Tagarchief: KNMI

Analyse van de KNMI-homogenisatie

Gastblog van Tinus Pulles [1]

Samenvatting

Tegen de achtergrond van de vooral op Twitter steeds weer terugkerende discussie over de zogenaamde homogenisatie van de lange reeks temperatuurmetingen in De Bilt, hebben wij de ruwe data van die metingen met een uitsluitend statistische blik geanalyseerd. Uit onze analyse blijkt dat:

  1. Op warme dagen een met het blote oog al waarneembare discontinuïteit in de meetreeks zit.
  2. Een statistische analyse met twee onafhankelijke lineaire regressies bevestigt dat de discontinuïteit in 1951 optreedt: het tijdstip van vervanging van de oude door een nieuwe meethut.
  3. Door de waarde voor 1951 met beide twee regressies te berekenen en aannemende dat die waarde gelijk zou moeten zijn, kan een ijkcurve worden berekend die de uitlezing van beide meethutten met elkaar in verband brengt; deze interpretatie wordt versterkt door de waarneming dat de helling (trend) in beide regressielijnen nagenoeg gelijk is.
  4. Het verschil tussen de oude en de nieuwe meting neemt toe naarmate de temperatuur hoger wordt
  5. Vergelijking van deze curve met de door KNMI uitgevoerde homogenisatie suggereert dat die KNMI-homogenisatie het verschil eerder onder- dan overschat.

Aangezien de KNMI-homogenisatie wél kennis over de meteorologie in de analyse betrekt en wij niet, zien wij geen reden de KNMI-homogenisatie verder te wantrouwen.

Aanleiding
Lange tijdreeks van temperatuurwaarnemingen in De Bilt

In heel veel discussies over klimaatverandering zijn lange tijdreeksen van temperatuurwaarneming van groot belang. In Nederland wordt daarvoor een reeks metingen in De Bilt gebruikt. Die reeks begint in 1901 en loopt nog steeds door. Een probleem met deze lange tijdreeks is dat in 1951 de meetmethode in De Bilt is veranderd (https://knmi.nl/over-het-knmi/nieuws/homogenisatie-zorgt-voor-betrouwbare-temperatuurreeksen). De meethut is verplaatst en van een ander type. Figuur 1  laat het gevolg van die verandering op de gemeten waarden zien.

Figuur 1 (klik voor een grotere versie).
Ruwe data van het meetstation De Bilt: de dagelijks maximale temperatuur (https://www.knmi.nl/nederland-nu/klimatologie/gemeten-reeksen).
Voor elk jaar in de tijdreeks is het hoogste, het laagste (linker kolom), de 98-percentiel (7 warmere c.q. koudere dagen in elk jaar; middelste kolom) en het 90-percentiel (36 warmere c.q. koudere dagen in elk jaar; rechter kolom) weergegeven.
De data vóór de aanpassing van de meethut in rood, data voor ná aanpassing van de meethut in blauw.

Zo op het oog zien we al bij de hoogste temperaturen een sprong in de tijdreeks. Die sprong lijkt kleiner te worden bij minder warme dagen, zoals gemeten met het etmaalmaximum. Op de koudste dagen is op het oog geen discontinuïteit te zien. Dezelfde analyse bij de etmaalgemiddelden en de etmaalminima, zoals gemeten in De Bilt geeft ook vergelijkbare plaatjes: op de warmste dagen in de Bilt lijkt de nieuwe meethut tot een paar graden lagere temperaturen te registreren dan de oude meethut.
Lees verder

Europese hittegolf in juni versterkt door klimaatverandering

De laatste week van juni zat een groot deel van Europa te zweten in een hittegolf. Hoewel in Nederland de definitie van hittegolf net niet werd gehaald, was het ook hier een aantal dagen achter elkaar erg warm.

