Wat het asgrauwe schijnsel van de maan zegt over de albedo van de aarde

“There is no dark side in the moon, really. Matter of fact, it’s all dark. The only thing that makes it look light is the sun.”
(Gerry O’Driscoll, portier van Abbey Road Studios, op The Dark Side of the Moon van Pink Floyd)

Vandaag laat ik een keer alle maatschappelijke relevantie en urgentie van klimaatverandering voor wat die is. In dit stuk komt de wetenschapsnerd in mij aan het woord. Die wetenschapsnerd wordt nog regelmatig verrast door de combinatie van inventiviteit en vakkennis waarmee onderzoekers te werk gaan om meer te weten te komen over het klimaat. Zelfs de maan blijkt een bron van informatie.

Natuurlijk had Gerry O’Driscoll gelijk. De maan geeft zelf geen licht. Maanlicht is gereflecteerd zonlicht. Maar de maan ontvangt niet alleen direct zonlicht. Zoals de maan aardig wat licht kan geven in een donkere nacht op aarde, kunnen maannachten verlicht worden door de aarde. Dat is vooral goed te zien in de nachten kort voor en na een nieuwe maan. Op de maan is het dan bijna volle aarde. Een deel van het aardlicht wordt vanaf het maanoppervlak weer weerkaatst naar de aarde. Genoeg om met het blote oog te zien. Asgrauw licht of asgrauw schijnsel, zo wordt dat door de maan gereflecteerde aardlicht genoemd.

Een volle aarde geeft ongeveer honderd keer meer licht op de maan dan een volle maan op aarde. Ten eerste omdat de aarde veel groter is en dus meer zonlicht weerkaatst. Maar ook omdat de aarde een hogere albedo heeft. De albedo is de fractie van het zonlicht dat door een oppervlak wordt weerkaatst. De gemiddelde albedo van de aarde is 0,3, maar de variatie van tijd tot tijd en plaats tot plaats is groot. Versgevallen sneeuw heeft een albedo van 0,8 tot 0,9. Voor bewolking varieert het sterk: de albedo kan oplopen tot ruim 0,8 voor een dik wolkenpak, terwijl hoge sluierbewolking amper zonlicht weerkaatst. De albedo van zeewater is 0,06 en voor land varieert de waarde, onder meer afhankelijk van het type begroeiing, van ruwweg 0,05 tot 0,3. De albedo van de aarde is dus een stuk groter dan die van het land- en zeeoppervlak. Dat komt vooral door de bewolking, die een aanzienlijk deel van het aardoppervlak bedekt en daarnaast door sneeuw en ijs. De maan heeft geen atmosfeer en geen water en dus ook geen wolken, sneeuw en ijs. Dat verklaart grotendeels de lagere albedo van ongeveer 0,12. (Overigens kan de precieze waarde van de albedo afhangen van de context. De albedo voor zichtbaar licht is vaak anders dan die voor het volledige spectrum van zonnestraling. Ook de hoek van inval van het zonlicht kan invloed hebben. De getallen die in de wetenschappelijke literatuur worden genoemd kunnen daarom wat variëren)

Lees verder

Wat is nou precies de wisselwerking tussen klimaatverandering en orkanen?

Eerder gepubliceerd in de Leeuwarder Courant. Ik viel daar in voor Bart in het klimaatpanel van de krant.

De periode van half augustus tot eind oktober, wanneer het zeewater het warmst is, vormt het hoogtepunt van het Atlantische orkaanseizoen. En dus is het ook de periode waarin steevast de vraag opkomt in hoeverre klimaatverandering invloed heeft op orkanen.

Het is geen kwestie waarop een heel eenvoudig antwoord te geven is. We kunnen wel met een eenvoudig begin beginnen: een specifieke orkaan wordt nooit veroorzaakt door klimaatverandering. Zo werkt het niet. Weersverschijnselen, van een mistbank tot een orkaan, van een schapenwolkje tot een wekenlange periode van regen, worden veroorzaakt door een samenloop van allerlei omstandigheden. Al die verschillende omstandigheden kunnen beïnvloed worden door klimaatverandering. Om iets te zeggen over de invloed van klimaatverandering op orkanen en op de schade die ze kunnen veroorzaken, moeten we dus kijken naar de verschillende factoren die daar een rol een spelen.

