Het onzekerheidsmonster: een verraderlijk beestje

Vertaling/bewerking van een blogpost van Victor Venema. De tekening is van Marije Mooren.

I think that uncertainties in global surface temperature anomalies is substantially understated.

Judith Curry

People often see uncertainty as a failing of science. It’s the opposite: uncertainty is what drives science forward.

Dallas Campbell

Stel je rijdt over een bochtige weg in het bos en er komt mist op die snel dichter wordt. Matig je dan je snelheid, of blijf je hard doorrijden zolang je niet zeker weet dat er een bocht aankomt? Meer mist betekent meer onzekerheid, en minder voorspelbaarheid: hoe meer mist, hoe groter de kans dat een bocht of een obstakel op de weg, misschien een overstekend hert, te laat wordt opgemerkt. Tegenstanders van mitigatie van klimaatverandering hebben het vaak en graag over onzekerheid. Blijkbaar vinden zij onzekerheid een goede reden om flink gas te blijven geven. Het “uncertainty monster” is in de Engelstalige klimaatblogosfeer inmiddels een gevleugelde term.

Onzekerheid kan nooit een argument zijn om een bepaald risico te nemen. Toch wordt het vaak als reden aangevoerd om een beslissing over risico’s uit te stellen. In de politiek is dat zeker zo: aanvullend onderzoek, een commissie die alles nog eens van alle kanten bekijkt, het werkt altijd weer om een lastige beslissing nog maar even niet te nemen. Voor tegenstanders van bepaald beleid is een beroep op onzekerheid dan ook een effectieve strategie om tijd te winnen, of om beslissingen helemaal van tafel te krijgen. De strategie komt zo veel voor, dat hij een naam heeft gekregen:

Appeals to uncertainty to preclude or delay political action are so pervasive in political and lobbying circles that they have attracted scholarly attention under the name “Scientific Certainty Argumentation Methods”, or “SCAMs” for short. SCAMs are politically effective because they equate uncertainty with the possibility that a problem may be less serious than anticipated, while ignoring the often greater likelihood that the problem may be more deleterious.

Wat is onzekerheid?

Onzekerheid kan in het dagelijkse spraakgebruik wat anders betekenen dan in de wetenschap. Onzekerheid is onderdeel van elke wetenschappelijke analyse en elk wetenschappelijk resultaat. Het is zeker niet hetzelfde als onwetendheid. In de klimaatwetenschap betekent onzekerheid niet dat men over alles twijfelt. Het is duidelijk dat het klimaat opwarmt, dat de mens daar een grote rol in speelt en dat de opwarming door zal gaan en mogelijk zal versnellen als we niets doen aan onze broeikasgasemissies.

Als het over klimaatverandering gaat, betekent onzekerheid dat we niet exact weten hoeveel het is opgewarmd. Dat de beste schatting is dat de mens verantwoordelijk is voor alle opwarming, maar dat het ook wat meer of minder zou kunnen zijn. Dat de zeespiegel met een meter zal stijgen, maar dat niet exact te zeggen is wanneer dat punt wordt bereikt.

In plaats van “onzekerheid” geeft de term “betrouwbaarheidsinterval” duidelijker aan waar het hier om gaat: de wetenschap weet geen exacte waarde, maar wel binnen welke bandbreedte die waarde met grote waarschijnlijkheid ligt.

Misverstanden over onzekerheid zijn problematisch, omdat het in de wetenschap zo vaak over onzekerheid gaat. Een getal is betekenisloos als er niets te zeggen is over de nauwkeurigheid ervan. Wetenschappers zullen daarom de onzekerheid zo goed mogelijk bepalen en er ruimschoots rekening mee houden bij de analyse en interpretatie van hun resultaten. Degenen die twijfel willen zaaien over wetenschap hebben daar geen oog voor, zoals bijvoorbeeld Drew Shindell vorig jaar constateerde:

(…) a common pattern of looking through the peer-reviewed paper to find all the caveats and discussion points, and then repeating them back as if they undermine the paper’s conclusions rather than reflecting that they are uncertainties that were already taken into account.

Meer onzekerheid betekent een hoger risico

Onzekerheid zit aan twee kanten. Risico is gedefinieerd als kans maal gevolg. Als onzekerheid aan de gunstige en aan de ongunstige kant toeneemt, wordt de kans op meevallers en op tegenvallers groter. Bij risico-kwesties zijn mogelijke meevallers vaak beperkt, en mogelijke tegenvallers juist groot. Aan de “gunstige” kant van de waarschijnlijkheidsverdeling is het risico meestal al vrij klein en is er met een extra meevaller daarom niet zo veel winst te behalen. Aan de “ongunstige” kant zitten de grote gevolgen, de staartrisico’s. Vaak zijn dat gevolgen die we hoe dan ook willen vermijden. Met andere woorden: het verband tussen oorzaak en (mogelijk) gevolg is niet lineair: het gevolg, en daarmee het risico, neemt sneller dan lineair toe met de oorzaak. Dit geldt ook voor de risico’s van opwarming van het klimaat.

