Afgelopen week werd bekend dat klimaatwetenschappers Syukuro Manabe en Klaus Hasselmann dit jaar de Nobelprijs voor natuurkunde krijgen. Ze delen de prijs met de Italiaanse theoretisch natuurkundige Giorgio Parisi. Parisi deed fundamenteel onderzoek aan complexe fysische systemen. Er lopen verschillende lijntjes tussen dat onderwerp en de klimaatwetenschap. Vroege weermodellen zijn voorouders van zowel het onderzoek van Manabe en Hasselman, als dat van Parisi. Onderzoek naar complexe systemen kwam pas goed op gang nadat meteoroloog Edward Lorenz bij toeval de chaostheorie op het spoor kwam, via berekeningen met zo’n model. Bij het theoretisch onderzoek naar complexe systemen wordt veel gebruik gemaakt van computermodellen. Meteorologie was, samen met kernfysica, een vakgebied dat pionierde op dat gebied. De kennis en ervaring van die pioniers kwamen goed van pas bij het onderzoek naar chaos en complexiteit. Aan de andere kant is het klimaat een complex fysisch systeem, en dus zijn resultaten van fundamenteel onderzoek naar dergelijke systemen ook van belang voor het klimaatonderzoek.
Onder volgers van de klimaatwetenschap is de in Japan geboren Amerikaan Syukuro Manabe veruit de bekendste van de drie winnaars. Niet omdat Manabe altijd de aandacht heeft gezocht, integendeel. Het is zijn werk dat de aandacht trok. Hoe belangrijk Manabe is geweest voor de ontwikkeling van moderne klimaatmodellen is nauwelijks te overschatten. Toen Manabe in de late jaren ‘50 van de vorige eeuw naar de VS kwam was daar net een eerste, rudimentair klimaatmodel gebouwd. Dat model kon vrij adequaat enkele patronen in de grootschalige atmosferische circulatie simuleren op een plat stuk aarde. Aan het eind van de twintigste eeuw waren er uitgebreide modellen, met een realistische topografie, met seizoenen, die alle cruciale processen in zowel de atmosfeer als de oceaan simuleerden: circulatie, de hydrologische cyclus, wolken, emissie en absorptie van straling. Aan vrijwel elke stap die er is gezet vanaf het rudimentaire naar het complexe model, heeft Manabe wel iets bijgedragen.
Bij het werk aan de vroege klimaatmodellen werd helemaal nog niet aan veranderingen van het klimaat gedacht, laat staan aan de menselijke invloed. De verwachting was dat simulaties van grootschalige patronen in de atmosfeer betere weersverwachtingen op zouden leveren. Dat is zeker ook gebeurd. De eerste berekening van de klimaatgevoeligheid – de verandering van de gemiddelde wereldtemperatuur als de CO₂-concentratie verdubbelt – door Manabe en zijn collega Richard T. Wetherald, was niet meer dan een tussendoortje. Dat tussendoortje leverde wel meteen een primeur op: een helemaal nieuwe voorspelling door een klimaatmodel, die inmiddels uitgebreid is bevestigd door waarnemingen. In het model ging de opwarming van de troposfeer door toename van de CO2-concentratie samen met een afkoeling van de stratosfeer. Een vingerafdruk van het versterkte broeikaseffect, omdat bij opwarming van het klimaat door andere oorzaken ook de stratosfeer warmer wordt.
In zekere zin is de manier waarop Manabe complexiteit benaderde tegengesteld – complementair is misschien nog een beter woord – aan die van Parisi. Parisi bekeek het fenomeen op zich, vanaf een hoog abstractieniveau, om het in zijn totaliteit beter te begrijpen. Manabe construeerde modellen vanuit de details, als een bouwpakket. Hij pikte een onderdeel uit het klimaatsysteem, zorgde dat hij dat voldoende in de vingers had, en plaatste het dan in het geheel. Heel grondig, en met een gedegen theoretische kennis, zoals bijvoorbeeld het artikel uit 1967 bewees. De theoretische beschouwing achter zijn berekeningen was puntgaaf, terwijl daar in eerdere berekeningen van de klimaatgevoeligheid nog wel eens slordigheden in zaten. De afbeelding hieronder, die nog altijd wordt gezien als de theoretisch correcte manier om het versterkte broeikaseffect weer te geven, is gebaseerd op het werk van Manabe uit de jaren ‘60.
