Auteursarchief: Hans Custers

Verschillen tussen de opwarming overdag en ’s nachts en de mogelijke gevolgen

Mogelijke oorzaken voor het verschil in opwarming tussen dag en nacht. Bron: KNMI

Een versterkt broeikaseffect zorgt ervoor dat het ’s nachts wat meer opwarmt dan overdag, zo zegt de theorie. De verklaring lijkt voor de hand te liggen: door het broeikaseffect kan warmtestraling, die ervoor zorgt dat het afkoelt als de zon is ondergegaan, minder makkelijk ontsnappen. Maar overdag, en zeker op het warmste moment van de dag, heeft de zon grotendeels de regie in handen. Toch is het wat ingewikkelder. Wetenschappers vermoeden al een tijd dat andere factoren een belangrijker rol spelen. Veranderingen in bewolkingspatronen, bijvoorbeeld. Ook de dikte van de zogenaamde grenslaag, de goed gemengde onderste laag van de de atmosfeer, speelt vermoedelijk mee. Overdag is die grenslaag vaak veel dikker dan ’s nachts. De warmte die het broeikaseffect vasthoudt wordt overdag dus over een veel grotere hoeveelheid lucht verdeeld. Een derde factor die mee kan spelen, vooral in geïrrigeerde landbouwgebieden, is bodemvochtigheid. Verdamping vanaf een vochtige bodem levert, door meerdere oorzaken, overdag meer afkoeling op dan ’s nachts.

Het verschil in snelheid van opwarming is niet heel groot, maar boven land is het wel detecteerbaar. Al 1991 verscheen er een publicatie over deze waarneming in de wetenschappelijke literatuur. De temperatuur van het oceaanwater en de lucht erboven varieert veel minder in de loop van een etmaal; een eventuele verandering van het verschil tussen dag en nacht is daardoor veel te klein om waar te kunnen nemen. De afbeelding hieronder geeft veranderingen van minimum- en maximumtemperaturen over de periode 1960 – 2009 uit een onderzoek uit 2016.

Trends van minima en maxima voor achtereenvolgens: jaargemiddelde mondiale temperatuur, jaargemiddelde temperatuur van het noordelijke halfrond, gemiddelde winter- en zomertemperatuur van het noordelijk halfrond over de periode 1960-2009. Bron: Davy et al.
Lees verder

Kunnen we de 20e-eeuwse zeespiegelstijging verklaren?

Gastblog van Thomas Frederikse

Dankzij een uitgebreid wereldwijd netwerk van peilmeetstations en allerlei paleo-indicatoren weten we dat de zeespiegel sinds het begin van de 20e eeuw veel harder stijgt dan in de eeuwen daarvoor [1,2]. Zeespiegelstijging is dus niet alleen een dreigend toekomstfenomeen. Toch was er nog een onopgelost probleem met de 20e-eeuwse zeespiegelstijging. Want de schattingen van de werkelijke stijging waren namelijk hoger dan de berekende en bij elkaar opgetelde bijdragen van het smelten van gletsjers en ijskappen en het uitzetten van de oceaan door de steeds hogere watertemperatuur (thermische expansie).

Dit probleem kwam voor het eerst ter sprake in het artikel ‘Twentieth Century Sea Level: An Enigma’ [3] van de beroemde oceanograaf Walter Munk, waarin hij stelt dat “the historic [sea-level] rise started too early, has too linear a trend, and is too large”. Hij kwam op deze conclusie door schattingen van het gesmolten ijs en thermische expansie te vergelijken met de gemeten stijging, en het sommetje klopte niet: er was een stijging in de gemeten zeespiegel die niet te verklaren was. Jaren later speelt dit probleem in mindere mate nog steeds: in het recente ‘IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate’ (SROCC) [4], is dit gat nog steeds aanwezig: de getallen in tabel 4.1 tellen nog steeds niet mooi op.

Het is goed om te bedenken dat dit ‘gat’ zich ver achter de komma afspeelt, en vooral voer is voor de cijferfetisjisten onder de klimaatwetenschappers. Nu hebben we de beschikking over satellietdata, en zijn er duizenden autonoom ronddrijvende oceaanthermometers die hele schatten aan data produceren, en al die data toont aan dat sinds de jaren 90 het sommetje prima klopt [4,5]. Toch knaagt er iets: zien we misschien een proces over het hoofd?

