Auteursarchief: Hans Custers

Olifanten, oscillaties, oceanen en nog maar eens “de pauze”

BestOcean

BestLand
Temperatuurverloop van oceaan (boven) en land (onder) volgens Berkely Earth

Laat ik beginnen met de olifanten in de kamer: twee vragen die ongetwijfeld op zullen komen bij sommige lezers van dit stuk.

De eerste vraag: is er nu wel of geen pauze in de opwarming van de aarde? Het antwoord: inderdaad. Of, wat minder cryptisch: het is maar net hoe je er naar kijkt. De meest directe manier waarop we de opwarming van het klimaat ervaren is door de temperatuurstijging aan het aardoppervlak. En die is zo’n beetje sinds het begin van deze eeuw een stuk trager geweest dan in de daaraan voorafgaande periode. Dat is wel een pauze te noemen, zeker als we het volgens diverse datasets recordwarme 2014 voor het gemak nog maar even buiten beschouwing laten. Maar eigenlijk ervaren we de opwarming vooral via de temperatuurstijging van het land, in plaats van die van het hele aardoppervlak. Met de blik uitsluitend op het land gericht wordt het al wat lastiger om een “pauze” te vinden in temperatuurdata zoals die van bijvoorbeeld Berkely Earth (pdf) (de favoriete temperatuurdata van zelfverklaard scepticus Anthony Watts, dat wil zeggen: tot het moment dat die data er daadwerkelijk waren). Zie de afbeeldingen bovenaan dit stuk.

Er is ook wel iets voor te zeggen om opwarming te definiëren als accumulatie van warmte in het hele systeem, in plaats van als temperatuurstijging van het oppervlak. Die accumulatie van warmte is het directe gevolg van een toename van de concentratie broeikasgassen. Als opwarming zo wordt gedefinieerd, is er geen reden om aan te nemen dat er sprake is van een pauze van enige betekenis, zoals ik vorig jaar al eens constateerde.

De tweede vraag: verschijnen er niet ontzettend veel wetenschappelijke artikelen over die pauze? Het antwoord: dat valt best mee. De artikelen die er op één of andere manier aandacht aan besteden krijgen wel veel aandacht, zoals ik met dit blogstuk ook weer laat zien… Maar er is nog wel wat meer over te zeggen. Voor klimaatonderzoekers is alles wat er op dit moment onder onze ogen gebeurt in het klimaatsysteem natuurlijk een enorme bron van informatie. De afvlakking van de opwarming van het oppervlak (vooral van de oceaan) is dus een interessant onderzoeksonderwerp, dat regelmatig nieuwe informatie, ideeën en inzichten oplevert, die in wetenschappelijke artikelen wereldkundig worden gemaakt. Lees verder

Anthropogenic Global Warming revisited. Een epistemologische zedenschets.

Gastblog van G.J. Smeets, met een tekening van Marije Mooren

Inleiding.

Anthropogenic Global Warming (in het vervolg: AGW) is het schoolvoorbeeld van zogeheten ‘super wicked problems’ waarop ik in een vorig gastblogstuk ben ingegaan. Om het geheugen op te frissen: een belangrijke conclusie was dat AGW met doelbewuste planning / beleid niet oplosbaar is. De reden daarvan is dat in het wetenschappelijk onderzoek naar klimaatverandering nog veel onzeker is. Bovendien is AGW als maatschappelijke en politieke kwestie omgeven door diverse en vaak conflicterende belangen. En er zijn ook nog eens voorstelbare feedback-lussen (fysisch, sociaal) die vanwege de lange tijdschalen niet goed voorspelbaar zijn. In deze bijdrage bezie ik het AGW-vraagstuk als het gevolg van een specifieke epistemologische gewoonte, n.l. het scheiden van geest en materie. Die scheiding is aan de orde geweest in een ander gastblogstuk. Wat hier beneden volgt is als het ware het middenpaneel en sluitstuk van een drieluik waarin de AGW epistemologisch is belicht. Ik begin met historische en etnografische opmerkingen over de relatie mens / habitat. Vervolgens leg ik uit dat en waarom van wetenschap en maatschappelijk debat geen oplossing van AGW te verwachten is. Ter afsluiting iets over de centen die met dat alles gemoeid zijn.

