Elke Nederlander zorgt met zijn CO2-uitstoot jaarlijks voor ongeveer 30 vierkante meter minder zee-ijs in het Noordpoolgebied in september. Dit volgt uit een onderzoek naar de relatie tussen de afname van het oppervlak aan zee-ijs in september en de menselijke CO2-emissies van Notz en Stroeve (onlangs verschenen in Science). De grafiek hierboven, gebaseerd op het Science-artikel, is afkomstig van de maandelijkse NSIDC (National Snow and Ice Data Center) nieuwspagina over het Arctische zee-ijs. Het NSIDC bespreekt op die nieuwspagina’s het wel en wee van het zee-ijs van de afgelopen maand. Volgens het NSIDC leverde november 2016 een laagterecord op voor de novembermaanden vanaf 1979 met gemiddeld 9,08 miljoen vierkante kilometer aan ijs. Naast het verstrekken van de actuele zee-ijs info besteedde het NSIDC deze maand enige aandacht aan het onderzoek van Notz en Stroeve.
Nu is het inmiddels wijd en zijd bekend dat het oppervlak van het gebied op de Noordpool bedekt met ijs een dalende trend vertoont, uiteraard met de gebruikelijke ups en downs. Deze daling is het grootst is in de maand september als het oppervlak aan ijs een minimum bereikt. De gemiddelde afname van het zee-ijs in september op de Noordpool is 87.200 vierkante kilometer per jaar voor de jaren 1979 t/m 2016.
Notz en Stroeve hebben de relatie onderzocht tussen de cumulatieve menselijke CO2-emissies en het oppervlak aan Arctisch zee-ijs voor de maand september volgens zowel observaties als klimaatmodellen. De grafiek bovenaan het blogstuk bevat alleen de gegevens van observaties, dit zijn data vanaf 1953 t/m 2015. De grafiek laat zien dat er voor die periode een lineair verband bestaat tussen de grootheden: Elke ton CO2 die wij mensen uitstoten leidt gemiddeld tot een afname van het oppervlak aan Arctisch zee-ijs in september met circa 3 vierkante meter (3.0 ± 0.3 m², gebaseerd op het voortschrijdend gemiddelde over 30 jaar – de dikke rode lijn in de eerste grafiek).
Volgens Notz en Stroeve is de afname van het oppervlak aan ijs evenredig met de toename van de ontvangen infraroodstraling als gevolg van de toename van broeikasgassen in de atmosfeer en de gerelateerde terugkoppelingen. Deze infraroodstraling die de atmosfeer terugzendt naar de aarde is weer evenredig met de cumulatieve CO2-emissies. Dit komt doordat het opwarmende effect van extra CO2 in de atmosfeer afneemt met een toenemende concentratie, maar dat wordt gecompenseerd doordat de opname van CO2 door het land en de oceanen langzaam daalt. Notz en Stroeve bespreken niet de toename van andere broeikasgassen of de invloed van aerosolen, voer voor verder onderzoek zou ik zo zeggen. Frappant is toch het gevonden lineaire verband. Zo schreef Dr. Geert Jan van Oldenborgh van het KNMI hier eerder in een blogstuk het volgende over de relatie tussen CO2 en de landtemperatuur: “Zo een hoge correlatie tussen twee variabelen die niet triviaal met elkaar samenhangen is zeldzaam in het klimaatsysteem.”.
Net als bij de observaties laten de klimaatmodellen een lineair verband zien tussen de cumulatieve menselijke CO2-emissies en de gemodelleerde afname van het oppervlak aan ijs in het Noordpoolgebied in september (eveneens op basis van het voortschrijdend gemiddelde over 30 jaar). Er zit echter nogal wat variatie in de grootte van de oppervlakte afname aan ijs per ton CO2 in de diverse klimaatmodellen en over het algemeen ligt deze waarde duidelijk lager dan bij de observaties: gemiddeld 1,75 ± 0,67 vierkante meter per ton CO2. Veel klimaatmodellen lijken dit lineaire verband tussen de Arctische ijsafname in september en de cumulatieve CO2-emissies dus te onderschatten. Notz en Stroeve geven als mogelijke verklaring dat de modellen de hoeveelheid infraroodstraling die teruggezonden wordt naar de aarde onderschatten of een te lage TCR hebben. TCR is de klimaatgevoeligheid die van belang is als het gaat over perioden kleiner dan een eeuw. Opnieuw, het lijkt mij dat hier meer onderzoek nodig is om de oorzaak van de verschillen tussen de observaties en de modellen te achterhalen.