Figuur 1. Peilmeetstations waarmee we de globale zeespiegelstijging hebben bepaald. Hoe dikker het bolletje, hoe langer de meetreeks. Rechts zie je de ontwikkeling van het aantal meetstations per oceaan in de tijd.

Lees verder

De wetenschap heeft de ijskap van Groenland nog niet opgegeven

Een nieuw onderzoek naar het ijsverlies van Groenland leverde de afgelopen dagen nogal wat paniekreacties op. Het bijbehorende persbericht droeg daar ongetwijfeld aan bij, omdat dat spreekt van een “point of no return”. Dat kan de indruk wekken dat het definitieve kantelpunt bereikt zou zijn en dat de hele ijskap van Groenland gedoemd zou zijn om te verdwijnen. Dat is naar alle waarschijnlijkheid nog niet het geval.

Het is een gedetailleerde glaciologische studie naar het ijsverlies van ruim 200 gletsjers die deel uitmaken van de ijskap van Groenland, aan de hand van satellietgegevens en lokale metingen. Er blijkt begin deze eeuw een stapsgewijze versnelling te zijn geweest in de snelheid waarmee het ijs smelt. Ian Howat, een van de onderzoekers, vat het op de site van CNN zo samen:

We’ve passed the point of no return but there’s obviously more to come. (..) Rather than being a single tipping point in which we’ve gone from a happy ice sheet to a rapidly collapsing ice sheet, it’s more of a staircase where we’ve fallen off the first step but there’s many more steps to go down into the pit.

Hoeveel treden er precies zijn en hoe hoog die eerste trede is is nog wel onduidelijk. Lees verder

Een nieuwe analyse van de klimaatgevoeligheid

Waarschijnlijkheidsverdeling voor de opwarming in 2089 t.o.v. de pre-industriële periode bij verschillende emissiescenario’s. Bron: Sherwood et al.

Afgelopen week kwam er een artikel uit van een team van 25 klimaatwetenschappers. Of eigenlijk is het meer een rapport: het is 166 pagina’s lang. Laat ik beginnen met een bekentenis. Ik heb het nog niet in zijn geheel gelezen. Dit stuk is mede gebaseerd op wat de auteurs er zelf over schrijven op Carbon Brief en RealClimate.

De conclusie van het onderzoek: het 66%-waarschijnlijkheidsinterval – dat is de “likely range” in de terminologie van het IPCC – voor de klimaatgevoeligheid is 2,6 – 3,9°C. Na een extra gevoeligheidsanalyse – het artikel spreekt van een test op robuustheid – wordt dat 2,3 – 4,5°C.

De klimaatgevoeligheid is de temperatuurstijging die het gevolg is van een verdubbeling van de CO2-concentratie. Evenwichtsklimaatgevoeligheid (ECS, van equilibrium climate sensitivity) is de klimaatgevoeligheid als die wordt berekend over een periode van duizenden jaren. Zo lang duurt het tot het klimaatsysteem helemaal in evenwicht is, na een verandering van de CO2-concentratie. Om praktische redenen berekent men in dit onderzoek de zogenaamde effectieve klimaatgevoeligheid (afgekort als S). Die benadert de ECS, maar is iets lager.

De grafiek hieronder geeft de waarschijnlijkheidsverdeling van de effectieve klimaatgevoeligheid volgens deze analyse. De zwarte curve geeft de uitkomst van de basis-analyse. De gekleurde curves geven resultaten van de gevoeligheidsanalyse weer: in die gevoeligheidsanalyse is onderzocht hoe het resultaat zou kunnen veranderen als bepaalde bewijslijnen buiten beschouwing worden gelaten of als onzekerheden anders worden ingeschat. De drie lijnen bovenin geven het 66%-waarschijnlijkheidsinterval weer voor achtereenvolgens het resultaat van de basisanalyse, dat resultaat rekening houdend met de gevoeligheidsanalyse en de klimaatgevoeligheid volgens IPCC AR5.

Waarschijnlijkheidsverdeling van de effectieve klimaatgevoeligheid volgens Sherwood et al. Bovenaan: het 66%-waarschijnlijkheidsinterval volgens achtereenvolgens de basis-analyse, de test op robuustheid en IPCC AR5. Daaronder: resultaat van de basis-analyse in zwart, resultaat van delen van de test op robuustheid in verschillende kleuren.

