Zeespiegelvariabiliteit in en rondom de Noordzee

Gastblog van Tim Hermans

Natuurlijke schommelingen in het jaarlijks gemiddelde zeeniveau in de Noordzee kunnen oplopen tot meer dan 10 centimeter, bijvoorbeeld in Den Helder. Die grote variaties van het ene op het andere jaar vormen een belangrijk deel van het lokaal gemeten zeespiegelsignaal in relatief korte observatie-reeksen zoals satellietmetingen (beschikbaar vanaf 1993). Bij het bepalen van de mondiaal gemiddelde zeespiegelstijging op basis van satellietmetingen (iets meer dan 3 mm/jaar in de periode 1993-2015; Oppenheimer et al., 2019), speelt inter-jaarlijkse variabiliteit een relatief kleine rol. Dit omdat de zeespiegelvariabiliteit in verschillende regio’s dan min of meer wordt uitgemiddeld. Echter, regionaal kan natuurlijke variabiliteit van het zeeniveau op korte termijn de zeespiegelstijging als gevolg van klimaatverandering overschaduwen. Dit bemoeilijkt ook de vergelijking (bijvoorbeeld in de Zeespiegelmonitor, 2018) tussen recente waarnemingen en projecties van regionale zeespiegelstijging in scenario’s voor de toekomst (bijvoorbeeld van Van den Hurk et al., 2014 of Vermeersen et al., 2018) of tussen waarnemingen en projecties van opwarming. Die projecties zijn namelijk gebaseerd op klimaatmodellen, die wel zeespiegelvariabiliteit simuleren, maar niet per se met dezelfde timing als zeespiegelvariabiliteit in de werkelijkheid.

Regionale zeespiegelstijging of zelfs een versnelling van die stijging zou een stuk makkelijker te detecteren zijn zonder inter-jaarlijkse zeespiegelvariabiliteit. Voor een deel van de variabiliteit van het zeeniveau kun je corrigeren, mits je goed begrijpt wat de oorzaak hiervan is. Een studie uit 2017 van Theo Gerkema (NIOZ) en Matias Duran-Matute (TU Eindhoven) (Gerkema and Duran-Matute, 2017) is hier een mooi voorbeeld van. Gerkema en Duran-Matute laten zien dat de inter-jaarlijkse variabiliteit van de zeespiegel aan de Nederlandse kust nauw samenhangt met de gemiddelde kracht en de richting van de wind in dat jaar. In een jaar waarin er gemiddeld een sterke wind vanuit het (zuid)westen waait is het gemiddelde zeeniveau aan de Nederlandse kust hoger, en andersom, omdat de wind het water als het ware opstuwt in richting van de Nederlandse kust. Het resultaat is een positieve correlatie tussen het jaarlijks gemiddelde zeeniveau en windenergie in de west/oost richting. Het gemeten windsignaal kun je vervolgens gebruiken om het gemeten zeeniveau te corrigeren voor schommelingen die worden aangedreven door de wind. Het resultaat is een meetsignaal met een stuk minder ruis, waardoor de foutmarge van de geschatte zeespiegeltrend met een factor 4 kan afnemen (Gerkema and Duran-Matute, 2017).

Een ander voorbeeld van inter-jaarlijkse variabiliteit is te zien in klimaatmodellen. Voor dezelfde klimaatmodellen als waarop zeespiegelprojecties voor de 21e eeuw gebaseerd zijn (bijv. Church et al., 2013; Van den Hurk et al., 2014; Vermeersen et al., 2018), zijn ook simulaties beschikbaar waarbij de concentratie broeikasgassen in de atmosfeer constant wordt gehouden op het niveau van voor de industriële revolutie (zogenaamde ‘pre-industrial control runs’, Taylor et al., 2012). Ondanks dat het zeeniveau in deze simulaties dus niet wordt beïnvloed door klimaatverandering, zijn er in zulke simulaties over periodes van 20 jaar toch trends in het zeeniveau van meer dan 2 mm/jaar in de Noordzee te vinden (Tinker et al., 2020). Die trends moeten dus wel worden veroorzaakt door de interne variabiliteit van het model. De trend in het zeeniveau in de Noordzee zoals afgeleid uit satellietmetingen is ongeveer net zo groot (Sterlini et al., 2017), en dus niet zo makkelijk van die variabiliteit te onderscheiden.

Om de oorzaken van zeespiegelvariabiliteit in de Noordzee en daaromheen beter te begrijpen, en dus beter te kunnen corrigeren voor de ruis rondom metingen van zeespiegelstijging, heb ik samen met mijn co-auteurs (Hermans et al., 2020a) een oceaanmodel ontwikkeld met de software ROMS (Regional Ocean Modeling System, Shchepetkin and McWillams, 2005)). Vorige studies die keken naar de oorzaken van zeespiegelvariabiliteit in dit gebied baseerden hun conclusies namelijk vooral op de correlaties tussen waarnemingen van processen in de atmosfeer en de nabijgelegen Atlantische oceaan en waarnemingen van het zeeniveau, en op de correlaties tussen waarnemingen van het zeeniveau op verschillende locaties (bijv. Wakelin et al., 2003; Miller and Douglas, 2007; Calafat et al., 2012; Dangendorf et al., 2014; Frederikse et al., 2016, etc.). Echter, net als altijd betekent correlatie niet per definitie causaliteit. Bovendien zijn er niet op alle plekken van de Noordzeekust peilmetingen beschikbaar, en hebben satellietmetingen een lagere nauwkeurigheid in de buurt van de kust (Andersen and Scharroo, 2011). Een oceaanmodel is dus nuttig om een beter ruimtelijk beeld te vormen en om de causaliteit te onderzoeken.

