Auteursarchief: Hans Custers

De Theorie van Warmte: Een Geschiedenis van de Wetenschap achter Klimaatverandering

Ik heb de afgelopen tijd wel eens wat geheimzinnige opmerkingen gemaakt over andere dingen waar ik mee bezig was, waardoor ik niet meer zo actief was op het blog. Ik maak nu een eind aan die geheimzinnigheid. Ik heb me gedurende een jaar of twee ingegraven in de geschiedenis van de klimaatwetenschap. Het resultaat is een boek, dat in oktober uit zal komen bij uitgeverij Athenaeum. Omdat de mensen van Athenaeum veel betere promotieteksten schrijven dan ik, neem ik hun tekst maar even over.

Het klimaat verandert. Dat komt door ons. Maar hoe weten we dat? En sinds wanneer? En dankzij wie? Klimaatblogger Hans Custers legt uit wat klimaatverandering inhoudt, op een ook voor leken begrijpelijke en aantrekkelijke manier. En hij beperkt zich bepaald niet tot de technische kant van de zaak, maar vertelt over de ontstaansgeschiedenis van de wetenschap die ons inzicht verschaft in wat er om ons heen, en ook vooral boven ons gebeurt.

Aan de dagelijkse actualiteit en de urgentie van het probleem gaat de geschiedenis van de klimaatwetenschap vooraf. En dat is een fascinerend verhaal. De theorie van warmte bevat verhalen over harde werkers, diepe denkers en brutale bluffers en hun briljante ingevingen, toevalstreffers en kleine stapjes voor- of achteruit. Het is een geschiedenis vol twijfels, conflicten en tegenstrijdigheden – én traag voortschrijdend inzicht.

De ene anderhalve graad is de andere niet

Waarnemingen en projecties van de gemiddelde wereldtemperatuur uit het laatste IPCC-rapport

Een erg ongelukkig persbericht van WMO kreeg de afgelopen dagen nogal wat aandacht in de media. De boodschap van dat persbericht is dat er vijftig procent kans is dat de jaargemiddelde temperatuur de komende vijf jaar een keer de drempel van anderhalve graad boven pre-industrieel zal overschrijden. Op zich klopt dat, volgens het onderliggende rapport. Maar er ligt wel een groot misverstand op de loer. Een misverstand waar Michael Mann vorig jaar al voor waarschuwde.

Het punt is dat de doelstelling van “well below 2, preferably to 1.5 degrees Celsius” van het Akkoord van Parijs geen betrekking heeft op jaargemiddelde temperaturen, maar op het gemiddelde op lange termijn. Als het zou lukken om dat langetermijngemiddelde onder de anderhalve graad te houden, dan zullen er nog steeds jaren zijn die boven dat gemiddelde uitkomen. Jaren met een El Niño, bijvoorbeeld. Om te beoordelen of een doelstelling wel of niet wordt gehaald, moet je het ene gemiddelde niet met het andere verwarren.

Het zal inderdaad niet heel lang meer duren tot de jaargemiddelde temperatuur een keer boven de anderhalve graad uitkomt. En het lijkt me wel zo goed als zeker dat we voor het eind van dit decennium meerdere maandgemiddelden hebben gehad die zo hoog uitvallen. Maar met zulke uitschieters is de doelstelling op lange termijn niet noodzakelijk direct buiten bereik. Volgens de Global Warming Index zitten we nu 1,25°C opwarming en de temperatuur stijgt met een tempo van ongeveer 0,2°C tot 0,25°C per decennium. Met dat tempo zou de anderhalve graad dus over tien tot vijftien jaar worden bereikt. Geruststellend is dat bepaald niet. Want dat het ontzettend lastig zal zijn om onder die anderhalve graad te blijven staat wel vast.

Open discussie voorjaar 2022

Dit blog bestaat – afgezien van een kort aanloopje in 2008 – inmiddels elf jaar. In de begintijd schreven we vooral reacties op pseudosceptische verhalen. Dat is in de loop van de tijd minder geworden. Of we daar goed aan doen, daar zullen de meningen over verschillen. Voor mij geldt in elk geval dat reageren op die verhalen steeds minder interessant werd. Omdat het steeds weer dezelfde verhalen waren, die allemaal al uitgebreid waren weerlegd. Door ons, of door anderen.

