Categorie archief: Mondiale temperatuur

Verwijdering van kooldioxide: uitkomst of illusie?

Negatieve emissies maken deel uit van zo goed als alle economische scenario’s en beleidsplannen waarmee redelijkerwijs de doelen van het klimaatakkoord van Parijs nog te halen zijn: beperken van de opwarming tot ruim onder de 2 °C. Met negatieve emissies worden maatregelen bedoeld die CO2 (of andere broeikasgassen, zoals methaan) aan de atmosfeer kunnen onttrekken, zoals:

  • herbebossing en aanleg van nieuwe bossen;
  • bevorderen van vastlegging van koolstof in de bodem;
  • versnellen van verwering van gesteentes;
  • bevorderen van opname door de oceanen;
  • afvangen en opslaan van de uitstoot van energiecentrales of fabrieken;
  • via nieuwe technologie direct CO2 verwijderen uit de atmosfeer om die op te slaan of te gebruiken als industriële grondstof, bijvoorbeeld voor de productie van brandstof.
Opties om CO2 uit de atmosfeer te verwijderen. Bron: National Academies of Sciences, Engineering and Medicine.

Het verwijderen van CO2 uit de atmosfeer om de opwarming te beperken is in feite een vorm van geo-engineering. Minder controversieel dan bijvoorbeeld het afkoelen van de aarde door aerosolen te injecteren in de stratosfeer, maar daarmee is het nog geen wonderoplossing voor het klimaatprobleem. Wetenschappers maken zich zorgen dat beleidsmakers en scenariobouwers te hoge verwachtingen hebben van deze manier van ingrijpen, zo blijkt uit verschillende artikelen die de afgelopen tijd zijn gepubliceerd.

Lees verder

De echte versnelling van de opwarming

Verloop van de gemiddelde wereldtemperatuur sinds 1880 volgens NASA-GISS

Bij een opwarmend klimaat horen warmterecords. Dat spreekt voor zich. Maar omdat het klimaat ook zijn natuurlijke variaties kent, is niet elk jaar net weer iets warmer dan het vorige. Soms vallen de records bij bosjes, en soms blijven ze een tijdje uit. Zouden we daar teveel op afgaan, dan zouden we soms in paniek raken over zo’n recordperiode, om later weer te denken dat het best meevalt met de verandering van het klimaat. Aan de andere kant roepen uitschieters in de temperatuur altijd wel de vraag op of er misschien iets aan de hand was dat niet was voorzien. Zowel bij klimaatwetenschappers als bij geïnteresseerde volgers. De goede balans vinden tussen enerzijds alertheid op verrassingen en anderzijds zinloze speculaties, blijkt nog niet zo makkelijk te zijn.

Vermoedens en speculaties

Afgelopen maand werd het zoveelste klimaatrecord van dit jaar gebroken: de warmste oktober sinds het begin van de metingen. En die recordreeks zou nog wel enkele maanden door kunnen gaan, vanwege de El Niño die zich heeft ontwikkeld in de Stille Oceaan. De temperatuurpiek van een El Niño ligt meestal ergens in de periode december tot maart. Maar het is nog niet zo’n overtuigende Niño. De oceaan vertoont weliswaar duidelijk het bijbehorende patroon, maar de respons van de atmosfeer is tot nu toe vrij zwak. De index waarin atmosferische variabelen zijn opgenomen is zelfs weer onder de drempel voor een El Niño gezakt. De komende maanden zullen leren hoe het verder gaat. De ene Niño is nou eenmaal de andere niet: ze hebben allemaal hun eigen verloop. Er zijn in het verleden Niño’s geweest die behoorlijk afweken van het gemiddelde patroon.

Lees verder

De oorzaak van de opwarming

De huidige klimaatverandering komt door de mens, zo horen we vaak. Zo stond er in het meest recente IPCC rapport: “It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land.” Hoe weten we dat zo zeker? Een duik in de achterliggende wetenschap.

