf zoals die van afgelopen week kwam in de 20e eeuw eens in de 30 jaar voor en in de 21e eeuw eens in de 3 jaar! Verschillende wetenschappelijke methodes, ontwikkeld door de Universiteit van Melbourne, de Universiteit van Oxford en het KNMI wijzen met een hoge waarschijnlijkheid naar de menselijke invloed op het klimaat als hoofdoorzaak van de toename van extreme hitte.

[Update 11 juli: de analyse van Climate Central is geactualiseerd, zoals bij het verschijnen ervan al werd aangekondigd. De oorspronkelijk analyse voor De Bilt was deels gebaseerd op  voorspelde temperaturen, de gemeten waarden zijn iets lager uitgevallen. Volgens een analyse van de temperatuurtrend is de kans op een hittegolf zoals die van deze maand met een factor 7 toegenomen sinds 1900. Een analyse met een regionaal klimaatmodel vindt een kleinere toename van de kans: bijna een factor 2. Het verschil zit in de snelheid van opwarming, die in dit model achterblijft bij de gemeten waardes. De afbeelding hieronder is de meest recente versie.]

2015Attribution_EuropeanHeatWave_debilt

Gemiddelde maximumtemperatuur over 3 dagen in De Bilt. Bron: Climate Central

Het spreekt voor zich dat de wetenschappelijke methodes van gerenommeerde wetenschappelijke instituten veel verder kijken dan alleen het opschuiven van een waarschijnlijkheidsverdeling. Het eerder genoemde IPCC SREX rapport illustreert hoe een verandering van variabiliteit en de vorm van de waarschijnlijkheidsverdeling ook invloed kan hebben op extreme hitte en kou.

SREX_Fig1-2b

Invloed op temperatuursextremen van een toename van de variabiliteit, zonder verandering van de gemiddelde temperatuur. Bron: IPCC SREX

SREX_Fig1-2c

Voorbeeld van de manier waarop een verandering in de waarschijnlijkheidsverdeling van de temperatuur van invloed kan zijn op extremen. Bron: IPCC SREX

Het is zeker niet ondenkbaar dat zulke veranderingen optreden in een opwarmend klimaat. Ze zouden het gevolg kunnen zijn van veranderende stromingspatronen, die op hun beurt veroorzaakt kunnen worden door bijvoorbeeld verschillen in opwarmingssnelheid tussen land en oceaan, of de snelle opwarming (arctische amplificatie) en het smelten van het zeeijs in het Noordpoolgebied. Het onlangs in Nature verschenen artikel “Contribution of changes in atmospheric circulation patterns to extreme temperature trends” van Daniel Horton et al. (het volledige artikel is toegankelijk via een link in een stuk van John Abraham in The Guardian) speurt naar zulke veranderde stromingspatronen. En Horton et al. speuren er niet alleen naar, ze vinden ze ook. In de video hieronder lichten de wetenschappers de resultaten van hun onderzoek toe.

De onderzoekers identificeerden kenmerken van bepaalde stromingspatronen die van invloed zijn op temperatuursextremen in verschillende delen van de wereld, met name de gematigde breedtegraden op het noordelijk halfrond. Vervolgens maakten ze een vergelijking tussen die kenmerken in 2013 en 1979 (vanaf dat jaar zijn voldoende satellietdata beschibaar) en 1990 (in dat jaar begon een snelle afname van het zeeijs in het Noordpoolgebied). De afbeelding hieronder geeft een indicatie van de veranderingen die tussen 1979 en 2013 optraden op het noordelijk halfrond.

nature14550-f1

Indicatie van veranderingen in luchtdruk op het noordelijk halfrond tussen 1979 en 2013 in de winter (a), het voorjaar (b), de zomer (c) en het najaar (d). Bron: Horton et al. 2015.

