Er was de afgelopen dagen wat drukte in de social media over een nieuw artikel in Science Advances over de klimaatgevoeligheid. Aanleiding voor die drukte was waarschijnlijk vooral een bericht in De Volkskrant, waarin de soep wat heter werd opgediend dat hij wordt gegeten. Want waar De Volkskrant suggereert dat het onderzoek een heel nieuw inzicht geeft, is het in werkelijkheid vooral een bevestiging van wat veel klimaatwetenschappers al dachten.
Het artikel “Slow climate mode reconciles historical and model-based estimates of climate sensitivity” is geschreven door twee onderzoekers van Harvard: Christian Proistosescu (inmiddels werkzaam aan de Universiteit van Washington) en Peter Huybers. Nic Lewis vindt in De Volkskrant dat het onderzoek de verschillende resultaten die de diverse methoden om de klimaatgevoeligheid te schatten opleveren “onder het tapijt” veegt. Een ronduit absurd verwijt, omdat het onderzoek juist helemaal gewijd is aan die verschillen. Er wordt absoluut niet geheimzinnig gedaan over de verschillen, Men zoekt hier juist naar een verklaring voor de verschillen tussen de zogenaamde observationele methode en schattingen van de klimaatgevoeligheid volgens klimaatmodellen. Zoals dat hoort in de wetenschap.
We hebben er al vaker over geschreven op ons blog: schattingen van de evenwichtsklimaatgevoeligheid (of ECS: Equilibrium Climate Sensitivity) volgens de zogenaamde observationele methode vallen meestal wat lager uit dan schattingen op basis van klimaatmodellen of paleoklimatologische reconstructies. In het artikel waarin de observationele methode 15 jaar geleden voor het eerst werd beschreven, Gregory et al., werd deze methode al een ondergrens-benadering genoemd. Dat deze schattingen vaak aan de lage kant zijn is dus geen verrassing. Mensen als Lewis menen desondanks dat deze methode superieur is, vermoedelijk juist omdat de lage uitkomst ze zo goed bevalt.
Het mooie van observationele schattingen van de klimaatgevoeligheid is de eenvoud van de methode. Maar dat is tegelijkertijd de zwakte. Proistosescu en Huybers constateren wat bijvoorbeeld Marvel et al. en Richardson et al. eerder ook al constateerden: de sterk vereenvoudigde observationele methode, die volledig gebaseerd is op mondiaal gemiddelde gegeven, mist onderdelen van de complexe realiteit die van invloed kunnen zijn op de werkelijke klimaatgevoeligheid. De focus op het mondiale gemiddelde gaat bijvoorbeeld helemaal voorbij aan de grote lokale verschillen die er in de echte wereld zijn. Modellen kijken wel naar die lokale verschillen. Een belangrijk verschil is dat tussen land en oceaan. Niet alleen warmt land sneller op dan de oceaan, er kunnen ook verschillen zijn in de terugkoppelingen die de opwarming versterken of verzwakken. En dat is precies wat Proistosescu en Huybers vinden, via een uitgebreide analyse van CMIP5 modelresultaten: de versterkende terugkoppelingen zijn boven de oceaan sterker dan boven land. Omdat de opwarming van de oceanen achterloopt op het mondiaal gemiddelde, geldt dat ook voor die versterkende terugkoppelingen. We hebben dus nog relatief veel opwarming tegoed van wat Proistosescu en Huybers de “slow mode” noemen.
Die “slow mode” wordt daarom niet, of in beperkte mate, meegenomen in de observationele methode. Dit in tegenstelling tot de “fast mode” van terugkoppelingen, die vrijwel onmiddellijk in actie schiet als de mondiaal gemiddelde temperatuur stijgt. In het onderzoek wordt die “fast mode” als het ware uit klimaatmodellen geëxtraheerd, waarna een schatting van de klimaatgevoeligheid volgens alleen die “fast mode” gemaakt kan worden. Die schatting komt behoorlijk goed overeen met de observationele schattingen, zoals de afbeelding hieronder laat zien.
“Snelle” klimaatgevoeligheid volgens 24 klimaatmodellen, die volgens Proistosescu en Huybers vergelijkbaar is met observationele schattingen
Daarmee is vanzelfsprekend niet aangetoond dat modellen “kloppen” en observationele schattingen niet. Maar wel wordt nog eens bevestigd dat lokale verschillen, die onmogelijk meegenomen kunnen worden in schattingen op basis van mondiaal gemiddelde gegevens, een behoorlijke invloed kunnen hebben op schattingen van de klimaatgevoeligheid. Hiermee kan verklaard worden waarom schattingen die gebaseerd zijn op een sterke vereenvoudiging van het complexe klimaatsysteem lager uitvallen dan schattingen op basis van complexere methodes, zoals modellen of paleoklimatologie. Het is in elk geval reden om voorzichtig om te gaan met dergelijke vereenvoudigingen.
