Categorie archief: Klimaatmodellen

De meeste klimaatmodellen doen het prima!

Modelprojectie uit een rapport van Exxon uit 1982. Deze projectie is overigens niet meegenomen in het onderzoek van Hausfather et al. (Bron: InsideClimate News)

Wetenschappelijke modellen zijn geen glazen bollen. En wetenschappers geen helderzienden. Dat pretenderen ze ook niet te zijn. Alleen charlatans suggereren dat ze in de toekomst kunnen kijken. Wetenschappers kunnen op basis van hun vakkennis wel iets zeggen over oorzaak en gevolg. En daarmee kunnen ze voorwaardelijke voorspellingen doen: als dit, dan dat. Als ik het glas dat ik in mijn hand heb loslaat, zal het vallen. Niemand zal dat een onjuiste voorspelling noemen als het glas heelhuids de tafel haalt omdat ik het niet echt heb losgelaten. Ook klimaatwetenschappers doen alleen voorwaardelijke voorspellingen, op basis van hun vakkennis. Bij het interpreteren van klimaatprojecties en modelresultaten is het belangrijk om daar rekening mee te houden.

Klimaatmodellen simuleren de fysica van het klimaatsysteem. Dat begon in de tweede helft van de vorige eeuw met het doorrekenen van een relatief eenvoudige energiebalans. Het soort berekeningen dat Arrhenius eind 19e eeuw nog met de hand moest doen. Computers maakten het mogelijk om die berekeningen aanzienlijk te verfijnen. Al snel werden die berekeningen aangevuld met simulaties van atmosferische circulatie en van verdamping en condensatie van water. Met het groeien van de klimaatkennis en het toenemen van de rekenkracht van computers werden de modellen steeds uitgebreider en fijnmaziger. Lees verder

Scenariostudies of Toekomstvoorspellingen: Wetenschap of Glazen Bol

Gastblog van Tinus Pulles

In een aantal discussies rondom klimaatverandering op populaire en sociale media komt steeds weer de vraag, soms zelfs de eis, aan de wetenschap naar voren om te bewijzen dat de toekomst zich zal ontwikkelen zoals in de scenario’s wordt berekend. Daarmee wordt aan de wetenschap gevraagd om iets als een glazen bol: waarzeggerij dus. Waarzeggen is tovenarij en dat kan de wetenschap niet. In deze post probeer ik uit te leggen hoe dat komt en of dat erg is.

Voorspellingen in de wetenschap

Een, voor de niet-wetenschapper wellicht, verwarrend taalgebruik binnen de wetenschap vind je rondom een van de basisgereedschappen van wetenschappelijk onderzoek: falsificeren: een model of theorie voorspelt de uitkomst van een experiment of waarneming, een zogenaamde hypothese, die je kunt toetsen door het experiment uit te voeren of de meting te verrichten. Dit is geen toekomstvoorspelling, maar een voorspelling van wat het resultaat zal zijn als je een bepaald experiment doet of een meting uitvoert.

Omdat kennis en wetenschap nooit af is, kun je ook nooit bewijzen dat iets waar is. Er is altijd de mogelijkheid dat door nieuwe kennis, nieuwe experimenten of nieuwe ontdekkingen je theorie, die je tot op dat moment gebruikt, toch niet waar blijkt te zijn. Het klassieke voorbeeld van zo’n onmogelijk bewijs is het feit dat je nooit zult kunnen bewijzen dat alle zwanen wit zijn. De constatering dat je alleen maar witte zwanen hebt gezien, bewijst natuurlijk niet dat er nergens anders gekleurde zwanen kunnen zijn. Maar zo gauw je een zwarte zwaan hebt gezien, heb je bewezen dat niet alle zwanen wit zijn.

In de wetenschap wordt, op basis van bestaande kennis en een theorie of model een toetsbare voorspelling gedaan, die met een experiment of een meting kan worden getest. Maar, als je experiment of je meting oplevert wat je model of theorie heeft voorspeld, kun je niet concluderen dat die theorie of dat model waar is. Je hebt alleen niet bewezen dat het niet waar is. Je kunt dan dus niet stellen dat je theorie of model niet waar is. Als de hypothesen uit je model of theorie vaak door metingen of experimenten bevestigd worden, weet je dus nog steeds niet 100% zeker dat je theorie of model waar is. Wat je wel weet is dat de hypothesen die je hebt opgesteld alle tests hebben overleefd. Je doet er dan verstandig aan om, zowel in de zuivere als in de toegepaste wetenschap, de theorie of het model te blijven gebruiken. Zij voorspellen immers steeds weer wat je bij toepassing daarvan kunt verwachten.
Lees verder

Een wetenschappelijke check van klimaatmodellen

Schematische weergave van de stralingsbalans van de aarde. Bron: IPCC WG1 AR5

De spelers en volgers van ClimateBallTM kennen natuurlijk de gemakzuchtige pseudosceptische retoriek over klimaatmodellen die niet zouden deugen. Die is steevast gebaseerd op de misvatting dat klimaatmodellen een soort glazen bollen zouden zijn, die elk detail in het klimaat moeten kunnen voorspellen. Terwijl klimaatwetenschappers er geen geheim van maken dat dat niet zo is en dat modellen zeker hun beperkingen en onzekerheden hebben.