Op basis van de gevonden veranderingen werd ingeschat in welke mate de gewijzigde stromingspatronen, ofwel atmosferische dynamiek, bij heeft gedragen aan toe- of afnames van extreme hitte en kou. Vervolgens werden die bijdragen vergeleken met waarnemingen. Enkele conclusies van het onderzoek:

  • Extreme hitte komt vaker en extreme kou komt minder vaak voor in de onderzochte gebieden.
  • Een toename in atmosferische blokkades draagt bij aan het toenemende aantal hittegolven in Noord-Amerika, Europa en Azië. Dit bevestigt de resultaten van eerdere onderzoeken.
  • Het aandeel van atmosferische dynamiek in waargenomen toename van hitte is echter vrij beperkt. Het aandeel van thermodynamische factoren (zoals warmte-inhoud van de atmosfeer en luchtvochtigheid) is groter. Dit is van belang voor de attributie omdat thermodynamische factoren met een grote mate van zekerheid samenhangen met antropogene klimaatverandering. Voor de atmosferische dynamiek is dat minder zeker.
  • Veranderingen in de atmosferische dynamiek hebben gezorgd voor meer extreme kou in Centraal Azië. Hier wordt vaker koude lucht uit het Noordpoolgebied aangevoerd. De bijdrage van de atmosferische dynamiek aan die toename van extreme kou is meer dan 100%. Met andere woorden: de thermodynamische factoren hadden een tegengesteld, opwarmend effect.

Extreem weer is één van de onderwerpen waarop klimaatwetenschap zich ontwikkelt van een vooral academische bezigheid tot toegepaste wetenschap. Gevolg van deze ontwikkeling is dat wetenschappers zich meer proberen te richten op vragen die voor de maatschappij van belang zijn. Twee recent verschenen artikelen gaan hier op in: “Attribution of climate extreme events” van Kevin Trenberth et al. in Nature Climate Change en “Attribution of extreme weather events in Africa: a preliminary exploration of the science and policy implications” van Friederike Otto et al. in Climatic Change.

Otto constateert dat attributie-studies zich grotendeels concentreren op hetzelfde deel van de aarde, precies dat deel dat in Horton et al. wordt behandeld: de gematigde breedtegraden op het noordelijk halfrond. Dat is begrijpelijk, omdat er voor die gebieden veel (meteorologische) informatie beschikbaar is, terwijl dat voor bijvoorbeeld Afrika veel minder het geval is. Dit betekent dat er voor Afrika en andere arme werelddelen minder bekend is over mogelijke gevolgen van klimaatverandering. En dus is er een minder goede wetenschappelijke basis voor adaptatiebeleid, juist in de werelddelen die volgens veel onderzoeken het zwaarst getroffen zullen worden door klimaatverandering.

country_vulnerability

Kwetsbaarheid voor klimaatverandering voor verschillende delen van de wereld. Bron: Samson et al. 2011.

Otto wijst er ook op hoe gevoelig de uitkomsten van een attributie-studie kunnen zijn voor de precieze vraagstelling en definiëring. Dit vraagt om zorgvuldige afstemming met degenen die resultaten van onderzoeken willen gebruiken, zoals beleidsmakers. Bovendien, zo is mijn stellige vermoeden, maakt het attributie-studies bijzonder bruikbaar voor hineininterpretierung en cherry-picking van degenen die daar behoefte aan hebben. Een behoefte die in de toekomst wel eens toe zou kunnen nemen. Verdere ontwikkeling van attributie-methodes leidt vermoedelijk tot meer zekerheid, met als mogelijk gevolg dat resultaten van zulke studies in de toekomst gebruikt kunnen worden bij schadeclaims. Niet iedereen zal dat een prettige gedachte vinden.

Trenberth gaat in op het onderscheid tussen atmosferische dynamiek en thermodynamica, dat ook in het onderzoek van Horton aan de orde komt. Toeval speelt een grote rol in de atmosferische dynamiek. Het bekende cliché van de vlinder die met een vleugelslag een orkaan in een ander werelddeel veroorzaakt illustreert dit. Beter begrip van de gevolgen van klimaatverandering voor atmosferische dynamiek kan inzicht geven in de te verwachten toe- of afname van de kans op bepaalde extreme weertypen, maar attributie van individuele gebeurtenissen is bijzonder moeilijk, zo niet onmogelijk. En dat zal niet snel veranderen. Voor de thermodynamische aspecten, zoals de warmte-inhoud en temperatuur van de atmosfeer en de oceanen, de luchtvochtigheid en de zeespiegel, kunnen met een veel grotere mate van zekerheid uitspraken worden gedaan. Trenberth illustreert dit aan de hand van vier voorbeelden.