Via de gevonden relatie van de ijsafname van 3 m² per ton CO2 kunnen de historische CO2-emissies gebruikt worden om een indicatie te geven van de afname van de hoeveelheid zee-ijs op de Noorpool die elk mens in een bepaald land per jaar veroorzaakt. Het plaatje hieronder geeft daarvan een indicatie (voor 2013), zo te zien bekleden de Australiërs, Saoedi’s en Amerikanen de kopposities.
De kleur van Nederland is niet goed te zien in het plaatje hierboven. Mijn eigen schatting is als volgt:
De Nederlandse CO2-emissies in 2013 bedroegen 166 miljoen ton. We waren in 2013 met 16,8 miljoen mensen op dat minuscule kaartvlekje, dus was mijn eigen bijdrage aan de afname van het Arctische ijs in 2013 circa 3 x 166 / 16,8 ≈ 30 vierkante meter. Ik was in dat jaar alleen al goed voor een aardige woonkamer aan ijsafname in het Noordpoolgebied. Net als al mijn Nederlandse medeburgers.
Notz en Stroeve geven in hun artikel aan dat je met de gevonden relatie kunt afleiden hoeveel CO2 er nog uitgestoten kan worden voordat we het punt bereiken dat er in september geen zee-ijs meer ligt op de Noordpool, dit is ongeveer 1000 gigaton. De huidige mondiale CO2-emissies bedragen circa 36 gigaton per jaar, we kunnen volgens deze analyse dus nog grofweg 30 jaar op deze manier fossiele brandstoffen verstoken voordat het zover is. De onderzoekers merken ook op dat elke maatregel die we nemen om de CO2 uitstoot te verminderen door het gevonden lineaire verband direct zal leiden tot een vertraging in de afname van het zee-ijs.
Het IPCC meldde in 2013 het volgende over de ijsvrije Noordpool (AR5 hoofdstuk 11):
“For high GHG emissions such as those corresponding to RCP8.5, a nearly ice-free Arctic Ocean (sea ice extent less than 1 × 106 km² for at least 5 consecutive years) in September is likely before mid-century (medium confidence).”
Zoals meestal zijn dit soort prognoses onderhevig aan onzekerheden en afhankelijk van onze toekomstige CO2-emissies. De natuurlijke variatie geeft alleen al een onzekerheid van 2 decennia in een voorspelling van een ijsvrije Noordpool. Op een enkele zonderling na denkt niemand in de wetenschap dat het volgend jaar al zover zal zijn.
Klimaatverandering 
We hebben hier dus een keiharde voorspelling: bij 2600 Gt CO2 cumulatief is er geen arctisch drijfijs meer. Pak hem beet 2050 volgens deze nature grafiek.
We zullen zien.
LikeLike
@Hans Erren
Dat stond ook in de tekst van het blogstuk: over grofweg 30 jaar met de huidige emissiesnelheid. Het artikel van Notz en Stroeve spreekt van “before midcentury”. En de auteurs vermelden óók de onzekerheid door de natuurlijke variatie.
LikeLike
Ik reageer even opdat ik me kan opgeven voor updates.
LikeLike
30 m2 zegt me niet zo veel. Hoeveel m3 zou het zijn?
LikeLike
Cheesecurve,
De dikte van het ijs op de Noordpool neemt eveneens af en dus ook het volume. Meer daarover op: http://psc.apl.uw.edu/research/projects/arctic-sea-ice-volume-anomaly/
In beeld gebracht door Andy Lee Robinson:
LikeLike
Voor het zeeijs bij Antarctica zou je een tegengestelde relatie vinden: één ton CO2-uitstoot zorgt voor een *aangroei* van circa 3 m2…
Ofwel: wat is de (voorspellende) waarde van dit soort onderzoek?
LikeLike
@Cheesecurve
Klein sommetje.
Volgens PIOMAS neemt het ijsvolume in september af met 324 km³ per jaar (1979-2016: http://climexp.knmi.nl/data/ipiomas_mo.dat, data zijn in 1000 km³). Volgens NSIDC is de oppervlakteafname over dezelfde periode 87200 km²/jaar.
Dit betekent dat de dikte van het ijs in september afneemt met 1000 x 324 / 87200 = 3.7 m. Een afname van 30 m² per jaar met een dikte afname van 3.7 m geeft 111 m³.Update: Dit (doorgehaalde) sommetje klopt niet, stom van mij. De volume afname betreft alle ijs, niet alleen het ijsoppervlak dat verdwijnt (dank Bart). Op de PIOMAS pagina staat een grafiek met de gemiddelde ijsdikte:
In september is deze gedaald vanaf 1980 van gemiddeld circa 2 m naar circa 1 m. Een gemiddelde afname van 30 m² ijs in september 2013 betekent dan ongeveer ook 30 m³. In 1980 zou dat het dubbele zijn geweest. Dan vermoed ik daarbij dat het ijs aan de rand, dus waar die 30 m² over gaat, dunner is dan in het midden, dus de volume afname in september is waarschijnlijk lager dan 30 m³ per Nederlander in 2013.
