Categorie archief: Mondiale temperatuur

De truc met Fourier: het cyclische klimaat

Jean-Baptiste Joseph Fourier, grondlegger van de Fourier-analyse én van de wetenschap over het broeikaseffect.

Het is een klassieker uit het pseudosceptische repertoire: de opwarming van de aarde sinds het begin van de industriële revolutie zou het gevolg zijn van een natuurlijke cyclus, of van een combinatie van natuurlijke cycli. Het “bewijs” daarvoor is vaak een Fourier-analyse, of een vergelijkbare wiskundige methode. Als we dit verhaal ontleden in zijn samenstellende componenten blijkt het uit uitsluitend drogredenen te bestaan. Ik tel er vijf: een cirkelredenering, wapperende handen, een stropop, een non-sequitur en een valse tegenstelling.

De cirkelredenering zit ‘m in de gebruikte methode. Een Fourier-analyse is bedoeld om periodiciteit in een gegevensreeks op te sporen. Dat kan heel handig zijn, bijvoorbeeld om muziekbestanden te comprimeren tot mp3tjes: als een zich herhalend patroon beschreven (of benaderd) kan worden met een beperkt aantal karakteristieken (zoals enkele frequenties en amplitudes), kan dat herhalend patroon zelf weggelaten worden uit de gegevensreeks. En in de wetenschap kan een Fourier-analyse ook heel bruikbaar zijn. Maar dan is het wel nodig om te snappen wat zo’n analyse precies inhoudt. Een Fourier-analyse test niet of er daadwerkelijk periodiciteit in een dataset zit, maar ontleedt elke dataset in een combinatie van sinussen en cosinussen. Ofwel: in een combinatie van cycli, of golven, of oscillaties; wiskundig gezien komt dat allemaal op hetzelfde neer.

In een video waarin de basisprincipes van de Fourier-analyse worden uitgelegd wordt gedemonstreerd hoe het portret van Homer Simpson getekend kan worden met een combinatie van cyclische bewegingen. Toch zal niemand beweren dat Homer Simpson is ontstaan uit een combinatie van natuurlijke cycli. Het simpele gegeven is dat elk patroon te beschrijven of te benaderen is als een combinatie van sinussen en cosinussen. Hoeveel sinussen en cosinussen en nodig zijn hangt af van de complexiteit van het patroon en van de gewenste nauwkeurigheid van de beschrijving of de benadering. Homer Simpson is een stuk complexer dan het temperatuurverloop op aarde over de afgelopen anderhalve eeuw. Zeker wanneer de jaar-tot-jaar-variatie uit dat temperatuurverloop wordt verwijderd door een voortschrijdend gemiddelde over tien jaar of langer te nemen. Er zullen dus ook minder cycli nodig zijn om dat temperatuurverloop te benaderen. Het is daarom volkomen logisch dat je met een stuk of 4, 5 cycli heel goed in de buurt komt. Lees verder

Advertenties

Overschatten de klimaatmodellen de opwarming?

Deze post is een vertaling/bewerking van een post van klimaatwetenschapper Professor Ed Hawkins, eerder verschenen op Climate Lab Book: Are the models running too hot”?

Zo af toe wordt er in de media (meer info bijv. hier of recent nog hier) weer eens verwarring gezaaid over de toekomstige klimaatverandering door te stellen dat klimaatmodellen te gevoelig zijn voor een toename van de broeikasgasconcentraties. Dat dit onjuist is, is goed in beeld gebracht door een recente studie van Medhaug et al.. Een te simplistische vergelijking van gesimuleerde mondiale temperaturen en waarnemingen zou kunnen suggereren dat de modellen teveel opwarming vertonen, maar dit zou om een ​​aantal redenen verkeerd zijn.

In onderstaande figuur uit het artikel van Medhaug e.a. wordt de modelrange (de lichtblauwe band met het modelgemiddelde als lichtblauwe lijn) vergeleken met de HadCRUT4 temperatuurobservaties en de onzekerheid daarin (de lichtoranje band met de onderste oranje lijn). Er zijn een aantal goed begrepen redenen waarom de onderste oranje lijn niet precies de lichtblauwe lijn volgt: stralingsforceringen, natuurlijke variatie, observationele afwijkingen en de keuze van de referentie periode.