  • Orkaan Sandy, 2012. De gestegen temperatuur van het oceaanoppervlak heeft zeer waarschijnlijk bijgedragen aan de kracht van de orkaan (en later tropische storm) en aan de hoeveelheid neerslag. De gestegen zeespiegel verergerde de overstromingen.
  • Overstromingen in Boulder, Colorado. Hoge temperaturen van het oceaanoppervlak ten westen van Mexico en de verdamping die daarvan het gevolg droegen waarschijnlijk bij aan de extreme hoeveelheid neerslag.
  • “Snowmageddon”, Amerikaanse oostkust, 2010. Ook hier droeg de hoge temperatuur van het oceaanoppervlak hoogstwaarschijnlijk bij aan de extreme hoeveelheid neerslag.
  • Tyfoon Haijan, 2013. De warme oceaan en hoge zeespiegel nabij de Filipijnen die de kracht van de tyfoon en de schade verergerden waren deels het gevolg van interne variabiliteit van het klimaatsysteem. Maar ook menselijk invloed leverde een bijdrage aan beide factoren.

Jeff Masters vat het onderzoek op zijn blog wat uitgebreider samen en in The Guardian doet John Abraham dat vanuit een wat andere invalshoek. Ik kan me geen betere afsluiter van dit stuk voorstellen dan het citaat van Trenberth waarmee Abraham in zijn stuk besluit.

The climate is changing: we have a new normal. The environment in which all weather events occur is not what it used to be. All storms, without exception, are different. Even if most of them look just like the ones we used to have, they are not the same.

24 Reacties op “Attributie van hitte en ander extreem weer; een ingewikkelde kwestie

  1. Een eventuele toename van extreem weer kan mogelijkerwijs samenhangen met het feit dat de atmosfeer mer opties heeft om met de extra forcings om te gaan dan de lithosfeer. Het kan warmer worden maar ook de ”weermachine” extra aan het werk te zetten. Voor ”extreem” weer heeft de atmosfeer gewoon meer energie nodig.

  2. G.J. Smeets

    Hans,
    – vraag 1 (bedoeld als info-winning): wat zijn de factoren, afgezien van evt. klimaatverandering, die tot extreme weerstoestanden leiden? Is dat het magische lot, het toeval? Mijn criterium voor ‘extreem’ is heel simpel zoiets als de uitzonderlijk vochtige voorjaarslucht in 2014 die de amandelbloei (en dus de noten-oogst) alhier heeft verpest.
    – vraag 2 (bedoeld als uitdaging): zijn er andere factoren, behalve de antropogene CO2 ge-induceerde klimaatverandering, die de *toenemende* weersextremen verklaren kan? Je stelt m.i. correct:
    “Attributie van extreem weer is dan ook geen welles-nietes kwestie, maar draait om de vraag: met welke mate van zekerheid kan de menselijke invloed op het klimaat aangewezen worden als een factor van betekenis bij extreme weersituaties.

    Mijn aandachtspunt is dus dat de weersextremen in aantal toenemen, all over the world. En dat ik geen andere verklaring heb of begrijp dan de antropogeen CO2 ge-induceerde opwarming. Of zie ik iets over het hoofd?

  3. Ter info, een zeer recent verschenen onderzoek naar extreme regenval van het Potsdam Institute:
    https://www.pik-potsdam.de/news/press-releases/record-breaking-heavy-rainfall-events-increased-under-global-warming
    Zij geven aan dat record brekende regenval gebeurtenissen over 1981-2010 ca. 12% vaker voorkomen dan in stationaire tijdseries (stabiel klimaat).
    Men wijst duidelijk naar stijgende temperaturen:
    “Our results suggest that whilst the number of rainfall record-breaking events can be related to natural multi-decadal variability over the period from 1901 to 1980, observed record-breaking rainfall events significantly increased afterwards consistent with rising temperatures.”

