Categorie archief: Oceanen

Koraalverbleking in het Groot Barrièrerif: “And then we wept”

De luchtfoto hierboven, genomen in maart 2016, geeft een stukje weer van ’s werelds grootste koraalrifsysteem, het Groot Barrièrerif (bron: Hughes et al. maart 2017). De lichte plekken in de foto duiden op een verbleking van het koraal. Koraalriffen zijn ecosystemen die voorkomen in ondiep water en worden opgebouwd door de koraaldiertjes. Deze diertjes zetten zich vast op de ondergrond door het bouwen van een behuizing bestaande uit een kalkskelet. Ze leven in symbiose met eencellige algen, de zogenaamde zoöxanthellen, die de koralen hun kleur geven. Als de koralen de algen afstoten door stress, zoals vervuiling of een langdurig verblijf in te heet zeewater, verbleekt het koraal en kan het uiteindelijk ook afsterven. De opwarming van de aarde heeft geleid tot warmer zeewater dan in vroeger tijden en een El Niño kan daar tijdelijk nog een schepje bovenop doen. Rond het einde van 2015 en het begin van 2016 was er zo’n El Niño en de temperatuurpiek als gevolg daarvan zorgde voor een forse verbleking van de koralen van het Groot Barrièrerif.

Een van de wetenschappers die zich bezighoudt met het onderzoek naar koraal is Professor Terry Hughes. Hughes is hoofdauteur of medeauteur van maar liefst vier Nature artikelen en een Science artikel over koralen, alle gepubliceerd sinds begin 2017. Eind 2016 was hij door Nature al op een lijst gezet van mensen die dat jaar belangrijk voor de wetenschap waren geweest. De meest recente publicatie van Hughes et al. in Nature betreft een onderzoek naar de verandering in de samenstelling van koraalsystemen in het Groot Barrièrerif als gevolg van de massale verbleking van het koraal in de periode van eind 2015 en begin 2016. Niet iets om vrolijk van te worden: de onderzoekers rapporteren een verlies van 30% van de koralen gemiddeld over het gehele Groot Barrièrerif. In het noordelijke deel stierf maar liefst 50% van de koralen. Het meest aangrijpende vond ik zijn pinned tweet over zijn onderzoek, alweer van twee jaar terug.
Lees verder

Advertenties

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

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

Versnelt de zeespiegelstijging? – Deel 2

Door de alsmaar stijgende broeikasgasconcentraties zal het deze eeuw warmer worden op onze aarde. De grote ijskappen zullen hier op reageren (zoals nu al het enigszins het geval is) en meer massa verliezen, wat bijdraagt aan de zeespiegelstijging. De satellietmetingen van het zeeniveau sinds 1993 laten zien dat vooral de bijdrage van het smelten van de ijskap op Groenland aan de zeespiegelstijging is toegenomen en over de periode vanaf 2004 circa 25% bedraagt. De nieuwste gegevens wijzen op een toename in de snelheid van de zeespiegelstijging.

De komst van de satellieten heeft de meetmogelijkheden aan de aarde aanzienlijk uitgebreid en dat geldt ook voor het zeeniveau. Sinds eind 1992 zijn er diverse satellieten gelanceerd die door middel van radar de veranderingen in het zeeniveau in kaart kunnen brengen. Een groot voordeel boven getijdenmetingen is dat via de satellieten ook het zeeniveau van de grote oceaanvlakten gemeten kan worden. Simpel wordt het echter nooit, ook bij deze meettechniek zijn diverse correcties nodig zoals onder andere voor de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer, de plaatselijke luchtdruk en tevens voor het opveren van het land. De lineaire trend in de zeespiegelstijging op basis van de satellietdata vanaf 1993, zoals die nu wordt gerapporteerd, bedraagt circa 3,2 tot 3,4 mm/jaar. Ondanks de geconstateerde toename van het massaverlies van de grote ijskappen was er geen versnelling in de zeespiegelstijging zichtbaar. Eerder was het tegengestelde het geval, de trend over het eerste decennium van de satellietmetingen was hoger dan over het tweede decennium. Zie de grafiek in figuur 1.

Figuur 1: De zeespiegelstijging op basis van satellietdata zoals gerapporteerd door de University of Colorado. Bron: Fasullo et al. 2016.

