Categorie archief: Klimaatmodellen

Klimaatdebat wordt niet geholpen door het herhalen van misvattingen

In het AD van 10 juni stond een interview van Wierd Duk met Marijn Poels en Marcel Crok, waarin nogal wat misvattingen over klimaatverandering de revue passeerden. Onderstaande reactie van mij, Appy Sluijs (UU) en Bart Strengers (PBL) werd op 16 juni in het AD geplaatst.

Reactie AD 2017 - Wierd Duk - Marijn Poels - Marcel Crok

Hieronder volgt een iets uitgebreidere versie van dezelfde brief met links naar meer informatie:

In het artikel “Wierd peilt de stemming” van 10 juni komt filmmaker Marijn Poels aan het woord, die klimaatverandering een “heuse religie” noemt en het heeft over “klimaathysterie” en “klimaatalarmisten”. Het interview geeft een inkijkje in hoe Poels denkt: het traditionele boerenleven is onder druk komen te staan door o.a. gesubsidieerde windmolens. Die onvrede over klimaatbeleid blijkt de motivatie voor een zoektocht waarin Poels zich sterk eenzijdig laten beïnvloeden door een handjevol wetenschappers die de conclusies van de klimaatwetenschap niet accepteren .

Maar na decennialang internationaal onderzoek door duizenden wetenschappers weten we met grote zekerheid dat het klimaat verandert door de uitstoot van broeikasgassen door menselijk handelen. Dit blijkt eveneens uit meerdere enquêtes onder (klimaat)wetenschappers en literatuuronderzoeken waarvan de overgrote meerderheid (90-100%) deze conclusie onderschrijft. De consensus is dus groot.

studies_consensus

Het wordt helemaal dubieus als astrofysicus Piers Corbyn wordt aangehaald, “die doodleuk een nieuwe ijstijd aankondigt”. Misschien was dit sarcastisch bedoeld, maar voor de duidelijkheid: er is geen enkel wetenschappelijk bewijs dat de aarde spoedig in een ijstijd zal belanden. Een volgende ijstijd zal ooit komen, maar zelfs zonder menselijke uitstoot van broeikasgassen zou deze pas over duizenden jaren heel langzaam zijn intrede doen. De huidige wetenschappelijke discussie gaat er om of de extra dikke deken van CO2 er toe zal leiden dat de aarde nog een tijdlang te warm blijft om zo’n ijstijd in te gaan. Dat is tegen die tijd wellicht een positief effect, maar laat tegelijk zien hoe verreikend onze invloed op het klimaat is.

In tegenstelling tot wat in het stuk beweerd wordt komen modellen en metingen goed met elkaar overeen, tenzij je appels met peren vergelijkt. Zo moeten de observaties en de modellen natuurlijk wel representatief zijn voor dezelfde grootheid. De observaties zijn echter een combinatie van zeewatertemperatuur en luchttemperatuur, terwijl de modeldata alleen gebaseerd zijn op de luchttemperatuur. Dit, evenals de beperkte dekkingsgraad van de metingen over de snel opwarmende poolgebieden, zorgt ervoor dat de metingen de mondiale opwarming aan het aardoppervlak onderschatten. Daarnaast moet je rekening houden met de daadwerkelijke ontwikkeling van El Niño en klimaatforcering over de afgelopen jaren. Neem je al die factoren in beschouwing, zoals in de wetenschap natuurlijk hoort te gebeuren, dan blijken de modellen en metingen zeer goed met elkaar overeen te komen, zoals uit onderstaande figuur blijkt.

Medhaug fig 5

Vergelijking tussen gemodelleerde (blauw) en gemeten (oranje) temperatuurafwijking. De donkerblauwe en donkeroranje lijnen geven de ‘apples-to-apples’ vergelijking aan. Figuur 5 uit Medhaug et al (2017).

Volgens Marcel Crok, een journalist die eveneens in het artikel wordt geciteerd, zijn de effecten van het klimaatakkoord van Parijs minimaal, maar de schatting die hij geeft is gebaseerd op de onrealistische aanname dat we na 2030 weer teruggaan naar het tijdperk dat we met Parijs juist achter ons willen laten: het opstoken van zoveel mogelijk fossiele brandstoffen. Dat is een beetje alsof we na de uitvinding van de stoomtrein weer terug zouden gaan naar paard en wagen. De meeste analyses komen uit op ongeveer een graden minder opwarming ten opzichte van ‘business as usual’, als de beloftes gedaan in Parijs worden nageleefd.