Het slechte nieuws: een heel lage klimaatgevoeligheid, onder de 2°C, is erg onwaarschijnlijk. Het goede nieuws: het is ook erg onwaarschijnlijk dat de klimaatgevoeligheid veel hoger is dan 4,5°C. Er is dus geen reden voor paniek omdat sommige klimaatmodellen van de nieuwste generatie op zo’n hoge klimaatgevoeligheid uitkomen. Deze analyse ziet geen aanwijzingen dat die modellen het bij het juiste eind hebben. De waarschijnlijkheidsverdeling is asymmetrisch. Dat wil zeggen dat er wat meer kans is op een mogelijke tegenvaller dan op een mogelijke meevaller. Lees verder

Meerdere oorzaken voor het opwarmingsgat in de noordelijke Atlantische Oceaan

Temperatuurverandering in de periode 1900 – 2019 volgens NASA-GISS

De aarde warmt op. Maar in een gebied in de noordelijke Atlantische Oceaan daalt de temperatuur juist. Dat opwarmingsgat in de noordelijke Atlantische Oceaan is hier al eerder besproken. Het werd toegeschreven aan een vertraging van het Atlantische deel van de thermohaliene circulatie (de Atlantic Meridional Overturning Circulation of AMOC). Nieuw onderzoek, met als hoofdauteur Paul Keil van het Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg, weerlegt die opvatting niet, maar nuanceert hem wel. Er zijn verschillende factoren in het spel, die wel allemaal samenhangen met de opwarming van het klimaat.

Dat de AMOC vertraagt in een opwarmend klimaat is de verwachting, maar hoe snel en hoe sterk is onzeker. Op een aantal plaatsen wordt de stroming in de oceaan nu over de volle breedte gemeten (zie de afbeelding hiernaast, de gestippelde lijnen zijn projecten die nog niet operationeel zijn), maar dat gebeurt nog niet zo lang. De metingen in het noordelijke deel, OSNAP genaamd, begonnen pas in 2014. Vorig jaar werden de eerste resultaten gepubliceerd met als conclusie dat er nog niet zoveel te zeggen is over een trend. De variatie op korte termijn is aanzienlijk en dus kan het nog wel even duren tot de trend te onderscheiden is van de schommelingen. Er werd nog een andere interessante waarneming gedaan, die door het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) wordt beschreven. Lees verder

De deskundige ondeskundige

De cartoon bij dit stuk is van xkcd

Dit stuk is gebaseerd op “Neither an expert nor a non-expert” van Michael Tobis. Dit titel zou op mezelf kunnen slaan. Voor een ondeskundige weet ik aardig wat over klimaatwetenschap. Datzelfde geldt ongetwijfeld voor de regelmatige bezoekers van dit blog of van andere klimaatblogs. Maar vergeleken met de kennis van de echte deskundigen, de mensen die al 20 of 30 jaar of langer onderzoek doen naar het klimaat, stelt die kennis van mij niet zo gek veel voor. Natuurlijk zijn veel wetenschappers specialisten en dus zal niet elke klimaatwetenschapper mij op alle details af kunnen troeven. Het neemt niet weg dat er voor elke vraag die iemand over het klimaat zou kunnen stellen wetenschappers te vinden zijn, experts of generalisten, die met meer kennis van zaken antwoord kunnen geven dan ik. Ik hecht er dan ook aan om regelmatig te zeggen dat niemand mij als deskundige hoeft te zien. Ik ben en blijf een geïnteresseerde leek.