Inmiddels heeft Nic. Lewis een commentaar geschreven op het artikel van Proistosescu en Huyberts, dat is verschenen op de blogs van Judith Curry en (in uitgebreidere vorm) Steve McIntyre. Lewis is er, dat moet je hem hoe dan ook nageven, bijzonder diep in gedoken. Dat betekent ook dat alleen diegenen die bijzonder goed thuis zijn in deze specialistische materie kunnen beoordelen of zijn kritiek hout snijdt. Uit de reacties bij Judith Curry maak ik op dat Proistosescu vooralsnog vindt van niet. We zullen af moeten wachten of en zo ja hoe de discussie zich verder ontwikkelt.
Tenslotte nog een opmerking over de kop boven het Volkskrant-artikel. Die luidt: “Opwarming aarde gaat harder dan klimaatcritici denken, maar wordt wel over langere tijd uitgesmeerd.” Het tweede deel van die kop doet vermoeden dat Proistosesco en Huybers redenen zouden zien om de zogenaamde overgangsklimaatgevoeligheid (TCR; Transient Climate Response) naar beneden bij te stellen. Ik kan daar helemaal niets over vinden in hun artikel. Het is me dan ook een raadsel waar de koppenmaker van De Volkskrant zich op baseert.
Enkele eerdere blogstukken van ons over klimaatgevoeligheid:
- De grenzen van de klimaatgevoeligheid: overzicht van basisbeginselen, voetangels en klemmen.
- Paniek om paleoklimatologie, De temperatuur op aarde tijdens de afgelopen 2 miljoen jaar en Klimaatgevoeligheid in het Plioceen en Pleistoceen: over (meer of minder betwiste) klimaatreconstructies die op een hoge klimaatgevoeligheid en niet-lineaire feedbacks zouden wijzen.
- Schattingen van klimaatgevoeligheid bij elkaar gebracht: over het onderzoek van Richardson et al.. (En De “nieuwe inzichten” van Simon Rozendaal in Elsevier: een fact-check: over een ietwat tendentieus bericht over dit onderzoek.)
- Nieuw onderzoek maakt lage klimaatgevoeligheid minder waarschijnlijk: over Marvel et al. en Klimaatgevoeligheid en de zoektocht naar het ‘wat’ en ‘waarom’: over enkele voorlopers van dit onderzoek.
- Eenzijdigheid en valse vrijbrief bij de ‘klimaatgevoeligheid is laag’ hype: over de observationele methode en de onwetenschappelijke voorkeur voor deze methode bij sommigen.
- Goed nieuws over de klimaatgevoeligheid: over Otto et al. een schatting via de observationele methode uit 2013.
- Lewis en Crok over klimaatgevoeligheid – meer gevoel voor p.r. dan voor wetenschap en Verrassing: klimaatsceptici maken alarmerend rapport over het rapport over klimaatgevoeligheid dat Nic. Lewis en Marcel Crok schreven voor de Britse “denktank” GWPF.
Klimaatverandering 
Waarom komt Nic Lewis zo uitgebreid aan het woord in de Volkskrant? O wacht, ik zie het al. De als journalist verklede activist Maarten Keulemans.
LikeLike
Hi Hans,
Dank voor het heldere overzicht! Het onderzoek van Proistosescu & Huybers en de verschillende methoden om ‘de’ klimaatgevoeligheid te schatten, maken het niet echt tot een simpel onderwerp.
In ‘discussies’ op Twitter en elders wordt er nogal eens retoriek bedreven rondom de verschillende methoden.
Dat gebeurt met behulp van de ‘subtext’ van woordjes zoals “observationeel” of “direct waargenomen“, om daarmee te suggereren dat de methode die Nic Lewis toepast (uitgevonden door Gregory) op de een-of-andere manier méér op de empirie gebaseerd zou zijn dan, en superieur aan, andere methoden.
Die suggestie is echter onjuist. In werkelijkheid hebben alle verschillende methoden om ‘de’ klimaatgevoeligheid te schatten hun sterke en zwakke punten en hun beperkingen. JUIST door rekening te houden met de verschillen tussen deze methoden en die beter te begrijpen, wordt het mogelijk om tot een integraal ‘assessment’ te komen van de meest waarschijnlijke kansverdeling van ‘de’ klimaatgevoeligheid.