Lang was het dominante idee dat de nietige mens geen invloed kon hebben op zoiets groots als het aardse klimaatsysteem. Toen Svante Arrhenius eind 19e eeuw becijferde dat de uitstoot van kooldioxide tot opwarming zou leiden, werd hij dan ook niet meteen geloofd. Integendeel, veel collega-wetenschappers waren sceptisch. Zo ging men ervan uit dat alle extra CO2 door de oceanen zou worden opgenomen. Het duurde tot halverwege de 20ste eeuw voordat er systematisch metingen werden gedaan en toen bleek al snel dat de CO2-concentratie in de lucht sterk opliep. Sinds de jaren ’70 van de vorige eeuw is de voorspelde opwarming ook duidelijk zichtbaar geworden in temperatuurmetingen over de hele wereld.

“Science cartoon” van Katherine Leitzell, Communications Manager voor het IPCC

De wetenschap gaat niet over één nacht ijs. Maar intussen zijn er vele nachten verstreken en kunnen we de balans opmaken: wat weten we over de oorzaken van de huidige opwarming? Er zijn veel factoren die het klimaat beïnvloeden en ook in het verre verleden is het klimaat aan flinke veranderingen onderhevig geweest. Toen waren er nog geen mensen, geen auto’s, geen industrie en geen landbouw. De studie van die klimaatveranderingen in het verre verleden heeft veel kennis opgeleverd. Daaruit blijkt onder andere dat CO2 een heel belangrijke regulerende werking heeft op het aardse klimaatsysteem. De Amerikaanse geoloog Richard Alley noemt CO2 zelfs de ‘controleknop van het klimaatsysteem’.

Lees verder

Een nieuwe temperatuurreconstructie van de afgelopen 24.000 jaar

Temperatuurreconstructie van Osman et al., aangevuld met toekomstprojecties volgens verschillende emissiescenario’s

In 2013 scoorde mede-blogger Jos een wereldhit met The Wheelchair. De Wheelchair bestond uit:

De afbeelding hierboven, uit een artikel van Ars Technica, is een geactualiseerde versie van die grafiek, gebaseerd op een deze maand verschenen temperatuurreconstructie van de afgelopen 24.000 jaar door onderzoekers van de Universiteit van Arizona. Eerste auteur is Matthew Osman. De periode omvat het hele Holoceen, maar ook de periode uit de laatste ijstijd waarin de ijskappen het grootst waren, het Laatste Glaciale Maximum (LGM).

Aan de grote lijn is niet heel veel veranderd. Na het LGM begon de deglaciatie, de overgang vanuit de ijstijd naar het interglaciaal. Zo’n 12.000 jaar geleden zat er een dipje in de temperatuurstijging, de Jonge Dryas genaamd. En ongeveer 9.000 jaar geleden stabiliseerde de temperatuur, tot aan de industriële revolutie. Dat de temperatuur daarna weer is gaan stijgen – en vooral in de laatste halve eeuw in hoog tempo – zal voor de bezoekers van ons blog geen nieuws zijn. De afbeelding hieronder, afkomstig uit een commentaar in Nature van Marcott en Shakun over het onderzoek van Osman, laat de reconstructie zien zonder toegevoegde projecties.

Lees verder

De invloed van interne variabiliteit op de gemiddelde wereldtemperatuur

Interne variabiliteit in het klimaat kan kleine schommelingen in de gemiddelde wereldtemperatuur veroorzaken. Het bekendste voorbeeld zijn de El Niño’s en La Niña’s, ofwel de El Niño – Southern Oscillation (ENSO), die de aarde gedurende een aantal maanden enkele tienden van een graad warmer of kouder kunnen maken. Het mechanisme is goed bekend: interactie tussen de temperatuur van het oceaanoppervlak, wind en oceaanstromingen heeft invloed op de warmte-uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer. Bij een El Niño geeft de oceaan meer warmte af dan gemiddeld en bij een La Niña neemt die juist meer warmte op. Veranderingen in bewolking versterken het effect waarschijnlijk.

Interne variabiliteit kan voorkomen in allerlei complexe systemen. Op basis van de theoretische kennis over dergelijke systemen is het niet onaannemelijk dat er in het klimaat, met zijn trage componenten zoals de oceanen en de ijskappen, ook interne variabiliteit voorkomt op langere tijdschalen. Op die langere tijdschalen is interne variabiliteit een stuk lastiger op te sporen, omdat er ook invloed is van geforceerde variatie, zoals dat in klimaatjargon heeft: temperatuurverandering door wisselingen in activiteit van de zon, door vulkaanuitbarstingen en door de Milanković-cycli. En door de mens, via ontbossing en de uitstoot van broeikasgassen en aerosolen, bijvoorbeeld. Het precieze effect van al die factoren ontrafelen is niet eenvoudig. Zeker als het over langere periodes gaat; het wordt immers allemaal nog niet zo lang nauwkeurig gemeten. Terwijl er om iets te kunnen zeggen over oscillaties met een periodiciteit van een halve tot een hele eeuw toch op zijn minst een jaar of vijfhonderd aan observaties nodig is.