Die indruk werd enige tijd geleden bevestigd door een studie in Nature Scientific Reports. Daarin werden de meestvoorkomende pseudosceptische argumenten van de afgelopen twintig jaar op een rijtje gezet en er blijkt in die tijd maar weinig te zijn veranderd. Wel is er wat veranderd in hoe vaak bepaalde typen argumenten worden gebruikt. De aanvallen richten zich tegenwoordig meer op oplossingen voor klimaatveranderingen en wat minder op de klimaatwetenschap. Vooral bij conservatieve denktanks is dat het geval.

Hieronder een overzicht van de meestvoorkomende pseudosceptische beweringen.

Overigens zullen de trouwe lezers van ons blog wel hebben opgemerkt dat we de laatste tijd minder actief zijn dan ooit het geval is geweest. Dat heeft te maken met andere bezigheden en beslommeringen, maar het komt ook omdat wij niet zo goed zijn in het herhalen van onszelf. We hebben wel eens het idee dat we alles al hebben gezegd. Wat absoluut niet betekent dat er niks meer te zeggen zou zijn. Maar we denken dat het blog er van op zou frissen als het af en toe ook eens door iemand anders wordt gezegd. Vandaar een uitnodiging aan iedereen die een gastbijdrage zou willen schrijven: neem contact met ons op. Om misverstanden te voorkomen: bijdragen die alleen maar de weerlegde claims uit het bovenstaande lijstje napraten zullen we niet plaatsen. Daarvoor zijn er andere blogs.

In deze Open Discussie kunnen klimaatzaken die geen verband houden met de inhoud van recente blogs aan de orde worden gebracht.

Wat doet klimaatverandering met tornado’s?

Afgelopen vrijdag werd de VS getroffen door enkele tientallen tornado’s. Vooral het stadje Mayfield in het zuidwesten van Kentucky werd zwaar geraakt. Er vielen waarschijnlijk meer dan honderd doden en van veel gebouwen in het stadje bleef weinig tot niets over. Bij dergelijk extreem weer komt natuurlijk de vraag op of er een invloed van klimaatverandering is. Als het over tornado’s gaat is de vraag niet eenvoudig te beantwoorden.

De meest dodelijke tornado uit de geschiedenis vond bijna een eeuw geleden plaats. Die tornado wordt de Tri-State tornado genoemd, naar de drie staten waar hij op 18 maart 1925 tijdens zijn 352 kilometer lange pad over trok: Missouri, Illinois en Indiana. Het dodental bedroeg 695. De kans op zo’n groot aantal slachtoffers is tegenwoordig aanzienlijk kleiner, hoewel ook de meeste moderne gebouwen niet opgewassen zijn tegen de kracht van een tornado uit de zwaarste categorie. De windsnelheid ligt in zo’n tornado boven de 419 km/uur en kan soms zelfs oplopen tot meer dan 500 km/uur. De belangrijkste vooruitgang wordt gevormd door de sterk verbeterde waarschuwingssystemen, dankzij ontwikkelingen in de telecommunicatie, maar ook in radarsystemen, weermodellen en satellieten. De bevolking kan tegenwoordig ruim van tevoren worden gewaarschuwd om alert te zijn op mogelijke tornado’s. En zodra een tornado wordt waargenomen wordt er alarm geslagen in het gebied dat op een mogelijk pad van de tornado ligt. Wel is de eerste waarneming van een tornado vaak nog visueel. Nachtelijke tornado’s, zoals die in Mayfield, zijn daarom gevaarlijker.