Een ander stukje retoriek speelt zich, grappig genoeg, af rond de letter ‘E’ uit ECS.
Doorgaans staat ECS voor Equilibrium Climate Sensitivity, de evenwichts-klimaatgevoeligheid op een tijdschaal van minstens 100 jaar ofwel de ‘Charney sensitivity’ zoals die al in het Charney rapport van de National Research Council uit 1979 gebruikt werd.
In de context van de Gregory et al 2002 methode wordt er echter met ECS iets anders bedoeld! Dat is de Effective Climate Sensitivity waarbij dit nadrukkelijk een ONDERGRENS is voor de evenwichts-klimaatgevoeligheid. Waarom? Omdat de Gregory-methode wél de snellere terugkoppelingen in het klimaatsysteem mee kan nemen zoals de ‘water vapor feedback’, maar niet in staat is om de tragere versterkende terugkoppelingen zoals o.a. de ijs-albedo feedback volledig mee te nemen.
Juist om die reden noemde Gregory in 2002 dit een ‘Effective’ klimaatgevoeligheid en gaf hij aan dat het een ondergrens (!) vormt voor de evenwichts-klimaatgevoeligheid op de wat langere termijn, de Charney-sensitivity.
Zo bekeken meldt het Proistosescu & Huybers onderzoek niet veel nieuws: we wisten immers al dat de Gregory-methode alléén de ‘fast feedbacks’ meeneemt? Wel nieuw is echter dat Proistosescu & Huybers laten zien dat als je de ‘fast’ klimaatgevoeligheid van de klimaatmodellen ‘afsplitst’… die helemaal niet veel verschilt van de zogeheten observationele (‘historical’) methode. Daarmee verklaren zij juist een verschil zónder het “onder het tapijt te vegen.” Het wetenschappelijk inzicht komt zo weer een stap verder.
LikeLike
De stelligheid waarmee Lewis zijn eigen observationele methode het meest robuust noemt heeft me altijd verbaasd, omdat zijn artikelen geen “sensitivity analysis” bevatten, zodat dus i n ieder geval die claim niet in de literatuur is onderbouwd. Die analyse heb ik daarom zelf maar eens uitgevoerd, de originele R-code is immers gepubliceerd. Zijn basismateriaal is Hadcrut 4.2, die is niet meer beschikaar, maar ik had direct na het verschijnen van dat artikel een kopie gemaakt. Ik kan zijn hele berekening dus reconstrueren en ik krijg er helzelfde uit: 1.33 voor TCR en 1.60 voor de ECS. Lewis is een goede programmeur: het is helemaal te volgen wat hij doet. Maar statistisch gesproken heb ik zo mijn twijfels over de gekozen aanpak.
Het belangrijkste is dat de gekozen formules niet echt (numeriek) stabiel zijn. Dat blijkt wel wanneer we de gegevens van Hadcrut vervangen door die van Berkeley, want dan stijgt de TCR naar 1.60 . Of de Cowtan en Way correctie : dan komt er 1.49 uit. Verder heb ik niets veranderd; alle parameters en codering is verder identiek.
Er is nog veel meer op aan te merken, maar dat wordt wellicht te technisch. Mijn conclusie is wel dat een simpele gevoeligheidsanalyse al laat zien dat de methode Leiws (en dus wellicht ook Gregory) lang niet zo robuust is als wordt voorgespiegeld.
Ik heb nog geen tijd gehad om dit nieuwe artikel en het commentaar van Lewis goed te bestuderen.
Jan van Rongen
LikeLike
Keulemans zegt in het Volkskrant-stuk:
“de nieuwe berekeningen komen uit op een heftigere opwarming: ergens tussen de 2,2 en de 6,1 graden bij verdubbeling van het CO2, met een middelste waarde van 3,5 graad opwarming.”
En het zou zo’n 350 jaar duren voordat deze evenwichtsopwarming bereikt is, een stuk langer blijkbaar dan eerder gedacht (was dat die 100 jaar van Charney?). Dat zou dan inderdaad impliceren dat de TCR wat lager zou zijn dan veelal gedacht. Misschien is dat in de mailwisseling van Keulemans met Proistosescu nog besproken?
LikeLike
In 2001 bevatte het 3e IPCC-rapport dit plaatje over TCR en ECS:
http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg1/fig9-1.htm
In een simpel model (groene lijn) wordt de evenwichtsopwarming eerder bereikt (na circa 200-250 jaar?) dan in een complexer model (na meer dan 500 jaar?). Die ECS werd hier blijkbaar ook al op 3,5C geschat.