Halverwege de jaren ‘90 zochten klimaatwetenschappers naar aanwijzingen van interne variabiliteit over langer periodes in klimaatreconstructies. Min of meer regelmatige schommelingen van de wereldtemperatuur zouden zo’n aanwijzing kunnen zijn, maar terugkerende ruimtelijke patronen zouden nog sterker bewijs zijn. ENSO heeft bijvoorbeeld zo’n ruimtelijk patroon: bij een El Niño is de tropische Stille Oceaan in het oosten warmer dan normaal en in het westen minder warm en bij een La Niña is het andersom. Omdat oceanen hoogstwaarschijnlijk een grote rol spelen bij interne variabiliteit, onder meer vanwege hun grote warmte-inhoud waardoor ze langere tijd warmte op kunnen nemen of af kunnen geven zonder dat de temperatuur veel verandert, lag het voor de hand dat die patronen vooral daar te vinden zouden zijn.

Lees verder

Hoe koud was het tijdens de laatste ijstijd?

De laatste ijstijd spreekt nog altijd tot de verbeelding. Heel veel ijs, kilometers dikke ijskappen op Noord-Amerika en het noorden van Europa en een zeespiegel die circa 120 meter lager stond dan nu het geval is. De periode waarin de ijskappen het grootst waren noemt men het Laatste Glaciale Maximum, afgekort met LGM. Wetenschappers houden van afkortingen. Het LGM is waarschijnlijk ergens tussen 19.000 tot 21.000 jaar geleden geweest (IPCC AR5 – blz. 389). Dat het tijdens de laatste ijstijd op aarde veel kouder was dan nu het geval is, is natuurlijk een open deur. Maar hoeveel kouder? Dat is een vraag die diverse klimaatonderzoekers nog altijd volop bezighoudt. Het IPCC meldde in 2013 (blz. 405) dat het tijdens het LGM zeer waarschijnlijk 3 tot 8 graden kouder was dan in de periode voor de industriële revolutie. Een wel heel ruime range, wat aangeeft hoe groot de onzekerheid hierover nog is. Recent heeft een groep onder leiding van Jessica Tierney opnieuw het LGM onder de loep genomen en in Nature hebben ze daar verslag van gedaan: “Glacial cooling and climate sensitivity revisited”.

De kennis over de staat van het klimaat tijdens het Laatste Glaciale Maximum geeft een mogelijkheid om klimaatmodellen te verifiëren en kan een idee geven over de begrenzingen van de klimaatgevoeligheid. Onderzoek naar het LGM is naast kennisopbouw over het verleden dus ook van belang voor het beter begrijpen van de huidige gevolgen van de stijgende broeikasgasconcentraties. Tierney e.a. hebben hiertoe meer dan 600 proxy’s voor de temperatuur van het zeeoppervlak voor zowel de periode rond het LGM als de laatste 4000 jaar van de periode voor de industriële revolutie bestudeerd. De proxy’s die gebruikt zijn, zijn vanwege de gebruikte rekenmodellen allemaal gebaseerd op veranderingen in isotopenverhoudingen. Zoals bijvoorbeeld de verhouding tussen de zwaardere en lichtere zuurstofatomen (resp. 18O en 16O) in het proxymateriaal. Om vervolgens een idee te krijgen van de temperatuur op de gehele aardbol is een speciaal klimaatmodel gebruikt dat ook variaties in isotoopverhoudingen kan simuleren. De figuur hieronder (bron) geeft het gevonden verschil weer in de temperatuur tussen de pre-industriële periode en het LGM. Hoe blauwer hoe kouder. De grote witte plekken zijn een weergave van de aanwezigheid van ijskappen.