  4. Hans Custers

    Goff,

    Het antwoord op je eerste vraag: ik denk dat toeval, een samenloop van omstandigheden, de belangrijkste factor is die tot extreem weer leidt. Maar klimaatverandering kan die omstandigheden wel beïnvloeden en dat toeval dus in een bepaalde richting duwen. De verzwaarde dobbelsteen wordt hiervoor vaak als metafoor gebruikt.

    Ik kan zo uit mijn hoofd twee factoren bedenken die, in elk geval in theorie, bij zouden kunnen dragen aan een toename van extreem weer. Eerst even dit: ik denk dat een verandering van het klimaat op lokale schaal eerder een toename dan een afname van extreem weer op zal leveren. Extreem weer betekent immers dat het anders is dan wat men gewend is.

    Een factor die een rol zou kunnen spelen is interne variabiliteit. Het is bekend dat er klimaatschommelingen in het klimaat (of: de oceaan) zijn de meerdere decennia beslaan. El Niño – La Niño schommelingen gaan over een veel kortere periode, maar laten wel zien hoe groot de invloed van zulke schommelingen op (extreem) weer kunnen zijn.

    Een andere factor die wel eens is genoemd is zonneactiviteit. De hoeveelheid UV straling (vooral zogenaamd extreem UV, meen ik) van de zon varieert veel sterker dan de totale stralingsintensiteit. Dat UV wordt in de stratosfeer geabsorbeerd. Wisselingen in de zonneactiviteit zouden de samenstelling van de stratosfeer kunnen beïnvloeden (de welbekende ozonlaag), wat op zijn beurt invloed op stromingspatronen zou kunnen hebben. Ik moet bekennen dat ik al een paar jaar niets meer over deze theorie heb gehoord, dus ik weet niet precies hoe het er mee staat. Het is in elk geval geen theorie die alleen door een klein clubje pseudosceptici wordt gesteund.

    Het lastigste van attributie is misschien nog wel dat allerlei onzekerheden bij elkaar opgeteld moeten worden: de onzekerheid over de mate waarin opwarming bijdraagt aan waargenomen verschijnselen, de onzekerheid over de oorzaak van opwarming (het IPCC houdt nog steeds rekening met de mogelijkheid dat die voor een deel natuurlijk is) en de onzekerheden in trends van waargenomen extremen (een statistisch significante toe- of afname vinden is nog niet zo makkelijk).

  5. Als we uitgaan van het Nederlands klimaat dan kunnen we extreem definiëren als het optreden van hittegolven en koudegolven. Als we die per decennium turven dan zien we dat de 1940’s het meest extreem was; de meeste hittegolven en de hoogste t-max en de meeste koudegolven en de laagste t-min (Bron: KNMI). Dit past niet goed in een theorie die er vanuit gaat dat met de AGW je een toename van extreem weer kunt verwachten. Althans voor Nederland.

  6. Hans Custers

    Raymond,

    Je zou het ook kunnen zien als aanwijzing dat het lange termijn signaal en de korte termijn ruis niet zo gemakkelijk van elkaar te onderscheiden zijn. Dat zou niet zo vreemd zijn, omdat er immers een grote toevalsfactor is bij het ontstaan van extreem weer.

    Kortom: een statistisch significante toe- of afname vinden is niet altijd makkelijk, het kan bovendien in grote mate afhangen van de precieze definitie van extreem weer die je hanteert. Dat constateerde ik in het blogstuk ook al. Als je de Nederlandse definitie van hittegolf hanteert hebben we in de 21e eeuw 8 hittegolven gehad, terwijl er in de 20e eeuw gemiddeld eens per 3 jaar eentje was. Dat verschil is niet zo groot. Gebruik je daarentegen de definitie van de analyse van Climate Central, dan was het in de 20e eeuw eens per 30 jaar en in de 21e eeuw eens per 3 jaar.

  7. G.J. Smeets

    Hans, Jos
    dank voor de info. De samenvatting van het onderzoek – het onderzoek zelf zit achter de vermaledijde Springer betaalmuur- dat Jos linkte stelt:
    “In contrast, some regions experienced a significant decrease of record-breaking daily rainfall events. In the Mediterranean, the reduction is 27 percent, and in the Western US 21 percent. Both regions are at risk of severe droughts.”

