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..
Stralingsforceringen: De klimaatmodelsimulaties zijn gemaakt uitgaande van op waarnemingen gebaseerde informatie over de stralingsforcering (o.a. broeikasgasconcentraties, aerosolen, vulkanen en de zonneactiviteit) tot en met het jaar 2005. Voor de jaren daarna is men uitgegaan van diverse aannames van die stralingsforcering. Bijvoorbeeld, in de simulaties is men er van uitgegaan dat er na 2005 geen vulkanische uitbarstingen zouden zijn, dit terwijl er in de echte wereld wel degelijk uitbarstingen zijn geweest. Daarnaast is de zon iets minder actief geweest dan in de jaren daarvoor en ook dat is niet meegenomen. Wisselingen in de vulkanische activiteit en de zonneactiviteit zijn niet voorspelbaar op de lange termijn en worden daarom ook niet meegenomen in de modelprojecties. Terugkijkend kunnen we nu een inschatting maken van de effecten van deze aannames op de simulaties en dat zorgt ervoor dat de lichtblauwe lijn opschuift naar de middelste blauwe lijn. In andere woorden, als de modellen gevoed waren met ‘toekomstige forceringen’ hadden de modelresultaten dichter bij de observaties gelegen.
Natuurlijke variatie: We weten ook dat natuurlijke fluctuaties in het klimaat (bijv. El Niño/La Niña, PDO) tijdelijk de opwarming gedurende bepaalde periodes kunnen vertragen of versterken. Men kan voor deze effecten compenseren en dat levert de donkere blauwe lijn op. In andere woorden, als de modellen dezelfde timing van de natuurlijke variatie hadden gehad als in de echte wereld, hadden de modelresultaten (opnieuw) dichter bij de observaties gelegen.
Observationele afwijkingen: We weten ook dat onze temperatuurobservaties niet perfect zijn. In de HadCRUT4 dataset zitten maar weinig observaties (en interpolaties) van het Arctische gebied en voor de oceanen wordt daarin de zee-oppervlaktetemperatuur gebruikt. Dat laatste geldt overigens voor alle temperatuurdatasets, maar voor het Arctische gebied geven bijv. NASA GISS of Berkeley Earth wel een schatting van de temperatuursverandering. De klimaatmodellen daarentegen gebruiken overal, zowel boven land als de oceanen, gesimuleerde luchttemperaturen. Als men rekening houdt met deze verschillen, verschuiven de observaties naar iets warmere temperaturen, naar de donkere oranje lijn. In andere woorden, in een appels-met-appels vergelijking komen de observaties en modellen dichter bij elkaar te liggen.
Door rekening te houden met deze drie factoren tezamen levert dat de donkere blauwe en oranje lijnen op en die laten een vergelijkbare opwarming zien. De klimaatmodellen en de observaties stemmen dan goed overeen en de recente periode geeft derhalve geen bewijs dat de modellen de opwarming overschatten. Elk van de genoemde drie factoren veroorzaakt ongeveer een derde van de schijnbare discrepanties.
Keuze van de referentie periode: De gekozen referentieperiode – de periode die men op 0 stelt en waarvoor de temperatuuranomalie wordt uitgerekend – kan eveneens een subtiel verschil opleveren. Medhaug et al. gebruiken de periode 1961-1990 als referentieperiode, terwijl het IPCC in het AR5 rapport bijv. in figuur 11.9 (temperatuurprojecties tot 2050) de periode 1986-2005 gebruikt. Dit verschil kan de relatieve positie van de observaties een weinig naar boven of beneden doen verschuiven binnen de modelrange. Er is geen perfecte keuze in deze.
Klimaatverandering 
Onderzoekers moeten roeien met de riemen die ze hebben.
LikeLike
Het Engelse Met Office heeft een blog over dit onderwerp en men verwijst ook naar de post van Ed Hawkins:
LikeLike
Judith Curry schreef hier ook over: https://judithcurry.com/2017/09/26/are-climate-models-overstating-warming
Zij verwijst ook naar dit artikel uit 2013 http://www.nature.com/nclimate/journal/v3/n9/full/nclimate1972.html
Met daarin figuur 1 een plaatje met geobserveerde 10 jarige HadCRUT4 trend en de grijs/zwarte trend van modelsimulaties.