Het zwaartepunt van de warmte in Europa lag in Frankrijk, zoals in de figuur hieronder te zien is. Het KNMI schrijft hierover:

Toevallig was er die week net een grote conferentie over extreem weer en klimaatverandering in Toulouse in Zuid-Frankrijk (waar donderdag 40,2 ºC gemeten werd, een record voor juni, en de nacht daarvoor niet koeler werd dan 24,2 ºC, een nieuw record voor het hele jaar). Met een aantal wetenschappers die daar aanwezig werd besloten de meetgegevens door te rekenen en met de uitkomsten van klimaatmodellen te vergelijken. Deze ‘snelle attributiestudie’ werd geleid door Geert Jan van Oldenborgh van het KNMI.

Het vorige warmterecord voor Frankrijk werd compleet weggevaagd met 45,9 °C.

De temperatuur van de drie warmste dagen in juni 2019 vergeleken met de drie warmste dagen in juni 1981-2010. Bron KNMI/E-OBS

Zowel op basis van klimaatmodellen als op basis van observaties kan iets gezegd worden over de toegenomen waarschijnlijkheid van een hittegolf met deze intensiteit. Wat opvalt is dat de modellen een stuk lager uitkomen: een factor 2 tot 20 keer zo waarschijnlijk. Afgaand op de observaties is dit zo’n 200 keer zo waarschijnlijk, met een range van 10 tot 10.000. De oorzaak voor het relatief grote verschil tussen waarnemingen en modellen is niet duidelijk. De onzekerheid in de precieze toename is dus aanzienlijk, maar dat een dergelijke hittegolf veel waarschijnlijker is geworden is wel duidelijk.

Toename in waarschijnlijkheid van een hittegolf zoals in Juni 2019. Links voor heel Frankrijk, rechts voor de stad Toulouse. Blauw is gebaseerd op observaties, rood op modellen.

Je kunt er ook op andere manier naar kijken. Volgens de metingen is deze hittegolf 4 graden warmer dan een hittegolf die met dezelfde frequentie optrad in het pre-industriële klimaat. Volgens de modellen is het verschil 2 graden.

Toename in de temperatuur van een hittegolf met dezelfde frequentie als die in Juni 2019. Links voor heel Frankrijk, rechts voor de stad Toulouse. Blauw is gebaseerd op observaties, rood op modellen.

Zondagavond was er een reportage in Nieuwsuur hierover, waarvoor Geert Jan van Oldenborgh (KNMI), Dim Coumou (VU) en ik (AUC) waren geïnterviewd.

Worden de warmste dagen in Nederland warmer?

Gastblog van Tinus Pulles

Wordt het warmer?

Er is recentelijk veel discussie rondom de vraag of het warme weer van de laatste weken wordt veroorzaakt door klimaatverandering. Op Twitter leidt dat tot een lange reeks van tweets over deze kwestie. Een van de topics is de “hittegolven”: worden er dat nu meer of niet? “Hittegolven” en met name de frequentie daarvan wordt hier gezien als één van de indicatoren dat het klimaat warmer wordt en de extremen wellicht extremer.

Hittegolven

In deze discussie is het van belang je te realiseren dat er verschillende definities van het begrip “hittegolf” zijn:

  • De “informele” definitie in het algemeen spraakgebruik (van Dale): een periode met zeer hoge temperaturen
  • De “officiële” definitie in de meteorologie (KNMI): een serie van minstens 5 zomerse dagen waarvan er zeker 3 tropisch zijn
    • een zomerse dag heeft een (maximum) temperatuur van 25,0 graden of hoger.
    • een tropische dag is volgens de meteorologie een dag waarop de maximumtemperatuur 30,0 graden of hoger is.

Deze twee verschillende definities zijn verwarrend in een discussie tussen niet-deskundigen. Wanneer bijvoorbeeld twee “officiële” hittegolven, kort na elkaar plaatsvinden (zoals in de afgelopen periode, zullen die in veel gevallen als één periode met zeer hoge temperaturen worden waargenomen. Of, met andere woorden, als die enkele koelere dag tussen twee officiële hittegolven niet plaatsvindt, is het maar één officiële hittegolf, terwijl er in het spraakgebruik nog steeds één periode met zeer hoge temperaturen is voorgekomen.