    Daar is hier vooralsnog dus niets van te merken, vorig jaar niet en dit jaar ook niet : )
    Overigens zie ik net in de Vk een stuk van M. Keulemans http://www.volkskrant.nl/wetenschap/grote-vulkaanuitbarsting-tien-jaar-snertweer~a4097315/ over extremen t.g.v. grote vulkaanuitbarstingen. Daarover nog een vraag: ik neem aan dat dergelijke uitbarstingen niet onder interne variabiliteit vallen maar als aparte factor / categorie worden begrepen, zoals zonne-activiteit. Is mijn aanname correct?

    Tenslotte nog iets over dat ‘extreem’ in het zogeheten weersextreem. Hans antwoordde hierboven “Extreem weer betekent immers dat het anders is dan wat men gewend is.” Dat is nog eens een understatement : )
    Vanuit het alledaagse perspectief van de boer of tuinder zou ik zeggen: het is extreem als mijn planten ontworteld worden of doodschroeien, etc. In vraagvorm gegoten: wat is het criterium in de metereologie / klimatologie voor ‘extreem’?

  8. Hans Custers

    Goff,

    Vulkanische aerosolen worden inderdaad als forcering, ofwel een externe factor, beschouwd, net als zonne-activiteit en het versterkte broeikaseffect.

    Er bestaat bij mijn weten geen eenduidige definitie van “extreem” in de meteorologie/klimatologie. Dat is één van de onderwerpen die Otto aansnijdt in haar artikel: of je wel of geen toe- of afname van extreem weer vindt kan in grote mate afhangen van de definitie die je hanteert en van de exacte formulering van een onderzoeksvraag. .

  9. G.J. Smeets

    Hans,
    het begint op pinda’s eten te lijken: l’uno tira fuori l’altro – van de een komt de ander. Dus twee nieuwe vragen. De eerste gaat nog een keer over het criterium / definitie van ‘extreem.
    – je blogstuk stelt

    “Otto wijst er ook op hoe gevoelig de uitkomsten van een attributie-studie kunnen zijn voor de precieze vraagstelling en definiëring. Dit vraagt om zorgvuldige afstemming met degenen die resultaten van onderzoeken willen gebruiken, zoals beleidsmakers. Bovendien, zo is mijn stellige vermoeden, maakt het attributie-studies bijzonder bruikbaar voor hineininterpretierung en cherry-picking van degenen die daar behoefte aan hebben. Een behoefte die in de toekomst wel eens toe zou kunnen nemen. Verdere ontwikkeling van attributie-methodes leidt vermoedelijk tot meer zekerheid, met als mogelijk gevolg dat resultaten van zulke studies in de toekomst gebruikt kunnen worden bij schadeclaims. Niet iedereen zal dat een prettige gedachte vinden.”

    Ik leid af dat de kwalificatie ‘extreem’ geen klimatologisch criterium is en fysisch niet relevant; het is een onvermijdelijk en noodzakelijk antropomorfisme dat a) specifieke onderzoeksvragen ‘stuurt’ en b) de interpretatie / betekenis van onderzoeksresultaten ‘stuurt’. De vraag luidt: klopt mijn gevolgtrekking?
    De twee laatste zinnen van het citaat hierboven bevatten trouwens een fraai tijdbommetje voor de adaptatie-protagonisten onder ons : )

    – je antwoordde mijn vraag over vulkaanerupties met:

    “Vulkanische aerosolen worden inderdaad als forcering, ofwel een externe factor, beschouwd, net als zonne-activiteit en het versterkte broeikaseffect.”

    Er wringt iets in mijn begrijpen van het versterkte broeikaseffect als externe factor / forcering. Ik bedoel dit: het versterkte broeikaseffect is toch een endemische, inherente, min of meer voorspelbare factor in het klimaatsysteem. Hoezo ‘externe factor’?