De blauwe wereldkaart laat zien dat het vooral in het Arctische gebied volgens dit onderzoek veel kouder was dan gemiddeld, tot wel 14 graden kouder dan voor de industriële revolutie. Overeenkomstig de Arctische amplificatie van mondiale temperatuurveranderingen (zowel in positieve als negatieve richting) als gevolg van veranderingen in de stralingsbalans zoals door veranderingen in de broeikasgasconcentraties. Als deze concentraties stijgen neemt de temperatuur in het Noordpoolgebied sneller toe dan in de rest van de wereld en het omgekeerde is het geval als deze concentraties dalen. Tijdens het LGM was het volgens Tierney et al. wereldgemiddeld 6,1 °C kouder dan in de paar duizend jaar voordat James Watt met zijn stoommachine op de proppen kwam. Dus ongeveer in het midden van de ruime IPCC-range van 3 tot 8 °C. De grafiek hieronder geeft een vergelijking van hun resultaten met eerdere studies.

De resultaten van Tierney et al. komen goed overeen met verschillende andere studies naar de temperatuur tijdens het LGM, maar er zijn echter ook drie studies die een afwijkend resultaat lieten zien. Tierney en collega’s geven geen verklaring voor de verschillen met deze drie studies. Hier zit ook de bekende temperatuurreconstructie van Shakun et al. (SH12) tussen. Tierney et al. wijzen uiteraard wel op de tekortkomingen in hun onderzoek. Zo zijn de door hun gebruikte temperatuurproxy’s bijna allemaal afkomstig uit kustgebieden en is er maar één model gebruikt om daaruit de temperatuur van de gehele aardbol af te leiden. Er blijven derhalve nog zeker wetenschappelijke vraagtekens bestaan over het LGM en het temperatuurverschil met het einde van het Holoceen.

Het door Tierney et al. gevonden temperatuurverschil kan worden gebruikt voor het berekenen van de klimaatgevoeligheid. Hiervoor wordt het temperatuurverschil gecombineerd met eerder door anderen gevonden verschillen in onder andere de broeikasgasconcentraties, het oppervlak aan ijs en de aerosolen. Zo was de CO2-concentratie tijdens het LGM circa 190 ppm en de methaanconcentratie circa 500 ppb, veel lager dan nu met concentraties van respectievelijk circa 410 ppm en 1870 ppb. Tierney et al. berekenen een klimaatgevoeligheid van 3,4 °C (95% interval van 2,4 – 4,5 °C). Dat komt goed overeen met de resultaten van een recente en heel uitgebreide analyse die aangaf dat de klimaatgevoeligheid waarschijnlijk  tussen 2,3 en 4,5 °C (66% interval) ligt. Het artikel van Tierney et al. sluit af met het statement dat hun resultaten laten zien dat de klimaatgevoeligheid vrijwel zeker groter is dan 2 °C. Sommigen hopen nog dat een heel lage klimaatgevoeligheid tot de mogelijkheden behoort en dat zou ervoor kunnen zorgen dat de toekomstige temperatuurstijging wat mee zal vallen. Dat lijkt helaas steeds meer een vorm van wensdenken te zijn.

Een nieuwe blik op de temperatuur tijdens ons verleden

De illustratie hierboven geeft een fraaie samenvatting van een nieuwe paleoklimatologische studie van Kaufman et al. over de ontwikkeling van de mondiale temperatuur tijdens het Holoceen. Het Holoceen is de geologische periode die ongeveer twaalfduizend jaar geleden begon en waarin wij onze huidige beschaving hebben opgebouwd. De temperatuur van de aarde tijdens ons verleden is onderwerp van veel onderzoek. Het geeft ons een idee hoe de klimaatomstandigheden van onze voorouders moeten zijn geweest en het kan de huidige toestand van het klimaat in perspectief plaatsen. De illustratie laat zien dat de huidige piek in de temperatuur nogal uitsteekt t.o.v. de temperatuur van het Holoceen. Door de onzekerheid in de bepaling van de temperatuur in een dergelijke reconstructie en de lagere tijdsresolutie is het echter niet geheel uit te sluiten dat er de afgelopen twaalfduizend jaar een periode is geweest waarin het ongeveer net zo warm was als nu.