Epimistologische Zedenschets
Lees verder

De affaire Willie Soon

De afgelopen dagen was er in de klimaatblogosfeer veel te doen over Willie Soon, een ruimtevaartingenieur met een deeltijdbaan als astrofysicus bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Er lijkt wat verwarring te zijn over waar het hier precies om gaat, onder meer omdat zelfverklaarde sceptici voor een beproefde verdedigingsmethode hebben gekozen: ze weerleggen overtuigend allerlei beweringen die helemaal niemand heeft gedaan, maar gaan voorbij aan de kern van de zaak. Daarom kan het geen kwaad nog eens goed op een rijtje te zetten wat Soon wel en wat hem niet verweten wordt.

Wetenschappelijke tijdschriften (zie bijvoorbeeld het beleid van Nature, Science of PNAS) vragen aan auteurs van artikelen vaak om eventuele belangenconflicten te melden. Daarbij wordt uitdrukkelijk aangegeven dat de financiering van het onderzoek een van de zaken is die in beschouwing genomen moet worden: als de financier belang zou kunnen hebben bij een bepaalde uitkomst van het onderzoek geldt dit als een belangenconflict waar men openheid over wil. De New York Times berichtte dat het onderzoek van Soon waarin de menselijke invloed op het klimaat betwist wordt gefinancierd is door de fossiele brandstofindustrie. Dat die financier belangen heeft bij de uitkomst van dat onderzoek zal niemand betwisten. Desalniettemin heeft Soon meerdere malen aan tijdschriften gemeld dat er geen belangenconflict is. In gewonemensentaal: hij heeft gelogen. In de wetenschappelijke wereld geldt dit als onethisch gedrag. Of het in juridisch opzicht verwijtbaar of strafbaar gedrag is weet ik niet, daar is bij mijn weten nog weinig over geschreven. Hoe het oordeel precies uitvalt zou nog wel eens af kunnen hangen van verschillende details – enkele daarvan worden genoemd door Aaron Huertas in zijn stuk voor de Union of Concerned Scientists – uit de documenten die nu zijn opgedoken en die op zijn minst vragen oproepen. Sommigen menen in bepaalde passages bewijs te zien dat er vooraf afspraken zijn gemaakt over uitkomsten van onderzoeken, maar het lijkt mij goed om voorzichtig te zijn met zulke conclusies. De geschiedenis leert immers dat uit hun context gehaalde passages wel eens helemaal verkeerd geïnterpreteerd kunnen worden. Hoe dan ook: het is bijzonder moeilijk voorstelbaar dat Soon niet wist dat hij geacht werd te melden dat zijn onderzoek werd gefinancierd door belanghebbenden en het heeft er dus alle schijn van dat hij dit bewust heeft verzwegen.

Ik zou het hierbij kunnen laten, maar om eventuele misverstanden te voorkomen lijkt het me goed om nog wat verwijten te noemen die Soon niet worden gemaakt. De gebruikelijke complottheorieën en verdachtmakingen (vaak aan het adres van mensen die niets met deze affaire te maken hebben) die in diverse pseudosceptische verhalen hierover te vinden zijn laat ik maar buiten beschouwing. Lees verder

The West Wind – wat de westenwind zegt over de interne variabiliteit van het klimaat

The West Wind van Tom Thomson

The West Wind van Tom Thomson

The West Wind is een schilderij van de Canadese schilder Tom Thomson. Het maakte deel uit van de expositie “Painting Canada” die in 2012 door Europa trok en daarbij onder meer het Groninger Museum aandeed. Dat museum verzocht een aantal muzikanten een nummer te schrijven bij een werk uit die expositie. Een van die muzikanten was Pascal Hallibert van Point Quiet, en die schreef “The West Wind (mp3)”. En dat nummer is het perfecte excuus om hier maar eens de nieuwe cd van dat bandje, waarin ik de contrabas beroer, te promoten.