Krachtigste orkaan

Op de schade kan de mens veel invloed hebben. Dat bleek onlangs, toen orkaan Ida over New Orleans trok. Ida was de krachtigste orkaan die daar ooit aan land was gekomen, maar het aantal slachtoffers was veel kleiner dan bij Katrina in 2005. De nieuwe kustverdediging bleek te werken, maar ook het tijdig waarschuwen en evacueren van bewoners leverde een belangrijke bijdrage. Desondanks vielen er nog tientallen doden en was er voor miljarden aan schade, niet alleen in New Orleans en omgeving, maar ook veel verder naar het noordoosten, waar overvloedige neerslag viel uit de restanten van Ida.

Natuurlijk is de harde wind van een orkaan gevaarlijk, maar de meeste schade en slachtoffers vallen door overstromingen die het gevolg zijn van de stormvloed en van de extreme neerslag die altijd samengaan met zo’n orkaan. Ida liet op sommige plekken in tweeënhalve dag meer dan 280 millimeter regen vallen, bijna een derde van wat er in Nederland gemiddeld in een jaar valt.

Het kan nog extremer. In een ander Nederland, een plaatsje in Texas, viel in 2017 anderhalve meter regen in enkele dagen, toen orkaan Harvey daar overtrok. Volgens orkaanonderzoekers zou dat in het koelere klimaat van anderhalve eeuw geleden ruwweg een kwart (15 tot 35 procent) minder zijn geweest. Nog steeds meer dan genoeg om forse overstromingen te veroorzaken, maar het is toch een behoorlijk verschil. Om dat verschil te begrijpen moeten we kijken naar hoe een orkaan werkt.

Lees verder

Anticiperen of reageren

Geprojecteerde toename van enkele typen extreem weer bij opwarming van 1°C (nu), 1,5°C, 2°C en 4°C t.o.v. de pre-industriële temperatuur. Bron: IPCC AR6 Werkgroep I, Summary for Policymakers

Adaptatie. Dat is een belangrijk onderdeel van het klimaatbeleid, overal in de wereld. Daarmee trap ik een open deur in, want dat we ons aan het veranderende klimaat aan moeten passen is niet meer dan een onontkoombaar feit. Toch doe ik dat maar, om te voorkomen dat ik het verwijt krijg onvoldoende aandacht te hebben voor adaptatie. Of voor het vermogen van de mens om zich aan allerlei omstandigheden aan te passen.

Behalve een onontkoombaar feit is adaptatie ook vaak een holle kreet in discussies over het klimaat. Vooral in de retoriek van tegenstanders van maatregelen om klimaatveranderingen te beperken, en van sommigen die cynisch zijn over de kans dat die maatregelen op tijd zullen komen. Het is dan een holle kreet omdat er in die retoriek vaak een valse tegenstelling verborgen zit. Maar ook omdat er een echte tegenstelling in het begrip besloten zit, die vrij structureel onderbelicht blijft.

Over de valse tegenstelling hebben we het hier wel vaker gehad. De suggestie is nogal eens dat er een keuze gemaakt zou moeten worden tussen ofwel adaptatie, ofwel mitigatie. Natuurlijk is dat nonsens. Adaptatie is, zoals ik al zei, geen keuze maar een gegeven. Het klimaat verandert en daar zullen we mee moeten leven. De vraag waar het werkelijk om gaat is tot hoever dat aanpassingsvermogen reikt en waar het punt ligt waarop voorkomen beter is dan genezen. De beslissing daarover kan alleen de politiek nemen: wetenschappelijke kennis kan hier wel bij helpen, maar uiteindelijk is het vooral een afweging op basis van waarden en belangen. In 2013 heeft de wereldpolitiek in Parijs besloten om, alle wetenschappelijke kennis met bijbehorende onzekerheden in beschouwing genomen, dat punt vast te stellen op “well below 2°C”.