Hoe werkt zo’n oceaanmodel nou eigenlijk? Het komt in principe neer op het gebruiken van een softwarepakket om voor een bepaald gebied, bijvoorbeeld de Noordzee, oceanografische vergelijkingen op te lossen en daarmee te simuleren hoe de temperatuur en het zoutgehalte van de oceaan, maar ook de stroomsnelheden en het zeeniveau, veranderen als functie van tijd onder invloed van de processen die zich afspelen in de nabijgelegen oceaan en in de atmosfeer boven de Noordzee. Het model is best ingewikkeld, maar met een beetje inlezen kun je zelf simpele simulaties draaien, en dat op je eigen laptop (https://www.myroms.org/)! Een ander voordeel van een regionaal model is dat je simulaties kunt draaien met een relatief hoge horizontale en verticale resolutie. Hiermee kun je de kleinschalige processen die een rol spelen in het Noordzeegebied beter simuleren. Dat wil zeggen dat je bijvoorbeeld de eigenschappen van de oceaan iedere 10 km berekent, in plaats van iedere 100 km zoals in de meeste mondiale klimaatmodellen die worden gebruikt om zeespiegelprojecties te maken (bijvoorbeeld Vermeersen et al., 2018). De resolutie kan overigens ook gevolgen hebben voor de grootte van die zeespiegelprojecties (Hermans et al., 2020b).

Belangrijk om te weten is dat een regionaal model ook ergens ophoudt, namelijk bij de randen van het domein waarvoor je je model hebt ontwikkeld. In ons geval ziet dat eruit als in Figuur 1. Aan de randen van het domein mist er dus informatie, en moet je het model voorschrijven welke temperatuur, zoutgehalte, stroomsnelheden en zeeniveau de oceaan daar dient te hebben. Op basis van die randvoorwaarden genereert het model dan een consistente oplossing binnen het domein.

Figuur 1: Kaart van het domein van het oceaanmodel, met de diepte van de oceaanbodem in meter, en de Noord, Oost, Zuid en West randen van het domein aangeven in zwart/wit. De rode lijnen geven weer waar de diepte van de zee 80 en 200 m is. De buitenste rode lijn (200 m diep) markeert de steile overgang van het continentale plat naar de diepere oceaan (uit Hermans et al., 2020a).

We baseren de randvoorwaarden in dit geval op een heranalyse van de oceaan (genaamd GLORYS; Fernandez and Lellouche, 2018). Een heranalyse is een combinatie van een model met observaties, die een zo goed mogelijke weergave probeert te maken van veranderingen van de oceaan in de afgelopen pak ‘m beet 30 jaar. Heranalyses bestaan ook voor de atmosfeer, en ook daarvan hebben we er een gebruikt (genaamd ERA5; CDS, 2017) om de randvoorwaarden aan het oppervlak van het oceaanmodel voor te schrijven. Dat houdt in dat we elke 6 uur voorschrijven hoe hard en in welke richting de wind waait, hoeveel neerslag er valt en hoeveel water er uit de oceaan verdampt, hoeveel atmosferische druk er op de oceaan wordt uitgeoefend en hoeveel zonnestraling de oceaan voelt. Die variabelen zijn dus op elk tijdstip anders, en als gevolg daarvan zal het zeeniveau op ieder tijdstip variëren. De atmosferische druk is een belangrijke factor die de zeespiegel beïnvloedt via het zogenaamde omgekeerde barometer effect: een lokaal relatief hoge luchtdruk drukt het zeewater naar beneden, en andersom.

Met al deze randvoorwaarden draaien we een simulatie van het zeeniveau vanaf 1995 tot 2018. Voor deze simulatie berekenen we eerst de lineaire trend in het zeeniveau, en trekken die van het totaal gesimuleerde signaal af. De grootte van de overgebleven schommelingen in het jaarlijkse gemiddelde zeeniveau rondom die lineaire trend kun je uitdrukken met een zogenaamde standaarddeviatie (Figuur 2). Datzelfde doen we voor de satellietmetingen van de zeespiegel. Hoe groter de standaarddeviatie, hoe groter de variabiliteit. Figuur 2 laat zien dat de standaarddeviatie die we simuleren met ons model (Figuur 2a) goed overeenkomt met de standaarddeviatie afgeleid uit de satellietmetingen (Figuur 2b). In deze vergelijking nemen we het effect van de atmosferische druk nog niet mee, omdat voor dat effect in de meeste satellietdata al gecorrigeerd is. Onze simulatie en de waarnemingen komen goed overeen (Hermans et al., 2020a), maar natuurlijk zijn er ook verschillen – zowel het model als de waarnemingen zijn imperfect. Wat in Figuur 2 ook opvalt is dat de Noordzee langs de kust van Nederland, Duitsland (Duitse bocht) en Denemarken feloranje of zelfs geel kleurt: de zeespiegelvariabiliteit is daar relatief heel groot. Op andere plekken is de variabiliteit een stuk kleiner (donkerpaars).

Figuur 2: Standaarddeviatie in centimeters (een maat van de grootte van zeespiegelvariabiliteit) in het Noordzeegebied en daaromheen voor (a) de simulatie van ons model, en (b) de variabiliteit zoals waargenomen in satellietmetingen. Een kleine standaarddeviatie (donkerpaars) betekent weinig variabiliteit, en een grote standarddeviatie (geel) betekent veel variabiliteit (afgeleid uit Hermans et al., 2020a).

Waarom is de schommeling van het jaarlijkse gemiddelde zeeniveau op de ene plek groter dan op de andere? Welke processen zitten hier precies achter? Voor het beantwoorden van die vragen is een regionaal model erg nuttig. Je kunt namelijk spelen met de randvoorwaarden, en kijken wat er gebeurt met de variabiliteit van het zeeniveau. Door dit slim te doen, kun je het effect van bepaalde oorzaken van zeespiegelvariabiliteit isoleren. In ons originele experiment (Figuur 2a) variëren we de randvoorwaarden om de zoveel tijd. Bijvoorbeeld, we schrijven elke 6 uur een andere windsnelheid en richting voor, en die wind zal dus in het ene jaar sterker zijn dan in het andere. Maar wat als we ervoor kiezen om elk jaar dezelfde wind voor te schrijven? Het resultaat is een kleinere schommeling van het jaarlijkse gemiddelde zeeniveau. Op plekken waar de schommeling het sterkst afneemt ten opzichte van het experiment waar we wél elk jaar een andere wind voorschrijven, wordt de zeespiegelvariabiliteit dus het sterkst beïnvloed door de variabiliteit van de wind. Op deze manier hebben we een aantal verschillende simulaties gedaan om de gevoeligheid van zeespiegelvariabiliteit voor de variabiliteit van externe factoren (de randvoorwaarden die we voorschrijven) te testen (Figuur 3).