De afbeelding illustreert de situatie voor (links) en na (rechts) een stijging van de broeikasgasconcentratie. Als de absorptie van warmtestraling toeneemt, kan die pas vanaf een grotere hoogte ontsnappen uit de atmosfeer. De temperatuurgradiënt in de luchtlaag daaronder wordt bepaald door convectie: het opstijgen van warme, lichte lucht vanaf het aardoppervlak en het dalen van koude, zwaardere lucht die zich hoger in de troposfeer bevindt. Convectie houdt dit temperatuurprofiel (gemiddeld, over grotere gebieden) vanzelf in stand. Als het temperatuurverschil tussen de lucht aan het aardoppervlak en in hogere luchtlagen groter zou worden, dan versnelt de convectie omdat er meer koude, zware lucht naar beneden zakt en er meer warme lucht opstijgt. Wordt het temperatuurverschil kleiner, dan gebeurt het omgekeerde.
Het beschrijven van alle doorbraken waar Manabe aan heeft meegewerkt zou een heel boek in beslag nemen. Gelukkig heeft hij dat boek zelf geschreven, samen met zijn collega Anthony J. Broccoli. Van harte aanbevolen aan iedereen die zich wat meer wil verdiepen in de finesses van klimaatmodellen.
Het onderzoek van de Duitser Klaus Hasselmann zit qua benadering ergens tussen Parisi en Manabe in. Hasselmann keek vanuit het hoge abstractieniveau van de theorie van complexe systemen, maar zoomde daar vandaan wel in op karakteristieke fysische eigenschappen van het klimaatsysteem. In de tweede helft van de jaren ‘70 bouwde hij een stochastisch klimaatmodel, op basis van een analyse van de wisselwerking tussen een snelle en een trage component van een complex systeem. De snelle component stond voor de atmosfeer, de trage voor de oceanen, de cryosfeer en de biosfeer. Zijn theoretische en statistische analyse van dergelijke systemen leverde een grote bijdrage aan de kennis over interne variabiliteit in het klimaat. Die variabiliteit manifesteert zich als “ruis” in het model van Hasselmann. Van daaruit ontwikkelde hij manieren om een “signaal” – een geforceerde klimaatverandering, bijvoorbeeld als gevolg van de gestegen broeikasgasconcentratie – te onderscheiden van die ruis. Het is het begin van wat tegenwoordig attributie heet.
In 2019 bewees een groep wetenschappers eer aan het werk van Hasselmann, in een commentaar in Nature. Voortbordurend op dat werk concludeerden ze dat de menselijke vingerafdruk nu met een statistische zekerheid van vijf keer de standaarddeviatie vastgesteld kan worden, de gouden standaard voor bewijs in deeltjesfysica.
In het persbericht van het Nobelprijscomité zegt voorzitter Thor Hansson dat het werk van de winnaars van dit jaar laat zien dat onze kennis over het klimaat op een stevig fundament rust, gebaseerd op een grondige analyse van de waarnemingen.
Klimaatverandering 
Eindelijk worden klimaatwetenschappers erkend als echte wetenschappers en dat werd tijd. Soms lees je op sommige websites dat klimaat geen wetenschap is, maar deze erkenning bewijst het tegendeel. De grootste uitdaging van de mensheid is trouwens de antropogene opwarming.
LikeLike
En wat ik ook goed vind is dat de samenhang tussen klimaatwetenschap en andere natuurwetenschappen benadrukt wordt.
In het verlengde van wat Willy zegt, klimaatwetenschap wordt juist vanwege de modellen die ze gebruiken nogal eens in diskrediet gebracht.
Terwijl er geen geavanceerde wetenschap is die zonder modellen werkt.
LikeLike
Het is onjuist (zoals Willy hierboven stelt) dat toekenning van een Nobelprijs “eindelijk erkenning betekent van klimatologie als echte wetenschap.” Die erkenning is er wereldwijd al sinds 1988 toen de Verenigde Naties het IPCC oprichtte en faciliteerde.
