Harvey, het klimaat en de traagheid van de wetenschap

Schematische weergave van een orkaan Bron: Trenberth et al. 2018 / Steve Deyo

Wetenschap kost tijd. Gegevens verzamelen, die gegevens checken en dubbelchecken, literatuur doornemen opzoek naar bruikbare kennis en ideeën, gegevens analyseren, de resultaten checken, de analyse overdoen omdat er iets niet klopte, weer checken en dubbelchecken, een artikel schrijven, het kost op zijn minst maanden. En dan moet het artikel nog door de peer review. Dat duurt zeker een maand of 3, 4 en vaak nog langer.

Een wetenschappelijke analyse van een incident, of een ramp, of een andere ingrijpende gebeurtenis loopt daarom altijd wat achter de actualiteit aan. Als zo’n onderzoek verschijnt zijn nieuwsmedia allang weer bezig met de nieuwe waan van de dag. Het onderzoek krijgt misschien nog een hoekje op een enkele wetenschapspagina, als het al niet helemaal aan de aandacht ontsnapt. Alleen als er politieke consequenties te verwachten zijn, of als er een duidelijke schuldvraag speelt haal zo’n onderzoek nog wel eens voorpagina’s.

Zo kan het dus gebeuren dat wetenschappers die tijdens het actieve Atlantische orkaanseizoen in 2017 iets zeiden over het verband tussen orkanen en de opwarming van het klimaat veel meer aandacht kregen dan de onderzoeken die er sindsdien over zijn verschenen. Wat misschien ook hielp was dat verschillende wetenschappers elkaar tegen leken te spreken – al viel dat in werkelijkheid reuze mee – wat de minder objectieve media de kans bood om er het gewenste verhaal er uit te pikken, of om de suggestie van een sterk verdeelde klimaatwetenschap te wekken.

In Earth’s Future verscheen eerder deze maand zo’n onderzoek dat te laat is voor uitgebreide media-aandacht: Hurricane Harvey Links to Ocean Heat Content and Climate Change Adaptation van Trenberth et al.. Dat onderzoek is wetenschappelijk interessant, maar het meest nieuwswaardige is de informatie die ze uit enkele eerdere onderzoeken overnemen, over de extra neerslag die er viel door Harvey als gevolg van de opwarming van het klimaat. De schattingen van die extra neerslag lopen uiteen van 15% tot meer dan 35%. Dat is gigantisch veel water. Om een idee te geven: op sommige plekken viel er in totaal 1500 millimeter! Dat is bijna twee keer de gemiddelde jaarlijkse neerslag in Nederland.

Neerslag als gevolg van orkaan Harvey. Bron: Trenberth et al. 2018

Die schattingen van de extra hoeveelheid lijken erg hoog. Want de hoeveelheid waterdamp die de atmosfeer kan bevatten is door de opwarming in de afgelopen halve eeuw maar met zo’n 5% toegenomen. Dat de hoeveelheid neerslag veel meer toeneemt, komt omdat verdamping en condensatie van water ook voor de energievoorziening van een orkaan zorgen. Meer verdamping zorgt daarom ook voor meer circulatie en mogelijk voor een toename van de diameter van de orkaan. Er verdampt dus meer water uit de oceaan, de sterkere circulatie voert de waterdamp sneller af en het oppervlak waarover dat gebeurt kan ook toenemen. En al dat verdampte water komt ergens weer als neerslag naar beneden.

Toename van de warmte-inhoud van de bovenste 2000 meter van de oceanen op mondiale schaal (boven) en de bovenste 160 meter in de Golf van Mexico (midden) en van de temperatuur van het zeeoppervlak in de Golf van Mexico (onder). Bron: Trenberth et al. 2018

De temperatuur van het oceaanoppervlak geeft een goede eerste indicatie van hoeveel energie er beschikbaar is voor een orkaan. Pas vanaf een temperatuur van zo’n 26°C ontstaan er orkanen. Hoe meer de temperatuur daar boven ligt, hoe groter de kans op een zware orkaan. Maar orkanen halen hun energie niet alleen uit het bovenste laagje zeewater. Het water wordt door een orkaan flink omgewoeld, tot een diepte van zo’n 160 meter. De warmte-inhoud van de bovenste 160 meter bepaalt daarom in belangrijke mate hoeveel energie een orkaan uit de oceaan kan halen. En een analyse van die warmte-inhoud voor en na de orkaan geeft een beeld van de hoeveelheid energie die de orkaan heeft opgenomen. Volgens Trenberth et al. is zo’n analyse voor Harvey vrij goed uit te voeren, omdat er in de betreffende periode weinig andere oorzaken waren die voor een verandering van de warmte-inhoud van het water in de Golf van Mexico konden zorgen. Het verschil in warmte-inhoud voor en na Harvey is in de afbeelding hieronder in beeld gebracht.

Verschil in warmte-inhoud in de Golf van Mexico voor en na orkaan Harvey. Bron: Trenberth et al. 2018

Harvey heeft naar schatting in totaal 6*10²⁰ Joule aan energie uit de Golf van Mexico heeft gezogen. Dat is – schrik niet – 200 keer het totale jaarlijkse energieverbruik van heel Nederland. De warmte die een orkaan door verdamping van water aan de oceaan onttrekt komt boven in de troposfeer, tot op een hoogte van 10 tot 15 kilometer, weer vrij als het water condenseert. Daar kan een deel van die warmte makkelijk uitstralen naar de ruimte en zo ontsnappen uit het klimaatsysteem. Orkanen zijn dus niet alleen verwoestende natuurverschijnselen, maar ook gigantische koeltorens voor de tropische oceanen.

Een wat pijnlijke constatering van Trenberth et al. is dat het water in de Golf van Mexico afgelopen zomer zo warm was dat ook mega-koeltoren Harvey de temperatuur van het oppervlak niet tot onder de 26°C kreeg. Het water was dus na Harvey nog steeds warm genoeg voor een volgende orkaan.

Het koelend effect van orkanen leidt nog tot een andere wrange constatering. Een toename van de activiteit van tropische stormen zou een klein beetje kunnen helpen om de opwarming van de oceanen in de tropen te beperken. Maar, dat spreekt voor zich, wel tegen een hoge prijs.

Update 1 juni 2018

Een interessant stuk bij RealClimate over tropische cyclonen. Cyclonen worden krachtiger, zie de grafiek hieronder. Die grafiek geeft de procentuele toename van cyclonen, naar kracht. Overigens is het wel goed om te beseffen dat hier geen conclusies aan verbonden kunnen worden voor het totale aantal cyclonen. De grote meerderheid van de cyclonen zit in de zwakkere categorieën, aan de linkerkant van de grafiek. Daar is niet of nauwelijks sprake van een toename. De zware categorieën nemen wel toe, maar het aandeel in het totale aantal cyclonen blijft klein. Er zijn dus geen aanwijzingen dat het aantal cyclonen toeneemt, maar ze worden wel zwaarder. Voor de allerzwaarste categorie stormen is het aantal zo klein dat de onzekerheid groot is. Dat is te zien aan het blauwe onzekerheidsinterval.

Procentuele toename van tropische cyclonen naar zwaarte. Bron: RealClimate / Kerry Emanuel