Categorie archief: Klimaatwetenschap

Terugtrekkend ijs op de Antarctische oceaanbodem in kaart gebracht

Beweging van de grondlijn van het ijs bij Antarctica volgens Konrad et al.. Bron: ESA

Als het over poolijs gaat wordt er vaak onderscheid gemaakt tussen land- en zeeijs. Maar bij Antarctica is er ook nog een tussenvorm: het mariene deel van de landijskap. Het heeft te maken met de vorm van grote delen van de zeebodem rond dit continent. Die loopt op veel plekken niet steil naar beneden vanaf de kust, maar is juist – vaak op een diepte van ruwweg 1 kilometer – relatief vlak met op veel plaatsen oplopende richels. De ijsmassa’s die vanaf het land naar de oceaan stromen glijden daardoor niet zomaar vanaf de kust naar beneden. Het ijs rust op de zeebodem en stroomt geleidelijk verder de oceaan in. Zeewaarts neemt de dikte van het ijs af en ergens komt er dan een punt waarop het ijs loskomt van de bodem en gaat drijven; ijs is immers lichter dan water. De plek waar dat gebeurt wordt door glaciologen de grondlijn (of: grounding line) genoemd. Schematisch ziet dat er zo uit.

Schematische weergave van de grondlijn. Bron: AntarcticGlaciers.org

Lees verder

Advertenties

Nieuw onderzoek eerste kwartaal 2018

Er zijn de afgelopen tijd nogal wat interessante nieuwe artikelen verschenen. Teveel om allemaal in aparte blogstukken te behandelen. Vooral in maart was het prijs. Omdat een aantal van die artikelen de moeite waard is om te noemen volgt hier een versneld rondje.

Klimaatgevoeligheid

Klimaatgevoeligheid blijft een veelbesproken onderwerp, zowel in de wereld van de pseudosceptische ecomodernisten als in de serieuze wetenschap. Vaak gaat het dan over het verschil tussen schattingen volgens de zogenaamde observationele methode en schattingen gebaseerd op simulaties met klimaatmodellen. Een artikel van Marvel et al. in Geophysical Research Letters zoekt verklaringen voor dat verschil en borduurt daarbij voort op eerder onderzoek, zoals dat van Proistosescu en Huybers van afgelopen zomer.

Volgens dit onderzoek hebben twee factoren invloed gehad op het verloop van de mondiaal gemiddelde temperatuur in de afgelopen jaren, en daarmee ook op de klimaatgevoeligheid die mede op basis van dat temperatuurverloop wordt bepaald.

  • Ten eerste is er het feit dat we in een overgangsklimaat zitten. De stralingsbalans is niet in evenwicht. Vanwege hun grote warmte-inhoud warmen oceanen minder snel op dan het land. Er zijn aanwijzingen dat (overwegend versterkende) terugkoppelingen in het klimaatsysteem niet constant zijn, maar sterker worden naarmate het klimaat dichter bij een stralingsevenwicht komt.
  • Een specifiek temperatuurpatroon van het oceaanoppervlak zorgde voor meer bewolking boven oceanen in de tropen. Dit remde de opwarming van het klimaat. Het is aannemelijk dat dit patroon samenhangt met interne variabiliteit van het klimaat. Dat zou betekenen dat het tijdelijk is. Maar het zou ook een gevolg van de opwarming kunnen zijn dat door modellen niet goed wordt gesimuleerd. Wat dat zou betekenen voor een toekomstig, verder opwarmend klimaat is moeilijk te zeggen.

De conclusies zijn mede gebaseerd op wat “gemodelleerde observationele schattingen” genoemd zouden kunnen worden: schattingen van de evenwichtsklimaatgevoeligheid uit modelsimulaties waarin dezelfde berekeningen worden uitgevoerd over dezelfde periode (ruwweg de afgelopen anderhalve eeuw) als in observationele studies. Dat levert een lagere klimaatgevoeligheid op dan een berekening uit diezelfde modelsimulaties als die doorlopen tot het klimaat meer in evenwicht is. Voor de auteurs is dit reden om de observationele methode in zijn geheel ter discussie te stellen:

This suggests that ECS estimates inferred from recent observations are not only biased, but do not necessarily provide any simple constraint on future climate sensitivity.