De westenwind speelt namelijk een hoofdrol in een artikel dat eind vorig jaar in Nature Geoscience verscheen: “Early twentieth-century warming linked to tropical Pacific wind strength” van – hoe toevallig – Thompson et al.. Het artikel gaat over een westenwind die niet zo vaak voorkomt: die in de tropische Stille Oceaan.

Het begint bij de passaat, die wind die vanuit het zuiden en noorden naar de evenaar waait, om de daar opstijgende warme lucht aan te vullen. Door de rotatie van de aarde (het Corioliseffect) buigt de wind in het noorden af naar rechts en in het zuiden naar links, waardoor het rond de evenaar meestal uit het oosten waait. Water aan het oppervlak van de Stille Oceaan wordt door de passaat meegevoerd van oost naar west, onderweg steeds verder opwarmend in de tropenzon. De westelijke Stille Oceaan, bij Indonesië, is daarom meestal warmer dan die in het oosten, bij Zuid-Amerika, waar het door de wind weggevoerde water wordt vervangen door uit de diepte opwellend koud water. Door de hogere temperatuur stijgt er in het westen meer lucht op, wat op zijn beurt de oostenwind weer versterkt. Door de overheersende oostenwind is de zeespiegel bij Indonesië tot een halve meter hoger dan bij Zuid-Amerika. Af en toe stroomt er, iets onder het oppervlak, een enorme bel warm water (een zogenaamde Kelvingolf) terug naar Zuid-Amerika. Als die bel daar aan het oppervlak komt zwakt de oostenwind af, of kan de wind zelfs tijdelijk uit het westen waaien, waardoor nieuwe Kelvingolven opgewekt kunnen worden. Het afwijkende temperatuurprofiel dat is ontstaan kan zichzelf zo (tijdelijk) in stand houden of versterken. Wanneer dat gebeurt is er sprake van een El Niño. Bij een La Niña is – de oplettende lezer zal dat inmiddels begrijpen – de situatie omgekeerd: een sterkere oostelijke passaat en groter temperatuurverschil tussen west en oost dan normaal. Een animatie van Prentice Hall laat zien hoe de verschillende condities ontstaan. Niño’s en Niña’s worden gekwantificeerd op basis van de ENSO-index. Lees verder

Open discussie winter 2014 – 2015

De tekening is van Marije Mooren

Het team van dit blog wenst al onze bezoekers, lezers en reageerders prettige feestdagen.

Kerst 2014

Hieronder kunnen, volgens goede gewoonte, inhoudelijke discussies over klimaatwetenschap en klimaatverandering worden gevoerd of voortgezet, die niet direct betrekking hebben op een specifiek blogstuk.

Klimaatverandering als risicoprobleem

risks

Het is een van mijn stokpaardjes, en het krijgt ook elders ruim de aandacht: het maatschappelijke debat over de menselijke invloed op het klimaat draait niet om een keuze tussen absolute zekerheden, maar om een afweging van risico’s. Aan de ene kant is dat voor mij glashelder, aan de andere kant blijkt het ontzettend moeilijk goed onder woorden te brengen wat dat precies betekent. Misschien snap ik zelf nog niet helemaal.

Dat wil zeggen: ik snap wel min of meer hoe de wetenschap via scenario’s, kansverdelingen en onzekerheidsintervallen een risico kan schetsen en kwantificeren. Ik snap ook hoe die risico’s uitgewerkt kunnen worden tot beleidsdoelstellingen en -afspraken en waarom dat nodig is: cijfermatige doelen zijn de enige manier om vrijblijvendheid te vermijden. Het lastige zit ‘m in de vertaling van zulke complexe analyses en afwegingen naar de echte wereld en naar de belevingswereld van degenen die het aangaat: de aardbewoner. Dat blijkt vaak zelfs lastig te zijn voor mensen die zich intensief met klimaatverandering bezighouden. Hoe moet het dan zijn voor buitenstaanders? Het zou me niet verbazen als cijfergoochelarij en moeilijkdoenerij over risico-analyses en risicomanagement desinteresse voor het klimaatdebat in de hand werkt. Of zelfs afkeer.