Een vergelijking van de CMIP5 klimaatmodelsimulaties (RCP8.5) met de temperatuurobservaties (HadCRUT4). De referentieperiode is 1961-1990. Bron: Figuur 5 uit Medhaug et al..
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

Twijfelbrigade dient klacht in tegen NOS vanwege evenwichtige en goede berichtgeving over klimaatverandering

Ja, u leest het goed. Climategate en de Groene Rekenkamer proberen geregeld om de media zo scheef mogelijk te laten berichten over klimaatverandering. Een klacht van hun valt derhalve op te vatten als een compliment. De hoofdredacteur van NOS Nieuws, Marcel Gelauff, schreef al snel een zeer logisch antwoord terug:

De NOS neemt geen stelling. Over geen enkel onderwerp. Wij kiezen die onderwerpen en nieuwsgebeurtenissen die we vanuit onze wettelijke taak relevant vinden voor ons grote publiek.

Labohm cum suis hebben daar wederom op gereageerd en schrijven o.a. dat “de oorspronkelijke steen des aanstoots de reis van een aantal Nederlandse CEO’s [was], begeleid door de klimaatactiviste Bernice Notenboom, naar Spitsbergen.” Laatstgenoemde wordt aangeduid als “klimaatactiviste en niet-wetenschapper”; niet onterecht misschien, maar Hans Labohm c.s. zijn natuurlijk ook zeer activistisch (maar dan met een tegengesteld doel voor ogen) en niet alleen “niet-wetenschappers”, maar zelfs ronduit anti-wetenschappelijk (zie bijv hier, hier en hier). Dat maakt de karakterisering die zij geven van Bernice Notenboom licht ironisch.

We bespreken hier de belangrijkste misvattingen in de klacht-brief aan de NOS.

De snelle afname van Arctisch zee-ijs

Om te beginnen hebben ze het over het “historisch perspectief” van het verlies aan Arctisch zee-ijs. Vervolgens komen ze met een paar zorgvuldig geselecteerde observaties aanzetten, die op een bepaald moment in het verleden en op een specifieke plaats even een relatief lage zee-ijs bedekking lieten zien. Echter, ook op Spitsbergen is het nu warmer dan het volgens metingen gedurende de laatste 250 jaar is geweest. Jos Hagelaars schreef een aantal jaren geleden een goed overzichtsblog over het Arctische zee-ijs, inclusief het “historisch perspectief”. De rode lijn daarvan is vrij eenduidig (zie figuur hieronder): De hoeveelheid Arctisch zee-ijs neemt in een zeer rap tempo af en is waarschijnlijk in vele honderden jaren niet zo laag geweest.

Kinnard Sea Ice Reconstruction

Arctisch zee-ijs (rood) en oppervlaktetemperatuur (blauw) over de afgelopen ~1400 jaar. Bron: Kinnard et al.

Labohm c.s. citeren een recente studie van Stein et al, die wijzen op een relatief klein oppervlak aan drijfijs tijdens het zogenaamde Holoceen Optimum, ongeveer 8000 jaar geleden. Dat is niet verwonderlijk, want in die tijd was juist het Arctische gebied relatief warm vanwege de Milankovitch forcering, de langzame verandering in de baan van de aarde om de zon, die verantwoordelijk is voor het komen en gaan van ijstijden. Dat proces vindt plaats op tijdschalen van tienduizenden jaren – een heel andere tijdschaal dan de huidige, veel snellere veranderingen die we waarnemen. Als diezelfde Milankovitch forcing nog steeds de dominante factor zou zijn in het beïnvloeden van de hoeveelheid drijfijs, zou het juist verder moeten toenemen (in een tergend langzaam tempo weliswaar). Dat is overduidelijk niet het geval. Er is dus wel degelijk iets nieuws onder de zon. De snelle recente afname van Arctisch zee-ijs is niet onderzocht door Stein et al, die zich vooral op het paleo-klimaat richten. De grafiek die Labohm et al uit die studie reproduceren gaat maar tot 1950.

Andere wetenschappers

De brief vervolgt:

Waarom wordt er zo ruim podium gegeven aan aan activisten die geen wetenschappelijke kwalificaties hebben op klimaatgebied, zoals Bernice Notenboom, Marjan Minnesma en CEO’s? En waarom horen we niet of nauwelijks iets van vooraanstaande wetenschappers die wèl competent zijn?

Deze ‘activisten’ (waaronder blijkbaar CEO’s?) hebben het in de media doorgaans niet over de klimaatwetenschap, maar over de maatschappelijke respons die zij nodig achten. Als anti-klimaatactivisten zonder klimaatwetenschappelijke kwalificaties in de media optreden hebben zij het meestal juist wel over de klimaatwetenschap, waarvan ze dan een nogal karikaturaal beeld schetsen. In tegenstelling tot wat Labohm c.s. impliceren komen “skeptici” juist relatief vaak in de media.