Het is toch volkomen logisch dat er in dergelijke, multifactoriele en zeer complexe, modellen bias in sluipt van de makers?
LikeLike
a, 1993–2012. b, 1998–2012. Histograms of observed trends (red hatching) are from 100 reconstructions of the HadCRUT4 dataset1. Histograms of model trends (grey bars) are based on 117 simulations of the models, and black curves are smoothed versions of the model trends. The ranges of observed trends reflect observational uncertainty, whereas the ranges of model trends reflect forcing uncertainty, as well as differences in individual model responses to external forcings and uncertainty arising from internal climate variability.
LikeLike
@Thijs Cobben
De figuur uit Fyfe 2013 geeft a.h.w. de trends weer tussen de bovenste lichtblauwe lijn en de onderste lichtoranje lijn van de figuur uit het blogstuk.
Lees het blogstuk: Er zijn een aantal goed begrepen redenen waarom de onderste oranje lijn niet precies de lichtblauwe lijn volgt. Een nog te ontdekken bias zoals jij suggereert is daar totaal niet voor nodig.
LikeLike
Het zou interessant zijn een mate van mogelijke bias (b.v. op basis van belang) van de auteur van een model te relateren aan de uitkomst in termen van verwachte opwarming. Als metawetenschappelijk sociaal experiment.
Interessant is wat Thomas Kuhn hierover heeft bedacht in zijn paradigma denken over wetenschap, samengevat van Wikipedia:
“De wetenschapsfilosoof Thomas Kuhn beschreef de voortschrijdende ontwikkeling van kennis in de vorm van ‘paradigma’s'[1]. Bij het toepassen van een wetenschappelijke methode komen steeds opnieuw waarnemingen naar boven die niet in de bestaande modellen of paradigma’s passen (anomalieën). Gedurende enige tijd is het mogelijk om via kleine aanpassingen van een model de nieuwe waarneming in te passen, maar soms gebeurt het dat deze opeengestapelde aanpassingen een model steeds meer onder spanning zetten: het model is niet langer mooi, maar kent vele uitzonderingen of bijzondere situaties. Op zulke momenten kan een nieuwe set theorieën ontstaan, een nieuw paradigma, dat op een andere manier alle tot dan toe bekende waarnemingen kan verklaren. Er zal zich rond de nieuwe theorie een groep wetenschappers vormen die de nieuwe theorie aanhangen, maar tegelijkertijd zal er onder andere wetenschappers een weerstand opkomen tegen deze verandering; deze laatste groep zal de oude theorie blijven verdedigen. Wanneer de nieuwe theorie succesvol blijkt, en steeds meer aanhang krijgt, spreekt men van een paradigmaverschuiving.”
https://nl.wikipedia.org/wiki/Paradigma_(wetenschapsfilosofie)
In hoeverre zou de hypothese interessant zijn om te onderzoeken in hoeverre de positionaliteit in het klimaatdebat van invloed zou kunnen zijn op al dan niet onbewust gemaakte ontwerpkeuzes bij het modelleren van klimaat en opwarming?
LikeLike
@Thijs Cobben
– “Het zou interessant zijn een mate van mogelijke bias (b.v. op basis van belang) van de auteur van een model te relateren aan de uitkomst in termen van verwachte opwarming.”
Wat een onzin. Klimaatmodellen worden niet gemaakt door 1 auteur maar door onderzoeksgroepen en de zogenaamde factor ‘belang’ die jij hier noemt, is een vorm van (onbewezen) laster. Klimaatmodellen draaien op data en fysica en niet op ‘belangen’, ze zijn nooit perfect maar wel degelijk bruikbaar, zie het blogstuk over de modellering van de oppervlaktetemperatuur.
Maar het staat je vrij om wat geld te verzamelen, een onderzoeksgroep te beginnen en ‘betere’ klimaatmodellen te verzinnen. Vergelijkbaar met wat Richard Muller heeft gedaan met de oppervlaktetemperaturen:
LikeLike
“Wanneer de nieuwe theorie succesvol blijkt, en steeds meer aanhang krijgt, spreekt men van een paradigmaverschuiving.”