Ik verbeeld me niet dat het me in dit stukje zal lukken om de ingewikkelde materie in één keer voor iedereen grijpbaar en begrijpelijk te maken. Maar ik kan wel proberen een kleine bijdrage te leveren. Om te beginnen lijkt het me zinvol om stil te staan bij hoe we in ons leven met allerlei risico’s omgaan.

Risico’s zijn altijd dagelijkse kost geweest in de geschiedenis van de mensheid. We hebben verschillende manieren ontwikkeld om er mee om te gaan: we proberen ze te bezweren via religie of bijgeloof, of we besluiten al dan niet een risico te nemen, op basis van intuïtie, kennis, ervaring, trauma’s, gewoontes, persoonlijke voorkeuren en omstandigheden. Het is bekend dat de meeste mensen zich in de loop der tijd meer bewust worden van allerlei risico’s en die als ze ouder worden dan ook meer gaan vermijden.

Het type risico’s is in de loop der tijd flink veranderd. In ons dagelijks leven is het verkeer misschien wel de belangrijkste risicobron; we moeten beslissingen nemen als: wel of niet oversteken bij een rood fietsers- of voetgangerslicht; wel of geen gordel om voor een kort ritje; wel of niet die irritante linksrijder rechts inhalen. Of – het gebeurt nog steeds – wel of niet met drank op achter het stuur kruipen. Maar ook bij de aanschaf van een auto weegt veiligheid voor veel mensen mee. Het bijzondere van het verkeer is dat het als het misgaat niet alleen gevolgen kan hebben voor onszelf, maar ook voor anderen. Dat zal een van de redenen zijn waarom de gemoederen in het verkeer vaak zo hoog oplopen: zolang we zelf de risico’s kunnen beheersen, of dat menen te kunnen, is er niets aan de hand, maar als we zien dat een ander ons in gevaar brengt is dat onverteerbaar. Lees verder

Arctische amplificatie en het verre infrarood: de ontdekking van een nieuwe feedback in het klimaatsysteem?

De kop boven dit stuk zal er geen twijfel over laten bestaan: we duiken weer eens de harde wetenschap in. Dat mag wel weer een keer, al was het alleen maar om te laten zien waar de eenentwintigste-eeuwse wetenschap nu werkelijk mee bezig is, terwijl elders op het web sommigen eindeloos blijven hangen in wetenschappelijke discussies uit de twintigste of zelfs de negentiende eeuw. Het onderwerp van dit stuk ligt in het verlengde van mijn verhaal over de stralingsbalans; de aanleiding is een artikel in PNAS dat verscheen op het moment dat ik dat verhaal bijna af had: “Far-infrared surface emissivity and climate” van Feldman et al. (een persbericht over het onderzoek is te vinden op de site van het Berkely lab).

Ik ben geen klimaatwetenschapper, ik zou mezelf ook niet zo gauw een deskundige noemen, maar ik heb in de loop der jaren wel het nodige gezien en gelezen over het onderwerp. Het gebeurt dan ook niet meer zo vaak dat ik in de wetenschappelijke literatuur iets tegenkom waar ik nog helemaal niet bij stil had gestaan. Het artikel van Feldman et al. is zo’n zeldzame eye-opener. Ook dat was een reden om er verder in te duiken en er iets over te schrijven.

Dat eigenschappen van het aardoppervlak invloed kunnen hebben op de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer – en dus op het klimaat – is geen nieuws. De belangrijkste factor is de albedo: de mate waarin het oppervlak zonlicht direct reflecteert. Maar dat is niet het enige. Eigenschappen van het oppervlak kunnen ook een behoorlijke invloed hebben op de karakteristieken van de warmtestraling die naar de atmosfeer en uiteindelijk het heelal uitstraalt. In het stuk over de stralingsbalans van eerder deze maand beperkte ik me voor wat die uitstraling betreft tot de wet van Stefan-Boltzmann. Als eerste benadering is dat prima, en het geeft zeker een goed beeld van het principe, maar strikt genomen geldt die wet alleen voor een “zwarte straler”. Nog belangrijker: voor het precieze effect op het klimaat is niet alleen de totale hoeveelheid warmtestraling van belang, maar ook het spectrum: de verdeling over verschillende golflengtes van die straling. Voor een zwarte straler geeft de wet van Planck het spectrum. Voor echte materie kan de uitstraling behoorlijk anders zijn dan die van een zwarte straler. De werkelijke uitstraling wordt gevat in het begrip emissiviteit.