In één ding heeft Crok gelijk: het klimaatdebat is bij veel maatschappelijke partijen ideologisch gedreven. Dit geldt niet voor wetenschappelijk inzicht. Het staat eenieder vrij om zijn of haar mening te laten horen. Maar de kwaliteit van de discussie is ermee gediend als aantoonbaar onjuiste ‘feiten’  hierin niet worden meegenomen. Alleen dan kunnen we effectief met elkaar discussiëren over de grootte van de  uitdaging die voor ons ligt en hoe hier mee om te gaan. Ideologisch gedreven misvattingen kunnen we daarbij missen als kiespijn.

Zo veranderen een paar graden de wereld

Een klimaatterugblik vanaf 2017

Een jaartje meer of minder telt op klimaatschalen eigenlijk niet, we nemen niet voor niets een gemiddelde van 30 jaar als we over het klimaat spreken. Toch is het interessant om zo nu en dan eens terug te blikken en daarbij wat plaatjes in de vorm van grafieken te bekijken. Een soort klimaatterugblikstrip.

Mondiaal gemiddelde temperatuur

Allereerst de temperatuur. Het zal de meesten niet ontgaan zijn: de gemiddelde temperatuur op aarde scoorde in 2016 weer eens een record, voor de derde keer op een rij maar liefst. Ook de satellietwaarnemingen, die de temperatuur van hogere luchtlagen representeren, rapporteerden records. De grafiek hieronder van drie oppervlakte-temperatuurdatasets laat zien dat het (volgens de langetermijntrend) inmiddels circa 1 graad warmer is op aarde dan rond het einde van de 19e eeuw. Duidelijk is ook dat sinds circa 1970 de temperatuurstijging op de klimaatschaal van 30 jaar onverminderd doorgaat.


Lees verder

Schattingen van klimaatgevoeligheid bij elkaar gebracht

Vertaling/bewerking van een blogpost van Ed Hawkins, aangevuld met informatie uit een toelichting van Kevin Cowtan, op de site van de University of York

Klimaatgevoeligheid geeft aan hoe het klimaatsysteem reageert op een verandering in zijn energiebalans, ofwel een stralingsforcering. Klimaatgevoeligheid kan via verschillende methodes bepaald worden, waarbij schattingen gebaseerd op historische instrumentele metingen van de temperatuur meestal lager uitvallen dan wat volgt uit geavanceerde modellen die het klimaat simuleren, of uit andere methodes. Voor sommigen was dit aanleiding om uiterst voorbarig te concluderen dat de modellen te gevoelig zouden zijn.

Een nieuw onderzoek – Richardson et al., verschenen in Nature Climate Change; code en data zijn beschikbaar via de University of York – verklaart de verschillen grotendeels. De uitkomsten van de twee methodes zijn niet helemaal vergelijkbaar omdat ze op een verschillende benadering van de mondiaal gemiddelde temperatuur zijn gebaseerd.

Het onderzoek heeft ook implicaties voor het begrip van de opwarming die volgt uit instrumentele metingen. De daadwerkelijke opwarming zou bijna 25% hoger zijn dan blijkt uit de HadCRUT4 dataset.

Historische meteorologische data bevatten metingen van de temperatuur van de atmosfeer boven land en boven zeeijs en metingen van de temperatuur van het zeeoppervlak. De gegevens zijn vanzelfsprekend alleen beschikbaar voor plekken op aarde waar ze daadwerkelijk gemeten zijn, door weerstations of door schepen. De verandering van de gemiddelde mondiale temperatuur (zoals HadCRUT4) wordt bepaald door deze data te combineren.

De (verandering van de) mondiaal gemiddelde temperatuur die uit modelsimulaties wordt bepaald is meestal de temperatuur van de atmosfeer op twee meter hoogte, gemiddeld over het gehele aardoppervlak (deze temperatuur noemt men in het artikel “tas”). Dit is de meest eenvoudige manier om dit te berekenen. Heeft dit verschil invloed?