In Figuur 3a laten we voor de duidelijkheid nog eens de grootte van de inter-jaarlijkse zeespiegelvariabiliteit zien die je krijgt als je alle randvoorwaarden tegelijkertijd van jaar tot jaar varieert. In tegenstelling tot Figuur 2a nemen we nu ook het effect van de atmosferische druk mee in de simulatie. In Figuur 3b laten we de grootte van de zeespiegelvariabiliteit zien die je krijgt als je geen enkele randvoorwaarde varieert van jaar tot jaar. Het resultaat is dan ook bijna geen inter-jaarlijkse zeespiegelvariabiliteit, behalve in de diepe oceaan waar spontaan variabiliteit kan ontstaan dankzij instabiele stromingen. In Figuur 3c zie je dat als je alleen de atmosfeer-randvoorwaarden van jaar tot jaar verandert (wind, atmosferische druk, neerslag, verdamping en zonnestraling), maar de oceaan-randvoorwaarden elk jaar hetzelfde houdt (temperatuur, zout, stroming en zeeniveau aan de zijkanten van het domein), de zeespiegelvariabiliteit bijna net zo groot is als in Figuur 3a. Dit experiment laat dus zien dat de zeespiegelvariabiliteit in de Noordzee voornamelijk wordt veroorzaakt door de variabiliteit van de atmosfeer. Figuur 3d, het experiment waarin alleen de oceaan-randvoorwaarden elk jaar veranderen, bevestigt dit: de variabiliteit in de Noordzee is dan relatief klein. Een interessant detail is dat het zeeniveau op bijna alle plekken op het continentale plat op vrijwel dezelfde manier op en neer gaat in dit experiment. Die variabiliteit blijkt voornamelijk afkomstig te zijn van de west- en zuidranden van het domein (Hermans et al., 2020a).

Een andere interessante vondst is dat de som van de variabiliteit in de gevoeligheidsexperimenten in Figuur 3b en 3c, optellen tot vrijwel dezelfde variabiliteit in de Noordzee als in Figuur 3a (Figuur 3e en 3f). Dat dat verschil klein is suggereert dat het effect van niet-lineaire interacties tussen de oceaan en de atmosfeer en van bovengenoemde spontane processen op inter-jaarlijkse zeespiegelvariabiliteit in de Noordzee te verwaarlozen zijn. Oftewel, we hoeven ons niet te druk te maken over de vraag of we niet te veel variabiliteit over het hoofd zien als we het effect van de verschillende processen onafhankelijk van elkaar beschouwen, zoals in Figuur 3 en 4.

Figuur 3: Verschillende simulaties om de gevoeligheid van de grootte van de inter-jaarlijkse zeespiegelvariabiliteit (standaard deviatie in cm) te testen voor de variabiliteit in de atmosfeer- (oppervlak) en oceaan-randvoorwaarden (zijkanten van het domein), waarbij: (a) alle randvoorwaarden variëren van jaar tot jaar, (b) geen enkele van de randvoorwaarden variëren van jaar tot jaar, (c) alleen de atmosfeer-randvoorwaarden variëren van jaar tot jaar, (d) alleen de oceaan-randvoorwaarden variëren van jaar tot jaar, (e) de grootte van de som van de variabiliteit in (c) en (d), en (f) het verschil tussen (e) en (a) (uit Hermans et al., 2020a).

Met dezelfde soort tests kun je het effect van variabiliteit in de atmosfeer op de variabiliteit van het zeeniveau verder opsplitsen in de effecten van atmosferische druk (Figuur 4b), wind (Figuur 4c) en de combinatie van neerslag, verdamping en zonnestraling (Figuur 4d). Hieruit is te zien dat opstuwing door de wind een dominante rol speelt in het zuiden en oosten van de Noordzee, en rondom Schotland. Op de meeste plekken speelt ook de luchtdruk een belangrijke rol, terwijl het effect van neerslag, verdamping en zonnestraling minder groot is. Ook in dit geval telt de variabiliteit in ieder experiment ongeveer op tot de variabiliteit in het experiment waarin alle atmosfeer-randvoorwaarden variëren van jaar tot jaar (vergelijk Figuur 4a met Figuur 4e).

Figuur 4: Verschillende simulaties om de gevoeligheid van de grootte van de inter-jaarlijkse zeespiegelvariabiliteit (standaard deviatie in cm) te testen voor de variabiliteit in de verschillende componenten van de atmosfeer-randvoorwaarden, waarbij: (a) alle atmosfeer-randvoorwaarden variëren van jaar tot jaar, (b) alleen de atmosferische druk varieert van jaar tot jaar, (c) alleen de wind varieert van jaar tot jaar, (d) alleen de neerslag, verdamping en zonnestraling variëren van jaar tot jaar, (e) de grootte van de som van de variabiliteit in (b), (c) en (d), en (f) het verschil tussen (e) en (a) (uit Hermans et al., 2020a).

Er zit nog een hoop andere nieuwe informatie in deze experimenten. We kunnen bijvoorbeeld nu voor zowel alle locaties aan de kust als verder op zee uitrekenen hoe belangrijk de invloed van iedere drijver is op de variabiliteit van het zeeniveau. In Den Helder bijvoorbeeld, zoals al eerder met observaties was aangetoond (Gerkema and Duran-Matute, 2017), is de invloed van variabiliteit van de wind dominant, terwijl in Brest (Frankrijk) de invloed van variabiliteit in de atmosferische druk domineert. Weer ergens anders, bijvoorbeeld in de buurt van Edinburgh, zijn zowel de wind als de atmosferische druk belangrijk. Onze simulaties geven ook inzicht in wat de correlatie tussen het zeeniveau op verschillende plekken veroorzaakt. Bijvoorbeeld, wanneer het jaargemiddelde zeeniveau in Den Helder relatief hoog is, is het vaak relatief laag in Brest – het jaargemiddelde zeeniveau in deze plaatsen is negatief gecorreleerd. De oorzaak is dat een sterke (zuid)westenwind, die zorgt voor een hoger zeeniveau in Den Helder (Figuur 4c), vaak gepaard gaat met een hoog drukgebied in de buurt van Brest, wat het zeeniveau daar als het ware omlaagdrukt (Figuur 4b). Een andere kwestie is de sterkte positieve correlatie tussen het zeeniveau aan de Portugese kust en het zeeniveau ten oosten van Ierland en Schotland vele honderden kilometers verder noordelijk. Vorige studies gebaseerd op observaties hebben hier verschillende theorieën over naar voren geschoven (Miller and Douglas, 2007; Sturges and Douglas, 2011; Calafat et al., 2012; Chafik et al., 2019), maar met onze simulaties kunnen we duidelijker laten zien dat op z’n minst een deel van de positieve correlatie wordt veroorzaakt door de variabiliteit van winden parallel aan uitgestrekte stukken kustlijn.