De Emissiviteit ε

Emissivity
Uit de wet van Planck volgt de hoeveelheid en het spectrum van de straling die een zwarte straler uitzendt bij een bepaalde temperatuur. Echt bestaande objecten stralen nooit “ideaal”. De werkelijke uitstraling is anders en deze kan bij geen enkele golflengte meer bedragen dan die van een zwarte straler bij dezelfde temperatuur. De emissiviteit (ε ) is de verhouding tussen werkelijk uitgezonden straling en de uitstraling van een zwarte straler bij dezelfde temperatuur, over het volledige spectrum of bij een specifieke golflengte of band van golflengtes. De emissiviteit is nooit groter dan 1.

Lees verder

Hé! een olifant in de kamer.

Gastblog van G.J. Smeets, met een tekening van Marije Mooren

De wereld wordt warmer in een tempo dat verontrustend is. Althans, verontrustend voor wie én de klimaatwetenschap serieus neemt én de IPCC risico-analyses. Niet iedereen voldoet aan die dubbele voorwaarde. Ikzelf scoor op beide stress-criteria behoorlijk positief. En ik betrap mezelf regelmatig op de neiging om negatief-scorenden te verwijten dat ze de oplossing – drastische CO2 reductie – dwarsbomen. Dat ze hardnekkig grossieren in drogredeneringen, methodologisch knoeiwerk en wetenschapstheoretische onnozelheid maakt de antipathie jegens hen groot en hun betrouwbaarheid klein. Maar bij nadere beschouwing is het twijfelgilde klein bier. De echte pijn zit in de hoedanigheid – de kwaliteit – van het probleem van de klimaatverandering zelf. Ik licht het toe aan de hand van een eenvoudige taxonomie van menselijke problemen:
A) tamme problemen,
B) wilde problemen, en
C) ontembare problemen.

Draak

A. Tamme problemen
Deze zijn principieel overzichtelijk, denk aan schaakproblemen die met krachtig geheugen, oplettendheid en vasthoudendheid zijn op te lossen. Tamme problemen zijn het domein van onderzoekers in het lab die via een gecontroleerd en herhaalbaar experiment of simulatie een hypothese afzetten tegen data.

B. Wilde problemen
Deze zijn experimenteel niet benaderbaar en zijn typisch het domein van beleidsmakers. De term ‘wild probleem’ is mijn vrije vertaling van wat stadsplanner Melvin Webber en design-theoreticus Horst Rittel in 1973  hebben gemunt als ‘wicked problem’. Wikipedia geeft een handig overzicht van de kenmerken van wat Rittel & Webber voor ogen hadden. Hun paper is ook 40 jaar na dato relevant en strijdvaardig in zijn kritiek op het nog altijd courante concept ‘maakbaarheid’. Maar het eindigt in mineure stemming:

“We have neither a theory that can locate societal goodness, nor one that might dispel wickedness, nor one that might resolve the problems of equity that rising pluralism is provoking. We are inclined to think that these theoretic dilemmas may be the most wicked conditions that confront us.”

C. Ontembare problemen
Deze zijn niemands domein terwijl ze ieders zorg zijn. In hetzelfde tijdschrift waarin Rittel & Webber 40 jaar geleden hun concept ‘wicked problem’ uit de doeken deden is 2 jaar geleden een paper verschenen dat er een schepje bovenop doet. De auteurs zijn werkzaam op het raakvlak klimaat / energie / beleid. Hun paper gaat over klimaatverandering als proto-type van wat ze als ‘super wicked problems’ hebben gemunt.
Lees verder

De versnelling in de opwarming van de aarde

Er zijn de afgelopen tijd twee artikelen verschenen – beide open access – over de energiebalans van de aarde: “Earth’s Energy Imbalance” van Trenberth et al. in Journal of Climate en “Changes in global net radiative imbalance 1985–2012” van Allan et al. in Geophysical Research letters. Trenberth et al. kijkt vooral naar de veranderingen van de energie-inhoud van het klimaatsysteem en concentreert zich daarom grotendeels op het grootste energiereservoir: de oceaan (zie ter illustratie de afbeelding hieronder); Allen et al. richt zich meer op de inkomende en uitgaande stralingsstromen die uiteindelijk bepalen of de energie-inhoud van het klimaatsysteem toe- of afneemt.

