Categorie archief: Natuurlijke variabiliteit

Draagt interne variabiliteit van het klimaat bij aan het smelten van Arctisch zee-ijs?

In De Volkskrant schreef Martijn van Calmthout onlangs over een artikel in Nature Climate Change, dat de afname van het zee-ijs in het Noordpoolgebied in september voor een deel toeschrijft aan interne variabiliteit van het klimaat. Een conclusie die, althans voor mij, enigszins tegenintuïtief is. Het gaat hier namelijk niet over schommelingen op korte termijn, waar interne variabiliteit onmiskenbaar een aanzienlijke rol speelt, maar over de trend over een periode van bijna 40 jaar. Bovendien openen de auteurs het artikel met de vaststelling dat er geen verband vast te stellen is tussen bekende klimaatschommelingen (zoals de Noord Atlantische Oscillatie) en de hoeveelheid zee-ijs.

Nu is het in sommige kringen gebruikelijk om bij onderzoeken die tegen de eigen opvatting of intuïtie ingaan onmiddellijk te beginnen met insinuaties over motieven van onderzoekers. Dat zou hier ook makkelijk kunnen: alle onderzoekers die aan het artikel hebben bijgedragen werken in Amerika, dus je zou zomaar kunnen verzinnen dat ze een wit voetje willen halen bij de nieuwe president, die zoals bekend niks van de menselijke invloed op het klimaat wil weten. Maar tot dat niveau verlagen we ons op dit blog liever niet. Het onderzoek is uitgevoerd door gerenommeerde wetenschappers en er is geen enkele reden om aan te nemen dat die er een verborgen agenda op na houden, of zelfs betrokken zijn in een complot. Dat er misschien een kritische kanttekening te plaatsen is bij de conclusie van dit artikel – die volgt verderop – hoeft allerminst te betekenen dat de auteurs een loopje nemen met de wetenschappelijke mores. Sterker nog: zo’n kritische kanttekening hoeft niet zo veel af te doen aan de wetenschappelijke waarde van het artikel. Die waarde zit hem namelijk grotendeels in de analyse die vooraf gaat aan de conclusie. Die analyse voegt iets toe aan de wetenschap, zelfs als (eventueel na vervolgonderzoek) de conclusie niet overeind zou blijven.

Het onderzoek concentreert zich op het jaarlijkse zee-ijs-minimum in het Noordpoolgebied in september, en de weersomstandigheden in de voorafgaande drie maanden. Dat er een bijzonder grondige analyse is uitgevoerd lijdt geen twijfel. De interactie tussen atmosferische circulatie en zee-ijs is onderzocht aan de hand van waarnemingen en heranalyses van die waarnemingen, via diverse modelberekeningen uitgevoerd en door bestudering van resultaten van het CMIP5 project. Daarbij werd steeds een groot aantal factoren onder de loep genomen: zee-ijs-oppervlak en -volume, wind op verschillende hoogtes, luchtdruk, temperatuur, luchtvochtigheid en neerwaartse warmtestraling. En dat dan weer in het hele Noordpoolgebied. De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat het voor een eenvoudige klimaatblogger onbegonnen werk is om al die data, modelberekeningen en -resultaten te doorgronden en de consequenties ervan voor het enorm complexe Arctische klimaatsysteem in detail te begrijpen.

De waarnemingen en heranalyses laten zien dat er sinds 1979 aanzienlijke veranderingen zijn opgetreden in atmosferische stromingspatronen in het Noordpoolgebied. Die veranderingen hebben, volgens de modelberekeningen, aanzienlijk – tot wel 60% – bijgedragen aan het smelten van het ijs. Er is een zekere terugkoppeling tussen stromingspatronen enerzijds en de afname van het ijs-oppervlak en andere gevolgen van klimaatverandering anderzijds. Met andere woorden: het smelten van het ijs draagt waarschijnlijk bij aan de verandering in de atmosferische stromen. Maar daarmee kunnen de onderzoekers de veranderingen in de stroming maar voor een deel verklaren. En daarom concluderen ze dat wel 30 tot 50 % van de afname van de hoeveelheid ijs in september het gevolg zou kunnen zijn van interne variabiliteit in het klimaat.