Michael Tobis heeft het vooral over een andere groep, die ik hier deskundige ondeskundigen zal noemen. Zij willen zich wel als deskundige profileren; ze achten zich in staat om de echte deskundigen een spiegel voor te houden, of zelfs om die uit te kunnen leggen hoe het nu echt zit. In de virologie en de epidemiologie is het aantal van dergelijke deskundige ondeskundigen de afgelopen maanden exponentieel gestegen. Met als bekendste voorbeelden een opiniepeiler die eist dat de wetenschap hem serieus neemt en een dansleraar die in de ban is van complottheorieën. Het verbazingwekkende is dat zoveel mensen, ook in de media, schijnen te denken dat iemand die in een paar maanden tijd een aantal wetenschappelijke artikelen heeft gelezen over een virus (en die daar een onwrikbaar vaststaande mening over heeft) op hetzelfde niveau van deskundigheid zit als de mensen die al tientallen jaren dergelijke artikelen schrijven (en die nooit nalaten te benadrukken hoeveel er nog onbekend en onzeker is). Ik vraag me af hoe deze deskundige ondeskundigen die artikelen lezen. De wetenschappelijke artikelen die ik lees maken mij steeds weer duidelijk hoe beperkt mijn kennis is, vergeleken met die van de auteurs. Deskundige ondeskundigen begrijpen vaak niet hoe iemand twijfels kan hebben over hun deskundigheid. Ze voelen zich nogal snel tekortgedaan door dergelijke twijfels. Terwijl er toch ook iets voor te zeggen is dat zij juist de echte deskundigen tekortdoen met de suggestie dat ze met niet meer dan een beetje zelfstudie op een vergelijkbaar kennisniveau zijn gekomen. Laten we het erop houden dat deskundige ondeskundigen in het algemeen geen last hebben van een overmaat aan bescheidenheid. Lees verder

Open discussie zomer 2020

Het zal onze oplettende lezers niet zijn ontgaan dat we de afgelopen tijd nogal eens hebben verwezen naar stukken van Carbon Brief. Carbon brief is een Britse site, met een redactie die bestaat uit een mix van professionele journalisten en wetenschappers, met nieuws en achtergronden over klimaatwetenschap en klimaat- en energiebeleid. Het is een van de betere, zo niet de beste online informatiebronnen van het moment over het klimaat. Wie op de hoogte wil blijven van de ontwikkelingen op het gebied van klimaat en energie komt een heel eind met hun dagelijkse nieuwsbrief.

De afbeelding hieronder staat in interactieve vorm bij een recent stuk van Zeke Hausfather op Carbon Brief over het verband tussen de CO2-concentratie en ijstijden.

In deze Open Discussie kunnen inhoudelijke discussies over klimaatwetenschap en klimaatverandering worden gevoerd of voortgezet, die niet direct betrekking hebben op een specifiek blogstuk.

Toename van de kosten van extreem weer mogelijk onderschat

Droogte in Wairarapa, Nieuw-Zeeland in 2013. Foto: Dave Allen / NIWA.

Attributie van extreem weer is een onderzoeksgebied in de klimaatwetenschap dat een sterke ontwikkeling heeft doorgemaakt. Nieuw-Zeelandse wetenschappers hebben een aanzet gegeven voor de toepassing van de resultaten van attributiestudies in economisch onderzoek. Het idee ligt best voor de hand. In attributiestudies wordt onderzocht wat de invloed van klimaatverandering is op de waarschijnlijkheid van optreden van een specifiek geval van extreem weer is, of op de omvang van de gevolgen. Aan de hand daarvan is het, in elk geval in theorie, mogelijk om een schatting te maken van de extra kosten als gevolg van klimaatverandering in dat specifieke geval. In de praktijk is dat nog niet zo eenvoudig, maar David Frame en zijn mede-onderzoekers hebben zich daar niet door laten weerhouden.

Ze hebben de afgelopen maanden twee artikelen gepubliceerd: over orkaan Harvey en over een aantal gevallen van extreme neerslag en droogte in Nieuw-Zeeland in de periode 2007 – 2017. In een gastblog op Carbon Brief lichten de auteurs hun onderzoek toe. De resultaten van hun berekeningen:

  • De economische schade van de twee onderzochte droogtes bedroeg in totaal NZ$ 4,8 miljard; daarvan schrijven ze NZ$ 0,8 miljard toe aan klimaatverandering, ofwel 17%.
  • De twaalf onderzochte gevallen van extreme neerslag leverden een geschatte schade op van NZ$ 470 miljoen, waarvan NZ$ 140 miljoen is toe te schrijven aan klimaatverandering, ofwel 30%.
  • De schade van overstromingen als gevolg van orkaan Harvey wordt geraamd op US$ 90 miljard, waarvan US$ 67 miljard is toe te schrijven aan klimaatverandering, dat is 74%.
  • De ondergrens van die schatting is US$ 30 miljard, ofwel 33% procent.