Als ik me niet opnieuw vergis tenminste.
LikeLike
@Bert Amesz
Zoals je wel weet spelen er bij Antarctica andere processen een rol dan in het Arctische gebied.
Notz en Stroeve zeggen er het volgende over:
“Our results also suggest that regional differences in atmospheric heat-flux convergence or wind forcing do not significantly affect the Arctic-wide mean energy balance on the time scales that we consider here. On the other hand this also explains why the linear relationship does not hold in the Antarctic, where dynamical forcing from wind and oceanic heat transport are key drivers of the large-scale sea-ice evolution.”
LikeLike
“Voor het zeeijs bij Antarctica zou je een tegengestelde relatie vinden: één ton CO2-uitstoot zorgt voor een *aangroei* van circa 3 m2”
Eh, nee. De groei in Antarctica is aanzienlijk minder dan de daling van het noordpoolijs (ongeveer een factor 2,3).
LikeLike
Bert,
Hier de grafieken met de zeeijstrends in het noorden en zuiden:
Klik om toegang te krijgen tot SI_MinMax.pdf
Zoals Marco aangeeft is de aangroei in het zuiden veel kleiner dan het ijsverlies in het noorden.
LikeLike
Het ijsverlies in het noorden leidt tot minder weerkaatsing van zonlicht, de aangroei in het zuiden tot meer weerkaatsing. Volgens Tamino is de albedo-afname in het noorden ruim zes keer zo groot als de toename in het zuiden:
Zie hier de toelichting van Tamino:
https://tamino.wordpress.com/2012/10/01/sea-ice-insolation/
LikeLike
Als de door Jos genoemde trend in volume-afname van Arctisch zeeijs tijdens minimum lineair doorzet, dan zou over circa 14 jaar voor het eerst al het zeeijs verdwenen zijn. Dat zou dus twee keer zo snel zijn dan als we naar de lineaire trend van het oppervlak kijken. En wellicht versnelt de afname in volume nog?
LikeLike
Lennart,
De lineaire trend in de PIOMAS volume data van september zou ergens rond 2032/2033 de nullijn snijden (als ik met niet vergis zoals eerder hier). Uiteraard met een behoorlijke foutmarge. De vraag is natuurlijk of je deze trendlijn simpelweg door kunt trekken naar de verdere toekomst.
LikeLike
Nee, die vind je niet, vanwege het simpele feit dat sinds het begin van de satellietmeetreeksen de afname in minimum oppervlakte voor Arctisch zee-ijs circa tien keer groter is dan de toename voor het minimum oppervlakte van Antarctic zee-ijs. Dus eerder 0,3 m2.
Het is nog altijd een populaire mythe onder ‘skeptici’ dat de afname in Arctisch zee-ijs tenietgedaan wordt door een groei in Antarctisch zee-ijs, alsof wereldwijde obesitas en honger elkaar opheffen, maar dat is dus wat het is: Een mythe.
Het zee-ijs rond Antarctica vertoont een sterkere afname in de wintermaanden, en het vermoeden is dat dit te maken heeft met een verandering in windpatronen (een verandering in klimaat door opwarming?), waardoor het zee-ijs weggeblazen wordt van de kust, en het open water daarachter weer dichtvriest. Maar ondanks al dat extra ijs in de winter, smelt het bijna weer allemaal weg in de zomer, en is er dus ook geen sprake van meerjarig ijs rond Antarctica. In tegenstelling tot het Arctische gebied waar meerjarig ijs vroeger diktes van boven de 20-30 meter kon bereiken (tegenwoordig is er nog nauwelijks meerjarig ijs dikker dan 5 meter te vinden).
Heb je overigens de Antarctische zee-ijs grafiek voor november al gezien? Moet je echt even doen, is spectaculair.
LikeLike
Het zee-ijs rond Antarctica vertoont een sterkere afname in de wintermaanden
Ik bedoel natuurlijk ‘toename’.
LikeLike
Cijfers, hopeloos, ik raak altijd de kluts kwijt.