Lees verder

Een nieuwe temperatuurreconstructie van de afgelopen 24.000 jaar

Temperatuurreconstructie van Osman et al., aangevuld met toekomstprojecties volgens verschillende emissiescenario’s

In 2013 scoorde mede-blogger Jos een wereldhit met The Wheelchair. De Wheelchair bestond uit:

De afbeelding hierboven, uit een artikel van Ars Technica, is een geactualiseerde versie van die grafiek, gebaseerd op een deze maand verschenen temperatuurreconstructie van de afgelopen 24.000 jaar door onderzoekers van de Universiteit van Arizona. Eerste auteur is Matthew Osman. De periode omvat het hele Holoceen, maar ook de periode uit de laatste ijstijd waarin de ijskappen het grootst waren, het Laatste Glaciale Maximum (LGM).

Aan de grote lijn is niet heel veel veranderd. Na het LGM begon de deglaciatie, de overgang vanuit de ijstijd naar het interglaciaal. Zo’n 12.000 jaar geleden zat er een dipje in de temperatuurstijging, de Jonge Dryas genaamd. En ongeveer 9.000 jaar geleden stabiliseerde de temperatuur, tot aan de industriële revolutie. Dat de temperatuur daarna weer is gaan stijgen – en vooral in de laatste halve eeuw in hoog tempo – zal voor de bezoekers van ons blog geen nieuws zijn. De afbeelding hieronder, afkomstig uit een commentaar in Nature van Marcott en Shakun over het onderzoek van Osman, laat de reconstructie zien zonder toegevoegde projecties.

Lees verder

De weergoden van Louise Fresco

In haar jaarlijkse “weergoden-column” spreken Louise Fresco’s weergoden de mensheid weer eens vermanend toe. Ze verwijten ons zelfoverschatting. Het wordt tijd dat deze goden eens in de spiegel kijken. Want het is duidelijk dat zij het zicht op de mensheid – in elk geval op dat deel van mensheid dat klimaatverandering als een groot en urgent probleem beschouwt – zijn kwijtgeraakt. Fresco’s weergoden spreken die mensen niet aan op hun visie, of op hun probleemanalyse, maar op een nogal versimpelde karikatuur daarvan. De weergoden beweren dat wat vroeger weer heette, nu klimaatverandering wordt genoemd. Je zou toch wat meer basale natuurkundige kennis van weergoden mogen verwachten. IJs smelt nu eenmaal bij 0°C en die temperatuur wordt in een warmer klimaat vaker overschreden. Dat er in een warmer klimaat meer water verdampt is ook een gegeven en dat dat van invloed is op droogtes en op extreme neerslag dus ook. De invloed op orkanen zit wat ingewikkelder in elkaar, maar een effect is heel aannemelijk. Het effect van klimaatverandering op extreem weer wordt overigens ook alweer enkele decennia wetenschappelijk aangetoond via attributie-onderzoek.

De meeste kritiek van de weergoden bestaat in feite uit twee argumenten, die in verschillende varianten worden herhaald.

Het ene argument gaat over onzekerheid. De suggestie is dat klimaatonderhandelaars, en de klimaatwetenschappers die hen adviseren, geen oog zouden hebben voor allerhande onzekerheden in de wetenschap, of in de internationale politiek. Wie zich enigszins in de klimaatwetenschap heeft verdiept weet dat dat een volledig onterecht verwijt is. De suggestie dat er blind vertrouwen zou zijn in modellen, of tot dat wetenschappers zouden beweren tot op achter de komma te kunnen bepalen wat het effect van maatregelen is, komt zelfs gevaarlijk dicht in de buurt van de bekende retoriek van Amerikaanse, door de fossiele brandstofindustrie gefinancierde denktanks. De IPCC-rapporten, die een wetenschappelijk basis vormen onder de onderhandelingen, gaan uitgebreid in op onzekerheden en leemtes in kennis die er nog zijn. Die zijn er nu eenmaal altijd in de wetenschap.