Eenvoudig rekenvoorbeeld

Het is aannemelijk dat de te verwachten effecten niet lineair toenemen met de temperatuurstijging, maar dat dit sneller gaat. Laten we voor een rekenvoorbeeld eens aannemen dat de schade (in geld, of slachtoffers, of biodiversiteit) kwadratisch toeneemt met de temperatuurstijging. En laten we de schade die optreedt bij 1 °C S noemen.

Stel nu dat er geen onzekerheid is, maar dat we zeker weten dat het aan het eind van deze eeuw 4 °C is opgewarmd. De schade zou dan 4²*S, ofwel 16*S zijn.

Wat gebeurt er nu als er 33 procent kans is dat het een graadje meevalt en evenveel kans dat het een graad tegenvalt? Dan is er nog steeds 33% kans op een schade van 16*S, maar ook 33% kans op 9*S en 33% kans op 25*S. De gemiddelde schade komt dan uit op 16,67*S. Als de mogelijke mee- of tegenvaller 2 °C is wordt dat 18,67*S. Minder onzekerheid betekent dus minder risico.

Het moge duidelijk zijn dat dit een sterk versimpeld rekenvoorbeeld is.

Judith Curry, een van de weinige klimaatwetenschappers die door pseudosceptici op handen worden gedragen, meent dat de onzekerheid nog groter is:

I think we can bound [equilibrium climate sensitivity] between 1 and 6°C at a likely level, I don’t think we can justify narrowing this further. … [T]here is a 33% probability that that actual [climate] sensitivity could be higher or lower than my bounds. To bound at a 90% level, I would say the bounds need to be 0-10°C.

Ze zegt daarmee dat er een niet te verwaarlozen kans is op rampscenario’s die veel en veel groter zijn dan de ergste worst case scenario’s waar de grote meerderheid van de klimaatwetenschappers ook maar aan durft te denken. Als ze gelijk heeft, dan staat niets meer of minder dan het voortbestaan van de menselijke beschaving op het spel.

Desalniettemin beschouwen velen, inclusief Curry zelf, het onzekerheidsmonster als vriend van degenen die tegen mitigatie pleiten. Ze hebben geen oog voor het verraderlijke karakter van het beest.

Verband tussen opwarming en schade

Hierboven is aangenomen dat de schade sneller dan lineair stijgt met de temperatuur. Dat is een breed gedragen opvatting. Het is ook logisch; de natuur en de mens zijn ingesteld op bepaalde schommelingen in weer en klimaat: de verschillen tussen dag en nacht, tussen seizoenen en natuurlijke klimaatschommelingen op langere termijn. Als we in de buurt blijven van wat we gewend zijn, zal er niet zo veel veranderen. Als de verandering groter wordt, of de snelheid van verandering toeneemt, zullen mens en natuur steeds meer moeite hebben om zich aan te passen en stapelen de problemen zich op. De mate waarin dat gebeurt kan nog wel sterk variëren, afhankelijk van het systeem of effect dat in beschouwing wordt genomen. Hieronder enkele voorbeelden.

Kosten van zeespiegelstijging volgens Aslak Grinsted, op basis van gegevens van het Europese ClimateCost project (pdf)

Afname van biodiversiteit als gevolg van krimpende gletsjers in verschillende gebieden (Figuur RF-2 uit IPCC AR5)

Schadefuncties voor klimaatverandering volgens Weitzman (2010) en Nordhaus (2008): sterk verschillend maar beide sneller dan lineair (Bron: Botzen en Van den Bergh, 2012)

Overigens is het niet ondenkbaar dat ergens, in een ver uiterste, de schade juist minder snel dan lineair toeneemt bij verdere opwarming. Als de zaak zo ver uit de hand loopt dat er geen menselijke beschaving meer over is, maken enkele graden extra ook niet meer zo veel uit.