De tegenstelling waar in mijn ogen veel te weinig aandacht voor is, is die tussen proactieve en reactieve adaptatie. Anticipeer je in beleid op te verwachten veranderingen, of wacht je simpelweg af tot die veranderingen plaatsvinden en reageer je daarop? Een dijk bouwen na een overstroming, om herhaling te voorkomen, is reactief. Een kustverdediging ontwerpen of versterken met het oog op de verwachte zeespiegelstijging en toename in extreme neerslag is proactief. Overigens is het onderscheid niet altijd scherp. De aanleiding voor maatregelen is vaak reactief: een ramp of bijna-ramp, bijvoorbeeld. Maar bij het ontwerp en de uitvoering wordt dan meestal wel proactief gedacht.

Lees verder

Bij De Telegraaf ligt de rode loper voor Clintel altijd klaar

De Telegraaf en Clintel zijn dikke maatjes. Clintel-duo Berkhout en Crok kreeg in twee weken tijd drie keer de ruimte om uit te pakken met klimaatfabeltjes, in twee opiniestukken en een redactioneel verhaal. Marcel Crok kwam aan het woord in het redactionele verhaal dat over het nieuwe IPCC-rapport gaat. De strekking van het verhaal is dat ‘rampscenario’s leidend’ zouden zijn in dat rapport.

Marcel Crok snijdt zichzelf daarin pijnlijk in de vingers met een typisch gevalletje de pot verwijt de ketel. Het IPCC schijft: “Human influence very likely contributed to the decrease in Northern Hemisphere spring snow cover since 1950”. Crok noemt dat een cherry-pick, want volgens ‘veelgebruikte data van de Amerikaanse Rutgers University’ zou er in de wintermaanden juist een kleine toename van de sneeuwbedekking zijn. En dat is de echte cherry-pick. Het IPCC kijkt namelijk niet alleen naar die ene dataset, maar naar alle gegevens die er zijn. En in dat totaal zijn de ‘veelgebruikte data’ van Rutgers de uitzondering. Het IPCC houdt wel rekening met die gegevens en schrijft dan ook (2.3.2.2 p. 2-62) dat er een aanzienlijke onzekerheid is over de trends vanaf 1978 voor de maanden oktober tot en met februari. Maar dat doet niet af aan de constatering dat er, op basis van alle informatie, een afname is als je het over het hele jaar bekijkt. In hoofdstuk 9 van het rapport is te lezen en te zien (zie figuur 9.23 hieronder) dat de trend voor alle maanden van het jaar negatief is.


Lees verder

Het IPCC legt het nog één keer uit

De korte samenvatting: ja mensen we weten het zeker. Het klimaat warmt op door onze uitstoot van broeikasgassen, daardoor neemt extreem weer toe, smelt er steeds meer ijs en stijgt de zeespiegel steeds sneller. De toekomstige opwarming hangt in hoge mate af van de hoeveelheid broeikasgassen zoals CO2 die wij met z’n allen nog gaan uitstoten. Om te voorkomen dat de opwarming een bepaalde waarde overstijgt (bijv. 2 graden boven het gemiddelde van eind 19e eeuw) zal de netto CO2-uitstoot naar nul moeten (bijv. omstreeks 2075).

De progressie in de klimaatwetenschap zoals die in de IPCC-rapporten vastgelegd wordt, betekent niet dat er plotseling drastisch nieuwe inzichten ontstaan, maar geeft vooral meer zekerheid en duidelijkheid over bestaande inzichten. De boodschap van het IPCC is dan ook al jaren grotendeels hetzelfde zoals onderstaande cartoon zo mooi weergeeft. 

Vanaf vandaag is het nieuwe IPCC rapport van werkgroep 1 publiekelijk beschikbaar. Deze gaat over de physical science basis; werkgroep 2 gaat over de effecten en adaptatie (aanpassing); werkgroep 3 over mitigatie (emissiereductie). Hans schreef al eerder een duiding van hoe het IPCC werkt. Hier pikken we een aantal krenten uit de pap van de Summary for Policymakers (SPM) van dit nieuwe IPCC-rapport.