  10. Hans Custers

    Goff,

    De wetenschappelijke omschrijving van “extreem” is denk ik zoiets als: aan de uiteinden van de waarschijnlijkheidsverdeling. Hoe meer aan het uiteinde, hoe extremer (of onwaarschijnlijker), maar waar je precies de grens trekt tussen “normaal” en “extreem” is (min of meer) een arbitraire keuze. Voor wat weer- en klimaatonderzoek betreft denk ik dat het inderdaad (meestal?) een antropomorfisme is.

    Misschien is het onderscheid intern/extern wel niet zo handig om te maken en is het beter om alleen onderscheid tussen forceringen, interne variabiliteit en feedbacks te maken. Een forcering verandert de stralingsbalans, interne variabiliteit is verplaatsing van energie binnen het klimaatsysteem. Feedbacks zijn reacties van het systeem op forceringen en/of interne variabiliteit, die op hun beurt de stralingsbalans kunnen beïnvloeden.

  11. Hi Goff,

    Er wringt iets in mijn begrijpen van het versterkte broeikaseffect als externe factor / forcering. Ik bedoel dit: het versterkte broeikaseffect is toch een endemische, inherente, min of meer voorspelbare factor in het klimaatsysteem. Hoezo ‘externe factor’?

    De juiste term is ‘external forcing’ en het heet zo omdat het de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer beïnvloedt (dus het vermogen dat van buiten — extern — het klimaatsysteem binnenkomt).

    Een externe forcering kan wel of niet voorspelbaar zijn, zoals de voorspelbare 11-jaarlijkse zonnecyclus en de Milankovic-cycli waar de voorspelbaar veranderende aardbaan invloed heeft op het vermogen dat aan de TOA het klimaatsysteem ingaat. Een voorbeeld van een onvoorspelbare externe forcering zijn de vulkanische erupties — aërosolen die het kortgolvig zonlicht deels reflecteren en verstrooien waardoor de stralingsbalans verandert.

    Het opkrikken van het natuurlijke broeikaseffect door de mens is ook een ‘external forcing’ omdat het de stralingsbalans beïnvloedt. Het is prima om alleen de term ‘forcering’ te benutten, het ‘external’ is mijns inziens een beetje dubbelop.

    Internal variability beïnvloedt niet de stralingsbalans zelf maar de verdeling van de energie binnen het klimaatsysteem tussen de compartimenten oceaan/troposfeer/land en cryosfeer.

    Misschien is het verstandig om geen spraakverwarring introduceren door ‘external forcing’ gelijk te stellen aan ‘externe factor’.🙂 Dat laatste heeft een andere en minder specifieke betekenis.

  12. G.J. Smeets

    Hans, Bob
    Mille Grazie voor de ontwringing.

  13. Was nog even benieuwd naar wat de invloed is van aerosolen op record warme dagen. De opwarming zou natuurlijk voor meer record warme dagen moeten zorgen, maar dat lijkt een beetje tegen te vallen. Natuurlijk heeft de wijze van meten daar in het verleden een grote invloed op. De verhouding van opwarming/aerosolen lijkt te kantelen dat we meer records in de toekomst kunnen verwachten. Dus mijn vraag is, hoe groot is nou precies die invloed van aerosolen op record warme dagen?

  14. Leo,

    Aerosolen hebben een negatieve invloed op de stralingsbalans, ze werken afkoelend. Naast CO2 brengt de mens door het verbranden van fossiele brandstoffen ook aerosolen (sulfaatverbindingen) in de atmosfeer en daardoor is de opwarming getemperd, maar de luchtverontreiniging toegenomen.
    Logischerwijs zou je verwachten dat de kans op record warme dagen wel is toegenomen door de opwarming maar minder snel dan zonder onze aerosolen-uitstoot. Een kwantificering daarvan ben ik nooit tegengekomen.

    Overigens neemt wereldwijd neemt de trend in aantal koude dagen/nachten boven land af en die van warme dagen/nachten toe. Zie IPCC AR5 hoofdstuk 2.6.1 (blz 209), en hieronder hun grafiek 2.32.

  15. Dat is wel een goede natuurlijk. Aerosolen hebben in de nacht zo goed als geen invloed en dan zijn nachtrecords een betere indicatie voor de opwarming dan dagrecords.