Nobelprijzen zijn niets meer of minder dan ritueel eerbetoon (plus een bank cheque) aan onderzoekers, literatoren en vredesactivisten. Allemaal ter nagedachtenis van de grootindustrieel Alfred Nobel, hoofdrolspeler in de industriële revolutie. Die man accumuleerde heel veel kapitaal door productie van oorlogstuig te combineren met verfijning van dynamiet-technologie. Daarmee werd niet alleen imperialistisch oorlogstuig maar ook de steenkoolgroeve efficiënter benut.
Het instituut ‘Nobelprijs’ is een ding dat met wetenschap helemaal niets te maken heeft. En follow the money: het geld waarmee het instituut ‘Nobelprijs’ gefinancierd wordt zit in aandelen, obligaties, investeringen in vastgoed en hedgefunds. Minder dan de helft van dat kapitaal gaat naar prijsuitreiking, Meer dan de helft gaat naar interne kosten.
Wat mij betreft zou het de klimaatwetenschappers waarover het blogstuk gaat sieren als ze hun schouders ophaalden bij de hun toengekende prijs.
LikeLike
De Nobelprijs is gewoon de erkenning van wetenschappers of andere mensen die zich voor hun medemens inzetten. Natuurlijk draait veel om het geld. Als ik de Nobelprijs moest winnen, dan zou ik het geld wegschenken naar een goed doel.
LikeLike
Goff,
Bij veel culturele dingen zegt het ontstaan ervan weinig over de betekenis die het nu heeft. Net als in de biologie trouwens. Bovendien zegt de financiële werking van de prijs lang niet alles over de reputatie die met het toekennen van die prijs gepaard gaat.
Het kan natuurlijk nooit kwaad om instituties te relativeren, maar uitspraken als “x” is niets meer of minder dan “y” zijn bijna altijd reductionistische uitspraken om iets in een mentaal/cultureel domein te degraderen tot iets in een materieel domein. Een schilderij is niets meer of minder dan wat verf op een doek. Op mijn beurt relativeer ik dat soort uitspraken dan maar weer. Het is een kwestie van smaak.
LikeLike
Dirk,
Lees de eerste alinea van mijn eerste reactie hierboven nog een keer. De onderhavige Nobelprijzen zijn GEEN erkenning van de wetenschappelijkheid van de klimatologie. Zoals Willie beweerde.
Overigens is mijn opvatting over het instituut ‘Nobelprijs’ geen kwestie van ’smaak’ [jouw woorden]. Het is wat het is: een ritueel, vraag maar aan willekeurige antropoloog/ethnoloog. En in dit geval een ritueel met forse ‘financiële werking’ [jouw woorden]. Net zo fors als het rituele gedoe met schilderijen [jouw voorbeeld] die voor -tig miljoen op veilingen en kunstmarkten worden doorgeschoven. Met smaak heeft mijn analyse niks te maken want ik heb niks tegen of met Nobelprijzen. Ik wil gewoon de punten op de i houden.
Dus terug naar waar ik Willie en jou op heb gewezen: IPCC is de wereldwijde erkenning van klimatologie als wetenschappelijke discipline. En NIET de Zweedse particuliere stichting ‘Nobelprijs’. De zaken anders voorstellen is des-informatie, bij deze nogmaals genoteerd.
LikeLike
Goff,
Ik ben het deels met je eens en deels niet. In zijn eerste reactie suggereert Willy dat erkenning van de klimaatwetenschap tot nu toe is uitgebleven en dat is onterecht. Die erkenning is er inderdaad al langer.
Maar erkenning is niet per definitie eenmalig. Een Nobelprijs is altijd een erkenning van wetenschap van hoogwaardige kwaliteit, en dus geldt dat ook voor deze prijs.
En ik denk dat er wel degelijk ook iets nieuws in deze erkenning zit. Het Nobelcomité erkent klimaatwetenschap niet alleen als volwaardige wetenschap, maar ook als voorloper in het (natuurwetenschappelijke) onderzoek naar complexe systemen. Er is ook nog wel iets voor te zeggen dat het vooral een erkenning achteraf is van baanbrekende klimaatwetenschap uit de jaren ’60 en ’70.
LikeLike
Hans,
Merites van wetenschappelijke werk (inclusief klimatologie) worden
beoordeeld door collega-experts in het desbetreffende vakgebied en niet door particuliere prijsuitreikers zoals het Nobelcomité. Er zijn overigens nog tientallen andere prijsuitreikers overal ter wereld maar die halen de krantenkoppen niet.