Het nauwkeurig vaststellen van hoe hard de zeespiegel aan onze kust momenteel stijgt is erg belangrijk voor beleidsmakers in ons land (Haasnoot et al., 2019). Toekomstige studies kunnen onze resultaten en de nieuwe inzichten in ons artikel hopelijk gebruiken om beter te corrigeren voor de variabiliteit van het zeeniveau in de metingen, en daardoor beter te bepalen hoe hard de zeespiegel lokaal daadwerkelijk stijgt dankzij klimaatverandering.

Meer weten? Het hele artikel is gratis te downloaden op de volgende website: https://doi.org/10.1029/2020JC016325

Met dank aan: Theo Gerkema

Ir. Tim Hermans is een PhD student bij het NIOZ en werkzaam bij de afdeling Estuarine & Delta Systems. Tim werkt ook mee aan het IPCC AR6 rapport als Chapter Scientist van hoofdstuk 9 Ocean, cryosphere, and sea level change.

Referenties

Andersen, O. B., and Scharroo, R. (2011). “Range and Geophysical Corrections in Coastal Regions: And Implications for Mean Sea Surface Determination,” in Coastal Altimetry, eds. K. A., C. P., and B. J. (Springer, Berlin, Heidelberg). doi:10.1007/978-3-642-12796-0.

Baart, F., Rongen, G., Hijma, M., Kooi, H., De Winter, R., and Nicolai, R. (2018). Zeespiegelmonitor 2018.

Calafat, F. M., Chambers, D. P., and Tsimplis, M. N. (2012). Mechanisms of decadal sea level variability in the eastern North Atlantic and the Mediterranean Sea. J. Geophys. Res. Ocean. 117, 1–14. doi:10.1029/2012JC008285.

CDS (2017). ERA5: Fifth generation of ECMWF atmospheric reanalyses of the global climate. Copernicus Clim. Chang. Serv. (C3S). Copernicus Clim. Chang. Serv. Clim. Data Store. Available at: https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/home [Accessed October 15, 2019].

Chafik, L., Nilsen, J. E. Ø., Dangendorf, S., Reverdin, G., and Frederikse, T. (2019). North Atlantic Ocean Circulation and Decadal Sea Level Change During the Altimetry Era. Sci. Rep. 9, 1041. doi:10.1038/s41598-018-37603-6.

Church, J. A., Clark, P. U., Cazenave, A., Gregory, J. M., Jevrejeva, S., Levermann, A., et al. (2013). Sea Level Change. in In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds. T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, et al. (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.).

Dangendorf, S., Calafat, F. M., Arns, A., Wahl, T., Haigh, I. D., and Jensen, J. (2014). Mean sea level variability in the North Sea: Processes and implications. J. Geophys. Res.  Ocean. 119, 6820–6841. doi:10.1002/2014JC010192.Received.

Fernandez, E., and Lellouche, J. M. (2018). Product User Manual: For the GLOBAL Ocean Sea Physical Reanalysis product GLOBAL_REANALYSIS_PHY_001_030.

Frederikse, T., Riva, R., Kleinherenbrink, M., Wada, Y., van den Broeke, M., and Marzeion, B. (2016). Closing the sea level budget on a regional scale: Trends and variability on the Northwestern European continental shelf. Geophys. Res. Lett. 43, 10,864-10,872. doi:10.1002/2016GL070750.

Gerkema, T., and Duran-Matute, M. (2017). Interannual variability of mean sea level and its sensitivity to wind climate in an inter-tidal basin. Earth Syst. Dyn. 8, 1223–1235. doi:https://doi.org/10.5194/esd-8-1223-2017.

Haasnoot, M., Kwadijk, J., Van Alphen, J., Le Bars, D., Van den Hurk, B., Diermanse, F., et al. (2019). Adaptation to uncertain sea-level rise; how uncertainty in Antarctic mass-loss impacts the coastal adaptation strategy of the Netherlands. Environ. Res. Lett. Available at: http://iopscience.iop.org/10.1088/1748-9326/ab666c.

Hermans, T. H. J., Bars, D. Le, Katsman, C. A., and Camargo, C. M. L. (2020a). Drivers of Interannual Sea Level Variability on the Northwestern European Shelf. J. Geophys. Res. Ocean. 125, 1–18. doi:10.1029/2020JC016325.

Hermans, T. H. J., Tinker, J., Palmer, M. D., Katsman, C. A., Vermeersen, B. L. A., and Slangen, A. B. A. (2020b). Improving sea-level projections on the Northwestern European shelf using dynamical downscaling. Clim. Dyn. 54, 1987–2011. doi:10.1007/s00382-019-05104-5.

Miller, L., and Douglas, B. C. (2007). Gyre-scale atmospheric pressure variations and their relation to 19th and 20th century sea level rise. Geophys. Res. Lett. 34, 1–5. doi:10.1029/2007GL030862.

Oppenheimer, M., Glavovic, B. C., Hinkel, J., Wal, R. van de, Magnan, A. K., Abd-Elgawad, A., et al. (2019). “Sea Level Rise and Implications for Low Lying Islands, Coasts and Communities,” in IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, eds. H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, et al.

Shchepetkin, A. F., and McWillams, J. C. (2005). The regional oceanic modeling system (ROMS): a split-explicit, free-surface, topography-following-coordinate oceanic model. Ocean Model. 9, 347–404. doi:10.1016/j.ocemod.2004.08.002.