Lees verder

Open discussie najaar 2021

Het is alweer meer dan zeven jaar geleden dat het befaamde consensus-onderzoek van Cook et al. uitkwam. Sindsdien zijn er meerdere andere consensus-onderzoeken gedaan, met allemaal een redelijk vergelijkbaar resultaat. Al kwamen ze niet allemaal op exact 97% uit. Omdat die onderzoeken andere methodes volgden, was dat niet zo vreemd. Deze week kwam er een nieuw onderzoek uit, dat de methode van Cook herhaalt, met wat kleine verbeteringen. De onderzoekers hebben de wetenschappelijke publicaties onderzocht die er sinds het onderzoek van Cook zijn verschenen. Ze vonden in totaal meer dan 88.000 artikelen over klimaatverandering uit die periode. Natuurlijk was er geen beginnen aan om die allemaal te bekijken en dus namen ze een steekproef van 3.000 stuks. Daarvan vielen er 282 af omdat ze niet over klimaatonderzoek gingen. In de overgebleven 2718 artikelen werden er 4 gevonden die de wetenschappelijke consensus over antropogene klimaatveranderingen betwistten of betwijfelden. De afbeelding hieronder geeft de resultaten wat verder uitgesplitst weer.

Op basis van de resultaten is de conclusie dat ruim 99% van de wetenschappelijke artikelen de consensus steunt. De onderzoekers lieten het hier niet bij, maar hebben op basis van een aantal steekwoorden in alle ruim 88.000 artikelen gezocht naar andere publicaties die de consensus betwistten. Zo vonden ze er nog 28. Waarschijnlijk hebben ze er nog wel enkele gemist, maar het geeft een indicatie.

De aanvullende informatie bij het onderzoek geeft een overzicht van alle opgespoorde publicaties die de consensus bestrijden. Het zou natuurlijk interessant zijn als pseudosceptici zouden vertellen welk artikel uit die lijst nu de meest overtuigende weerlegging van de consensus geeft. Ik verwacht niet dat dat gaat gebeuren.

Voor wie zich afvraagt of dit onderzoek nog nut heeft, vergeet niet dat het uit de VS komt. Waar een van de twee grote politieke partijen nog altijd structureel de wetenschappelijke consensus ontkent. Bovendien kan het nooit kwaad als een vakgebied met zo’n groot maatschappelijk belang in de spiegel blijft kijken.

In deze Open Discussie kunnen klimaatzaken die geen verband houden met de inhoud van recente blogs aan de orde worden gebracht.

De Nobelprijs voor klimaatwetenschappers

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.

Lees verder

Wat het asgrauwe schijnsel van de maan zegt over de albedo van de aarde

“There is no dark side in the moon, really. Matter of fact, it’s all dark. The only thing that makes it look light is the sun.”
(Gerry O’Driscoll, portier van Abbey Road Studios, op The Dark Side of the Moon van Pink Floyd)

Vandaag laat ik een keer alle maatschappelijke relevantie en urgentie van klimaatverandering voor wat die is. In dit stuk komt de wetenschapsnerd in mij aan het woord. Die wetenschapsnerd wordt nog regelmatig verrast door de combinatie van inventiviteit en vakkennis waarmee onderzoekers te werk gaan om meer te weten te komen over het klimaat. Zelfs de maan blijkt een bron van informatie.

Natuurlijk had Gerry O’Driscoll gelijk. De maan geeft zelf geen licht. Maanlicht is gereflecteerd zonlicht. Maar de maan ontvangt niet alleen direct zonlicht. Zoals de maan aardig wat licht kan geven in een donkere nacht op aarde, kunnen maannachten verlicht worden door de aarde. Dat is vooral goed te zien in de nachten kort voor en na een nieuwe maan. Op de maan is het dan bijna volle aarde. Een deel van het aardlicht wordt vanaf het maanoppervlak weer weerkaatst naar de aarde. Genoeg om met het blote oog te zien. Asgrauw licht of asgrauw schijnsel, zo wordt dat door de maan gereflecteerde aardlicht genoemd.