Dat Syakuro Manabe (je noemt die onderzoeker in je blogstuk) reeds in de jaren ’50 en ’60 vorige eeuw succesvol pionierde in onderzoek naar complexe (klimatologische) systemen heeft dat het Nobelcomitè decennialang niet relevant geleken. Tot nu dus, anno 2021, met de ‘klimaatcrisis!’ als hot item. Opportunisme om geloofwaardigheid van het Nobel-ritueel overeind te houden.
Nogmaals ik heb niks met en niks tegen Nobelprijzen. Maar met wetenschappelijke erkenning van wetenschappelijk werk heeft het niets te maken. Helemaal niets.
LikeLike
Goff,
Ik schreef niet voor niets “Het Nobelcomité erkent….”. Hoeveel waarde dat heeft mag iedereen voor zichzelf uitmaken.
LikeLike
Goff,
Je schrijft: “Dat Syakuro Manabe (je noemt die onderzoeker in je blogstuk) reeds in de jaren ’50 en ’60 vorige eeuw succesvol pionierde in onderzoek naar complexe (klimatologische) systemen heeft dat het Nobelcomitè decennialang niet relevant geleken.”
Niet jaren ’50. De eerste klimaatmodellen (GCM’s, de stromingsmodellen) van Manabe, Kirk Bryan en Wetherald verschenen publiekelijk in 1967 en 1969. De artikelen waar Manabe nu voor gelauwerd is, zijn zo rond 1975 gepubliceerd.
“… decennialang niet relevant geleken”
Nee. Het komt vaker voor dat de Nobelprijs voor Natuurkunde pas VELE decennia ná een theoretisch onderzoek wordt toegekend. Zo werd bijvoorbeeld Peter Higgs pas 49 jaar ná zijn publicaties over het Higgs boson geëerd door het Nobelcomité:
1964 — Peter Higgs publiceerde de berekeningen die het bestaan van het Higgs Boson voorspelden;
2013 — de Nobelprijs voor Higgs.
Waarom zoveel decennia later? Voor theoretisch natuurkundig onderzoek hanteert het Nobelcomité de stelregel dat het onderzoek éérst empirisch (observationeel of experimenteel) 100% bevestigd dient te zijn, voordat het genomineerd kan worden. Het is niet zo dat het onderzoek van Peter Higgs het Nobelcomité “decennialang niet relevant leek”. Men wachtte tot het bestaan van het Higgs boson experimenteel bewezen was (in 2011).
LikeLike
Overigens heeft het Nobelcomité al eerder prijzen toegekend aan de klimaatwetenschap:
2007 — de Nobel Peace Prize voor het IPCC.
1995 — de Nobelprijs voor Chemie voor de Nederlander Paul Crutzen voor zijn onderzoek naar de ozonlaag en chloorkoolwaterstoffen (CFK’s). Dit is een onderdeel van de atmosferische chemie en daarmee van het klimaatonderzoek:
https://www.dutchnews.nl/news/2021/01/dutch-nobel-laureate-who-warned-about-holes-in-ozone-layer-dies-age-87/
1903 — Nobelprijs voor Svante Arrhenius, mede-ontdekker van het broeikaseffect. Echter, deze prijs was voor ander onderzoek in de elektrochemie. Arrhenius was overigens zelf lid van het Nobelcomité sinds 1901, als ik me niet vergis…
LikeLike
Is klimaateconomie ook een vorm van klimaatwetenschap, of (nog) niet? Nordhaus kreeg daarvoor die andere Nobelprijs: https://www.nobelprize.org/prizes/economic-sciences/2018/nordhaus/facts/
LikeLike
Hi Lennart,
Goed punt. Ook die prijs telt zeker mee als ‘voor de klimaatwetenschap’.
LikeLike
Bob,
Dank voor de correctie mbt Syakuru Manabe.
En je zegt het treffend: Peter Higgs is door het Nobelcomité GEËEERD.
Zijn de wetenschappers die de voorspelling van Higgs bevestigden geëerd? Een wetenschapper kan wel van alles voorspellen, het staat of valt met observatie en *replicatie* van observatie. Van replicatie is voor zover ik weet hier nog altijd geen sprake.