Vorige IPCC rapporten gaven aan hoe waarschijnlijk het was dat de opwarming sinds 1950 door menselijke uitstoot van broeikasgassen (AR4) of menselijke activiteit (AR5) was veroorzaakt. Een vergelijkbare uitspraak lijkt in AR6 SPM te ontbreken. Daarvoor in de plaats opent het rapport  met een veel simpelere – en waarschijnlijk begrijpelijkere – uitspraak:

It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land.

Lees verder

Open Discussie Zomer 2021

Klimaatverandering stond voor het eerst sinds lange tijd weer hoog op de agenda. Zo was er de verzengende hittegolf in het oosten van Noord Amerika, met maximum temperaturen die ver uitstaken boven wat voor mogelijk werd gehouden. Bosbranden volgden. Dichter bij huis traden rivieren buiten hun oevers door extreme regenval.

Ander klimaatnieuws kwam van de EU, waar de Green Deal steeds meer vorm begint te krijgen. De aangescherpte doelstelling – 55% minder uitstoot van broeikasgassen in 2030 vergeleken met 1990 – wordt vergezeld van een uitgebreid pakket aan maatregelen. Dit behelst zowel financiële prikkels als geboden en verboden. Het weglekken van emissiereductie naar het buitenland wordt vermeden door een importheffing. Het emissiehandelssysteem (ETS) wordt uitgebreid naar de verschillende transportsectoren (te land, ter zee en in de lucht) en aangescherpt door een sneller dalend plafond aan emissierechten.

De Telegraaf trekt al vrij voorspelbaar ten strijde tegen deze klimaatplannen, maar de ironie van onderstaande combinatie van berichten is hun wellicht ontgaan. Vooralsnog geldt volgens de meeste analyses dat voorkomen beter – en goedkoper – is dan genezen.

In deze Open Discussie kunnen klimaatzaken die geen betrekking hebben op recente blogs aan de orde worden gebracht.

Overstromingen in Limburg, Duitsland en België door extreem zware buien

Bij de zware regenbuien van vorige week viel meer dan een gemiddelde maandsom aan regen in een paar dagen. Door al het regenwater aangezwollen traden op veel plaatsen de Maas, de Rijn en ettelijke zijrivieren buiten hun oevers, met veel schade en mensenleed tot gevolg. In België en Duitsland vielen daarbij veel doden, wat Nederland gespaard is gebleven. Zonder grootschalige waterveiligheidsprojecten zoals Ruimte voor de Rivier en de Maaswerken zouden veel meer mensen in Nederland natte voeten en woonkamers hebben gekregen, hebben diverse experts opgemerkt.

Aangezien warme lucht meer waterdamp kan bevatten (7% meer per graad Celsius) is een bijdrage van klimaatverandering aan de zware regenbuien zeer aannemelijk. Voor extreme buien kan dit zelfs oplopen tot het dubbele (14% per graad Celsius, de zogenaamde Super-Clausius–Clapeyron Scaling), omdat de convectie ook toeneemt bij hogere temperaturen. Het is juist deze opstijgende luchtstroom waardoor de lucht verzadigd raakt met waterdamp en wolkendruppels zich vormen. Hoe sterker de opwaartse luchtstroom, hoe meer vloeibaar water (in de vorm van wolkendruppels) zal ontstaan.

Het lagedrukgebied waar de regenwolken zich vormden, lag ingeklemd tussen hogedrukgebieden en kon daardoor niet van plaats veranderen. Dit had tot gevolg dat de regenbuien stationair bleven draaien boven een bepaalde regio en de schade daar zo kon oplopen. Het patroon van zwakkere westenwinden in de zomer als gevolg van klimaatverandering kan hieraan hebben bijgedragen. Dergelijke persistente weersystemen worden mede beïnvloed door de zwakker wordende straalstroom, al zijn de ins en outs daarvan nog onderwerp van een levendige wetenschappelijke discussie.

Langetermijnmetingen wijzen uit dat de intensiteit van zware regenbuien in Nederland is toegenomen. Hayley Fowler, Geert Lenderink en collega’s schreven recent een review artikel over extreme buien, met de duidelijke titel: Anthropogenic intensification of short-duration rainfall extremes.