Een volle aarde geeft ongeveer honderd keer meer licht op de maan dan een volle maan op aarde. Ten eerste omdat de aarde veel groter is en dus meer zonlicht weerkaatst. Maar ook omdat de aarde een hogere albedo heeft. De albedo is de fractie van het zonlicht dat door een oppervlak wordt weerkaatst. De gemiddelde albedo van de aarde is 0,3, maar de variatie van tijd tot tijd en plaats tot plaats is groot. Versgevallen sneeuw heeft een albedo van 0,8 tot 0,9. Voor bewolking varieert het sterk: de albedo kan oplopen tot ruim 0,8 voor een dik wolkenpak, terwijl hoge sluierbewolking amper zonlicht weerkaatst. De albedo van zeewater is 0,06 en voor land varieert de waarde, onder meer afhankelijk van het type begroeiing, van ruwweg 0,05 tot 0,3. De albedo van de aarde is dus een stuk groter dan die van het land- en zeeoppervlak. Dat komt vooral door de bewolking, die een aanzienlijk deel van het aardoppervlak bedekt en daarnaast door sneeuw en ijs. De maan heeft geen atmosfeer en geen water en dus ook geen wolken, sneeuw en ijs. Dat verklaart grotendeels de lagere albedo van ongeveer 0,12. (Overigens kan de precieze waarde van de albedo afhangen van de context. De albedo voor zichtbaar licht is vaak anders dan die voor het volledige spectrum van zonnestraling. Ook de hoek van inval van het zonlicht kan invloed hebben. De getallen die in de wetenschappelijke literatuur worden genoemd kunnen daarom wat variëren)

Lees verder

Wat is nou precies de wisselwerking tussen klimaatverandering en orkanen?

Eerder gepubliceerd in de Leeuwarder Courant. Ik viel daar in voor Bart in het klimaatpanel van de krant.

De periode van half augustus tot eind oktober, wanneer het zeewater het warmst is, vormt het hoogtepunt van het Atlantische orkaanseizoen. En dus is het ook de periode waarin steevast de vraag opkomt in hoeverre klimaatverandering invloed heeft op orkanen.

Het is geen kwestie waarop een heel eenvoudig antwoord te geven is. We kunnen wel met een eenvoudig begin beginnen: een specifieke orkaan wordt nooit veroorzaakt door klimaatverandering. Zo werkt het niet. Weersverschijnselen, van een mistbank tot een orkaan, van een schapenwolkje tot een wekenlange periode van regen, worden veroorzaakt door een samenloop van allerlei omstandigheden. Al die verschillende omstandigheden kunnen beïnvloed worden door klimaatverandering. Om iets te zeggen over de invloed van klimaatverandering op orkanen en op de schade die ze kunnen veroorzaken, moeten we dus kijken naar de verschillende factoren die daar een rol een spelen.

Krachtigste orkaan

Op de schade kan de mens veel invloed hebben. Dat bleek onlangs, toen orkaan Ida over New Orleans trok. Ida was de krachtigste orkaan die daar ooit aan land was gekomen, maar het aantal slachtoffers was veel kleiner dan bij Katrina in 2005. De nieuwe kustverdediging bleek te werken, maar ook het tijdig waarschuwen en evacueren van bewoners leverde een belangrijke bijdrage. Desondanks vielen er nog tientallen doden en was er voor miljarden aan schade, niet alleen in New Orleans en omgeving, maar ook veel verder naar het noordoosten, waar overvloedige neerslag viel uit de restanten van Ida.

Natuurlijk is de harde wind van een orkaan gevaarlijk, maar de meeste schade en slachtoffers vallen door overstromingen die het gevolg zijn van de stormvloed en van de extreme neerslag die altijd samengaan met zo’n orkaan. Ida liet op sommige plekken in tweeënhalve dag meer dan 280 millimeter regen vallen, bijna een derde van wat er in Nederland gemiddeld in een jaar valt.

Het kan nog extremer. In een ander Nederland, een plaatsje in Texas, viel in 2017 anderhalve meter regen in enkele dagen, toen orkaan Harvey daar overtrok. Volgens orkaanonderzoekers zou dat in het koelere klimaat van anderhalve eeuw geleden ruwweg een kwart (15 tot 35 procent) minder zijn geweest. Nog steeds meer dan genoeg om forse overstromingen te veroorzaken, maar het is toch een behoorlijk verschil. Om dat verschil te begrijpen moeten we kijken naar hoe een orkaan werkt.

Lees verder