Categorie archief: Klimaatwetenschap

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

Advertenties

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

Hoe 0,13 mm/jaar door vervorming van de zeebodem in de media wordt vervormd

Gastblog van Thomas Frederikse van de TU Delft

Soms gaan journalisten met de wetenschap aan de haal. Mij is dat laatst overkomen, met tot gevolg dat menig online nieuwsforum een stuk bevatte over mijn werk, tot aan de extreemrechtse website Breitbart aan toe. Wel gaf het een inkijkje in de keuken van de kopieer-journalistiek. Dat onderzoekers zelf hun werk nogal eens aandikken in persberichten is al vaak besproken, en ook bevestigd in wetenschappelijk onderzoek. Klimaatwetenschap vormt hierop helaas geen uitzondering, maar in dit geval zijn het de journalisten die er een zooitje van hebben gemaakt.

De kop op Breitbart, waar deze technische studie op karakteristieke wijze wordt geframed

Eerst het technische verhaal. De zeespiegel wordt zowel vanaf het land, via zogenaamde peilmeetstations, als vanaf satellieten gemeten. Deze meetmethodes verschillen in het referentiepunt ten opzichte waarvan de veranderingen in de zeespiegel worden gemeten. Simpel gezegd: satellieten meten vanaf het middelpunt van de aarde, en peilmeetstations meten de zeespiegelveranderingen ten opzichte van het land. Dat gaat prima, totdat het land gaat bewegen: stel dat het land zakt, dan ziet het peilmeetstation de zeespiegel stijgen, en de satelliet niet.

Vaak willen we af van die landbewegingen, omdat het meestal lokale effecten betreft. Inklinkende grond en plaattektoniek zijn vaak oorzaken van zulke landbewegingen, en daar zijn we in dit geval niet in geïnteresseerd. Daarom worden steeds meer peilmeetstations van nauwkeurige GPS-apparatuur voorzien die meten hoe hard een station beweegt.

Alleen zijn die bewegingen van de bodem niet altijd een lokaal effect. De aarde is geen harde bal, maar verandert van vorm wanneer je er druk op uitoefent, net als een voetbal. Zo gaat de aarde onder onze voeten per dag enkele centimeters op en neer door de aantrekkingskracht van de maan. Ook is de aarde nog steeds aan het bijkomen van de ijsmassa’s uit de laatste ijstijd. Dankzij dit proces, bekend als Glacial Isostatic Adjustment komt een groot deel van Scandinavië omhoog, en daalt de zeespiegel in bijvoorbeeld Stockholm enkele millimeters per jaar. De aarde vervormt ook wanneer we massa over het aardoppervlak verplaatsen. Dat is geen rocket science: we weten al heel lang hoe dit werkt, en sinds het klassieke werk van William Farrell uit 1972 kunnen we deze vervorming ook berekenen. Lees verder

Svensmark – een nieuw artikel, het oude liedje

Verloop van de temperatuur (gemiddelde van GISTEMP, NOAA en HadCRUT4) en kosmische straling (data van de Moscow Neutron Monitor) sinds 1958. Kosmische straling is voor de duidelijkheid weergegeven op een inverse schaal: volgens de Svensmark-hypothese zou minder straling tot een hogere temperatuur leiden. De grafiek is van Jos Hagelaars.

Het komt nog wel eens voor dat het wetenschappelijk of maatschappelijk belang van een wetenschappelijke publicatie wat wordt aangedikt in een persbericht of interview. Die overdrijving zal nogal eens afkomstig zijn van een pr-afdeling, maar soms zullen wetenschappers ook zelf menen dat ze hun onderzoek zo moeten verkopen. Of ze overschatten het belang van hun onderzoek echt. Een wetenschapper is tenslotte ook maar een mens. Maar er zijn maar weinig wetenschappers die zo ver gaan in hun overdrijving dan Henrik Svensmark.

Svensmark meent dat kosmische straling een invloed kan hebben op bewolking en daarmee op het klimaat op aarde. Op zich een interessante gedachte, die best zou kunnen kloppen. Alleen is kosmische straling dan één van de vele factoren die meespelen in het complexe mechanisme waarmee aerosolen effect kunnen hebben op wolken. En er zijn nog geen aanwijzingen dat kosmische straling daar een dominante factor is. Laat staan dat die straling een grote rol speelt bij klimaatschommelingen. Dat kosmische straling heeft bijgedragen aan de opwarming van het klimaat sinds midden vorige eeuw is al helemaal onaannemelijk. De afbeelding hierboven illustreert dat: volgens de Svensmark-hypothese had het juist wat af moeten koelen. 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

Een update van het laatste IPCC-rapport door de Royal Society

Historische CO2-concentratie bepaald uit de ijsboorkern van Law Dome, Oost-Antarctica en metingen op Mauna Lao, Hawaï