De vraag die zich aandient is: maken de onderzoekers niet te snel te stap van een ontbrekend bewijs van menselijke invloed naar de conclusie dat er sprake is van (natuurlijke) interne variabiliteit? Ofwel: hebben we hier niet een voorbeeld te pakken van de wetenschappelijke voorkeur voor “erring on the side of least drama”? Dat interne variabiliteit, via zogenaamde teleconnecties, een rol speelt is zeker niet onaannemelijk, maar een duidelijk verband tussen een specifieke teleconnectie en de afname van het ijs geeft het artikel niet. En dat betekent dat er op het grootste deel van de verandering in atmosferische circulatie geen enkele vingerafdruk staat; niet die van de mens, maar net zo min die van interne variabiliteit. Als, laat ik die disclaimer voor de zekerheid nog maar een keer toevoegen, ik tenminste niets over het hoofd zie in dit complexe onderzoek.

Laten we hopen dat ik het mis heb en de onderzoekers niet. Want dat zou betekenen dat er ooit een periode kan komen waarin het zee-ijs-minimum in september veel minder snel daalt dan in de afgelopen 40 jaar. Of waarin het misschien wel stabiel blijft, of een beetje groeit. Een mogelijkheid die in 2011 al eens werd geopperd door Jennifer Kay en collega’s. Voorlopig durf ik er mijn geld toch nog niet op te zetten.

Attributie van extreme gebeurtenissen: is het weer of is het klimaat?

Sinds 2011 brengt het Bulletin of the American Meteorological Society (BAMS) jaarlijks een speciale editie uit die volledig gewijd is aan de attributie van extreme gebeurtenissen. Onlangs verscheen de vijfde editie, gewijd aan extreme gebeurtenissen die plaatsvonden in 2015. Naar aanleiding hiervan gaf Climate.gov (NOAA) de antwoorden op een aantal veelgestelde vragen. Hier volgt een (vrije) vertaling.

Hoofdpunten:

  • Extreme gebeurtenissen ontstaan altijd door een samenspel van meerdere factoren. Attributiestudies onderzoeken of de menselijke invloed op het klimaat een van deze factoren is.
  • Een attributiestudie kan aangeven of klimaatverandering invloed heeft gehad op de kans op of op de ernst van een extreme gebeurtenis. Maar er kan niet aangetoond worden of klimaatverandering wel of niet “de oorzaak” was van een specifieke gebeurtenis.
  • Attributie van extreme hitte en neerslag is eenvoudiger dan attributie van natuurbranden, droogtes, of tornado’s.
  • Inzicht in de bijdrage van klimaatverandering aan de kans op of de ernst van extreem weer kan behulpzaam zijn bij het beheersen van toekomstige risico’s.
  • Vanwege de complexiteit van de onderzoeken zijn attributiestudies vaak moeilijk uit te voeren op het moment dat een gebeurtenis daadwerkelijk plaatsvindt.
  • Sinds 2011 brengt BAMS in samenwerking met NOAA een speciaal rapport uit dat volledig is gewijd aan de attributie van extreme gebeurtenissen. Onderzoekers van het KNMI dragen vanaf het begin bij aan deze speciale rapporten. Meer informatie over de uitgave van dit jaar hier.

De wetenschap heeft in de loop van deze eeuw steeds meer aanwijzingen gevonden dat klimaatverandering bijdraagt aan de kans op en de ernst van extreme weersverschijnselen op verschillende plekken op aarde. Dit geldt onder meer voor hittegolven, extreme neerslag en overstromingen in kustgebieden.

Eind mei en begin juni 2016 leidden extreme buien tot overstromingen in meerdere Europese landen, waaronder Frankrijk en Duitsland. Dit leidde niet alleen tot overlast en schade maar ook tot doden en gewonden. Een attributie-studie onder leiding van onderzoekers van het KNMI wees uit dat de kans op dit soort extreme neerslag met name in Frankrijk door klimaatverandering aanzienlijk is toegenomen. Voor Duitsland waren de resultaten minder eenduidig.

Eind mei en begin juni 2016 leidden extreme buien tot overstromingen in meerdere Europese landen, waaronder Frankrijk en Duitsland. Dit leidde niet alleen tot overlast en schade maar ook tot doden en gewonden. Een attributie-studie onder leiding van onderzoekers van het KNMI wees uit dat de kans op dit soort extreme neerslag met name in Frankrijk door klimaatverandering aanzienlijk is toegenomen. Voor Duitsland waren de resultaten minder eenduidig.