Een ander, behoorlijk lang artikel over klimaatgevoeligheid is van Caldwell et al. in Journal of Climate. Hierin worden 19 eerdere onderzoeken onder de loep genomen naar zogenaamde “emergent constraints” (emergente begrenzingen) van de klimaatgevoeligheid. In zulke onderzoeken kijkt men naar één specifieke factor in het klimaat waarvan het aannemelijk is dat die samenhangt de klimaatgevoeligheid. Meestal heeft het met bewolking en de veranderingen daarin in het veranderende klimaat te maken. Men vergelijkt de simulaties van verschillende modellen van die ene factor met waarnemingen. De gedachte is dat modellen die dergelijke factoren het beste simuleren waarschijnlijk ook de beste schattingen van de klimaatgevoeligheid opleveren. Lees verder

De relatie tussen CO2 en temperatuur

Je komt ze zelfs in 2018 nog tegen, mensen die menen dat een verandering in de concentratie van het broeikasgas CO2 in de atmosfeer geen enkele invloed op de temperatuur heeft. Ze bestoken je met onduidelijke handgetekende grafiekjes of andere plaatjes van een dubieuze herkomst en verwijzen een paar eeuwen wetenschappelijk onderzoek en kennisopbouw simpelweg naar de prullenmand. Vanwege deze twitterervaringen en vragen die we via ons contactformulier krijgen, geven we hieronder een klein overzicht over de relatie tussen de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer en de temperatuur op onze aardbol.

Er is wel degelijk een verband tussen deze twee zaken en dat is al héél lang bekend. In de jaren twintig van de 19e eeuw realiseerde Fourier zich al dat de atmosfeer een invloed uit moest oefenen op de temperatuur van de aarde. In 1859 startte Tyndall met metingen aan het absorptievermogen van gassen, hij toonde aan dat CO2, waterdamp en ozon infraroodlicht (warmtestraling) absorberen. Bijna 40 jaar later berekende Arrhenius met de hand hoeveel opwarming een verdubbeling van de CO2-concentratie zou geven. De klimaatwetenschap is geen “jonge wetenschap” zoals sommigen beweren, maar een al oude en volwassen wetenschap.

De aarde ontvangt energie van de zon en – om qua temperatuur in evenwicht te blijven – moet de aarde net zoveel energie als ze ontvangen heeft weer uitstralen naar de ruimte. Dat doet de aarde in de vorm van infraroodlicht. Uit de natuurkunde is bekend dat broeikasgassen zoals CO2 de warmtestraling afkomstig van de aarde gedeeltelijk absorberen en dat zorgt ervoor dat de aarde moeilijker energie kan uitstralen naar het heelal, met als gevolg een hogere temperatuur dan zonder broeikasgassen. Meer CO2 in de atmosfeer zorgt voor meer absorptie van die uitgaande warmtestraling en dat zorgt op zijn beurt dus voor een toename van de temperatuur zoals we vanaf circa 1850-1900 ook zien in de metingen. Wetenschappers zoals Arrhenius voorspelden al eind 19e eeuw dat een toename van de CO2-concentratie tot opwarming moet leiden. Het was een wetenschappelijke voorspelling die vervolgens is uitgekomen, in plaats van een verklaring achteraf.
Lees verder

Marcel Crok’s afwijzende houding tegenover de klimaatwetenschap onder de loep genomen

In de Volkskrant van zaterdag 24 Februari stond een groot interview met klimaatscepticus Marcel Crok, als roepende in de woestijn, geweerd door de media. Toch vrij ironisch als je bedenkt dat Crok de vele aandacht die hij krijgt juist te danken heeft aan zijn afwijzende houding tegenover de klimaatwetenschap. Als hij gewoon de mainstream wetenschappelijke inzichten zou vertolken, zou hij veel minder aanwezig zijn in het maatschappelijke debat.

Crok doet voorkomen alsof de klimaatwetenschap “uitgaat van modellen en niet van observaties”. Daarmee projecteert hij zijn eigen onwetenschappelijke opstelling – één bewijscategorie als zaligmakend beschouwen en de rest volledig terzijde schuiven – op de wetenschap. Ten onrechte, want de wetenschap kijkt juist naar alle bewijscategorieën. En als er verschillen zijn is dat geen reden om het bewijs dat niet in het eigen straatje past terzijde te schuiven. Wetenschappers gaan dan op zoek naar verklaringen om op die manier meer inzicht te vergaren in de werking van het klimaatsysteem.

Crok werpt zich op als strijder voor de nuance, maar wellicht alleen als hij de nuance retorisch zó kan ombuigen dat die een bepaalde richting op wijst: dat het allemaal wel mee valt. Dat is echter niet hoe de wetenschap werkt. Dat de meeste wetenschappers, getraind in het kritisch beoordelen van inhoudelijke argumenten, niet zo veel op hebben met Crok’s kromme redenatie is dan ook niet verwonderlijk.

In tegenstelling tot wat Crok beweert 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 doorgaans gebaseerd zijn op alleen de luchttemperatuur, en lucht warmt nu eenmaal sneller op dan water. Daarnaast mist een groot gedeelte van het snel opwarmende noordpoolgebied in de metingen, wat ervoor zorgt dat de mondiale opwarming aan het aardoppervlak wordt onderschat. Neem je deze en andere relevante 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.