Sterlini, P., Le Bars, D., de Vries, H., and Ridder, N. (2017). Understanding the spatial variation of sea level rise in the North Sea using satellite altimetry. J. Geophys. Res.  Ocean. 122, 6498–651.

Sturges, W., and Douglas, B. C. (2011). Wind effects on estimates of sea level rise. J. Geophys. Res. Ocean. 116. doi:10.1029/2010JC006492.

Taylor, K., Stouffer, R. J., and Meehl, G. A. (2012). An overview of CMIP5 and the experiment design. Bull Am Meteorol Soc 93, 485–498. doi:10.1175/BAMS-D-11-00094.1.

Tinker, J., Palmer, M. D., Copsey, D., Howard, T., Lowe, J. A., and Hermans, T. H. J. (2020). Dynamical downscaling of unforced interannual sea‑level variability in the North‑West European shelf seas. Clim. Dyn. 55, 2207–2236. doi:10.1007/s00382-020-05378-0.

Van den Hurk, B., Siegmund, P., Klein Tank, A. (Eds), Attema, J., Bakker, A., Beersma, J., et al. (2014). KNMI’14: Climate Change scenarios for the 21st Century – A Netherlands perspective. De Bilt, The Netherlands Available at: http://www.climatescenarios.nl/.

Vermeersen, B. L. A., Slangen, A. B. A., Gerkema, T., Baart, F., Cohen, K. M., Dangendorf, S., et al. (2018). Sea-level change in the Dutch Wadden Sea. Netherlands J. Geosci. 97, 79–127. doi:10.1017/njg.2018.7.

Wakelin, S. L., Woodworth, P. L., Flather, R. A., and Williams, J. A. (2003). Sea-level dependence on the NAO over the NW European Continental Shelf. Geophys. Res. Lett. 30, 1–4. doi:10.1029/2003GL017041.

16 Reacties op “Zeespiegelvariabiliteit in en rondom de Noordzee

  1. Beste Tim,

    Veel dank voor je blogstuk — ik heb nu pas de gelegenheid om het te lezen en het is heel interessant hoeveelheid factoren er invloed hebben op de lokale zeespiegelvariabiliteit in de Noordzee.

  2. Hugo Matthijssen

    En de metingen?
    Mogelijk toch ook eens kijken naar de peilschaal metingen.
    Onderzoek Deltaris: De conclusie is dat de zeespiegel de afgelopen 128 jaar met 1,86 mm per jaar (18,6 cm per eeuw) is gestegen en dat de stijging niet is versneld.
    We warmen op sinds de laatste kleine ijstijd.
    Tot op heden is er rond de Noordzee nog geen signaal gemeten die op een versnelde stijging wijst.
    https://www.deltares.nl/nl/nieuws/nauwkeuriger-inzicht-huidige-zeespiegel-langs-de-nederlandse-kust/
    Ook gaf het KNMI aan dat de stijging van de Noordzee ongeveer overeenkomt met de gemiddelde mondiale stijging.

  3. Beste Hugo Matthijssen,

    Blijkbaar heb je bovenstaand blogstuk niet gelezen, dat gaat zowel over peilschaal- als satelliet-metingen en dan regionaal, in de Noordzee. De mondiaal gemiddelde zeespiegelstijging is wel degelijk aan het versnellen, zie o.a.:

    Nerem et al 2018 — Climate-change–driven accelerated sea-level rise detected in the altimeter era

    De versnelling was overigens ook al zichtbaar in de peilschaal-metingen van Jevrejeva 2008, die teruggaan tot 18e/19e eeuw:

    Zie verder de andere blogstukken die daarover gaan, zoals: https://klimaatveranda.nl/2017/08/07/versnelt-de-zeespiegelstijging-deel-1/ https://klimaatveranda.nl/2017/08/10/versnelt-de-zeespiegelstijging-deel-2/ en ook: https://klimaatveranda.nl/2020/08/26/kunnen-we-de-20e-eeuwse-zeespiegelstijging-verklaren/

  4. Tim Hermans,
    Ik heb ergens gelezen (ben de wetenschappelijke bron kwijt, excuses daarvoor) dat de oceaanspiegel letterlijk ‘globaal’ d.w.z. verspreid over de globe, tientallen meters varieert vanwege verschillen in aantrekkingskracht van de massa’s onder de aardkorst op de bovenliggende watermassa’s. Geofysisch lijkt me dat alleszins plausibel. Twee vragen:
    – klopt het dat de oceaanspiegel globaal tientallen meters varieert?
    – indien ja, is dat relevant voor zeespiegelvariaties aan de kusten?

  5. Beste Bob Brand, we hebben het over Nederland, dit zijn de PSMSL waarnemingen. Misschien dat je ook eens het proefschift van Kyra van Onselen moet downloaden.

  6. Hans Custers

    Hans Erren,

    Als je het over Nederland wilt hebben zou je om te beginnen het stuk van Tim Hermans eens moeten lezen. In plaats van aan te komen met de zoveelste herhaling van overbekende pseudosceptische praatjes.

    Het is bekend (jij hebt het vast ook al tientallen keren gelezen) dat lokale metingen veel meer variatie (ruis) vertonen dan mondiale gemiddelden en dat de trend (het signaal) daardoor een veel grotere onzekerheid heeft. Tim maakt dat hierboven ook nog eens duidelijk. Je maakt mij niet wijs dat je dat niet begrijpt. De vraag is dan waarom je blijft doen alsof.

  7. Beste G.J. Smeets,

    Het klopt dat het oppervlak van de oceaan tientallen meters kan verschillen in hoogte tussen verschillende plekken. Het water is verdeeld over een oppervlak waar het zwaartekrachtspotentiaal overal gelijk is (de geoide). Omdat de massa van de aarde niet gelijk is verdeeld, is het zwaartekrachtspotentiaal niet overal hetzelfde en zitten er dus ruimtelijke variaties in het zeeniveau.