Klimaatmodellen simuleren de fysische processen in het klimaatsysteem. Die simulaties kunnen een beeld geven van het effect van veranderingen in de energiebalans (stralingsforceringen in klimaatterminologie) op die fysische processen. En van de interne variabiliteit in die processen. Niet al die factoren zijn voorspelbaar op basis van de fysica in de modellen. Klimaatmodellen voorspellen geen vulkaanuitbarstingen of wisselingen in zonneactiviteit en de toevallige schommelingen op korte termijn binnen het klimaatsysteem zijn ook niet voorspelbaar. Maar dat wil nog niet zeggen dat modellen de onderliggende fysica niet goed simuleren. En dat laatste bepaalt hoe bruikbaar een klimaatmodel voor bepaalde toepassingen en projecties is.

Waar pseudosceptici al jaren zijn blijven hangen in hun opwinding over het feit dat klimaatmodellen niet kunnen voorspellen wat op basis van de gesimuleerde fysica niet voorspelbaar is, pakt de wetenschap het anders aan. Wetenschappers zoomen in op de processen in en de eigenschappen van het klimaatsysteem die de modellen werkelijk simuleren. Ze zoeken naar verschillen tussen de simulaties en waarnemingen en naar verschillen tussen simulaties onderling. Dat doen ze niet om een makkelijk goed/fout-oordeel uit te kunnen spreken over modellen. Of over waarnemingen. Wetenschappers zoeken zo naar kennis en begrip. Als een wetenschapper begrijpt waarom een model afwijkt van de observaties, begrijpt hij iets meer van het systeem. En daarmee kan het model verbeterd worden. Dit geldt overigens niet alleen voor complexe klimaatsimulaties, maar voor elk wetenschappelijk model. En dus voor elke wetenschappelijke theorie, verklaring, of formule. Lees verder

Is de opwarming van de aarde nog te beperken tot 1,5°C?

Reactie van de auteurs op de onjuiste berichtgeving in de media over hun artikel.

Er was de afgelopen week weer eens de nodige opschudding in de klimaatwereld. Aanleiding was een artikel van grotendeels Britse klimaatonderzoekers in Nature Geoscience. Of eigenlijk, zo vermoed ik tenminste, het bericht hierover van The Independent. Die krant heeft niet de gewoonte de menselijke invloed op het klimaat te ontkennen, maar had nu de subkop: “Previous climate models may have been ‘on the hot side’ ”. Het spreekt voor zich dat de welbekende desinformatiekanalen daar gretig bovenop doken en het nog eens stevig aandikten om aldus tot de conclusie te komen dat de Grote Ommekeer in de mainstream klimaatwetenschap nu werkelijk was begonnen. Onzin natuurlijk. De onderzoekers zagen zich, twee dagen nadat hun artikel in Nature Geoscience was verschenen, genoodzaakt dit duidelijk te maken in een bericht op de website van de universiteit van de hoofdauteur en wat uitgebreider in een ingezonden stuk in The Guardian.

Het artikel – “Emission budgets and pathways consistent with limiting warming to 1.5 °C” van Richard J. Millar et al. – behandelt bijzonder complexe materie. Toch zijn een paar oogopslagen op de resultaten voldoende om te zien dat van een Grote Ommekeer in de klimaatwetenschap geen sprake kan zijn. Die resultaten vallen namelijk keurig binnen de waarschijnlijkheidsintervallen zoals die steeds worden aangegeven door de wetenschap, onder meer in de rapportages van het VN klimaatpanel IPCC. Sterker nog, het draait hier om iets dat duidelijk door het IPCC is aangegeven in hun laatste rapport: het zwarte vlekje linksonder in onderstaande afbeelding (figuur 2.3 uit het AR5 Synthesis Report). Dat vlekje laat zien dat de temperatuur in het eerste decennium van deze eeuw iets onder het gemiddelde lag – maar wel ruim binnen de onzekerheidsmarges – van wat was berekend op basis van de geschatte cumulatieve CO2-emissies. Millar et al. hebben die afbeelding geactualiseerd tot 2015 en zien dan hetzelfde verschijnsel. Dat zou implicaties kunnen hebben voor het zogenaamde koolstofbudget: de totale hoeveelheid CO2 die we nog uit kunnen stoten om de opwarming beneden een bepaalde grens (meestal 1,5 of 2°C) te houden. Lees verder

Overschatten de klimaatmodellen de opwarming?

Deze post is een vertaling/bewerking van een post van klimaatwetenschapper Professor Ed Hawkins, eerder verschenen op Climate Lab Book: Are the models running too hot”?

Zo af toe wordt er in de media (meer info bijv. hier of recent nog hier) weer eens verwarring gezaaid over de toekomstige klimaatverandering door te stellen dat klimaatmodellen te gevoelig zijn voor een toename van de broeikasgasconcentraties. Dat dit onjuist is, is goed in beeld gebracht door een recente studie van Medhaug et al.. Een te simplistische vergelijking van gesimuleerde mondiale temperaturen en waarnemingen zou kunnen suggereren dat de modellen teveel opwarming vertonen, maar dit zou om een ​​aantal redenen verkeerd zijn.

In onderstaande figuur uit het artikel van Medhaug e.a. wordt de modelrange (de lichtblauwe band met het modelgemiddelde als lichtblauwe lijn) vergeleken met de HadCRUT4 temperatuurobservaties en de onzekerheid daarin (de lichtoranje band met de onderste oranje lijn). Er zijn een aantal goed begrepen redenen waarom de onderste oranje lijn niet precies de lichtblauwe lijn volgt: stralingsforceringen, natuurlijke variatie, observationele afwijkingen en de keuze van de referentie periode.


Een vergelijking van de CMIP5 klimaatmodelsimulaties (RCP8.5) met de temperatuurobservaties (HadCRUT4). De referentieperiode is 1961-1990. Bron: Figuur 5 uit Medhaug et al..
Lees verder

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