  16. Hallo Hans,

    Interessante en leerzame intro. Ter aanvulling enkele opmerkingen:

    1. (Extreme) temperaturen kunnen regionaal ook veroorzaakt worden door ‘land-use land-cover change’. Zie bijvoorbeeld een recente paper daarover m.b.t. India. http://www.hydrol-earth-syst-sci-discuss.net/12/6575/2015/hessd-12-6575-2015.html De auteurs claimen dat gewijzigd landgebruik sinds medio vorige eeuw een significante bijdrage heeft geleverd aan temperatuur(extremen) en gewijzigd neerslagpatroon.

    2. Voortgaande urbanisatie draagt bij aan toename extreme temperaturen (hittegolven) in dichtbevolkte stedelijke agglomeraties (urban heat islands). http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JAMC-D-13-02.1

    3. Orkaan Sandy. Ik voeg daar aan toe dat – net als bij Haijan – ook hier de natuur een handje heeft geholpen. Er bestaat namelijk een relatie tussen de AMO (SST’s) en de frequentie van Atlantic tropical cyclones, zie https://www.climate.gov/sites/default/files/AMO_and_TCCounts-1880-2008_0.png . Inderdaad heeft de gestegen zeespiegel ongetwijfeld bijgedragen aan de storm surge; ik teken daarbij aan dat de relatieve zeespiegelstijging bij New York voor een belangrijk deel kan worden toegeschreven aan de ‘post glacial rebound’.

  17. Hans Custers

    Bert,

    Dat grootschalige verandering in landgebruik bij kunnen dragen aan extreem weer (en misschien nog wel meer aan de gevolgen) lijkt me zeer plausibel.

    Voor het urban heat island is het wat ingewikkelder, omdat we daar al weer terecht komen in de definitie van een hittegolf. In het algemeen zal die gebaseerd zijn op meetwaarden. Als de omgeving van een meetstation verstedelijkt zou de kans op een hittegolf toenemen. Aan de andere kant is bekend dat in de loop der tijd veel stedelijke meetstations verplaatst zijn naar buiten de stad gelegen vliegvelden, wat tot het omgekeerde effect zou kunnen leiden. Ik kan me voorstellen dat urbanisatie wel een grote invloed kan hebben op de gevolgen van hittegolven.

    Ik hoopte in dit stuk (onder meer) duidelijk te maken dat natuurlijke factoren altijd van grote invloed zijn op extreem weer. Dus ook op orkanen. Mocht dat niet voldoende duidelijk zijn, dan wil ik dat nog wel een keer bevestigen. Bij mijn weten is het effect van de post glacial rebound in de omgeving van New York minimaal. Je bewering dat een “belangrijk deel” van de relatieve zeespiegelstijging bij New York daar aan kan worden toegeschreven lijkt me onjuist.

  18. Hans,

    Bij mij geen misverstand over de strekking van je verhaal; ook Trenberth verwijst naar natuurlijke fenomenen. Ik wilde je stuk completeren met het benoemen van enkele andere (antropogene) invloeden zoals urbanisatie en landgebruik.

    M.b.t. stedelijke hittegolven redeneer ik als volgt. Een stad is warmer dan zijn omgeving, het verschil neemt toe naarmate de steden compacter/groter worden. Als (i) de omgevingstemperatuur stijgt (agw) en (ii) urbanisatie verder toeneemt, zal de kans op stedelijke hittegolven extra toenemen (en een steeds groter deel van de bevolking er door getroffen worden). Lijkt me een uitdaging voor urban planners.

    Hetzelfde geldt voor de overstromingen in Boulder, Colorado die volgden op de extreme neerslag. Ik kan me niet aan de indruk onttrekken dat er flink gebouwd is in de 100 resp 500 jaar inundatiezones van de flood plains in de stad, hetgeen ongetwijfeld heeft bijgedragen aan de schade. Ook daar een uitdaging voor urban planning.