Waargenomen trends gelden voor het gemiddelde van bepaalde typen gebeurtenissen, in het algemeen over een langere periode en een groot gebied – een toename van de extreme neerslag in West-Europa bijvoorbeeld – en zijn dus niet per definitie van toepassing op een specifieke gebeurtenis op een bepaalde moment en een bepaalde plaats. Hoe groot de invloed van klimaatverandering is op een specifieke gebeurtenis – orkaan Sandy of tyfoon Haiyan, de droogte in Californië, het zware noodweer dat in 2011 het Belgische festival Pukkelpop trof – is een andere vraag, die vaak veel moeilijker te beantwoorden is. Toch proberen klimaatwetenschappers die zich bezighouden met de attributie van extreem weer dergelijke vragen te beantwoorden.

Sinds 2011 brengt het Bulletin of the American Meteorological Society, in samenwerking met NOAA, jaarlijks een speciale uitgave uit: “Explaining Extreme Events from a Climate Perspective”. Die uitgave is volledig gewijd aan onderzoeken naar oorzaken van specifieke extreme gebeurtenissen in het voorafgaande jaar en naar de vraag of klimaatverandering hier een rol in speelt. Het KNMI levert vanaf het begin bijdragen aan deze uitgave; Geert Jan van Oldenborgh geldt wereldwijd als autoriteit op dit gebied. De Q&A van Climate.gov is naar aanleiding van het verschijnen van de editie van dit jaar opgesteld, in overleg met de redacteuren van het rapport. Lees verder

Ondanks pieken en dalen gaat de opwarming gestaag verder

(klik voor een grotere versie)

Jarenlang zijn we doodgegooid op blogs en twitter met grafiekjes die mensen het idee moesten geven dat de opwarming van de aarde ergens rond 1998 gestopt zou zijn. Global warming zou een hoax zijn, verzonnen door groene klimaatsamenzweerders onder andere om de arme burger zoveel mogelijk geld te ontfutselen, of om een rood-groene wereldregering te kunnen vestigen, of misschien wel allebei. De menselijke broeikasgasemissies zijn helaas niet gestopt in 1998 en daar de fysica onverbiddelijk is, is ook de temperatuur op aarde verder toegenomen, zij het a.h.w. met horten en stoten. 
Inmiddels hebben we alweer bijna drie jaren op rij achter de rug met mondiale temperatuurrecords, want er moet wel iets heel geks gebeuren wil 2016 niet opnieuw een record neerzetten. Net als in 1997/1998 was er in de maanden rond het einde van 2015 en begin 2016 een El Niño gaande in de Grote Oceaan en mede daardoor waren er dit jaar, net als in 1998, enkele maanden met een relatief hoge gemiddelde temperatuur op aarde. Zo leverden de maanden februari en/of maart de hoogste temperaturen op tot nu toe in alle datasets sinds het begin van de metingen.

En wat zien we nu gebeuren? Het jaar 1998 heeft blijkbaar afgedaan bij de zogenaamde klimaatsceptici want nu komen de eerste grafieken tevoorschijn over een enorme afkoeling in 2016. We zullen de komende jaren weer doodgegooid worden met de stelling dat de opwarming van de aarde gestopt zou zijn in februari 2016. Dat de “kortetermijn-klimatologen” nu aan het temperatuurverloop over enkele maanden al genoeg hebben voor hun onwetenschappelijke claims, terwijl ze in het verleden in elk geval nog naar de trend over enkele jaren keken, bewijst immers maar één ding: hoe hardleers deze lieden zijn.
Lees verder

Is het gat in de energieboekhouding van de aarde gedicht?

De tekening bij dit stuk is van Marije Mooren

Missing the Heat. Tekening van Marije Mooren

Om maar met de deur in huis te vallen: de Koppenwet van Betteridge – als de kop boven een artikel eindigt met een vraagteken, is het antwoord: nee – is niet van toepassing op de kop hierboven. Maar het antwoord op de vraag is ook zeker geen volmondig: ja. Wat er wel aan de hand is: vorige maand verscheen er een artikel dat een bijzonder interessant licht werpt op het energiebudget van het klimaatsysteem, en dus van de aarde. Het soort artikel dat de geschiedenis in kan gaan als het begin van een behoorlijke stap vooruit in de klimaatwetenschap. Of als een interessant idee dat door aanvullend onderzoek onderuit wordt gehaald.

Nu de suspense zo ver is opgevoerd is het tijd voor een afknapper, de titel van het artikel: “Distinct energy budgets for anthropogenic and natural changes during global warming hiatus” van Xie, Kosaka en Okumura. Ja hoor, weer die “hiatus”. Lewandowsky zal er wel van gruwen. Niet helemaal onterecht. Want veel meer dan over een opwarmingspauze, gaat het artikel over hoe het klimaatsysteem reageert op veranderingen als gevolg van klimaatforceringen en interne variabiliteit en de gevolgen daarvan voor de energiebalans. Ofwel: over feedbacks in het klimaatsysteem.