Vergelijking tussen geobserveerde en gemodelleerde opwarming, waarbij rekening is gehouden met recente gegevens over de hoeveelheid broeikasgassen, aerosolen en zonnesterkte. Observaties en modeldata zijn in dit geval beiden gebaseerd op zeewatertemperatuur (Mann et al., 2016).

Een belangrijke vraag in de klimaatwetenschap is hoeveel de aarde uiteindelijk zou opwarmen als gevolg van een bepaalde toename van de CO2-concentratie of een vergelijkbare verandering in de energiebalans van de aarde. Dit is de zogenaamde klimaatgevoeligheid. De opwarming die we in bijvoorbeeld het jaar 2100 kunnen verwachten hangt dus af van enerzijds onze emissies (van broeikasgassen en aerosolen) en anderzijds van de klimaatgevoeligheid. Natuurlijke factoren zoals veranderingen in de zon en vulkanisme leggen op deze tijdschaal veel minder gewicht in de schaal.

De klimaatgevoeligheid kan niet direct uit metingen bepaald worden; er is altijd een modelmatige benadering nodig. Toch probeert Crok ook hier een tweedeling te maken tussen enerzijds een inschatting op basis van observaties (waarbij dus nog steeds een model nodig is), en anderzijds een inschatting op basis van klimaatmodellen. Die tweedeling is echter lang niet zo zwart-wit als de zogenaamd genuanceerde Crok stelt, en bovendien kijkt de wetenschap –in tegenstelling tot Crok- naar het hele plaatje.

Hieronder ga ik wat dieper in op recente wetenschappelijke inzichten en technische details over de klimaatgevoeligheid, met name de redenen waarom  verschillende methoden tot een iets andere uitkomst leken te leiden. Dit zijn deels dezelfde redenen als hierboven aangegeven: appels werden met peren vergeleken. Veel van de argumenten zijn al vaker op dit blog besproken (bijvoorbeeld hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier) al lijkt inhoudelijke kritiek door Marcel meestal te worden genegeerd.

Lees verder

Versnelling van de zeespiegelstijging detecteerbaar in satellietmetingen

Satellietmetingen van de zeespiegelstijging, gecorrigeerd voor seizoensinvloeden. Bron: Colorado University

De zeespiegel stijgt. En de snelheid waarmee dat gebeurt neemt toe. Dat was al duidelijk; het bleek bijvoorbeeld uit vergelijkingen van de metingen die sinds 1993 met satellieten worden gedaan met schattingen over de voorafgaande periode aan de hand van metingen met peilschalen, of uit een recente analyse van alleen de peilschalen. In de satellietmetingen was tot nu toe geen versnelling van betekenis waargenomen. Omdat er nu eenmaal metingen over een lange periode nodig zijn om een langetermijneffect waar te kunnen nemen. Na 25 jaar meten met satellieten is het zo ver: in die metingen is nu een versnelling gedetecteerd die statistisch significant is, ook als er rekening wordt gehouden met bekende schommelingen op korte termijn en onzekere factoren. De versnelling bedraagt 0.084 ± 0.025 mm/jaar2. Met deze versnelling zou de zeespiegel aan het eind van deze eeuw 65 ± 12 centimeter gestegen zijn ten opzichte van 2005. Dit komt goed overeen met de projecties uit het laatste IPCC-rapport bij het hoogste emissiescenario (RCP8.5). Het artikel hierover is vrij toegankelijk op de website van de Proceedings of the National Academy of Sciences: Climate-change–driven accelerated sea-level rise detected in the altimeter era van Nerem et al.. Lees verder

Peak water – gevolgen van het massaverlies van gletsjers voor de beschikbaarheid van water

De 56 belangrijkste stroomgebieden van gletsjerrivieren. In kleur wordt de verwachte toename van afstroom door massaverlies van gletsjers weergegeven. Grijstinten geven de periode van maximale afstroom weer in een stroomgebied. Projecties zijn gebaseerd op emissiescenario RCP4.5. (Bron: Huss & Hock 2018, supplementary information)

Stroomgebieden van gletsjerrivieren beslaan ruim een kwart van al het landoppervlak op aarde, buiten Groenland en Antarctica. In die gebieden woont bijna een derde van de wereldbevolking. Smeltwater van gletsjers voorziet in die gebieden in meer of mindere mate in de waterbehoefte van mens en natuur. Niet overal is de bijdrage van smeltwater substantieel, maar in sommige gebieden is dat wel het geval. Dat is vooral zo omdat gletsjers juist smelten in warme (en vaak droge) seizoenen. Gletsjers fungeren dan dus als waterbuffers, die juist water leveren in seizoenen met weinig regen en veel verdamping. Als gletsjers geheel of gedeeltelijk verdwijnen door opwarming van het klimaat heeft dat invloed op die buffer-functie. De afbeelding hieronder laat, op een sterk vereenvoudigde en schematische manier, zien hoe dat werkt op de lange termijn. De afbeelding komt uit een recent artikel uit Nature Climate Change: “Global-scale hydrological response to future glacier mass loss” van Mattias Huss en Regine Hock.