    De ‘post glacial rebound’ in de buurt van NY bedraagt overigens 1-2 mm/jr (10-20 cm/eeuw), ofwel een belangrijk deel van de totale zeespiegelstijging ad ruim 30 cm gedurende de afgelopen eeuw. http://www.psmsl.org/train_and_info/geo_signals/gia/rsl_vm2.gif

  19. Hans Custers

    Bert,

    Ja, er zijn meer dan genoeg “uitdagingen” voor urban planners. Klimaatverandering zal daar naar verwachting een steeds grotere rol in spelen. De effecten beginnen we nog maar net te merken, dus als je op tijdschalen van een eeuw of langer terugkijkt zijn die inderdaad nog niet zo groot.

    Idem voor de post glacial rebound. Hoe verder je terugkijkt, hoe groter de bijdrage aan de zeespiegelstijging. Dat betekent natuurlijk ook dat de (relatieve) bijdrage de afgelopen decennia steeds minder is geworden. Overigens zit er bij mijn weten een forse onzekerheidsmarge in de getallen hierover. Ik zou het dus wat voorzichtiger formuleren: de post glacial rebound zorgt er waarschijnlijk voor dat de zeespiegel bij New York sneller stijgt dan het mondiale gemiddelde.

  20. cRR Kampen

    “Ik kan me niet aan de indruk onttrekken dat er flink gebouwd is in de 100 resp 500 jaar inundatiezones van de flood plains in de stad, hetgeen ongetwijfeld heeft bijgedragen aan de schade.” – voor het beoordelen van de weersgebeurtenis zelf moet je daar niet naar kijken. Die neerslagen in Boulder waren objectief record.
    Overigens is wat er dit jaar mei in Texas gebeurde alvast van een andere planeet, zó gingen de neerslagrecords er daar aan.

  21. “voor het beoordelen van de weersgebeurtenis zelf moet je daar niet naar kijken”

    Mee eens. Ik noemde daarom al de ‘extreme neerslag’ (of het een record was, weet ik niet).

    Maar Hans noemde in zijn intro het begrip ‘overstroming’. Welnu, in hoeverre een extreme neerslag tot overstroming (flash floods, mud slides, inundatie, etc) leidt, heeft ook te maken met andere factoren zoals gewijzigd landgebruik waardoor de neerslag/afvoer-karakteristiek van het stroomgebied verandert.

    Het spreekt voor zich dat bebouwing op de floodplains extra schadegevoelig is.

  22. Hans Custers

    Bert,

    Het spreekt voor zich dat men in (bijvoorbeeld) ruimtelijke planning rekening moet houden met extreem weer. Maar door klimaatverandering is dat extreme weer minder voorspelbaar geworden en is het dus moeilijker om er op te anticiperen. Van anticiperen is al helemaal geen sprake als men klimaatverandering, of de risico’s ervan, ontkent of bagatelliseert, zoals dat in het Zuiden van de VS gemeengoed is.

    Nog wat ander extreem weer. in de centrale Stille Oceaan werd vorige jaar de eerste tropische storm waargenomen op 17 juli. Dat was toen de vroegste ooit. Dit jaar was de eerste tropische storm er op 9 juli en waren er op 11 juli al 3! Waarmee nog een record werd gevestigd, de kortste periode waarin 3 tropische stormen in dit gebied werden waargenomen stond op 18 dagen.

  23. cRR Kampen

    Hans, ik wil niet eens beginnen over wat er afgelopen twee maanden zoal is gebeurd. Landelijke temprecords op drie continenten t/m de ongelofelijke bosbranden in Noord-Amerika en Oost-Siberië. En het tyfoonseizoen lijkt, nadat eerder dit jaar ook al aardig wat aansprekende records geslagen waren, detonerend te gaan worden. En we zijn aan mogelijk de grootste El Niño ‘aller tijden’ begonnen.

    Bert, het probleem is dat de klimaatverandering, met de bijbehorende hyperextremen, bestaand mis-management van water, waterweringen en land etc genadeloos versterkt aan het licht brengt. Deze twee zaken zijn altijd verbonden.

  24. cRR Kampen

    Weer een recordje, vroegste datum voor de derde >cat. 4 orkaan in de EPac (Dolores).

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