Onbekende onbekenden

Tot nu toe ging dit stuk over “known unknowns”: de onzekerheden die meegenomen worden door de wetenschap en die men in analyses kwantificeert. Maar er bestaat ook nog de mogelijkheid dat de wetenschap iets volledig over het hoofd ziet: “unknown unknowns”. Naarmate we verder buiten het bekende gebied komen, wordt de kans daarop steeds groter. Gavin Schmidt zei daarover:

I think the first thing to acknowledge is that there will be surprises. We’re moving into a regime of climate that we have not experienced as humans, most ecosystems have not experienced since the beginning of the ice age cycle some three million years ago. We don’t know very well what exactly was happening then. We know some big things, like how much the sea level rose and what the temperatures were like, but there’s a lot of things that we don’t know. And so we are anticipating “unknown unknowns”. But, of course, they’re unknown, so you don’t know what they’re going to be.

Hier ligt misschien wel het grootste gevaar van het onzekerheidsmonster. Onze samenleving, onze economie, onze infrastructuur, onze leefwijze, de natuurlijke omgeving van dat alles: het heeft zich allemaal ontwikkeld in het relatief stabiele klimaat van de afgelopen millennia. Op basis van vrij eenvoudige natuurwetenschap weten we dat broeikasgassen een belangrijke rol spelen in de energiehuishouding van het klimaat. Als dat de enige kennis zou zijn die er is, misschien aangevuld met wat eenvoudige berekeningen aan de stralingsbalans, dan zou dat inhouden dat we blindelings volslagen onbekend terrein binnen zouden stappen, als gevolg van onze broeikasgasemissies. Hoe groot is de kans dat dat volslagen onbekend terrein ons beter gezind is dan de wereld die we door en door kennen, en waarin we onze beschaving hebben ontwikkeld?

De ironie is dat de klimaatwetenschap, middels het gebruik van klimaatmodellen, een beeld probeert te schetsen van dat onbekende terrein. Terrein dat niet op een andere manier onderzocht kan worden, omdat we immers maar één aarde hebben. Modelsimulaties laten, met de onzekerheden die er natuurlijk bijhoren, zien wat we kunnen verwachten in een warmer klimaat. Ze helpen op die manier om mogelijke “unknown unknowns” in beeld te krijgen. Hoe beter we weten wat te verwachten, hoe kleiner het risico. Pseudosceptici wijzen desondanks modelanalyses af. Wat ze daarmee eigenlijk zeggen: het is best mogelijk om heel hard door te rijden op die mistige bosweg. Als je je ogen maar dichtdoet.

Meer informatie

Media en blogosfeer:

• Kerry Emanuel over “staartrisico” en “alarmisme”
• Stephan Lewandowsky, Richard Pancost and Timothy Ballard: Uncertainty is Exxon’s friend, but it’s not ours
• Talking climate: Communicating uncertainty in climate science
• European Climate Adaptation Platform: How to communicate uncertainty?
• Dana Nuccitelli: New research: climate change uncertainty translates into a stronger case for tackling global warming
• The Conversation: Uncertainty isn’t cause for climate complacency – quite the opposite
• Michael Tobis: Wisdom from USENET

Wetenschappelijke literatuur:

• Botzen, W.J.W. and J.C. van den Bergh, 2012: How sensitive is Nordhaus to Weitzman? climate policy in DICE with an alternative damage function. Economics Letters, 117, pp. 372–374, doi: 10.1016/j.econlet.2012.05.032.
• Nordhaus, W.D., 2008: A Question of Balance: Weighing the Options on Global Warming Policies. Yale University Press, New Haven.
• Brown, Sally, Robert Nicholls, Athanasios Vafeidis, Jochen Hinkel and Paul Watkiss, 2011: The Impacts and Economic Costs of Sea-Level Rise in Europe and the Costs and Benefits of Adaptation. Summary of Results from the EC RTD ClimateCost Project. In Watkiss, P. (Editor), 2011. The ClimateCost Project. Final Report. Volume 1: Europe. Published by the Stockholm Environment Institute, Sweden, 2011. ISBN 978-91-86125-35-6.
• Lewandowsky, Stephan , James S. Risbey, Michael Smithson, Ben R. Newell, John Hunter, 2014: Scientific uncertainty and climate change: Part I. Uncertainty and unabated emissions. Climatic Change, 124, pp. 21–37, doi: 10.1007/s10584-014-1082-7.
• Tomassini, L., R. Knutti, G.-K. Plattner, D.P. van Vuuren, T.F. Stocker, R.B. Howarth and M.E. Borsuk, 2010: Uncertainty and risk in climate projections for the 21st century: comparing mitigation to non-intervention scenarios. Climate Change, 103, pp. 399–422.
• Weitzman M.L., 2010a: What is the damages function for global warming and what difference might it make? Climate Change Economics, 1, pp. 57–69, doi: 10.1142/S2010007810000042.
• Weitzman, M.L., 2010b: GHG Targets as Insurance Against Catastrophic Climate Damages. Mimeo, Department of Economics, Harvard University.