Een goed idee van de Royal Society: in de hiaat die er tussen het vijfde en het zesde (pdf) IPCC-rapport zit hebben ze een overzicht uitgebracht van de actuele ontwikkelingen in de klimaatwetenschap. Het is een prettig leesbaar rapport geworden. Na de inleiding volgen 13 beknopte hoofdstukken die steeds dezelfde opbouw hebben. Het vertrekpunt is steeds een concrete bevinding uit het laatste IPCC-rapport. Daarna volgt een korte beschrijving van de achtergronden van en de recente wetenschappelijke ontwikkelingen op dat onderwerp. Aan het eind van elk hoofdstuk geeft men steeds aan welke invloed de nieuwste wetenschap zou kunnen hebben op de betreffende IPCC-passage. Een apart document geeft per hoofdstuk een uitgebreide lijst referenties.

Het rapport geeft een goed beeld van de actuele stand van de klimaatwetenschap en van de thema’s waar klimaatonderzoekers zich tegenwoordig mee bezighouden; het document met referenties geeft dan ook nog eens een mooie lijst van recente wetenschappelijke publicaties op die thema’s. Wie daarin is geïnteresseerd zou vooral het rapport zelf moeten bekijken. Want in een blogpost is er niet veel aan toe te voegen. Ik beperk me daarom hier tot een puntsgewijze opsomming van de bevindingen en een aantal interessante afbeeldingen. Maar eerst een citaat uit de inleiding. Zo’n puntige formulering van waar het allemaal om gaat kom je niet vaak tegen:

Human emissions of carbon dioxide and other greenhouse gases have changed the composition of the atmosphere over the last two centuries. This is expected to take Earth’s climate out of the relatively stable range that has characterised the last few thousand years, during which human society has emerged. Measurements of ice cores and sea-floor sediments show that the current concentration of carbon dioxide, at just over 400 parts per million, has not been experienced for at least three million years. This causes more of the heat from the Sun to be retained on Earth, warming the atmosphere and ocean. The global average of atmospheric temperature has so far risen by about 1˚C compared to the late 19th century, with further increases expected dependent on the trajectory of carbon dioxide emissions in the next few decades.

Lees verder

Er was eens een ijsbeer – wetenschap versus de blogosfeer

Blogs waarop antropogene klimaatverandering en de mogelijke gevolgen daarvan worden gebagatelliseerd zijn ver verwijderd van de wetenschappelijke literatuur. Dat is de conclusie van een nieuw artikel in Bioscience waarin diverse blogs worden vergeleken met de wetenschappelijke literatuur op het gebied van het slinkende Arctische zee-ijs en het lot van ijsberen.

Hoewel er binnen de wetenschap brede overeenstemming bestaat over de oorzaken van klimaatverandering, is er bij een groot deel van het algemene publiek nog altijd veel twijfel hierover. Dit wordt ook wel de ‘consensus gap’ (consensus kloof) genoemd. Blogs en andere social media vormen een belangrijke schakel in de verspreiding van misinformatie, waarmee twijfel aan en wantrouwen in de wetenschap wordt gevoed.

Jeff Harvey, een Canadese ecoloog werkzaam bij het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en de Vrije Universiteit (VU), wilde in kaart brengen hoe blogs zich verhouden tot de wetenschappelijke literatuur. De focus lag daarbij op conclusies over Arctisch zee-ijs en ijsberen. De resultaten zijn gepubliceerd in het artikel “Internet Blogs, Polar Bears, and Climate-Change Denial by Proxy” in het tijdschrift Bioscience. Disclaimer: ik ben co-auteur van het artikel.

Wat blijkt? Er is een duidelijke tweedeling te zien in blogs, waarbij sommige in grote lijnen overeenkomen met het gros van de wetenschappelijke literatuur (respectievelijk de blauwe ruiten en groene driehoeken in onderstaande figuur), en andere een diametraal tegenovergestelde visie etaleren (de gele vierkanten). De laatste groep beroept zich vaak op dezelfde bron: Susan Crockford.

90 blogs en 92 wetenschappelijke artikelen zijn geclassificeerd aan de hand van zes beweringen over zee-ijs en ijsberen, en het al dan niet citeren van Crockford. De grafiek geeft een Principale Componenten Analyse (PCA) van de resultaten. PCA is een techniek om door het draaien van de datapunten in de ruimte een zodanig gezichtspunt te kiezen dat de maximale variatie in de positie van de data zichtbaar wordt. De score op PC1 laat een tweedeling zien tussen aan de ene kant de positie dat zee-ijs afneemt en ijsberen hierdoor bedreigd worden (de meeste wetenschappelijke artikelen en wetenschappelijk georiënteerde blogs), en aan de andere kant de positie dat zee-ijs niet afneemt of dat het natuurlijke variatie betreft, en dat ijsberen hierdoor niet worden bedreigd (pseudo-skeptische blogs).

Lees verder