Lees verder

Versnelt de zeespiegelstijging? – Deel 1

Door de alsmaar stijgende broeikasgasconcentraties zal het deze eeuw warmer worden op onze aarde. De grote ijskappen zullen hier op reageren (zoals nu al het enigszins het geval is) en meer massa verliezen, wat bijdraagt aan de zeespiegelstijging. De huidige snelheid van de zeespiegelstijging is met circa 3 mm per jaar een stuk hoger dan het gemiddelde over de gehele 20e eeuw (< 2 mm per jaar). De algemene verwachting is dat het zeeniveau deze eeuw sneller zal gaan stijgen dan nu het geval is.

De huidige zeespiegelstijging bedraagt circa 3 mm/jaar. Als je dat simpelweg extrapoleert naar de toekomst, worden we aan het einde van deze eeuw geconfronteerd met een extra zeespiegelstijging van zo’n 30 cm. Simpelweg extrapoleren geeft natuurlijk niet de beste prognose. De zeespiegelstijging wordt namelijk mede bepaald door hoeveel warmer het deze eeuw zal worden (wat leidt tot thermische uitzetting van het water) én hoe de landgletsjers en de grote ijskappen op deze opwarming zullen reageren. In de klimaatwetenschap wordt dat uiteraard allemaal meegewogen en men verwacht, mede afhankelijk van de toekomstige emissies, dat de zeespiegel sneller zal gaan stijgen de komende decennia tot eeuwen. Het IPCC rapporteerde in 2013 (tabel 13.5) dat de zeespiegelstijging in 2100 ergens tussen een halve meter tot een meter zou bedragen (bij ongewijzigd beleid – RCP8.5 scenario). De kennis over de invloed van opwarming op de ijskappen neemt snel toe en dat heeft er toe geleid dat de laatste schattingen van vooral de bovengrenzen van de mogelijke zeespiegelstijging in 2100 een stuk hoger liggen, zie het tabelletje hieronder (afkomstig van RealClimate). De meest recente artikelen rapporteren bovengrenzen van zelfs meer dan 2 meter door een mogelijke toename van de bijdrage van de grote ijskap van Antarctica (zie bijv. De Conto 2016, Le Bars 2017). De onzekerheid in de hoogte van de toekomstige zeespiegelstijging is groot, dus de wetenschappers hebben nog werk genoeg. Een vervelende bijkomstigheid: de onzekerheid lijkt vooral aan de kant van mogelijke tegenvallers te zitten.


Lees verder

De ingenieursblik van Dick Thoenes berust niet op feiten

Zo af en toe wordt een pseudosceptisch verhaal door allerlei mensen opgepikt en gaat het rondzingen in de social media. Dat gebeurde vorige week met een stuk van Dick Thoenes op Climategate.nl. Het stuk heeft, zoals zo vaak met dit soort verhalen, de opzet van een “Gish gallop”; er is geen beginnen aan om alle onjuistheden, suggesties en drogredenen uitgebreid en onderbouwd te beantwoorden. Medeblogger Jos heeft er hier (pdf) een groot aantal kort aangestipt.

Waarom dat verhaal zo rondgaat, is voor mij onbegrijpelijk. Het ligt in elk geval niet aan de kwaliteit van de argumenten. Al moet ik wel toegeven dat mijn eerste reactie op Twitter bij nader inzien iets te kort door de bocht was.

Bij nader inzien zit een behoorlijk deel van het pseudosceptische standaardrepertoire wel op een terloopse manier in het stuk van Thoenes verweven, maar geeft hij er vaak een eigen (maar daarmee niet noodzakelijk betere) draai aan. Met de nodige goede wil zou je er de ingenieursblik van de emeritus hoogleraar procestechniek – ik heb ooit nog bij hem in de collegebanken gezeten – kunnen herkennen. Ingenieurs willen dingen ontwerpen die het doen als ze zijn gebouwd. Ze zullen daarom anders met onzekerheden omgaan dan veel andere wetenschappelijke disciplines. Als een brug 95% kans heeft om niet in te storten deugt het ontwerp ervan niet. Terwijl 95% waarschijnlijkheid in de meeste wetenschappelijke disciplines als behoorlijk overtuigend bewijs wordt gezien voor een hypothese. Ingenieurs zijn ook pragmatisch: als een empirisch vastgestelde formule – in de procestechniek wemelt het er van – goed genoeg is voor een ontwerp, vinden ze het niet nodig om verder te graven naar de precieze natuurwetenschappelijke achtergrond van zulke formules. Als je eenmaal weet hoe je een leiding moet dimensioneren zodat je geen last krijgt van turbulentie is dat genoeg. Diep graven naar de achterliggende fysica kost een hoop tijd en energie, terwijl je ontwerp er hoogstwaarschijnlijk niet beter van wordt.