Er kan dus een verschil zijn tussen het aantal hittegolven dat officieel wordt geteld en dat aantal dat informeel wordt waargenomen. Dit is nog los van de mogelijkheid dat bij een officiële hittegolf in de Bilt (“nationale hittegolf”) op andere plaatsen in het land géén formele hittegolf wordt waargenomen. En omgekeerd: bij een lokale hittegolf elders in het land hoeft die niet ook in de Bilt te zijn waargenomen.

Homogeniseren van meetgegevens

Een tweede probleem bij het vaststellen of het aantal hittegolven in de loop der jaren verandert, is dat de metingen van het KNMI niet altijd volledig consistente meetseries kunnen leveren. Meetlocaties kunnen veranderen en meetinstrumenten kunnen worden verbeterd en vernieuwd. Beide veranderingen zijn in de loop van de afgelopen 120 jaar voorgekomen. Het KNMI probeert daarom uit de ruwe metingen consistente tijdreeksen af te leiden, de zogenaamde gehomogeniseerde meetreeksen. Een belangrijk aspect van dit homogeniseren is dat de nieuwere meetopstelling tot ongeveer 2 graden lagere temperaturen waarneemt dan de oudere. Deze 2 graden betreft de maximum waarden op warmere dagen, voor de gemiddelde dagwaarden kon dit oplopen tot circa 1,1 graad. Dat betekent dat in de “officiële” definitie van een hittegolf dagen, die in de oude methode als nét zomers of nét tropisch worden gezien, in de nieuwere methode niet meer zomers of tropisch zullen zijn. Daarmee neemt dus het aantal “officiële” hittegolven in de periode dat de oude opstelling werd gebruik af. Met name Marcel Crok maakt zich daar nogal druk over. Maar hij niet alleen. De werkelijkheid verandert uiteraard niet door deze homogenisatie en ook niet door de nieuwe meetmethode of de andere locatie.
Lees verder

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

Extreme Regenval: We zullen er aan moeten wennen

Op het moment van schrijven schijnt de zon in mijn woonplaats en maken mijn zonnepanelen en zonneboiler overuren. Het is warm en er is geen wolkje aan de lucht. Dat is niet de hele week zo geweest, want hier en daar heeft het toch wel even geregend in Nederland. En niet zo’n beetje ook! We zijn verrast met wolkbreuken en hoosbuien zoals bijvoorbeeld donderdag 21 juli door Willemijn Hoebert werd getoond op het NOS Journaal.

Figuur 1: Een beeld uit het NOS Journaal van 20.00 uur op 21 juli 2016.

Eerder dit voorjaar hebben we hier in Nederland en in onze buurlanden meer van dit soort extreme regenval gezien. Regen met een grote hoofdletter R. Plensbuien, ondergelopen akkerbouwgebieden, blank staande straten, boeren die zich slachtoffer voelen van klimaatverandering, water in huizen en zelfs modderstromen in Duitsland. Over dat laatste zei een collega van me op het werk: “Dat verwacht je hier in de buurt toch niet, zoiets gebeurt normaliter alleen in landen ver weg”.  Nou, onze verwachtingen zullen we wat bij moeten stellen als gevolg van de klimaatopwarming.

Lees verder

Hiaten in de temperatuurstijging?

Door Geert Jan van Oldenborgh, KNMI

“De laatste jaren warmt de aarde niet meer op” is tegenwoordig een veelgehoorde opmerking. Is dat inderdaad zo, en is de conclusie dan ook dat de verdere opwarming onderschat wordt door de klimaatmodellen waarop het IPCC en KNMI hun toekomstverkenningen baseren? En hoe komt het dan dat Nederland, Europa en misschien de wereld in 2014 weer op een temperatuurrecord afstevenen?