Overigens blijf ik erbij dat het Nobelcomité decennialang geen brood zag in de boodschap van de Verenigde Naties – lees: IPCC opgericht in 1988- dat er iets serieus aan de hand is (toen al!) met GHG. Het zou me niet verbazen als het Nobelcomité volgend jaar een prijs als eerbetoon toekent aan het IPCC. Ik zie het voor me: muis Nobelprijs die tegen Olifant V.N. zegt terwijl ze samen een brug oplopen “Wat stampen we samen lekker, he?”
LikeLike
Goff,
Replicatie is er in overvloed. Er zijn modellen en berekeningen in alle soorten en maten die, onafhankelijk van Manabe, zijn conclusies bevestigen. Bevestiging door waarnemingen is er eveneens. Via de doorgaande opwarming en via vingerafdrukken zoals de afkoelende stratosfeer. En er zijn allerlei andere vingerafdrukken. Daar werkte Hasselmann aan.
Het Nobelcomité heeft het IPCC in 2007 eer bewezen, met de Nobelprijs voor de vrede. Ik verwacht niet dat ze daar nog een schepje bovenop zullen doen.
LikeLike
Hans,
Misverstand. Ik doelde niet op replicatie in de klimatologie.
En inderdaad, IPCC heeft met Al Gore 15 jaar geleden als eerbetoon een prijs van het Nobelcomité gekregen: de prijs voor de vrede. Dat is een ronduit politiek eerbetoon georganiseerd door het parlement van Noorwegen! En daar zijn in de loop der tijd nogal wat misgrepen gemaakt wat eerbetoon betreft: Henry Kissinger, Moeder Theresia, Aung San Suu Kyi, etc.. Afijn, al in 2013 heeft Pauò Luttikhuis er in NRC kanttekenigen bij gezet.
Overigens is het nog maar de vraag of het werk van IPCC bevorderlijk is (geweest) voor vrede. Als ik baas van IPCC was zou ik daarom voor de Noorse parlementaire eerbetoning vriendelijk bedanken.
LikeLike
Lennart
Klimaateconomie?
Om te beginnen is economie geen wetenschap want niet en per definitie onmogelijk proefondervindelijk. Laat staan dat dergelijke academische exercitie repliceerbaar zouden zijn. Replicatie is de minimum-eis van elke wetenschap. Met wetenschap heeft ‘klimaateconomie’ helemaal niks te maken. Laat staan met klimatologie.
LikeLike
Goff,
Ik denk dat veel mainstream economisch onderzoek onvoldoende aan strenge wetenschappelijke eisen voldoet, maar dat sommige economen daar wel zoveel mogelijk aan proberen te voldoen. Zie bv deze kritiek van Steve Keen op het werk van Nordhaus: https://theconversation.com/nobel-prize-winning-economics-of-climate-change-is-misleading-and-dangerous-heres-why-145567
Of deze meer uitgebreide versie, waarin hij concludeert: https://profstevekeen.medium.com/economic-failures-of-the-ipcc-process-e1fd6060092e
“Deference to expertise is a necessary feature of life in a complex world. However, with economics, this justifiable deference has helped entrench a fundamentally unscientific school of thought, and has made progress in economics virtually impossible.”
LikeLike
Lennart
Wat William Nordhaus in feite gedaan heeft is een financiële (geen economische!) risico analyse maken op grond van idiote vooronderstellingen. Idioot omdat zijn werk de impact en gevolgen van metereologische fenomenen verwisselt met die van klimatologische fenomenen. Een enorme ‘category mistake’. Zie je links naar Steve Keen (dank daarvoor!) waar dat haarfijn wordt uitgespeld. Dat het belabberde werk van Nordhaus prominent in de IPCC rapportages en in het Nobelcomité terecht is gekomen is een giga-blunder in de historie van beide instituten want beide instituten waren op de hoogte van het verschil weer/klimaat.
En daarmee heb ik meteen het bruggetje terug gelegd naar het blogstuk waarover het hier gaat: wetenschap die het tegendeel van plat reductionisme representeert – namelijk complexiteit.
LikeLike
Ik heb het idee dat economen nog wel eens vergeten dat hun vakgebied in de kern gedragswetenschap is. En geen systeemwetenschap.
LikeLike
Hans
Elke wetenschappelijke discipline is gedragswetenschap. Hoe gedragen neutronen zich, hoe gedraagt de zon zich, hoe gedraagt de atmosfeer van planeet aarde zich, hoe gedraagt de AMOC zich, hoe gedraagt ….etc.