Eerder onderzoek van Cowtan et al. liet zien dat dit inderdaad het geval is. De subtiele verschillen in de manier waarop de mondiale temperatuur wordt geschat kan van significante invloed zijn op de conclusies die worden verbonden aan een vergelijking van modellen en observaties.

Terugreizen in de tijd om alsnog metingen te doen op plekken van de aarde waarvoor geen instrumentele data beschikbaar zijn is onmogelijk. Om toch tot een eerlijke “apples to apples” vergelijking te komen, moet er daarom anders gekeken worden naar modelresultaten. De onderzoekers hebben dit gedaan door, bij wijze van spreken, virtuele HadCRUT4 data te berekenen uit modelresultaten. Ze hebben de volgende twee factoren in beschouwing genomen:

  • de beperkte dekking van het aardoppervlak door meetstations (bijvoorbeeld in het Noordpoolgebied); de modeldata die gebasseerd zijn op dezelfde dekkingsgraad als de metingen noemt men “masked”;
  • het gebruik van de gemodelleerde temperatuur van het zeeoppervlak in plaats van die van de atmosfeer boven de oceaan, consistent met de metingen; deze modeldata noemt men “blended”.

Figuur 1 geeft de resultaten van deze analyse.

De rode lijn in figuur 1a geeft de gangbare atmosferische temperatuur uit modelsimulaties weer, gemiddeld over het hele aardoppervlak. De blauwe lijn laat het resultaat zien van een eerlijke vergelijking van modellen en waarnemingen. Het verschil tussen waarnemingen en modellen verdwijnt dan grotendeels. Het verschil tussen atmosferische temperatuur en temperatuur van het zeeoppervlak en de onvolledige dekkingsgraad van het aardoppervlak dragen hier ruwweg in gelijke mate aan bij.

Het effect is significant. Volgens de CMIP5 simulaties zou meer dan 0,2°C opwarming niet zichtbaar zijn in de instrumentele data, door de onvolledige dekkingsgraad en het gebruik van de temperatuur van het zeeoppervlak (figuur 1b). Dit is verklaarbaar omdat het Noordpoolgebied, met een (historisch) lage dekkingsgraad, veel sneller opwarmt dan het mondiaal gemiddelde en omdat de atmosfeer sneller opwarmt dan de oceaan, door het verschil in warmtecapaciteit.

richardson_fig1

Figuur 1. Mediane temperatuur volgens CMIP5 simulaties, vergeleken met HadCRUT4 observaties.

Lees verder

Rustig slapen bij “Pro en Contra” over klimaatmaatregelen in de Volkskrant

Mijn dag op zaterdagmorgen begint normaliter met wat geblader door mijn krant, de Volkskrant. Door de klimaattop in Parijs staat er de laatste tijd veel in over het klimaat. De kop op de voorpagina luidde zaterdag bijvoorbeeld: “Zo helpt u de aarde redden”. Niet dat de kans dat onze planeet de komende miljoenen jaren in zijn geheel zal vergaan erg groot is, maar het was een aardig verhaal over wat je zelf kunt bijdragen om je CO2-uitstoot te verminderen en waarom we dat vaak nalaten. In de wetenschapsbijlage “Sir Edmund” stond een interessant stuk over het smeltende ijs in de Alpen. Tja, dan de opiniepagina’s. Daarin stond een Pro & Contra meningen-stuk met als titel “Maatregelen klimaattop – Kunnen we rustig slapen?”.

Twee journalisten komen aan het woord: Martijn van Calmthout, wetenschapsredacteur bij de VK, vertegenwoordigt de “Contra-mening”. Dat is een mooi verhaal over cynisme betreffende de zoveelste klimaattop, zorgen over de toekomstige klimaatveranderingen die we zelf veroorzaken, dat we aan de slag moeten en met de slotzin: “En gaan slapen biedt nachtrust, geen soelaas”. Voor de onvermijdelijke journalistieke balans moest er voor de “Pro-mening” natuurlijk een ‘scepticus’ worden uitgenodigd en daarvoor kom je in Nederland tegenwoordig in 9 van de 10 gevallen bij Marcel Crok terecht. Op zich goed om twee journalisten tegenover elkaar te zetten, al is het nog altijd een scheve vertoning natuurlijk, zeker omdat Crok het nauwelijks over de maatschappelijke aspecten heeft maar vooral de wetenschap bekritiseert. Zijn stuk was – zoals zo vaak – een lange aanval op de bevindingen van de klimaatwetenschap en volgens hem kunnen we rustig gaan slapen, er is, zoals Colijn al ooit zei, voorshands geen enkele reden om werkelijk ongerust te zijn.