Lees verder

Energiedisruptie en het klimaat

Gastblog van Jip Lenstra

Onder het oppervlak is er iets groots gaande in de energievoorziening. Het wordt nog nauwelijks door iemand opgemerkt maar als je goed kijkt naar de feiten dan zou er hier en daar een belletje moeten rinkelen.

Wat is er aan de hand? Er zijn drie technologisch belangrijke trends die zich wereldwijd de afgelopen 10 jaar exponentieel hebben ontwikkeld. De productie van Lithium Ion Batterijen is met 65% per jaar gegroeid dankzij de snelle ontwikkeling van de elektrische auto. De productie van zon-PV is de afgelopen 10 jaar met 42% per jaar gegroeid. Windenergie op land en op zee is met 17% per jaar gegroeid. De investeringen in zon en wind in de elektriciteitssector waren in 2018 ongeveer drie maal groter dan die in fossiele centrales. Dat stemt tot nadenken en dat heb ik gedaan. Het heeft geleid tot een presentatie die ik op 12 mei heb gehouden voor de Bezinningsgroep Energie. De presentatie is hier te vinden.

Deze presentatie is gemaakt vóór de coronacrisis en houdt dus geen rekening met de vertragende effecten die deze crisis op de ontwikkelingen kan hebben.

Mondiale ontwikkeling van de elektriciteitsproductie, tot 2019 op basis van observaties en daarna op basis van extrapolatie. Groei PV 42%/jr, groei Wind 17%/jr, groei EV 65%/jr, groei van de elektrificatie in de industrie en nieuwe energiemarkten volgen het aanbod van schone elektriciteit. 120.000 TWh/jr elektriciteit is genoeg om in het totale energiegebruik te voorzien.

In de presentatie wordt een scenario getoond (zie afbeelding) dat is gebaseerd op de zuivere extrapolatie van de drie trends naar de toekomst en de gevolgen daarvan op het gebruik van fossiele brandstof. Het gaat om exponentiële groeicurves en sinds de coronapandemie heeft iedereen wel een beetje meegekregen hoe dramatisch zo’n groeipad zich kan ontwikkelen. Er is een treffende overeenkomst tussen dit scenario en de historische ontwikkeling van de markt voor digitale camera’s, mobiele telefoons en microcomputers. Die ontwikkelingen werden disruptief genoemd, vandaar dat die term ook voor dit energiescenario van toepassing is.

In dit eenvoudige scenario worden dus de drie genoemde trends van de afgelopen 10 jaar doorgetrokken. Het gaat hierbij om de groei van het aanbod van schone energie. Aangenomen wordt dat gelijktijdig het aanbod van fossiele energie omlaag gaat. Dat is bij de verdringing van fossiele elektriciteitscentrales logisch. Bij de vervanging van fossiele energie in het verkeer, de warmtemarkt en voor industriële toepassingen is dat ingewikkelder. Hier wordt aangenomen dat de overschakeling op elektriciteit en met elektriciteit geproduceerde waterstof, gelijke tred houdt met de snelle groei van het schone aanbod. Lees verder

Een evaluatie van attributiemethoden. Maar van welke precies?

Een inventieve toepassing van het single study syndrome door xkcd

Een week of wat geleden trok een artikel in Science Advances, het open access filiaal van Science, mijn aandacht: Verification of extreme event attribution: Using out-of-sample observations to assess changes in probabilities of unprecedented events van Noah Diffenbaugh. De conclusie van Diffenbaugh is pittig: de methodes die worden gebruikt voor de attributie van extreem weer zouden het effect van klimaatverandering vaak flink onderschatten. Ik besloot het artikel te lezen, en er misschien wel iets over te schrijven.

Maar eerst keek ik even naar wat berichten die er al over op internet stonden. Science Advances geeft een handig overzicht van die berichten. En daar viel me iets op: veel van die artikelen schrijven wel iets over een onderschatting, maar wat er precies onderschat wordt is niet altijd even duidelijk. Er wordt nogal eens geschreven dat het om de voorspelde toename van extreem weer zou gaan, in plaats van over attributie. En dat is toch echt iets anders: attributie is geen voorspelling maar een analyse achteraf. Zelfs Stanford, het instituut waar Diffenbaugh werkt, heeft het over “more extreme weather than predicted“. Een slordigheidje van de voorlichters, misschien? Lees verder