Er was vorige week aardig wat aandacht voor een artikel over de rol die een afname van lage bewolking speelde bij de recordhoge gemiddelde wereldtemperatuur van 2023. Het onderzoek is uitgevoerd aan het Duitse Alfred Wegener Instituut, en de hoofdauteur is Helge Goessling. Het is zonder meer een interessant onderzoek. Maar een volledige verklaring voor de uitzonderlijke warmte is het niet. Daarvoor is het allemaal toch wat te ingewikkeld. Het zal onze lezers niet verbazen dat niet iedereen zich daar wat van aantrok. Pseudosceptici claimden weer eens hun grote gelijk, gemakshalve voorbijgaand aan het feit dat bewolking niet zomaar afneemt. Het onderzoek bewijst ook niet dat alles te maken heeft met een afname van aerosolen, door regels voor het zwavelgehalte in scheepsbrandstoffen, zoals de aanhangers van die theorie beweerden. De onderzoekers constateren juist dat er nog veel onzeker is over de onderliggende oorzaken van de afname van de bewolking.
Parallellen met ‘de pauze’
Pieken en dalen in de gemiddelde wereldtemperatuur (of in allerlei andere klimatologische variabelen) zijn meestal het gevolg van een samenloop van omstandigheden. Een decennium geleden hadden we het tegenovergestelde van de huidige situatie: een periode van enkele jaren met een temperatuur die achterbleef bij de langetermijntrend en dus ook bij de projecties van een doorgaande, gestage opwarming. Pseudosceptici hadden het over een pauze in de opwarming. En terwijl op sociale media vooral een welles-nietes discussie werd gevoerd over die ‘pauze’, zochten klimaatwetenschappers naar nieuwe kennis die de afwijking van de trend op zou kunnen leveren. Die kennis kwam er ook wel, maar dan vooral in kleine brokjes. En zeker niet in de vorm van één grote, overkoepelende verklaring. De El Niño die begon in 2015 maakte in 2016 definitief een eind aan de ‘pauze’. En als je nu naar een grafiek van het verloop van de gemiddelde temperatuur in de afgelopen anderhalve eeuw kijkt, dan is er helemaal geen uitzonderlijke pauze meer te zien. Of het met de huidige temperatuurpiek ook zo afloopt, staat natuurlijk niet vast. Maar het is wel een reële mogelijkheid.
Het vorige week gepubliceerde onderzoek concentreert zich op waarnemingen. Het kijkt dus naar wat er is gebeurd, maar niet naar de onderliggende mechanismes. Het is een belangrijke eerste stap in de wetenschappelijke analyse van de hoge temperatuur die al zo’n anderhalf jaar aanhoudt, maar wel een die minstens zoveel vragen oproept als beantwoordt.
De albedo
Het onderzoek gaat over de albedo van de aarde: de hoeveelheid invallend zonlicht die de aarde reflecteert, ofwel de ‘witheid’ van de aarde als je er vanuit de ruimte naar zou kijken. Vanaf het aardoppervlak kunnen we de albedo niet meten. Niet alleen omdat we niet de hele planeet kunnen overzien, maar vooral omdat reflectie door wolken grotendeels bepalend is. Gelukkig hebben we satellieten. Het CERES project van NASA levert sinds begin deze eeuw informatie over de hoeveelheid zonlicht die de aarde reflecteert, en daarnaast over de uitgezonden warmtestraling en het inkomend zonlicht. Maar satellietmetingen kennen ook hun onzekerheden. Daarom gebruikt het onderzoek daarnaast informatie uit de data-assimilatie (voorheen meestal heranalyse genoemd) ERA5. Dit is een enorme dataset, bestaande uit zo’n beetje alle voor het klimaat relevante meetgegevens die er zijn, op detailniveau verder ingevuld door modelberekeningen.
Dat de albedo afneemt door de opwarming van het klimaat is geen verrassing. Deels komt dat door de afname van de sneeuw- en ijsbedekking van het aardoppervlak. Maar nagenoeg alle klimaatmodellen verwachten ook een afname van de bewolking. Hoeveel die afname de opwarming versterkt, is vrij onzeker. Er zijn allerlei factoren die daar invloed op hebben; naast de totale hoeveelheid bewolking bijvoorbeeld ook de hoogte waarop de bovenkant van het wolkendek zich bevindt, de dikte van het wolkenpakket, of wolken bestaan uit waterdruppeltjes of ijskristallen, en de grootte van die druppeltjes of kristallen. Vooral wolken die zo’n beetje in de onderste helft van de troposfeer hangen kunnen veel zonlicht reflecteren. Dit zijn vaak vrij dikke wolkenpakketten. Op grotere hoogtes komt voornamelijk sluierbewolking voor, die relatief veel zonlicht doorlaat, maar wel een aanzienlijk deel van de uitgaande warmtestraling absorbeert. De vuistregel is dan ook: lage bewolking zorgt voor een lagere, en hoge bewolking voor een hogere temperatuur van het aardoppervlak.
Ook aerosolen beïnvloeden de albedo, door reflectie, verstrooiing en absorptie van zonlicht en door de rol die ze spelen bij het ontstaan van wolken. Vanzelfsprekend geldt dat voor aerosolen van natuurlijke (vulkanen, natuurbranden) en van menselijke oorsprong. De uitstoot door menselijke activiteiten neemt in onder meer West-Europa en Noord-Amerika af. Voor sommige andere delen van de wereld is dat anders, of minder duidelijk. De klimaatinvloed van aerosolen is lastig heel nauwkeurig te schatten, onder meer vanwege onzekerheden over de uitstoot en de grote diversiteit aan aerosolen, met elk hun eigen eigenschappen. Er zijn grote regionale verschillen, omdat de meeste aerosolen maar kort in de atmosfeer verblijven.
