Categorie archief: Arctische gebieden

Meer aanwijzingen voor vertragende circulatie in de Atlantische Oceaan

De Golfstroom. Bron: Natalie Renier, Woods Hole Oceanographic Institution

De AMOC is het Atlantische deel van de thermohaliene circulatie. De thermohaliene circulatie is het mondiale patroon van stroming in de oceanen, dat veroorzaakt wordt door verschillen in dichtheid van het zeewater, die het gevolg zijn van verschillen in temperatuur en zoutgehalte. Het globale stromingspatroon van de oceanen wordt behalve door die dichtheidsverschillen ook beïnvloed door andere factoren: de wind, de ligging van continenten en de geometrie van de zeebodem. Dat globale patroon – de “oceanische transportband” – wordt toch vaak thermohaliene circulatie genoemd. Ook al omdat de factoren die meespelen niet altijd goed te scheiden zijn.

Koud water dat rond Groenland naar de diepe oceaan zakt is een belangrijke drijvende kracht van de thermohaliene circulatie. Dat betekent enerzijds dat veranderingen in dit gebied van grote invloed kunnen zijn op de circulatie in de Atlantische Oceaan of zelfs de hele wereld en anderzijds dat de noordelijke Atlantische Oceaan bij uitstek het gebied is om eventuele veranderingen te kunnen detecteren. Wetenschappers houden het noordelijke deel van de AMOC dan ook goed in de gaten. De twee belangrijkste componenten van die noordelijke AMOC zijn:

  • De Golfstroom: het warme water aan het oceaanoppervlak dat vanuit de Golf van Mexico richting West-Europa en Groenland stroomt;
  • De deep western boundary current: het koude water dat in de diepte langs de Amerikaanse oostkust zuidwaarts stroomt.

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

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

Het verband tussen klimaatverandering, de straalstroom en extreem weer

De straalstroom, een meanderende band met zeer hoge windsnelheden hoog in de atmosfeer, heeft aanzienlijke invloed op ons weer. Mogelijk verandert het gedrag van de straalstroom in het veranderende klimaat. De kans op langdurige periodes van hitte, droogte, kou of neerslag zou daardoor in sommige delen van de wereld groter kunnen worden. Klimaatonderzoekers menen dat hier aanwijzingen voor zijn, maar de wetenschappelijke discussie woedt nog volop.

Wie wel eens intercontinentaal reist weet het waarschijnlijk: een vlucht in oostelijke richting gaat vaak een stuk sneller dan een vlucht naar het westen. Dat komt door de straalstroom: een krachtige wind die met snelheden van 100 tot soms wel 400 kilometer per uur waait op grote hoogte. De straalstroom waait van west naar oost op ongeveer 10 kilometer hoogte, bovenin de onderste luchtlaag, de troposfeer. Meteorologen onderscheiden een polaire straalstroom en een subtropische straalstroom. De ligging van de polaire straalstroom is van invloed op het weer in Nederland: ligt die ten noorden van ons dan is het warm, en ligt hij in het zuiden dan is het koud. En een straalstroom die vlakbij Nederland ligt brengt depressies met regen en wind. De afbeelding boven dit artikel geeft een schematische weergave van de straalstroom; de realiteit is grilliger. Vaak zijn er flinke slingeringen en vertakkingen en meestal is de straalstroom geen gesloten band die de hele aarde omspant. Op het prachtige earth.nullschool.net is (naast heel veel anders) de actuele situatie van de straalstroom te zien.

De straalstroom is op dit moment een van de onderwerpen waar de klimaatwetenschap veel belangstelling voor heeft. Om precies te zijn: het gaat dan om de slingeringen van de straalstroom, die Rossby-golven of planetaire golven worden genoemd. Er zijn aanwijzingen dat er iets verandert in het gedrag van die Rossby-golven en dat dat invloed heeft op het weer. De Amerikaanse klimaatwetenschapper Jennifer Francis trok in 2012 nogal wat aandacht met haar publicatie hierover. Voor een webzine van Yale University schreef ze een toelichting op haar onderzoek.

Om te begrijpen wat er aan de hand is, is het nodig om te weten dat de straalstroom wordt aangedreven door het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen. (Terzijde: ook de draaiing van de aarde speelt een grote rol.) Dat temperatuurverschil is de afgelopen decennia kleiner geworden, door een fenomeen dat arctische amplificatie wordt genoemd. Dit fenomeen werd, in zekere zin, al aan het eind van de 19e eeuw voorspeld door Svante Arrhenius. Sneeuw en ijs zijn wit. Dat betekent dat licht dat er op valt grotendeels wordt gereflecteerd. Als sneeuw en ijs door opwarming smelten, komt het daaronder liggende land- of wateroppervlak vrij, dat veel donkerder van kleur is. Zo’n donker oppervlak absorbeert absorbeert meer zonlicht, waardoor het verder opwarmt. Klimaatonderzoek heeft uitgewezen dat er ook andere factoren meespelen, en dat de realiteit dus wat ingewikkelder is, maar dat neemt niet weg dat met name het Noordpoolgebied de afgelopen decennia veel sterker is opgewarmd dan de rest van de wereld.

Lees verder

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

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

Tegenpolen: waarom de Noordpool zo snel opwarmt en de Zuidpool zo traag

aa

Temperatuurtrends over 1979 – 2005 volgens NASA GISTEMP. Bron: Marshall et al 2014

Het is een bekend fenomeen voor iedereen die het klimaatnieuws volgt: terwijl het oppervlak van het zeeijs in het Noordpoolgebied (tussen alle jaren van “herstel” door, die de zelfverklaarde sceptici zien) in ras tempo afneemt, groeit het juist rond Antarctica. Dit jaar werd voor de derde keer op rij een nieuw maximum-record bereikt. Zelfs die regelmaat lijkt in contrast te staan met de grote schommelingen aan de Noordpool, maar waarschijnlijk is dat toeval. Hoe dan ook, de tegenstelling in de ontwikkeling van het zeeijs is één van de vele voorbeelden die laten zien hoe verschillend de Noord- en Zuidpool op de opwarming van het klimaatsysteem reageren. Een voorbeeld dat overigens vrij makkelijk in perspectief is te plaatsen; dat deed blogger David Appell bijvoorbeeld enkele maanden geleden aan de hand van recente metingen en onderzoeksresultaten.

aa

Trends in zee- en landijs. Bron: Quark Soup – David Appell

Onlangs gepubliceerde meetgegevens van ESA’s Cryosat-2 laten nog eens zien dat de ijsmassa op Antarctica afneemt, en dat die afname zelfs versnelt. GOCE, een andere ESA-satelliet, ziet die afname ook, door kleine verschuivingen in de zwaartekracht. Op de Noordpool is de massa-afname veel kleiner – alleen op Groenland is het waarneembaar – simpelweg omdat er veel minder landijs is.

Daarmee zijn we meteen bij het grote verschil tussen de twee polen aangekomen: de Noordpool is oceaan, voor een deel omgeven door land en Antarctica is een continent, helemaal omgeven door de oceaan. Uiteindelijk zijn vrijwel alle verschillen tussen de twee polen hier direct of indirect op terug te voeren.

Lees verder