De stijging van de wereldgemiddelde temperatuur vlakt af

De meest gebruikte maat voor de opwarming is de wereldgemiddelde temperatuur. Deze heeft een vreemde definitie: het is de zeewateroppervlaktetemperatuur (SST) boven open water en de 2-meter temperatuur boven land. (De gebieden met zeeijs worden niet meegenomen of geïnterpoleerd vanaf landstations.) De reden hiervoor is een praktische: er zijn veel meer metingen van de zeewatertemperatuur dan van de luchttemperatuur boven zee, en de oceanen beslaan nu eenmaal 70% van het aardoppervlak. Het verschil tussen SST en T2m boven zee is klein en verandert niet veel, dus als we alleen naar de anomalieën kijken maakt dat verschil niet uit.

Figuur 1: De anomalie van de jaargemiddelde wereldgemiddelde temperatuur (GISTEMP, NASA/GISS), waarin gebieden zonder metingen geïnterpoleerd worden. 2014 is een schatting gebaseerd op de metingen van januari-november en persistentie voor december.

Het oude argument was dat de wereld sinds 1998 niet meer is opgewarmd. Je kan die uitspraak op twee manieren interpreteren. De eerste manier was dat er geen warmer jaar gekomen is. Dat jaar was namelijk door de record-sterke El Niño van 1997/1998 een kwart graad warmer dan de trendlijn van 0.16 K/10jr. Dat record is echter in 2005 en 2010 gebroken, dus dat argument gaat niet meer op. Een verwarrende omstandigheid is dat in één oude dataset, HadCRUT3 van het Britse Met Office, de bijdrage van het sterk opwarmende noordpoolgebied systematisch onderschat werd, zodat die 1998 wel als warmste jaar beschouwde. Dat is inmiddels gecorrigeerd in de nieuwe HadCRUT4 dataset, waarin de metingen van veel meer stations in het poolgebied opgenomen zijn.
Lees verder

Red de Cabauw curve

Door Bart Verheggen en Hans Custers

Bijna een jaar geleden verscheen er op dit blog een stuk over het dreigende einde van de Keeling curve: de metingen van CO2 in de atmosfeer op Mauna Loa, Hawaii. De Keeling curve werd uiteindelijk (voor de komende vijf jaar) gered door een donatie van een half miljoen dollar van Wendy en (ex-Google-baas) Eric Schmidt.

In het NRC van vandaag bericht Paul Luttikhuis dat de Nederlandse versie van de Keeling curve nu tot een einde dreigt te komen (zie ook zijn NRC blog). De regering wil de financiering van CO2-metingen door ECN, bij het meetpunt van het KNMI in Cabauw, stoppen. Omdat ze niet strikt noodzakelijk zouden zijn.

Daar valt wel wat op af te dingen. Het is belangrijk voor het energie- en klimaatbeleid om goed de vinger aan de pols te houden wat de emissies precies zijn en hoe die zich ontwikkelen. Daarvoor zijn metingen onontbeerlijk. Met name metingen op hoge masten zijn heel nuttig, omdat die representatief zijn voor een groter oppervlak dan grondmetingen (die bijvoorbeeld verstoord kunnen worden door een voorbijrijdende auto).

Deze metingen kunnen bijvoorbeeld als input dienen voor atmosferische simulatiemodellen, en door die in “inverse modus” te draaien kun je dan de emissies uitrekenen. Dit heet inverse modelering, omdat normaalgesproken diezelfde modellen worden gebruikt om vanuit de aangenomen emissies en de meteorologische windvelden de concentratie als functie van tijd en plaats te berekenen. Door input en output om te draaien kun je de aangenomen emissies verifiëren op basis van de observaties. Emissieverificatie dus. Daar heb je natuurlijk wel goede, representatieve metingen voor nodig over langere tijd.

Op basis van deze methode, namelijk het koppelen van toren-metingen aan inverse modelering, is bijvoorbeeld gebleken dat de emissies van methaan en lachgas in een aantal landen toch wel wat hoger waren dan de officiële “emission inventories”. De toren metingen worden ook veelvuldig gebruikt voor “ground truthing” van satelliet gegevens. Een meetmast zoals Cabauw is onderdeel van onze kennis-infrastructuur. Het is niet voor niets gekenmerkt als een zogenaamde “super-site” voor meteorologische observaties.

Cabauw 2
Lees verder