Voorafgaand aan de nieuwe Kaufman-studie is vorig jaar door een consortium van onderzoekers (Pages2K) een nieuwe temperatuurreconstructie van de afgelopen tweeduizend jaar gepubliceerd (zie figuur 1). Het eerste deel van de twee millennia was beduidend warmer dan het laatste deel, met uitzondering van de twintigste eeuw. De eeuwen voor 1850 kenmerkten zich door een langzame afkoeling die rond 1850 werd afgebroken door een sterke opwarming. Opnieuw een bevestiging van de bevindingen van de in de klimaatwereld beroemde artikelen met de hockeystick-grafiek van Mann, Bradley en Hughes uit 1998 en 1999. Volgens het Pages2K-consortium is de snelheid van de recente opwarming veel hoger, over periodes van 20 jaar of meer, dan van elke andere vergelijkbare periode vanaf het jaar 0.
Lees verder

Clintel, slordig met feiten en met de eigen principes

2019 jaar in “warming stripes”. Een weergave van dezelfde data in een traditionele grafiek met onzekerheidsintervallen staat verderop in dit stuk. Bron: Climate Lab Book / Ed Hawkins

Helder en transparant?

Clintel kreeg de afgelopen weken de nodige kritiek te verduren. Onder meer op ons blog, met de gastbijdrage van Guido van der Werf, maar ook via de berichtgeving van Follow the Money en Pointer. Clintel is, begrijpelijk, niet blij met alle kritiek. Maar hun verdediging is tot nu toe niet bijster overtuigend.

Een punt uit het stuk van Guido dat ook terugkwam in de uitzending van Pointer gaat over een grafiek met een temperatuurreconstructie over de afgelopen 2000 jaar die Clintel gebruikt. Die grafiek stopt in 1935. De opwarming van ongeveer 1°C die we sindsdien hebben gehad is er dus niet in te zien. En toch voerde Clintel die grafiek op als bewijs van de claim dat die opwarming niet uitzonderlijk zou zijn:

Even in more recent times (Figures 1b,c), the Medieval Warm Period (MWP) – around 850 AD – was warmer than today, while in the Little Ice Age (LIA) –around 1650 AD – the seasons were cooler than today. Hence, it is no surprise that after the LIA the Earth is warming-up again to a next kind of MWP (Figure 1d). That has been the natural sequence of warm – cold – warm periods.

Het is een claim die in de verste verte niet vol te houden is als de opwarming die we sinds midden vorige eeuw hebben gehad meegenomen wordt. Clintel reageert hierop vooralsnog met, voorzichtig gezegd, omtrekkende bewegingen. Zo beweert Berkhout in de uitzending van Pointer hier niet van op de hoogte te zijn. Dat is best merkwaardig. Volgens een tweet van Marcel Crok was het interview met Pointer op 17 februari, terwijl het stuk van Guido al op 30 januari op ons blog stond. En het was voor de publicatie al naar Clintel gestuurd. Berkhout had dus allang op de hoogte kunnen – of moeten – zijn van die fout. Lees verder

Open discussie zomer 2019

In Trouw is er zojuist een mooi interview verschenen met onze Bart Verheggen, een aanrader: Deze klimaatwetenschapper trekt ten strijde tegen de klimaatonzin van Baudet, Trump en de media.

Verder is de meteorologische zomer dit jaar van start gegaan met een forse hittegolf in Zuid-Europa en met een aantal nieuwe records. Er wordt onderzoek gedaan naar hoe de kans op dergelijke extremen beïnvloed wordt door de huidige en toekomstige klimaatverandering — een onderwerp voor een volgende keer.

Klimaatverandering in het verre verleden

Via de mail kregen we de vraag: “Lang in geleden zijn er al eens eerder hele warme perioden geweest met zeer veel ppm CO2 in de atmosfeer. Hoe verhoud zich dat tot de huidige opwarming van de aarde?” Dat is uiteraard al besproken in eerdere blogstukken. Jos Hagelaars vatte het als volgt samen:

De natuurkunde leert ons dat een toename van CO2 in de atmosfeer leidt tot een toename van temperatuur. Een wetmatigheid die uiteraard ook opgaat voor tijden uit het verre verleden voordat er mensen waren. En dat verleden kent inderdaad warme perioden met hoge CO2-concentraties. Een mooi voorbeeld is het PETM zo’n 56 miljoen jaar geleden, een periode van snelle klimaat-verandering in een al warme periode. Warme periodes uit het verleden leren ons trouwens dat relatief kleine fluctuaties in de CO2-concentratie een aanzienlijk effect op de temperatuur hebben.