    Een oceaanmodel simuleert het zeeniveau ten opzichte van de geoide, en we nemen aan dat die geoide constant is in de tijd. In principe is de geoide dus niet relevant voor de variaties van het zeeniveau aan de kust van het ene jaar op het andere jaar die ons model simuleert. In onze studie hebben we niet gekeken naar eventuele veranderingen in de geoide, omdat het effect daarvan op de inter-jaarlijkse variabiliteit van het zeeniveau klein is ten opzichte van het effect van de oceaan- en atmosfeerprocessen die we wel in ons model meenemen. De geoide kan veranderen als het zwaartekrachtsveld van de aarde verandert, bijvoorbeeld wanneer ijskappen smelten en de massa die zo’n ijskap vormde wordt herverdeeld over het aardoppervlak in de vorm van water. Voor de lange-termijn stijging van zeeniveau speelt dat wel een belangrijke rol.

  8. Beste Hans Erren,

    Ik gaf antwoord op de reactie van Hugo Matthijsen. Hij had het daar in eerste instantie over DE peilschaalmetingen, DE zeespiegel en DE stijging:

    De conclusie is dat de zeespiegel de afgelopen …

    waarmee de mondaal gemiddelde zeespiegel bedoeld wordt. Zoals inmiddels al dikwijls besproken, versnelt de mondiaal gemiddelde zeespiegelstijging. Zie de o.a. peilschaal-observaties in Jevrejeva et al 2008:

  9. Kan een versnelling significant genoemd worden als deze niet eens te detecteren is aan de noordzeekust? En wij weten allemaal dat de toekomstdoemverhalen zijn gebaseerd op een science fiction RCP 8.5 scenario, gekoppeld aan een extreme klimaatgevoeligheid toegepast op een ijskapmodel dat half antarctica aan het eind van deze eeuw in zee kiepert.
    https://www.ncgeo.nl/index.php/en/publicatiesgb/publications-on-geodesy/item/2555-pog-49-k-van-onselen-the-influence-of-data-quality-on-the-detectability-of-sea-level-height-variations

  10. Hugo Matthijssen

    De reactie van Bob. “Ik gaf antwoord op de reactie van Hugo Matthijsen en hij had het daar over DE peilschaalmetingen, DE zeespiegel en DE stijging:
    Kennelijk wil Bob het niet begrijpen.
    Onderzoek van Deltaris naar de zeespiegelstijging.
    Het betreft onderzoek op basis van 128 jaar metingen.
    De conclusie is dat de zeespiegel de afgelopen 128 jaar met 1,86 mm per jaar (18,6 cm per eeuw) is gestegen en dat de stijging niet is versneld.
    Bron: https://www.deltares.nl/nl/nieuws/nauwkeuriger-inzicht-huidige-zeespiegel-langs-de-nederlandse-kust/
    En zoals je weet zijn er uiteraard veel variabelen die de hoogte van de zeespiegel beïnvloeden.
    Maar de kern is dat er een vrijwel open verbinding is met de oceaan.
    Als we dan kijken naar 128 jaar meten dan zijn die variabelen redelijk uitgemiddeld.
    Dat betekent dat de zeespiegelstijging in onze omgeving over die 128 jaar 1,86 mm per jaar is en deze stijging niet is versneld.
    En als jij je wetenschapper noemt dan weet je ook dat wat voor modellen je ook gebruikt en welke rapportages je ook naslaat deze metingen uiteindelijk aangeven wat de werkelijke situatie is.
    En wat opvalt is dat je op de persoon gaat spelen.

    Maar laten we eens kijken naar de variabelen:
    De uitzetting van het zeewater door “de opwarming”
    Aangenomen wordt dat de zeespiegelstijging tot stand komt door uitzetting van het oceaanwater door de opwarming en door het smelten van landijs op Groenland en Antarctica. We warmen al sinds het einde van de laatste kleine ijstijd op en sinds het begin van de industriële revolutie is de temperatuur met 1,27 graad C gestegen De concentratie van CO2 is gestegen van 0,028% tot 0,041%. Totaal niet meer dan 0,013%.
    Het KNMI geeft aan in het rapport, ‘De verdwenen warmte gevonden’ dat de hoeveelheid warmte nodig om het oppervlak van de oceanen met 0,02 graden te verhogen en de onderlaag van de atmosfeer met 5 graden C op te warmen, gelijk is.
    Dat betekent dat opwarming van de luchttemperatuur met 1 graad per eeuw, waarvan dan ook een deel in de oceaan terecht gekomen zou moeten zijn, praktisch gezien niet veel kan betekenen voor de opwarming van de oceanen. (Terzijde: ook hier worden resultaten van modelberekeningen als feiten gebracht.)
    Een ander punt is dat de zeeën en oceanen 70% van het aardoppervlak bedekken en deze oppervlakten opgewarmd worden door de zon en ook naast andere factoren afgekoeld door luchtstromingen zoals de passaatwinden en de oceaan oscillaties. el Nino etc. Daar heeft die 1,27 graad opwarming vrijwel geen enkele invloed op.
    Laten we nu eens naar de praktijk kijken,
    Gletsjers zijn weer aan het groeien (gemeten) hier een voorbeeld:
    https://jdreport.com/nasa-smeltende-groenlandse-gletsjer-heeft-ommezwaai-gemaakt-en-is-weer-gegroeid/

    De zuidpool daarvan wordt op basis van modelberekeningen een gigantische smelt voorspeld.
    ‘Talloze studies hebben namelijk aangetoond dat de Pine Island–gletsjer smelt doordat opwarmend oceaanwater deze van onderaf aantast.’
    De praktijk is anders: Aangroei of smelt van ijs?