Ook veranderingen van het landoppervlak, zoals ontbossing, herbebossing en verwoestijning, kunnen de albedo veranderen, maar op wereldschaal is die invloed vrij klein.
Toename van geabsorbeerd zonlicht
Zoals gezegd, de klimaatwetenschap verwacht een daling van de albedo. Die wordt veroorzaakt door de terugkoppelingen in het klimaat van sneeuw en ijs en van wolken, en daarnaast, in elk geval in sommige delen van de wereld, door een afname van de uitstoot van aerosolen. De bijbehorende trends zijn zichtbaar in de ruim twee decennia aan satellietmetingen van CERES die beschikbaar zijn: minder reflectie en meer absorptie van zonlicht en een toename van de door het aardoppervlak uitgezonden warmtestraling, die daar logischerwijs het gevolg van is. Volgens de waarnemingen is een afname van de bewolking de belangrijkste oorzaak.
2023
Er zijn meerdere factoren die hebben bijgedragen aan de hoge temperatuur in 2023. De zonnecyclus bereikte zijn maximum, dat hoger lag dan werd verwacht. Er was een grote afname van het oppervlak van het zee-ijs rond Antarctica. Volgens de waarnemingen van CERES was de onbewolkte lucht relatief helder. Nieuwe regels voor het zwavelgehalte speelden daar hoogstwaarschijnlijk een rol, en mogelijk ook een afwijkend windpatroon waardoor er weinig Saharazand in de lucht boven de Atlantische Oceaan terecht kwam. En er was natuurlijk een El Niño. Toch was dat allemaal bij elkaar niet genoeg om de hoge temperatuur te verklaren, volgens het onderzoek van Goessling et al. Zij menen dat de afname van lage bewolking de temperatuur enkele tienden van een graad hoger heeft gemaakt. En daarmee zou de warmte wel te verklaren zijn.
In 2023 lag de bedekking van de aarde met lage bewolking nog een stuk onder de trend van de voorgaande decennia, zoals de afbeelding hierboven laat zien. Wat in die afbeelding direct opvalt is de wigvormige rode vlek in de oostelijke tropische Stille Oceaan. Het is het typische patroon van de opwarming van het zeewater bij een El Niño. Het is bekend dat El Niño invloed heeft op wolkenpatronen. De initiële stijging van de temperatuur bij een El Niño, veroorzaakt door een afname van de opwelling van koud water uit de diepe oceaan, wordt hierdoor versterkt. (Bij La Niña gebeurt het tegenovergestelde, maar dat is voor 2023 niet heel relevant.)
Op het oog ziet het eruit als een behoorlijk sterk effect, maar toch is El Niño volgens Goessling maar verantwoordelijk voor zo’n 5% van de totale afname van de albedo in 2023. Ik zou er niet van opkijken als het laatste woord daarover nog niet is gezegd in de wetenschappelijke literatuur. Allereerst omdat El Niño’s in grote lijnen weliswaar allemaal op elkaar lijken, maar zeker niet identiek zijn. Er is nou eenmaal niets in het klimaat dat zich op exact dezelfde manier herhaalt. Dat zou al zo zijn in een helemaal stabiel klimaat, en het geldt nog meer voor een veranderend klimaat. Er zijn sterke aanwijzingen dat patronen van interne variabiliteit veranderen door de opwarming. Het valt zelfs niet uit te sluiten dat er helemaal nieuwe patronen ontstaan.
En zo is er een flinke knoop te ontwarren. Er is het effect van El Niño en mogelijke andere patronen van interne variabiliteit, de invloed van aerosolen die sterk kan verschillen tussen verschillende delen van de wereld, en de versterkende feedback van de opwarming van het klimaat op wolken. En het is ook niet uitgesloten dat de waterdamp in de stratosfeer, afkomstig van de onderzeese vulkaanuitbarsting in 2022, nog meespeelt. Iets meer dan twee decennia aan waarnemingen van CERES is dan natuurlijk wel erg kort om dat allemaal uit elkaar te halen.
Wat inmiddels wel zo goed als zeker is, is dat 2024 nog warmer zal eindigen dan 2023. Op zich niet heel vreemd, want de piek van de El Niño die in 2023 begon, viel pas na de jaarwisseling. Zoals dat meestal het geval is. De hoge temperaturen hielden wel langer aan dan bij de meeste eerdere El Niño’s. Daarnaast is vooral het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan al ruim een jaar uitzonderlijk warm. Dat de aanhoudende hoge temperaturen aanleiding zijn voor zorgen over een mogelijke versnelling van de opwarming, is dan ook goed te begrijpen. Maar in hoeverre er echt sprake is van een trendbreuk is op dit moment niet vast te stellen. We zullen af moeten wachten wat er de komende maanden en jaren gebeurt, om daar beetje bij beetje duidelijkheid over te krijgen.
Ondertussen moet ik nog wel eens denken aan een trendbreuk waar we een kleine tien jaar geleden, zo’n beetje tegen het einde van die roemruchte ‘pauze’, op hoopten. Geen directe trendbreuk in het tempo waarmee het klimaat veranderde. Daar gaf de wetenschap geen aanleiding voor. We hoopten op een trendbreuk in de aanpak van het probleem door de wereldpolitiek. Een trendbreuk die, ondanks het Akkoord van Parijs, is uitgebleven. Dat is voor mij nog altijd het grootste punt van zorg.
Klimaatverandering 