Dat gezegd hebbende, is het ook wel duidelijk dat Thoenes nooit de moeite heeft genomen om zich serieus in de klimaatwetenschap te verdiepen. Daarvoor mist hij teveel kernpunten van die wetenschap en staan er teveel flagrante onjuistheden in zijn verhaal. Hij heeft ook niet erg zijn best gedaan om er een samenhangend betoog van de maken: het is eerder een verzameling losse kreten die elkaar zo nu en dan behoorlijk tegenspreken. En van onderbouwing is al helemaal geen sprake; de lezer moet Thoenes maar op zijn woord geloven want nergens in zijn stuk is een verwijzing naar al dan niet wetenschappelijke bronnen te vinden die zijn claims ondersteunen.

Zoals gezegd is het onbegonnen werk om alles inhoudelijk en onderbouwd te weerleggen. Daarom pik ik er enkele opvallende punten uit. Lees verder

De invloed van de mens op het zuurstofgehalte in de atmosfeer en de oceanen

Zuurstof is het tweede meest voorkomende element op aarde. Circa 21% van de atmosfeer bestaat uit zuurstofgas; het wordt door ons ingeademd en verbruikt bij de interne verbrandingsprocessen van planten en dieren. Als onderdeel van het molecuul water vormt zuurstof het hoofdbestanddeel van de oceanen, maar gelukkig voor de vissen is zuurstofgas ook in opgeloste vorm in water aanwezig. Zuurstof is niet altijd in onze atmosfeer aanwezig geweest. Van circa 2,4 tot 2,1 miljard jaar geleden is volgens onze kennis van het geologische verleden de concentratie in de atmosfeer sterk toegenomen, een gebeurtenis die bekend staat als de “Great Oxidation Event” of “Great Oxygenation Event”. Dit alles dankzij het leven dat de fotosynthese had ontdekt.

Bij fotosynthese wordt, gebruik makend van zonne-energie, CO2 omgezet in complexere koolstofverbindingen die ook tot voedsel dienen voor andere soorten leven. In de biologie heet dit vastleggen van koolstof in organische verbindingen (bijv. zetmeel) de koolstofassimilatie. Het ‘verbranden’ van deze verbindingen vindt zowel plaats door plantaardig als dierlijk leven. Een deel van de koolstofverbindingen die in het verre verleden zijn onttrokken aan deze cyclus van vastleggen en verbranden, vormen de fossiele grondstoffen zoals aardolie, kolen en gas. Ons verbruik van deze grondstoffen door verbranding en de daaraan gerelateerde stijging van de broeikasgasconcentraties in de atmosfeer, heeft – zoals bekend – een duidelijk merkbare invloed op onze leefwereld zoals een oplopende temperatuur, smeltende ijskappen en een stijging van het zeeniveau. Minder bekend is echter dat ons stookgedrag ook van invloed is op het zuurstofgehalte in de atmosfeer en in de oceanen.

Zij die een beetje hebben opgelet op de middelbare school weten dat bij het verbranden van koolstofverbindingen CO2 en water ontstaan. Bij dit verbrandingsproces (of oxidatie) wordt er zuurstof verbruikt. Logischerwijs zou je dus zeggen dat het verbranden van olie, gas of kolen moet leiden tot een toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer en dat tegelijkertijd de zuurstofconcentratie evenredig zou moeten dalen. Beide zijn dan ook waargenomen, zie de grafiek in figuur 1. Interessant in deze figuur is ook de invloed van de seizoenen. Tijdens de wintermaanden neemt de CO2-concentratie toe (groene lijnen) om in de zomermaanden weer af te nemen als de planten en bomen weer groeien. Deze verandering zie je in omgekeerde vorm terug bij de zuurstofconcentratie in de atmosfeer (blauwe lijnen). Deze seizoensinvloed is groter voor het noordelijk halfrond dan voor het zuidelijk halfrond doordat het oppervlakte aan land op het noordelijk halfrond veel groter is en er daar dus ook meer bomen en planten aanwezig zijn.

Figuur 1. De verandering van de CO2– en de zuurstofconcentratie in de atmosfeer beide gemeten op twee verschillende plekken op aarde. MLO = Mauna Loa, SPO = South Pole, ALT = Alert en CGO = Cape Grim. MLO en ALT liggen op het noordelijk halfrond en SPO en CGO op het zuidelijk halfrond. Bron: figuur 6.3a uit het IPCC AR5 rapport.

Lees verder