    In 2015 kwam de NASA onderzoeker Zwally met een onderzoek op basis van satellietmetingen, waarin hij de conclusie had getrokken dat het ijs van Antarctica aangroeit en niet smelt.
    https://www.nasa.gov/feature/goddard/nasa-study-mass-gains-of-antarctic-ice-sheet-greater-than-losses
    Uiteraard is dat in de opwarmende wereld van de klimaatwetenschappers een onmogelijkheid zodat talloze klimaatonderzoekers met hun modelberekeningen aan de slag zijn gegaan en het resultaat daarvan is de voorspelling van een gigantische smelt.
    https://www.knmi.nl/over-het-knmi/nieuws/ijssmelt-antarctica-in-volgende-eeuw-rampzalig
    Daarbij wordt uitgegaan van opwarming aan de kust van antarctica door een warme stroming aangestuurd door de westerlies als gevolg van “de opwarming.
    De praktijk:
    Op basis van metingen zijn een duidelijk andere verklaringen te geven.
    Als eerste vulkanisme
    Onderzoekers ontdekten de actieve vulkanische warmtebron onder de Pine Island-gletsjer min of meer per ongeluk, zo legt onderzoeker Brice Loose uit. “We probeerden de rol die de oceaan speelt in het smelten van de ijsplaat beter te begrijpen. Ik bemonsterde het water, op zoek naar vijf verschillende edelgassen, waaronder helium en xenon. Ik gebruik die edelgassen om zowel de smelt van het ijs als het warmtetransport te monitoren. Helium-3, een gas dat wijst op vulkanisme, was één van de gassen die we zo aantroffen. We waren niet op zoek naar vulkanisme, we gebruikten deze gassen om andere effecten te monitoren. Toen we voor het eerst hoge concentraties helium-3 zagen, dachten we dan ook dat de data niet klopten.” Maar de gegevens kloppen wel, zo schrijven Loose en collega’s in het blad Nature Communications.
    https://www.scientias.nl/actieve-vulkanische-warmtebron-ontdekt-onder-snelst-smeltende-gletsjer-op-antarctica/
    Uiteraard kan dat niet de opwarming moet de oorzaak zijn.

    En als 2e het klimaat op Antarctica waarbij er zowel in de zomer als in de winter sprake is van aflandige wind.
    Het continent is het koudste gebied op Aarde. De laagste officieel gemeten temperatuur, bij het Vostokstation op ongeveer 1000 kilometer van de Zuidpool, was −91 °C. Metingen van de NASA op 10 augustus 2010 op een hoogvlakte bij het midden van Antarctica gaven een minimum temperatuur van −93,2 °C. Gemiddeld is de temperatuur ongeveer 43 graden C lager dan op de Noordpool.

    Het schiereiland steekt wat verder in zee en heeft een wat meer gematigd klimaat, vergelijkbaar met het klimaat van de Noordpool. Op het schiereiland kan de temperatuur in de zomer zelfs tot +8 graden Celsius oplopen. Daar broeden dan de pinguïns.

    De luchtcirculatie rond en boven Antarctica vormt een polar cell de lucht stroomt van boven naar beneden van de hellingen over de oceaan tot aan de mid latitude cell. Boven de grens van de polar cell en de mid latitude cell is een zone van lage druk zichtbaar. De lucht stijgt in dat lage drukgebied omhoog en stroomt langs de tropopauze weer terug tot boven Antarctica
    De vereniging voor weerkunde en klimatologie geeft het volgende aan:

    ‘Antarctica staat bekend om de wind. Zomers waait een rustige windkracht 3. Maar soms neemt de wind toe tot snelheden van 320 kilometer per uur. Dit is vergelijkbaar met een categorie 5 orkaan, een van de zwaarste orkaantypes die we kennen en die elk jaar maar een paar keer voorkomt. Deze wind wordt veroorzaakt doordat van de hogere plateaus koude zware lucht omlaag valt naar de kustlijn.

    De zwaartekracht is een belangrijke aanjager van deze wind. De wind waait vrijwel altijd van de Zuidpool af naar zee. Soms weet een passerende depressie aan de kust het windveld te veranderen, maar doorgaans waait een koude aflandige wind.’
    Zeer koude wind die in de winter een hoge snelheid bereikt en aflandig is zorgt voor een snelle aangroei van het zeeijs dat gaat zo snel dat veel zeer koud zout water naar de bodem van de oceaan stroomt, het is onmogelijk dat daar warmer water naar boven zou kunnen komen.

    De waarneming:
    Het koninklijk Nederland aardrijkskundig genootschap schrijft het volgende:
    ‘Nog steeds is Antarctica thermisch volledig geïsoleerd van de rest van de wereld. Als je erheen vaart passeer je een messcherpe grens van hooguit honderd meter breed tussen het warme water van de Stille Oceaan en het koude water van de Zuidelijke Oceaan. Van het rustige diepblauwe water kom je van het ene moment op het andere terecht in een grijsgroene ruwe zee. Er staat een zware deining en de luchttemperatuur daalt in deze overgangszone ineens sterk. Hier bevindt zich het Antarctisch Front, waarlangs als een enorme rivier de Circum-Antarctische Stroom of Westenwinddrift het continent omcirkelt. Deze zeestroom verhindert dat de warmte van de lagere breedtegraden Antarctica bereikt, en zo duurt het thermisch isolement voort.’
    De kust van Antarctica is duidelijk thermisch geïsoleerd dat komt ook naar voren uit de satellietmetingen. Zie deze beelden in Earth from space vanaf ongeveer 30 minuten https://www.youtube.com/watch?v=aU0GhTmZhrs&t=1850s
    Dat betekent dat bij de opstelling modelberekeningen waarin een zeer grote zeespiegelstijging wordt berekend als gevolg van smelt op en rond Antarctica van verkeerde aannames wordt uitgegaan.
    En daarmee de praktijk wordt genegeerd

    De kern de praktijk wijkt op alle fronten af van de modelberekeningen.
    En de “klimaatwetenschappers” kunnen daar kennelijk niet mee omgaan waarna de modellen zo ver afwijken van de praktijk dat waarnemingen genegeerd worden of weggerekend.

    Zie dit rapport waarin de metingen en waarnemingen waaruit blijkt dat er geen sprake is van opwarming.https://www.knmi.nl/over-het-knmi/nieuws/verdwenen-warmte-in-oceaan-gevonden
    Dat betekent dat de berekende versnelde zeespiegelstijging gebaseerd is op drijfzand.

  11. Bste Hans Erren,

    Kan een versnelling significant genoemd worden als deze niet eens te detecteren is aan de noordzeekust?

    Ja, natuurlijk. Het gaat om de mondiaal gemiddelde zeespiegelstijging en die versnelt significant. Dat was al duidelijk uit onderzoek aan peilschalen (sinds de 18e eeuw) door Jevrejeva en anderen, Ray & Douglas 2011 en door het onderzoek van Church & White van het Australische CSIRO, ook aan de peilschalen.