LikeLike
Hi Lennart,
Je zegt: “En het zou zo’n 350 jaar duren voordat deze evenwichtsopwarming bereikt is, een stuk langer blijkbaar dan eerder gedacht (was dat die 100 jaar van Charney?).”
Bij mijn weten is er géén precies aantal jaren gesteld voor het bereiken van het ‘equilibrium’ van de Charney sensitivity (oftewel de ECS). De gangbare aanname is ‘minstens 100 jaar’ of ‘meerdere honderden jaren’.
Dit ter onderscheid van de Earth System Sensitivity die speelt op de schaal van duizenden/tienduizenden jaren en waar dan ook de ‘very slow’ feedbacks volledig meegenomen zijn, zoals de ice-albedo feedback en de veranderingen in de koolstofcyclus:
‘Oceans’ is een beetje een twijfelgeval want Proistosescu & Huybers nemen die expliciet wel mee. De 350 jaar van Proistosescu & Huybers past op zich wel binnen de gangbare definitie van de Equilibrium Climate Sensitivity (ofwel Charney-sensitivity).
Een tweede punt is dat doorgaans de ECS of Charney Sensitivity wordt gezien als de respons op een gedachte-experiment met een sprongsgewijze verdubbeling van de CO2-concentratie. Onze situatie is eerder dat de CO2-concentratie geleidelijk verdubbelt of verviervoudigt over een periode van 100 á 200 jaar, dus zo vreemd is het niet dat je de volledige ECS pas ca. 350 jaar na begin van die toename ziet.
Realclimate heeft, zoals je weet, er goede blogstukken over:
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/01/on-sensitivity-part-i/
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2013/01/on-sensitivity-part-ii-constraining-cloud-feedback-without-cloud-observations/
LikeLike
Lennart,
Er wordt niet zo vaak een bepaalde periode aan de ECS gekoppeld en daar is een goede reden voor, denk ik.
Want enerzijds staat het vast dat het millennia duurt totdat de diepe oceaan volledig is opgewarmd en duurt het dus ook zo lang tot het klimaatsysteem in evenwicht is. Anderzijds zijn de feedbacks in het klimaatsysteem (vooral?) gekoppeld aan de temperatuur van het oppervlak. Daar speelt de diepe oceaan dus geen rol van betekenis.
En dan is er nog de paradox dat een tragere stijging van de temperatuur van het oppervlak zou leiden tot een stralingsbalans die verder uit evenwicht is en dus tot snellere accumulatie van energie in het klimaatsysteem. Tragere opwarming op korte tijdschaal zou dan juist snellere opwarming op een langere tijdschaal betekenen. En andersom.
Schatting van de ECS en schatting van het tempo van opwarming zijn dus twee behoorlijk verschillende kwesties. Dat zou wel eens een reden kunnen zijn waarom men naast de ECS ook de TCR gebruikt. Die geeft een beeld van het tempo van opwarming op menselijke tijdschaal.
LikeLike
Al met al zijn er dus minstens 4 relevante definities van de klimaatgevoeligheid, met oplopende tijdschalen:
– TCR
– Effective Climate Sensitivity
– Equilibrium Climate Sensitivity (‘de’ ECS ofwel Charney sensitivity)
– Earth System Sensitivity
Ik denk dat de Equilibrium Climate Sensitivity wel degelijk de meest relevante is voor mens en maatschappij.
Die geldt op de tijdschaal van ‘minstens 100 jaar’ tot wellicht de 350 jaar van Proistosescu & Huybers. Dat is ook zo’n beetje dezelfde tijdschaal als waarop we verwachten dat onze menselijke bouwsels, infrastructuur, steden, havens en zelfs culturen en staten in stand (dienen te) blijven.
LikeLike
Inmiddels heeft RealClimate ook een nieuw stuk hierover:
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2017/07/climate-sensitivity-estimates-and-corrections/#ITEM-20488-2
LikeLike
Pingback: Antropogeen CO2 – deel 4 – Simulatie van het CO2-gehalte van de atmosfeer. | Raymond FANTASTische Horstman
Nog een stuk op RealClimate, van Proistosescu & Huybers en Kyle Armour, waarin ze reageren op het commentaar van Nick Lewis.
Ze constateren dat observationele schattingen (ICS) iets lager uitvallen als ze rekening houden met de kritiek van Lewis, maar niet zodanig dat het afbreuk doet aan de conclusies van hun artikel.
LikeLike