Schematische weergave van het effect op lange termijn van klimaatverandering op de afstroom naar een gletsjerrivier (Bron: Huss & Hock 2018)

De afbeelding hierboven laat alleen het effect van het smelten van een gletsjer op de afstroom zien. Andere effecten van klimaatverandering, zoals een toe- of afname van neerslag en verdamping, blijven buiten beschouwing. Er zijn drie fases zichtbaar:

  • op t0 is de temperatuur en dus de gletsjer stabiel;
  • op t1 begint het klimaat op te warmen (de groene lijn onderin) en de gletsjer massa te verliezen;
  • op t2, decennia tot eeuwen later, begint een nieuwe stabiele fase, ofwel omdat de gletsjer helemaal verdwenen is, ofwel omdat het klimaat stabiliseert.

De jaargemiddelde afstroom in een stroomgebied is in de stabiele periodes aan het begin en aan het eind gelijk. Dat kan niet anders, omdat in deze vereenvoudigde weergave is aangenomen dat de totale neerslag en verdamping gelijk blijven. In een stabiele periode is de jaargemiddelde afstroom gelijk aan het jaargemiddelde van de neerslag min de verdamping. Maar als een gletsjer massa verliest, verdwijnt daarmee in het algemeen ook (een deel van) de bufferwerking. Het smelten ven gletsjers heeft daarom een blijvende verandering van de afstroom in verschillende seizoenen tot gevolg. De accumulatie van sneeuw in het sneeuwseizoen wordt minder en in het smeltseizoen wordt er minder water afgegeven. De verdeling van de hoeveelheid water over het jaar is dus blijvend veranderd. Meestal betekent dit dat er tot (ruwweg) de eerste helft van de zomer meer water beschikbaar is in het stroomgebied en in de maanden daarna minder. Lees verder

Hoe opwarming van Antarctica de zeespiegelstijging zou kunnen temperen

Automatisch weerstation Kohnen op Antarctica. (Foto: Institute for Marine and Atmospheric Research, Universiteit Utrecht)

Het is algemeen bekend: van al het ijs dat er is op aarde ligt het overgrote deel op Antarctica. Het ligt voor de hand dat een deel van dat ijs zal smelten als Antarctica opwarmt. De vraag die veel wetenschappers bezighoudt is: hoeveel en hoe snel? Over het antwoord bestaat nog flink wat wetenschappelijke onzekerheid, omdat er nogal wat factoren meespelen. Onderzoek naar de stabiliteit van de basis van gletsjers op Antarctica bracht de afgelopen jaren nogal eens slecht nieuws, maar met een nieuw onderzoek kwam er onlangs goed nieuws vanaf de bovenkant van het ijs. Verschillende Amerikaanse en Europese instituten hebben aan het onderzoek meegewerkt. Hoofdauteur van het artikel is NASA-onderzoeker Brooke Medley, een van de andere auteurs is Carleen Tijm-Reijmer van de Universiteit Utrecht. De titel van het artikel in Geophysical Research Letters geeft de afloop van het verhaal al weg: “Temperature and snowfall in western Queen Maud Land increasing faster than climate model projections.” In het onderzochte gebied op Antarctica is over de afgelopen 19 jaar een temperatuurstijging gemeten van meer dan 1°C per decennium; aanzienlijk sneller dan verwacht werd op basis van modelprojecties. En met de gestegen temperatuur is ook de hoeveelheid sneeuw die er valt flink toegenomen. De gemeten waarden liggen buiten wat er te verwachten zou zijn op basis van natuurlijke variabiliteit.

Dat meer kou ook meer sneeuwval oplevert is een misverstand dat zo af en toe nog wel eens voorbijkomt in klimaatdiscussies. Natuurlijk is er kou nodig voor sneeuw, maar te koud is ook niet goed, omdat de hoeveelheid waterdamp die lucht kan bevatten afneemt als de temperatuur daalt. Bij temperaturen ver beneden het vriespunt kan er daarom hooguit zo nu en dan een minivlokje vallen en de zwaarste sneeuwval komt alleen voor bij temperaturen net onder 0°C. Opwarming van echt koude gebieden zal daarom in het algemeen tot gevolg hebben dat er meer sneeuw valt, zo is de verwachting. En dat is precies wat dit onderzoek vindt. Lees verder