    Het is vervolgens bevestigd door de satellietwaarnemingen sinds 1993. Lees onder meer Nerem et al 2018 – Climate-change–driven accelerated sea-level rise detected in the altimeter era.

    Paarsblauw = Jevrejeva 2008, groen = Ray & Douglas 2011, oranje = Church & White 2011. In lichtblauw staat de satellietdata aangegeven en de lichtpaarse bolletjes zijn data uit paleo-observaties. Bron: IPCC AR5 figuur 13.3e.

    … toekomstdoemverhalen zijn gebaseerd op een science fiction RCP 8.5 scenario

    Tot dusver overtreft de waargenomen zeespiegelstijging juist de projecties van het IPCC uit eerdere rapporten.

  12. Beste Hugo Matthijssen,

    Als je de moeite had genomen om bovenstaand blogstuk te lezen, had je precies kunnen zien waardoor de zeespiegelstijging voor de Nederlandse kust (tot dusver) achterblijft bij het mondiaal gemiddelde en nog niet waarneembaar versnelt.

    Eén van de factoren die het regionale effect veroorzaakt: in Noord-West Europa liggen we relatief dicht bij de Groenlandse ijskap. Juist door de afname van die ijskap is er een zwaartekracht-effect: zeewater stroomt daar weg doordat de gravitationele aantrekkingskracht van de ijskap afneemt. Elders leidt dit juist tot extra zeespiegelstijging. In onze regio veroorzaakt het een daling van de zeespiegel, die de versnelling van het mondiaal gemiddelde (voorlopig) maskeert.

    Op termijn zal de afname van de ijskap op West-Antarctica een belangrijke factor gaan worden. Dan stroomt er juist dáár meer zeewater weg. Dat kan de daling, door minder gravitatie van de Groenlandse ijskap, in onze regio gaan compenseren waardoor het mondiaal gemiddelde ook voor ons gaat tellen. E.e.a is al vele malen besproken in eerdere blogstukken, zoals:

    Versnelt de zeespiegelstijging? – Deel 1
    Versnelt de zeespiegelstijging? – Deel 2
    Lange termijn zeespiegelstijging

    Voor de geïnteresseerden: er staat een mooi gastcollege door geofysicus prof. Jerry Mitrovica (Harvard University) op YouTube, waar de verschillende factoren en ook het gravitatie-effect besproken worden. Het gravitatie-effect staat ook wel bekend als het ‘Northern problem’ en als het ‘Stockholm effect’ want daar is ’t voor het eerst waargenomen:

    Het geluid is aan het begin wat slecht, wordt later beter.

  13. Hans Custers

    Hugo Matthijssen,

    Je reactie is een schoolvoorbeeld van een zogenaamde Gish gallop. Er zitten zoveel kromme redeneringen en misvattingen in dat het simpelweg niet te doen is ze allemaal te beantwoorden. Het meest opvallende: je komt met allerlei bevindingen van klimaatonderzoekers aan, om vervolgens net te doen alsof die wetenschappers geen rekening houden met hun eigen onderzoeksresultaten. Ik kan je geruststellen: dat doen ze wel.

  14. Hugo Matthijssen

    Bob
    Het gravitatie effect van de afname van het ijs op groenland.
    Als je nu eens zou kijken hoe gering de hoeveelheid gesmolten ijs de afgelopen 10 jaar is t.o.v. de totale ijsmassa dan zal je duidelijk zijn dat relatief gezien je dat beetje massa verlies zal niet kunt vertalen in een meetbaar gravitatie-effect. En beste Bob als je realistisch bent weet jij dat ook.

    Hans wat een reactie. Ik geef duidelijk aan dat een aantal modelberekeningen, zoals over de smelt op Antarctica waar o.a. het KNMI mee komt, fout zijn omdat de metingen iets anders laten zien.
    Als het zoveel kromme redeneringen en misvattingen zijn geef er maar een paar aan dan kunnen we eens kijken wat je hiermee denkt duidelijk te maken.
    Zo kom je er niet mee weg.

  15. Hans Custers

    Hugo,

    Ik geef duidelijk aan dat een aantal modelberekeningen, zoals over de smelt op Antarctica waar o.a. het KNMI mee komt, fout zijn omdat de metingen iets anders laten zien.

    Zullen we dan eens naar dat artikel van het KNMI kijken waar je naar verwijst? Dat opent zo:

    Antarctische ijskappen verliezen veel sneller ijsmassa dan de IPCC voorspeld heeft. Dit kan er toe leiden dat de totale zeespiegelstijging in 2100 bijna twee keer zo groot is als in eerdere schattingen. Tot voor kort dachten wetenschappers namelijk dat de bijdrage van Antarctica aan de zeespiegelstijging in deze eeuw niet veel meer dan een decimeter zou bedragen.

    Hoe kun jij nu al weten dat een projectie voor het jaar 2100 die 4 jaar geleden is gedaan fout is? Heb je een glazen bol waarmee je in de toekomst hebt gekeken? Of klets je er maar wat op los?.

    Dit is illustreert precies wat ik bedoelde Als ik ervoor zou gaan zitten zou ik er nog een hele hoop van dit soort kromme redeneringen uit kunnen halen. Maar de tijd die ik daar in zou steken krijg ik nooit meer terug. En de ervaring leert dat jij je toch niks van al die tegenargumenten aan zal trekken. Dus ik kan veel beter iets nuttigs gaan doen met mijn tijd.

  16. Hans Custers

    Als toegift toch nog even twee citaten uit dat artikel van het KNMI, dat Hugo blijkbaar niet heel goed heeft gelezen:

    Dit scenario lijkt ook meer in overeenstemming met de beperkte waarnemingen die we hebben over het kleiner worden van Antarctica.

    De uitkomsten van deze modelstudie zijn in wetenschappelijke kringen nog niet onomstreden, maar de uitkomsten geven wel aan dat het van groot belang is om meer inzicht te krijgen in de mechanismen die ten grondslag liggen aan het snelle opbreken van ijskappen.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s