In Nederland wonen nu ongeveer 2,5 miljoen 65 plussers. Zijn zij gemiddeld goed voor 30 vierkante meter zee-ijs afname per jaar? Hoeveel is dat in totaal? Is dat 2,5 miljoen keer 30 vierkante meter? Hoeveel Vondelparken zijn dat? (470.000m2) Wat heeft een Chinees van 65 jaar op zijn of haar geweten?
Lieuwe
LikeLike
Neven, Marco, dat de aangroei bij Antarctica vele malen trager is dan de afname bij de Noordpool, was niet nieuw voor me. Ik schatte het verschil in trend op een factor 10, vandaar mijn 3 m2 (ipv de 30 m2 die Jos noemt). Hoe dan ook: de relatie met CO2 geldt niet voor Antarctica. Waarom dan wel zo’n simplistische benadering voor de Arctic? En wat is de dan voorspellende waarde (extrapolatie naar ‘nul’) als je geen rekening houdt met andere processen zoals oceaancirculatie, ijsdikte, watertemperatuur, neerslag van black carbon, sneeuwval, drift, etc?
LikeLike
Neven, Marco, dat de aangroei bij Antarctica vele malen trager is dan de afname bij de Noordpool, was niet nieuw voor me. Ik schatte het verschil in trend op een factor 10, vandaar mijn 3 m2 (ipv de 30 m2 die Jos noemt).
Jos heeft het ook over 3 m2 per ton CO2. Hoe dan ook, als dit gegeven niet nieuw voor je is, dan begrijp ik niet dat je die slappe vergelijking als argument gebruikt.
Hoe dan ook: de relatie met CO2 geldt niet voor Antarctica. Waarom dan wel zo’n simplistische benadering voor de Arctic?
Omdat de Arctic en Antarctic heel verschillend zijn? Omdat, als de opwarming doorzet, ook het zee-ijs rond Antarctica een afname gaat laten zien, en de kans minimaal is dat het zee-ijs in het Arctische gebied weer gaat groeien als de opwarming doorzet?
Stel dat iemand een lineair verband toont tussen CO2 en verdwijnende gletsjers, ga je dan miepen dan 5% van alle gletsjers wereldwijd juist dikker worden?
Geef gewoon toe dat dit een ontzettend slap argument is.
‘Dokter, waarom moet ik insuline spuiten? M’n buurman hoeft dat niet.’
‘Uw buurman heeft (nog) geen diabetes.’
LikeLike
En wat is de dan voorspellende waarde (extrapolatie naar ‘nul’) als je geen rekening houdt met andere processen zoals oceaancirculatie, ijsdikte, watertemperatuur, neerslag van black carbon, sneeuwval, drift, etc?
Wat is nou je probleem? Dat het niet precies 30 m2 (of 3 m2 per ton CO2) is? Moet het 15 of 20 m2 zijn? Of mag er niet over gepraat worden omdat er niet met 100% precisie gezegd kan worden om hoeveel m2 het gaat? Met uitzondering van hooguit oceaancirculatie, is de verandering in alle factoren die je noemt, zeer waarschijnlijk door menselijk handelen veroorzaakt.
De afname van Arctisch zee-ijs heeft zeer waarschijnlijk en grotendeels te maken met de menselijke uitstoot van broeikasgassen. De snelheid waarmee dit gebeurt, heeft vrijwel de complete wetenschappelijke wereld verrast. We weten niet wat hiervan de gevolgen kunnen zijn voor het smelten van Groenland (stijgen van zeespiegel), het smelten van permafrost op land en in zee, en het veranderen van weerspatronen op het Noordelijk Halfrond (toename in extreem weer).
Dus het zou zeer verstandig te zijn om de uitstoot van broeikasgassen zo veel mogelijk zo snel mogelijk terug te schroeven door a) verspilling tegen te gaan en b) de dan nog benodigde energie duurzamer op te wekken dan met fossiele brandstoffen.
Dat is de boodschap. Pogingen tot het bagatelliseren daarvan, de suggestie wekken dat er nul risico verbonden is aan deze ontwikkelingen (en de snelheid waarmee ze gepaard gaan), is niets anders dan moreel laakbaar.
LikeLike
En had je die Antarctische zee-ijs grafiek voor november nog bekeken? Geen nood, dat ‘normaliseert’ waarschijnlijk weer als de effecten van El Niño voorbij zijn.
Althans, dat hopen we maar, want bij vorige El Niño’s hebben we zoiets nog niet meegemaakt, terwijl Antarctisch zee-ijs toch behoorlijk volatiel kan zijn.
LikeLike
@ Bert Amesz,
waarom kom je in vredesnaam aan met Antartica.