Weet je wat het probleem is, Thijs? Die succesvolle nieuwe theorie die jij zo graag zou willen zien is in de echte wetenschap in geen velden of wegen de bekennen. De pogingen die daartoe zijn ondernomen blijken in het beste geval pure speculatie, en in de meeste gevallen in strijd met basale natuurwetenschap: behoud van massa of energie, of Stefan-Boltzmann, of Clausius-Clapeyron, bijvoorbeeld.
Bovendien bestaat er niet zoiets als “het AGW-paradigma”. De menselijke invloed op het klimaat volgt uit alle verzamelde kennis die er is over de werking van het klimaat. Te beginnen met, opnieuw, de basale natuurwetenschap. Het idee dat dat ineens helemaal anders zou zijn met een paradigmaverschuiving is een ontzettende versimpeling van de wetenschappelijke realiteit.
LikeLike
Thijs een wedstrijd tussen modellen dat is al lang georganiseerd. CMIP6
En jij bent toeschouwer. En toeschouwers hebben een favoriet en hebben een mening.
LikeLike
Beste Thijs Cobben,
“Wanneer de nieuwe theorie succesvol blijkt, en steeds meer aanhang krijgt, spreekt men van een paradigmaverschuiving.”
De nieuwe theorie is juist die van de actuele klimaatwetenschap, van het IPCC en van de hedendaagse klimaatmodellen. Dát is het nieuwe paradigma.
Het oude aftandse paradigma — waar vooral 90-jarige (en ouder) ‘klimaatsceptici’ en door de fossiele industrie betaalde think tanks zich nog wanhopig aan trachten vast te klampen — is dat de mens geen, of een verwaarloosbare, invloed op het klimaat kan hebben. De paradigmaverschuiving is in volle gang, van een verouderd concept van een niet door de mens beïnvloedbaar klimaat naar het nieuwe, hedendaagse concept van de klimaatwetenschap.
Verder is over ‘The Structure of Scientific Revolutions’ van Thomas Kuhn op ons blog uitgebreid van gedachten gewisseld, in en onder dit blogstuk:
Klimatologie is een volwassen wetenschap
Ik kan je aanraden om dat eens te gaan lezen.
LikeLike
“Hurricane Katrina cannot be attributed to global warming. The number of hurricanes hitting the United States has been going down, not up; likewise for intense tornadoes. Polar bears aren’t dying from receding ice, and the Himalayan glaciers aren’t going to melt by 2035. And it’s possible that we are currently no warmer than we were a thousand years ago, during the “Medieval Warm Period” or “Medieval Optimum,” an interval of warm conditions known from historical records and indirect evidence like tree rings. And the recent warm spell in the United States happens to be more than offset by cooling elsewhere in the world, so its link to “global” warming is weaker than tenuous.” aldus Richard Muller. Een helder standpunt.
Met “AGW paradigma” bedoel allang niet meer de onomstreden stelling dat de aarde de afgelopen 200 jaar is opgewarmd, dat dat ongeveer 1.5C is tov – een arbitrair gekozen – referentieperiode rond 1860 (een minimum) en dat menselijke CO2 uitstoot daar een bepaalde, significante, bijdrage aan levert.
De controverse zit hem in:
– in hoeverre passen dergelijke afwijkingen nog binnen het patroon van natuurlijke variatie
– in hoeverre zijn de (netto) gevolgen van deze verandering schadelijk
– welke maatregelen zijn gegeven die schade rationeel (beperken meer schade dan ze kosten)
– in hoeverre krijgt deze uitdaging in de leefomgeving de juiste prioriteit ten aanzien van andere uitdagingen in de leefomgeving? En hier noem ik graag het voorbeeld van Bangladesh, volgens velen een klimaatslachtoffer, voor mij een slachtoffer van een achterlijk politiek systeem. Mensen gaan in Bangladesh niet dood aan 1.5m zeespiegelstijging de komende honderd jaar. Ze gaan dood aan hun onvermogen om zich ueberhaupt met collectieve voorzieningen te beschermen tegen natuurgeweld of economische tegenspoed. Vanuit het perspectief van een Bengaal heeft het verbeteren van dat collectieve aanpassingsvermogen vele malen hogere prioriteit en effect dan het verminderen van de globale CO2 uitstoot. Mijn stelling is dat climate finance het probleem verergert want geld corrumpeert.