De makke van de economische ‘discipline’ is dat het geen gedragswetenschap is. Het is niet meer of minder dan speculatie over geldstromen. Met gedragswetenschap heeft ‘economie’ niet te maken. Al was het maar doordat het gedrag van fysische fenomenen wel aanleiding is maar geen rol speelt in de economische speculaties.
LikeLike
“Elke wetenschappelijke discipline is gedragswetenschap. ”
Dat is wel heel erg flauw, Goff. Je weet heus wel dat ik met gedragswetenschap bedoel: wetenschap van het menselijk gedrag.
“Het is niet meer of minder dan speculatie over geldstromen.”
Dat is nu net de denkfout die zo vaak wordt gemaakt. Economie gaat over de invloed van menselijk gedrag op geldstromen en omgekeerd. Of zou daarover moeten gaan.
Het probleem is dat je wetmatigheden in dat gedrag moet kennen om de uitwerking ervan in een complex systeem te kunnen voorspellen. Dat is nog een stuk lastiger dan in een fysiek complex systeem. Want daar bieden de natuurwetten tenminste nog houvast.
Maar dat het ontzettend lastig is wil nog niet zeggen dat het onmogelijk zou zijn om het wetenschappelijk te benaderen.
LikeLike
Een ecologisch econoom als Herman Daly wijst erop dat de mainstream economie zelden of nooit onderkent dat de economie een subsysteem is van het bredere ecosysteem en zich rekenschap zou moeten geven van de tweede wet van de thermodynamica (entropie): https://greattransition.org/publication/economics-for-a-full-world
“That the economy is a subsystem of the ecosphere seems perhaps too obvious to emphasize. Yet the opposite view is common in high places… The Second Law, that the entropy (or disorder) of the universe is always increasing, imposes a qualitative degradation of the environment— by extracting low-entropy resources and returning high-entropy wastes. The Second Law of Thermodynamics thus imposes an additional conflict between expansion of the economy and preservation of the environment… [T]he macroeconomy is not the Whole. It, too, is a Part, a part of the larger natural economy, the ecosphere, and its growth does inflict opportunity costs on the finite Whole that must be counted. Their refusal to acknowledge this is why many economists cannot conceive of the possibility that growth in GDP could ever be uneconomic.”
De mainstream economie lijkt nog in een soort pre-copernicaanse fase te verkeren en zich nog steeds te verzetten tegen erkenning van een aantal wetenschappelijke basisfeiten, misschien vergelijkbaar met het verzet van de Katholieke Kerk destijds tegen erkenning van de copernicaanse revolutie in de wetenschap, met alle implicaties voor het (gebrek aan) wetenschappelijk gehalte van de mainstream economie vandien.
LikeLike
Overigens was Limits to Growth van de Club van Rome in 1972 mede gebaseerd op het werk van Daly, en was Nordhaus een uitgesproken criticus van dit rapport…
LikeLike
Hans
“Economie gaat over de invloed van menselijk gedrag op geldstromen en omgekeerd. Of zou daarover moeten gaan.”
Lees het commentaar van Lennart hierboven. Dus nogmaals: mainstream economie is niks anders dan financiële calculatie van menselijk gedrag met weglating van gedrag van de overige deelnemers in de ecosfeer. Terwijl ALLE deelnemers onderhevig zijn aan de tweede wet van de thermodynamica. Die complexiteit wordt in de mainstream economie helemaal weggeredeneerd.
Wat dat betreft kan de economische discipline een puntje zuigen aan de Nobel laureaten waarover je blogstuk gaat. Ik ben het volkomen eens met Lennarts suggestie dat de economische discipline ‘pre-copernicaans’ is. Planeet aarde draait om de zon en leeft van zonne-energie. Dat elementaire feit is in de mainstream-economie helemaal weggemoffeld terwijl de wetenschappelijke feiten al heel lang bekend zijn.
En Hans, ook dat wegmoffelen is gedrag. Het zou me niet verbazen als de IPCC redacteuren zich in dit opzicht fors achter de oren krabben.
LikeLike
N.a.v. bovenstaande gedachtenwisseling een paar off topic opmerkingen, daarom staan ze in Open Discussie.
LikeLike