In een ander recent artikel concluderen Abdullah Kahraman en collega’s dat het stationair draaien van extreme regenbuien inderdaad vaker zal voorkomen onder invloed van klimaatopwarming:

Using 2.2 km climate simulations, we show that a future increase in precipitation extremes across Europe occurs, not only because of higher moisture and updraft velocities, but also due to slower storm movement, increasing local duration.

De grond was hier nog niet droog en toen kwam het nieuws uit Zhengzhou in China, waar in een etmaal meer dan 600 mm regen viel. Ter vergelijking, in Nederland valt gemiddeld zo’n 850 mm per jaar.

Climate Change in Action – De hittegolf in Noordwest-Amerika


(Bron image: Scott Duncan)

Berichten over extreem weer zijn de laatste tijd geen zeldzaamheid. Als voorbeeld een klein bloemlezing wat ik de afgelopen paar weken zoal aan nieuwskoppen ben tegengekomen op de NOS-site:

Dat we met enige regelmaat geconfronteerd worden met extreem weer, zoals ondergelopen straten of uitzonderlijke temperaturen, mag geen verrassing heten. Extreem weer kan extremer worden, vaker voorkomen, of langer aanhouden door klimaatverandering. Het IPCC schreef al in 1990 over een mogelijke toename van intense regenbuien en een toename van dagen met hoge temperaturen (blz. XXIII van de Policymakers Summary). Goed te begrijpen ook, het woord “opwarming” spreekt voor zich en in een warmere wereld kan de atmosfeer meer vocht bevatten en kan er meer water naar beneden komen bij een bui. Niet alle extreme weersgebeurtenissen worden versterkt door klimaatverandering en het is sowieso lastig om te bepalen of in welke mate de door ons mensen veroorzaakte klimaatverandering van invloed is geweest op een weersgebeurtenis. Wetenschappers zijn hier druk mee bezig en ze proberen tegenwoordig om bij bijzondere gebeurtenissen dit soort attributiestudies heel snel uit te voeren. Hiertoe is World Weather Attribution opgericht, een internationaal samenwerkingsverband van wetenschappers van verschillende instituten. Een eerder voorbeeld van een van hun studies is het onderzoek naar de Europese hittegolf van 2019. En nu al ligt er een attributiestudie (Philip et al.) naar de bizarre hittegolf in Noordwest-Amerika, iets meer dan een week na het bericht over de recordtemperatuur van 49,5 graden in Lytton, Canada. Het is een bijzonder knappe prestatie om in een zo’n korte tijd een goed doorwrocht wetenschappelijk rapport te schrijven met maar liefst 27 onderzoekers (en zonder funding). De conclusie van het artikel vat ik heel kort maar even samen als: Climate Change in Action!
Lees verder

66 miljoen jaar CO2 en klimaat

Over het klimaat van de afgelopen 66 miljoen jaar, het Cenozoïcum, worden steeds meer geheimen ontsluierd. Via boringen in de zeebodem kan men afzettingen naar boven halen die heel lang geleden gevormd zijn en uit de samenstelling van die afzettingen kan men vervolgens allerlei zaken afleiden over het klimaat van de tijden die ver achter ons liggen. Hoe dieper de boring hoe verder terug in de tijd. Iets minder dan een miljoen jaar geleden, een half jaartje, hebben we hier een stuk gepubliceerd over Westerhold et al. 2020 dat een temperatuurreconstructie betrof over het Cenozoïcum. In mei van dit jaar is een review-artikel gepubliceerd, Rae et al., over het CO2-gehalte in de atmosfeer over dezelfde periode. In het review-artikel passeert veel de revue; de chemie van CO2 in zeewater, de methodiek achter de diverse CO2-reconstructies en pH-reconstructies, het klimaatbeeld over het gehele Cenozoïcum, de koppeling tussen CO2 en het klimaat in die periode en een kleine blik in de toekomst. Dit alles voorzien van veel referenties waarmee een geïnteresseerde lezer geruime tijd zoet zou kunnen zijn. Het meest in het oog springende gedeelte van het artikel is een weergave van de temperatuur, het zeeniveau en het CO2-gehalte over de afgelopen 66 miljoen jaar. Deze fraaie grafiek is hieronder weergegeven in figuur 1.