De mensheid is bezig om het huidige klimaat in hoog tempo te veranderen, aan het einde van deze eeuw hebben we wellicht een mondiale temperatuur die in miljoenen jaren niet meer is voorgekomen. De grootte van de stijging is uiteraard afhankelijk van onze toekomstige broeikasgasemissies. Dat hoge tempo is het grote verschil met het geologische verleden, de snelheid van de verandering is nu veel hoger dan bij klimaatveranderingen uit het verleden.

De mensheid heeft zijn beschaving opgebouwd in het zogenaamde Holoceen, een periode met relatief een stabiel klimaat. We gaan ons later deze eeuw op onbekend terrein voor de mensheid begeven en dat met inmiddels zo’n 7 miljard mensen op aarde. En de klimaatverandering zal niet stoppen 2100, maar vele eeuwen doorgaan. Vooral de zeespiegelstijging zal nog duizenden jaren doorgaan. Het duurt ook meer dan honderdduizend jaar voordat al het menselijke CO2 weer uit de atmosfeer is verdwenen.

Tot zover deze samenvatting. Onze eerdere blogstukken zijn te vinden via het tabje ‘LINKS’ en dan ‘Archief:chronologisch’ bovenaan de pagina. Ook het zoekveld rechtsboven kan behulpzaam zijn.

In deze Open Discussie kunnen inhoudelijke discussies over klimaatwetenschap en klimaatverandering worden gevoerd of voortgezet, die niet direct betrekking hebben op een specifiek blogstuk.

Wat warme periodes uit het verleden kunnen betekenen voor het heden

Joides Resolution: dit schip doet boringen in de oceaanbodem voor wetenschappelijk onderzoek. Bron: International Ocean Discovery Program JOIDES Resolution Science Operator

De vraag of het op aarde ooit warmer is geweest dan nu komt nogal eens naar voren in discussies over het klimaat. Het meest gemakzuchtige antwoord: ja natuurlijk; vlak na het ontstaan bestond het aardoppervlak uit roodgloeiend, gesmolten gesteente. Dat was veel warmer! Maar ook toen dat gesteente allang was gestold en afgekoeld, en de aarde in veel opzichten leek op die van nu, kwamen er nog warmere periodes voor.

Het Eoceen, 56 tot 33,9 miljoen jaar geleden, was zo’n warme periode. De polen waren ijsvrij in het Eoceen. In het eerste deel van dat tijdperk, ruwweg 5 tot 10 miljoen jaar, was het klimaat er zelfs subtropisch. In de loop van het Eoceen koelde de aarde behoorlijk af. Aan het eind van het Eoceen, ongeveer 34 miljoen jaar geleden, ontstond de ijskap op Antarctica. Uit onderzoek van Margot Cramwinckel van de Universiteit Utrecht en collega’s, onlangs gepubliceerd in Nature, blijkt dat een dalende CO2-concentratie een dominante rol speelde bij deze afkoeling.

Er waren tot op heden vooral aanwijzingen voor afkoeling van de diepe oceaan gedurende het Eoceen. De temperatuur van de diepe oceaan geeft een beeld van de wintertemperatuur in de poolgebieden: juist dan zinkt daar koud water naar de diepte. Klimaatwetenschappers hielden daarom rekening met de mogelijkheid dat de afkoeling geen mondiaal verschijnsel was. Veranderingen in het warmtetransport op aarde zouden vooral de poolgebieden kunnen afkoelen, terwijl het elders misschien wel warmer zou kunnen worden. Dat zou zeker niet onaannemelijk zijn: het verschuiven van continenten tijdens het Eoceen heeft aanzienlijke invloed gehad op de oceaancirculatie op mondiale schaal. Groenland en Europa schoven uit elkaar, evenals Australië en Antarctica. De circulatie in de noordelijke Atlantische Oceaan en in de Zuidelijke Oceaan veranderde daardoor en het warmtetransport in de oceaan dus ook. De ligging van continenten en oceanen begon in de loop van het Eoceen steeds meer op de wereld van nu te lijken. Lees verder