De lezer zou er beter aan doen om wat sceptisch te worden bij de boodschap van het “Pro-mening” stuk van Crok. Ik miste bij dat stuk een kader waarin de uitspraken van de opiniegever wetenschappelijk geduid worden, voor de minder ingevoerde lezer toch handig om de meningen in het juiste wetenschappelijke perspectief te kunnen plaatsen. Daarom doen wij hier maar weer een poging, zoals al zo vaak: bijvoorbeeld hier, hier, hier, hier, hier of hier en de serie “De sceptische top 10 of: waarom klimaatsceptici ongeloofwaardig zijn”. Een kritiek op het boek van Marcel Crok, “De staat van het klimaat”, kun je op het Klimaatportaal vinden.
Lees verder

If we burn it all, we melt it all

De titel van dit blogstuk is een uitspraak van Ricarda Winkelmann, de hoofdauteur van een recent artikel over de relatie tussen koolstofemissies en de stabiliteit van de Antarctische ijskap (Open Access, persbericht: hier). Als we de gehele winbare voorraad (zoals die nu ingeschat wordt) aan fossiele brandstoffen in een paar eeuwen opstoken, zal al het ijs op Antarctica verdwijnen. Dat duurt even – duizenden jaren – maar dan hebben we ook wat. Al dat gesmolten ijs van Antarctica alleen al zorgt namelijk voor een zeespiegelstijging van uiteindelijk circa 58 meter.

Voor verschillende scenario’s van de toekomstige CO2-emissies hebben Winkelmann e.a. via een uitgebreid klimaatmodel (een Earth System Model) de CO2-concentraties en het temperatuurverloop berekend voor de komende duizenden jaren. Dit is vervolgens gecombineerd met een ijskap-rekenmodel (PISM) om de gevolgen van de emissies voor de ijskap van Antarctica vast te stellen. De emissiescenario’s die gebruikt zijn variëren van een extra totale koolstofuitstoot van 93 gigaton tot 12,000 gigaton na het jaar 2010 (dit betreft dus niet het aantal gigaton CO2 maar alleen de C in CO2, 1 gigaton C komt overeen met 3,66 gigaton CO2). Ter vergelijking, het IPCC schat de totale hoeveelheid koolstof die al uitgestoten is tot 2011 op 515 gigaton (AR5 SPM bladzijde 25) en jaarlijks emitteren we nu circa 10 gigaton koolstof per jaar.

In de emissiescenario’s van de studie neemt de CO2-uitstoot in de nabije toekomst verder toe om na een maximum terug te vallen naar 0, dit alles in een tijdsbestek van enkele honderden jaren. Zie figuur 1A voor de CO2-emissies en 1B voor de CO2-concentratie in de atmosfeer. De rode lijn komt overeen met een extra uitstoot van 10,000 gigaton aan koolstof en dat is vergelijkbaar met het verbranden van een hoeveelheid fossiele brandstoffen die volgens het IPCC AR5-WGIII rapport winbaar is (tabel 7.2 bladzijde 525 geeft 8,500 – 13,500 gigaton aan hulpbronnen).

Figuur 1. De CO2-emissiescenario’s zoals gebruikt in Winkelmann et al. (A) en de resulterende CO2– concentratie in de atmosfeer (B). De totale range van koolstofemissies loopt van 93 tot 12,000 gigaton koolstof (dus inclusief de grijze lijnen).