Figuur 1. De temperatuur, het zeeniveau en het CO2-gehalte tijdens het Cenozoïcum, de afgelopen 66 miljoen jaar. De data zijn resp. afkomstig uit Westerhold et al. 2020, Miller et al. 2020 en Rae et al. 2021.

Lees verder

Nieuwe zeespiegelprojecties: de asymmetrische onzekerheid blijft

Een mariene ijskap. Foto: Bethan Davies / AntarcticGlariers.org

In Nature stonden vorige week twee artikelen met nieuwe projecties van de zeespiegelstijging. Of, om precies te zijn: de te verwachten bijdrage van het smelten van landijs daaraan. Voor de totale stijging moet daar nog de bijdrage van thermische expansie van zeewater bij worden opgeteld. Volgens het IPCC Speciale Rapport over de oceanen en de cryosfeer is dat, afhankelijk van hoeveel het opwarmt, zo’n 15 tot 30 centimeter aan het eind van deze eeuw. En, om helemaal compleet te zijn, er wordt ook nog enkele centimeters stijging verwacht als gevolg van grondwateronttrekking en veranderingen in opslag van zoet water op land.

De grootste onzekerheden zitten in de bijdrage van het landijs en dan vooral in die van de ijskappen van Groenland en Antarctica. De reden daarvoor is eenvoudig: er hoeft maar een fractie van al dat ijs te smelten om de zeespiegel een halve of een hele meter te laten stijgen. Hoe groot de fractie die smelt precies zal zijn en hoe snel dat smelten gaat is niet zo eenvoudig te voorspellen.

Er zijn nogal wat variabelen die invloed kunnen hebben op het smeltproces: de temperatuur, de hoeveelheid neerslag, de eigenschappen van het ijs en van de bodem waar het op ligt, enzovoort. Bij ijs dat op de zeebodem rust komen daar dan nog oceaanstromingen, de temperatuur van het zeewater en de eigenschappen van de zeebodem bij. Modellen die de bepalende processen gedetailleerd simuleren zijn behoorlijk complex. De rekentijd op supercomputers die nodig zijn voor dergelijke simulaties is duur en dus zit er een grens aan het aantal simulaties dat ijsonderzoekers uit kunnen voeren.

Tamsin Edwards heeft een statistische methode toegepast om uit bestaande simulaties extra informatie te peuteren. Het artikel met haar resultaten telt maar liefst 84 auteurs. Dat het er zoveel zijn komt vooral omdat Edwards een groot aantal ijskap- en gletsjermodellen heeft geanalyseerd (de modellen die meedoen in het Ice Sheet Model Intercomparison Project ISMIP6 en in het Glacier Model Intercomparison Project GlacierMIP) en de onderzoeksgroepen die die modellen hebben ontwikkeld allemaal mee hebben gewerkt. Met haar methode kan Tamsin Edwards eerdere berekeningen van die modellen “vertalen” naar de SSP-scenario’s die in het komende IPCC-rapport worden gebruikt.

De berekeningen laten een aanzienlijk verschil zien tussen de hoeveelheid ijs die smelt bij 1,5°C en bij 2°C opwarming. Bij 1,5°C zorgt smeltend landijs naar verwachting voor zo’n 13 centimeter zeespiegelstijging in 2100, bij 3°C (de te verwachten opwarming op basis van het totaal aan nu ingediende plannen in het kader van het Akkoord van Parijs) is dat bijna het dubbele: 25 centimeter. Vooral voor de hoeveelheid ijssmelt op Groenland maakt die anderhalve graad een groot verschil, ongeveer een factor 3. Voor berggletsjers is dat een factor twee. Voor Antarctica maakt een anderhalve graad weinig uit, volgens de modellen. Maar daar zit wel een adder onder het gras: asymmetrische onzekerheid.

Lees verder