En dan die toon, he. Steeds maar weer met zijn allen met elkaar meehuilen, een ander standpunten in de mond leggen, op de man spelen en met niet relevante argumenten (CIMP6: “er is al een competitie” WTF?) aankomen zetten en dat steeds met een bepaalde belerende toon die vooral de overtuiging in het eigen gelijk lijkt te demonstreren dan een eventueel zalvend toebedekt hiaat in andermans (feiten)kennis of analytische vaardigheden bloot te leggen. It walks like a paradigm, it talks like a paradigm, it looks like a paradigm, oh no, it’s a paradigm!
Het paradigma is niet “de aarde warmt op en dat is voor een nader te bepalen groot deel door CO2 emissies veroorzaakt” het paradigma is “Het is twee voor twaalf help de planeet gaat kapot oh my god wat is dit erg!!1! onmiddellijk ophouden met vlees eten, autorijden en kinderen krijgen”
Die levenshouding lijkt mij een medebepalende factor voor de uitkomsten van veel klimaatmodellen (“wensdenken”/ideologie) en het lijkt me interessant dat vermoeden te testen.
LikeLike
@Thijs Cobben
Eerlijk gezegd interesseert het mij helemaal niets wat voor paradigma’s jij allemaal hebt verzonnen, waarschijnlijk omdat je problemen hebt met klimaatbeleid. Het is ronduit quatsch en laster dat gezever over “wensdenken/ideologie” in de uitkomst van modellen. Kom met bewijzen en anders hou er in ieder geval hier over op.
Het is duidelijk dat de meest recente opwarming (na 1950) in ieder geval met grote waarschijnlijkheid door de mens is veroorzaakt. Zie het laatste IPCC rapport. Logisch gezien het opwarmende effect van broeikasgassen en de menselijke uitstoot van deze broeikasgassen. Dat de risico’s voor de mensheid toenemen bij een toename van onze broeikasgasemissies is ook duidelijk, zie bijv. het laatste IPCC Synthesis Report:
“Continued emission of greenhouse gases will cause further warming and long-lasting changes in all components of the climate system, increasing the likelihood of severe, pervasive and irreversible impacts for people and ecosystems.”
+
“Climate change will amplify existing risks and create new risks for natural and human systems. Risks are unevenly distributed and are generally greater for disadvantaged people and communities in countries at all levels of development.”
Als je ergens over wilt discussiëren dat niets met het onderwerp van het blogstuk te maken heeft, kan dat in de meest recente Open Discussie.
https://klimaatverandering.wordpress.com/2017/09/15/open-discussie-najaar-2017/
Ook dan graag een onderbouwing van je meningen.
LikeLike
Thijs Cobben,
En wat heeft dat allemaal met het onderwerp van deze blogpost te maken? Of met de inhoudelijke antwoorden die je op je eerdere beweringen hebt gehad? Antwoord: niets. Behalve dan misschien die slotzin, waarin je nog eens nadrukkelijk je eigen vooroordelen ventileert. Maar dat mag ik natuurlijk niet zeggen, want dan sla ik een “belerende toon” aan.
Het is heel simpel: dat je gewezen wordt op onjuistheden, drogredenen en holle retoriek komt omdat je je bedient van onjuistheden, drogredenen en holle retoriek. Als je dat vervelend vindt is er een eenvoudige oplossing: kom met betere argumenten.
Verzoek aan degenen die op alle off-topic beweringen van Thijs willen reageren: in de open discussie s.v.p.
LikeLike
Beste Thijs Cobben,
“Hurricane Katrina cannot be attributed to global warming. The number of hurricanes hitting the United States has been going down, not up …”
Het bovenstaande blogstuk gaat niet over Hurricane Katrina. Zie over je bij elkaar geharkte ‘gish gallop’ mijn antwoord in de Open Discussie: 🙂
https://klimaatverandering.wordpress.com/2017/09/15/open-discussie-najaar-2017/#comment-21616
LikeLike
Pingback: Wereldtemperatuur | Update augustus 2017 - Sargasso
Pingback: Hoe werkt klimaatverandering: warmt de aarde echt op? – Kritisch Denken