Want je zegt even later dat je weet de situatie daar anders is.
Dus waarom zo’n simpele vergelijking van jouw kant? Waarom?
LikeLike
@Jos,
Stel dat alle 65 jarigen in Nederland morgen een bijeenkomst zouden houden. 200.000 vrouwen en mannen zouden dan het gras van het Museumplein vertrappen. Zou de spreekstalmeester dan kunnen beginnen met: “Beste mensen, wij zijn verantwoordelijk voor het wegsmelten van ruim 10 Vondelparken aan zee-ijs. Als we ook alle 64 jarigen en 66 jarigen hadden uitgenodigd dan waren we goed voor ongeveer 30 Vondelparken!”
(200.000 x 25 x 65 gedeeld door 470.000)
LikeLike
200.000 x 25 x 65 gedeeld door 470.000= ruim 691 Vondelparken!
Het dus moeten zijn: “Beste mensen, wij zijn verantwoordelijk voor het wegsmelten van ruim 691 Vondelparken etc….”
Lieuwe
LikeLike
Beste Bert Amesz, je vraag “En wat is de dan voorspellende waarde (extrapolatie naar ‘nul’) als je geen rekening houdt met andere processen zoals oceaancirculatie, ijsdikte, watertemperatuur, neerslag van black carbon, sneeuwval, drift, etc?” is alleen zinvol wanneer je kunt aantonen dat alle genoemde factoren volkomen onafhankelijk van elkaar zijn. Daar zul je een hele toer aan hebben.
paai
LikeLike
Beste Hans Paijmans,
Je hebt gelijk.
Daar komt nog eens bij dat “ijsdikte”, “watertemperatuur” en de hoeveelheid sneeuwval überhaupt al geen processen zijn. Het zijn ‘metrics’, zo je wil, indicatoren die afhankelijk zijn van de opwarming in het Arctische gebied en van de mondiale opwarming:
Arctische amplificatie en albedo
Het smelten van het Arctische zee-ijs
Arctische amplificatie en het verre infrarood: een nieuwe feedback
Tegenpolen: waarom de Noordpool zo snel opwarmt en de Zuidpool zo traag
Het onderzoek van Notz en Stroeve in Science laat empirisch (!) zien dat er een lineaire relatie blijkt te bestaan tussen de cumulatieve hoeveelheid CO2 die we uitgestoten hebben, en de afname van het zee-ijs oppervlak in de zomer in het Arctische gebied:
De meeste klimaatmodellen van het oppervlak aan Arctisch zee-ijs geven een lagere gevoeligheid aan — m.a.w. deze modellen onderschatten tot dusver blijkbaar de afname aan Noordpool zee-ijs:
http://science.sciencemag.org/content/early/2016/11/02/science.aag2345
LikeLike
Overigens is het wel waar dat de “neerslag van black carbon” ook een rol speelt bij de afname aan Arctisch zee-ijs. Echter, black carbon ofwel roet wordt — direct dan wel indirect — eveneens veroorzaakt door het verstoken van fossiele brandstoffen zoals steenkool en diesel en is daarmee een ‘co-variabele’ van de CO2-emissies. De directe en indirecte route kan je als volgt weergeven:
1) fossiel —> black carbon —> slaat deels neer op Arctisch zee-ijs —> minder zee-ijs
2) fossiel —> extra CO2 —> opwarming + verdroging —> meer bosbranden in noordelijke gebieden —> extra black carbon slaat neer op Arctisch zee-ijs —> minder zee-ijs
De indirecte route is als tweede aangegeven: de klimaatverandering die door de cumulatieve emissies (de toenemende broeikasgas-concentraties) veroorzaakt wordt geeft aanleiding tot extra bos- en veenbranden in noordelijke gebieden zoals Siberië en Canada. Een deel van dit extra roet wordt naar de ijskap op o.a. Groenland en ook naar het Arctische zee-ijs getransporteerd. Als het daar neerslaat verlaagt het de albedo. Het effect op zee-ijs (!) is verhoudingsgewijs wel beperkt:
“The albedo of sea ice is surprisingly unresponsive to additional black carbon up to 100 ng g^−1 . Snow layers on sea ice may mitigate the effects of black carbon in sea ice.”
http://www.the-cryosphere.net/7/1193/2013/
Doordat méér CO2-emissies samengaat met méér ‘black carbon’ — zowel direct als via de indirecte route 2) — zijn het co-variabelen en is dit directe zowel als indirecte effect inbegrepen in de waargenomen lineaire relatie tussen de cumulatieve CO2-emissies en de afname aan Arctisch zee-ijs.
LikeLike