Lees verder

Een warm 2015 en modelvergelijkingen/prognoses

Discussies over het klimaat op het internet gaan soms over wetenschappelijke details, soms over de klimaatgevoeligheid betreffende de evenwichtssituatie honderden jaren na nu, maar er is een onderwerp dat er naar mijn gevoel ver bovenuit steekt: de temperatuur. Is het warmer of kouder geworden, is er een tijdelijke vertraging of versnelling in de temperatuurstijging, kloppen de modellen wel of niet of valt de opwarming van de aarde in de toekomst veel mee of veel tegen. Elke maand komen er nieuwe getalletjes boven tafel en elke maand wordt daar weer megabytes aan tekst over geproduceerd. Mijn prognose is dat het jaar 2015 een discussiepiek zal opleveren.

De grafiek boven het blogstuk geeft de ontwikkeling van de mondiale oppervlaktetemperatuur weer voor drie datasets, waarbij de periode 1981-2010 op 0 is gesteld. Voor het jaar 2015 zijn alleen data genomen t/m juni voor GISTEMP en t/m mei voor NOAA-NCEI en HadCRUT4. Tot nu toe steekt 2015 boven alle andere jaren uit en met de zich ontwikkelende El Niño is de kans wel erg groot dat 2015 als record de boeken in zal gaan.
Lees verder

Arctische amplificatie en het verre infrarood: de ontdekking van een nieuwe feedback in het klimaatsysteem?

De kop boven dit stuk zal er geen twijfel over laten bestaan: we duiken weer eens de harde wetenschap in. Dat mag wel weer een keer, al was het alleen maar om te laten zien waar de eenentwintigste-eeuwse wetenschap nu werkelijk mee bezig is, terwijl elders op het web sommigen eindeloos blijven hangen in wetenschappelijke discussies uit de twintigste of zelfs de negentiende eeuw. Het onderwerp van dit stuk ligt in het verlengde van mijn verhaal over de stralingsbalans; de aanleiding is een artikel in PNAS dat verscheen op het moment dat ik dat verhaal bijna af had: “Far-infrared surface emissivity and climate” van Feldman et al. (een persbericht over het onderzoek is te vinden op de site van het Berkely lab).

Ik ben geen klimaatwetenschapper, ik zou mezelf ook niet zo gauw een deskundige noemen, maar ik heb in de loop der jaren wel het nodige gezien en gelezen over het onderwerp. Het gebeurt dan ook niet meer zo vaak dat ik in de wetenschappelijke literatuur iets tegenkom waar ik nog helemaal niet bij stil had gestaan. Het artikel van Feldman et al. is zo’n zeldzame eye-opener. Ook dat was een reden om er verder in te duiken en er iets over te schrijven.

Dat eigenschappen van het aardoppervlak invloed kunnen hebben op de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer – en dus op het klimaat – is geen nieuws. De belangrijkste factor is de albedo: de mate waarin het oppervlak zonlicht direct reflecteert. Maar dat is niet het enige. Eigenschappen van het oppervlak kunnen ook een behoorlijke invloed hebben op de karakteristieken van de warmtestraling die naar de atmosfeer en uiteindelijk het heelal uitstraalt. In het stuk over de stralingsbalans van eerder deze maand beperkte ik me voor wat die uitstraling betreft tot de wet van Stefan-Boltzmann. Als eerste benadering is dat prima, en het geeft zeker een goed beeld van het principe, maar strikt genomen geldt die wet alleen voor een “zwarte straler”. Nog belangrijker: voor het precieze effect op het klimaat is niet alleen de totale hoeveelheid warmtestraling van belang, maar ook het spectrum: de verdeling over verschillende golflengtes van die straling. Voor een zwarte straler geeft de wet van Planck het spectrum. Voor echte materie kan de uitstraling behoorlijk anders zijn dan die van een zwarte straler. De werkelijke uitstraling wordt gevat in het begrip emissiviteit.

De Emissiviteit ε

Emissivity
Uit de wet van Planck volgt de hoeveelheid en het spectrum van de straling die een zwarte straler uitzendt bij een bepaalde temperatuur. Echt bestaande objecten stralen nooit “ideaal”. De werkelijke uitstraling is anders en deze kan bij geen enkele golflengte meer bedragen dan die van een zwarte straler bij dezelfde temperatuur. De emissiviteit (ε ) is de verhouding tussen werkelijk uitgezonden straling en de uitstraling van een zwarte straler bij dezelfde temperatuur, over het volledige spectrum of bij een specifieke golflengte of band van golflengtes. De emissiviteit is nooit groter dan 1.

Lees verder