En waarom bevat de lijst van namen die volgt geen enkele Nederlandse wetenschapper? Het antwoord laat zich raden: er zijn geen of nauwelijks Nederlandse klimaatwetenschappers wiens visie op de wetenschap overeenkomt met die van Labohm en de Groene Rekenkamer. En ook de namen die ze wel noemen bestaan voor het grootste deel uit niet-klimaatwetenschappers. Zelfs Monckton wordt genoemd als voorbeeld van “vooraanstaande wetenschappers die wèl competent zijn”. Dan zou je Trump ook in het lijstje kunnen opnemen.

Mythe-bingo

Dan volgt een litanie aan gerecyclede  mythes, die als zodanig allang bekend en al vele malen ontkracht zijn. Lees verder

Updates van mondiale temperatuurdatasets

Het verbranden van fossiele brandstoffen door de mens leidt tot een toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer en basale natuurkunde vertelt ons dat dit leidt tot een toename van de temperatuur op aarde. Om inzicht te verkrijgen in deze temperatuurtoename moeten we de veranderingen in de gemiddelde temperatuur van de aarde kunnen vaststellen. Dat is geen gemakkelijke taak; immers de temperatuurmetingen worden schaarser naarmate we verder in het verleden teruggaan, niet van elk gebied op aarde zijn er meetdata (bijv. het Noordpoolgebied) en de metingen zijn vroeger niet gestandaardiseerd en opgezet met het oogmerk om er een aangesloten tijdreeks van te maken. Er zijn diverse onderzoeksgroepen in de wereld die deze uitdaging aangaan en op basis van alle beschikbare temperatuurgegevens een aaneengesloten tijdreeks genereren van de mondiaal gemiddelde oppervlaktetemperatuur. Enkele bekende groepen zijn: Met Office Hadley Centre, NASA GISS en NOAA – NCEI. De komst van de satellieten biedt een andere mogelijkheid tot het meten van de mondiale temperatuur, men kan die herleiden van straling afkomstig van zuurstofmoleculen. Onderzoeksgroepen die zich daar mee bezig houden zijn o.m. The University of Alabama in Huntsville (UAH) en Remote Sensing Systems (RSS). Bij satellieten betreft het echter niet de oppervlaktetemperatuur maar de temperatuur van kilometers dikke lagen van de atmosfeer, bijvoorbeeld het onderste gedeelte van de troposfeer (TLT). Een temperatuurreeks vaststellen met behulp van satellieten heeft zo zijn eigen bepaald niet geringe problemen, zoals rekening houden met de drift in de satellietbanen en het laten aansluiten van data afkomstig van de ene satelliet bij die van een andere satelliet.

Het zal niemand verbazen dat door de geschetste moeilijkheden de verschillende onderzoeksgroepen blijven zoeken naar mogelijkheden om de nauwkeurigheid van hun mondiale temperatuurdatasets te verbeteren en dus verschijnen er regelmatig updates. Updaten van datasets is gewoon een onderdeel dat hoort bij de wetenschappelijke vooruitgang. Men spreekt bij deze updates van versies net als bij software. Zo is de meest recente versie van de oppervlakte-temperatuurdataset van het Met Office Hadley Centre bekend onder de naam HadCRUT4.5.0.0 en UAH’s laatste versie van het onderste gedeelte van de troposfeer UAH TLT v6.0. Als onderzoeksgroepen in de klimaatwetenschap met analyses of updates van datasets komen, leidt dat wel eens tot hevige discussies in de social media en soms zelfs tot discussies in een nationaal parlement. Zo kwam het Amerikaanse NOAA twee jaar terug met een update van hun dataset en die gaf al snel de gebruikelijke beschuldigingen van manipulatie op blogs. De update leidde zelfs tot een dagvaarding van het Republikeinse congreslid Lamar Smith voor het verstrekken van alle data én interne communicatie door NOAA van het onderzoek voor hun update.
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

De klimaatmythes van Frits Bolkestein

temperatuurtrend

Er wordt wel eens gezegd dat politici die tijdens hun actieve loopbaan regelmatig stevige uitspraken doen, op latere leeftijd een stuk milder worden. Dat dat niet altijd opgaat bewijst Frits Bolkestein met een blog bij Elsevier. Hij laat zien dat hij een radicale anti-wetenschapsactivist is geworden. Zijn verhaal is volledig gebaseerd op oeroude, tot op de draad versleten mythes, die maar blijven rondzingen in een bepaald hoekje van het internet. Het soort mythes dat sinds enkele maanden nepnieuws heet.

Laat ik vooropstellen dat het iedereen vrij staat om voor of tegen milieu- en klimaatmaatregelen te pleiten. Maar wie zijn pleidooi volledig ophangt aan drogredenen, verdraaiingen en halve waarheden, wekt vooral de indruk ernstig verlegen te zitten om goede argumenten. Van een door de wol geverfde politicus als Bolkestein zou je iets beters mogen verwachten. Lees verder