We duiken hier dus, ter afwisseling van alle mediaberichtgeving in de afgelopen weken over de Parijse perikelen, diep de klimaatwetenschap in. De wetenschap over de energiebalans van de aarde, om precies te zijn. Of de stralingsbalans; omdat de aarde alleen via straling energie uit kan wisselen met het heelal (een enkel uit de atmosfeer ontsnappend gasmolecuul, of binnenkomend deeltje ruimtestof buiten beschouwing gelaten), komt dat op hetzelfde neer. Inzicht in de stralingsbalans, en daarmee in de energiehuishouding van het klimaatsysteem, is de sleutel tot begrip van veranderingen in het klimaat. Lees verder

To Pause Or Not To Pause

Het zal de meeste volgers van het klimaatnieuws niet zijn ontgaan: NOAA – NCEI (voorheen NCDC) heeft zijn oppervlaktetemperatuur dataset geüpdatet en UAH is druk doende om zijn temperatuurdataset van de lagere troposfeer op basis van satellietdata te updaten. Updaten van datasets is gewoon een onderdeel dat hoort bij de wetenschappelijke vooruitgang.
De nieuwe NOAA data laten zien dat er geen vertraging waar te nemen is in het lange termijn opwarmingssignaal. In versie v6.0-bèta van de UAH data kan men, net als bij de RSS data, weer lijntjes trekken die vanaf het bekende jaar 1998 ongeveer vlak lopen. Daarbij moet men wel de ogen sluiten voor de grotere onzekerheid in de trendbepaling bij de satelliettemperaturen ten opzichte van de oppervlaktetemperaturen en ook de invloed van de enorme piek in de satelliet-temperatuurdata rond 1998 op de trendbepaling negeren. NOAA wordt op sommige websites natuurlijk beschuldigd van manipulatie, terwijl de nieuwe UAH bèta-dataset al vrolijk wordt ingezet om te melden dat ‘global warming has stopped’. Geen verrassingen dus op dat terrein.

De wetenschappelijke beschrijving van NOAA’s update zijn te vinden in een artikel van Karl e.a. in Science (pdf). De grootste wijzigingen zitten in hun oceaan dataset en bestaan bijvoorbeeld uit correcties voor het overstappen van het meten van de temperatuur van zeewater met boeien i.p.v. met schepen. De nieuwe oceaan-dataset heet ERSST version 4.0.0. Men is tevens bezig met het verbeteren van de land-dataset (o.a. meer meetstations) en het artikel van Karl 2015 heeft daar al gebruik van gemaakt. De data die NOAA-NCEI rapporteert t/m mei 2015 zijn vooralsnog gebaseerd op de land-dataset GHCN version 3.0.0 en niet op de nieuwe land-dataset. Zie hier voor een uitleg en links. Interessant is de vergelijking in Karl 2015 tussen de ruwe data en de data met daarin alle correcties, zie figuur 1.

Figuur 1. De temperatuur anomalie zonder correcties (lichtgroen) en met de correcties van NOAA-NCEI (grijs). Bron: figuur 2B uit Karl 2015.

Lees verder

Olifanten, oscillaties, oceanen en nog maar eens “de pauze”

BestOcean

BestLand
Temperatuurverloop van oceaan (boven) en land (onder) volgens Berkely Earth

Laat ik beginnen met de olifanten in de kamer: twee vragen die ongetwijfeld op zullen komen bij sommige lezers van dit stuk.

De eerste vraag: is er nu wel of geen pauze in de opwarming van de aarde? Het antwoord: inderdaad. Of, wat minder cryptisch: het is maar net hoe je er naar kijkt. De meest directe manier waarop we de opwarming van het klimaat ervaren is door de temperatuurstijging aan het aardoppervlak. En die is zo’n beetje sinds het begin van deze eeuw een stuk trager geweest dan in de daaraan voorafgaande periode. Dat is wel een pauze te noemen, zeker als we het volgens diverse datasets recordwarme 2014 voor het gemak nog maar even buiten beschouwing laten. Maar eigenlijk ervaren we de opwarming vooral via de temperatuurstijging van het land, in plaats van die van het hele aardoppervlak. Met de blik uitsluitend op het land gericht wordt het al wat lastiger om een “pauze” te vinden in temperatuurdata zoals die van bijvoorbeeld Berkely Earth (pdf) (de favoriete temperatuurdata van zelfverklaard scepticus Anthony Watts, dat wil zeggen: tot het moment dat die data er daadwerkelijk waren). Zie de afbeeldingen bovenaan dit stuk.

Er is ook wel iets voor te zeggen om opwarming te definiëren als accumulatie van warmte in het hele systeem, in plaats van als temperatuurstijging van het oppervlak. Die accumulatie van warmte is het directe gevolg van een toename van de concentratie broeikasgassen. Als opwarming zo wordt gedefinieerd, is er geen reden om aan te nemen dat er sprake is van een pauze van enige betekenis, zoals ik vorig jaar al eens constateerde.

De tweede vraag: verschijnen er niet ontzettend veel wetenschappelijke artikelen over die pauze? Het antwoord: dat valt best mee. De artikelen die er op één of andere manier aandacht aan besteden krijgen wel veel aandacht, zoals ik met dit blogstuk ook weer laat zien… Maar er is nog wel wat meer over te zeggen. Voor klimaatonderzoekers is alles wat er op dit moment onder onze ogen gebeurt in het klimaatsysteem natuurlijk een enorme bron van informatie. De afvlakking van de opwarming van het oppervlak (vooral van de oceaan) is dus een interessant onderzoeksonderwerp, dat regelmatig nieuwe informatie, ideeën en inzichten oplevert, die in wetenschappelijke artikelen wereldkundig worden gemaakt. Lees verder

The West Wind – wat de westenwind zegt over de interne variabiliteit van het klimaat

The West Wind van Tom Thomson

The West Wind van Tom Thomson

The West Wind is een schilderij van de Canadese schilder Tom Thomson. Het maakte deel uit van de expositie “Painting Canada” die in 2012 door Europa trok en daarbij onder meer het Groninger Museum aandeed. Dat museum verzocht een aantal muzikanten een nummer te schrijven bij een werk uit die expositie. Een van die muzikanten was Pascal Hallibert van Point Quiet, en die schreef “The West Wind (mp3)”. En dat nummer is het perfecte excuus om hier maar eens de nieuwe cd van dat bandje, waarin ik de contrabas beroer, te promoten.

De westenwind speelt namelijk een hoofdrol in een artikel dat eind vorig jaar in Nature Geoscience verscheen: “Early twentieth-century warming linked to tropical Pacific wind strength” van – hoe toevallig – Thompson et al.. Het artikel gaat over een westenwind die niet zo vaak voorkomt: die in de tropische Stille Oceaan.

Het begint bij de passaat, die wind die vanuit het zuiden en noorden naar de evenaar waait, om de daar opstijgende warme lucht aan te vullen. Door de rotatie van de aarde (het Corioliseffect) buigt de wind in het noorden af naar rechts en in het zuiden naar links, waardoor het rond de evenaar meestal uit het oosten waait. Water aan het oppervlak van de Stille Oceaan wordt door de passaat meegevoerd van oost naar west, onderweg steeds verder opwarmend in de tropenzon. De westelijke Stille Oceaan, bij Indonesië, is daarom meestal warmer dan die in het oosten, bij Zuid-Amerika, waar het door de wind weggevoerde water wordt vervangen door uit de diepte opwellend koud water. Door de hogere temperatuur stijgt er in het westen meer lucht op, wat op zijn beurt de oostenwind weer versterkt. Door de overheersende oostenwind is de zeespiegel bij Indonesië tot een halve meter hoger dan bij Zuid-Amerika. Af en toe stroomt er, iets onder het oppervlak, een enorme bel warm water (een zogenaamde Kelvingolf) terug naar Zuid-Amerika. Als die bel daar aan het oppervlak komt zwakt de oostenwind af, of kan de wind zelfs tijdelijk uit het westen waaien, waardoor nieuwe Kelvingolven opgewekt kunnen worden. Het afwijkende temperatuurprofiel dat is ontstaan kan zichzelf zo (tijdelijk) in stand houden of versterken. Wanneer dat gebeurt is er sprake van een El Niño. Bij een La Niña is – de oplettende lezer zal dat inmiddels begrijpen – de situatie omgekeerd: een sterkere oostelijke passaat en groter temperatuurverschil tussen west en oost dan normaal. Een animatie van Prentice Hall laat zien hoe de verschillende condities ontstaan. Niño’s en Niña’s worden gekwantificeerd op basis van de ENSO-index. Lees verder