ImbalanceClimateSystem

Toename van energie in verschillende componenten van het klimaatsysteem volgens een eerder onderzoek (Hansen et al, 2011, (pdf))

Ik wilde al een hele tijd over die artikelen schrijven, maar dat lukte niet zo goed. De reden daarvoor: de onderzoeken zijn in wezen behoorlijk gecompliceerde puzzels; de enige manier om een beeld van de energiebalans te krijgen is het combineren van allerlei gegevens die op één of andere manier informatie geven. Dat is nodig omdat er maar heel weinig directe metingen van inkomende en uitgaande straling zijn. De ingewikkelde puzzels zijn niet goed samen te vatten: ofwel beschrijf je alle stukjes en schrijf je zo’n beetje het hele artikel over, ofwel beperk je je tot conclusies en wordt de blogpost niet veel langer dan een tweet. Of zelfs dat niet, want de conclusie van Trenberth bestaat uit een uitgebreid overzicht van wat er bekend is met welke onzekerheidsmarges en waar er nog gaten in de energieboekhouding zitten. Die gaten – door Trenberth ooit “missing energy” genoemd; een citaat dat in de blogosfeer sindsdien te onpas (en heel af en toe te pas) wordt aangehaald – worden geleidelijk aan kleiner, maar zijn nog niet helemaal gevuld. Vooral op een korte tijdschaal, ordegrootte een jaar, kunnen de verschillen tussen diverse typen metingen en berekeningen behoorlijk oplopen. Het voortschrijdend inzicht in de toenemende warmteinhoud van de oceanen, door het soort onderzoeken waar Bob en Jos onlangs over schreven, levert een belangrijke bijdrage aan het sluitend krijgen van een kant van de boekhouding: de kwantificering van de hoeveelheid warmte die accumuleert in het klimaatsysteem. De andere kant: het meten van in- en uitgaande straling is zo mogelijk nog lastiger. Lees verder

Tegenpolen: waarom de Noordpool zo snel opwarmt en de Zuidpool zo traag

aa

Temperatuurtrends over 1979 – 2005 volgens NASA GISTEMP. Bron: Marshall et al 2014

Het is een bekend fenomeen voor iedereen die het klimaatnieuws volgt: terwijl het oppervlak van het zeeijs in het Noordpoolgebied (tussen alle jaren van “herstel” door, die de zelfverklaarde sceptici zien) in ras tempo afneemt, groeit het juist rond Antarctica. Dit jaar werd voor de derde keer op rij een nieuw maximum-record bereikt. Zelfs die regelmaat lijkt in contrast te staan met de grote schommelingen aan de Noordpool, maar waarschijnlijk is dat toeval. Hoe dan ook, de tegenstelling in de ontwikkeling van het zeeijs is één van de vele voorbeelden die laten zien hoe verschillend de Noord- en Zuidpool op de opwarming van het klimaatsysteem reageren. Een voorbeeld dat overigens vrij makkelijk in perspectief is te plaatsen; dat deed blogger David Appell bijvoorbeeld enkele maanden geleden aan de hand van recente metingen en onderzoeksresultaten.

aa

Trends in zee- en landijs. Bron: Quark Soup – David Appell

Onlangs gepubliceerde meetgegevens van ESA’s Cryosat-2 laten nog eens zien dat de ijsmassa op Antarctica afneemt, en dat die afname zelfs versnelt. GOCE, een andere ESA-satelliet, ziet die afname ook, door kleine verschuivingen in de zwaartekracht. Op de Noordpool is de massa-afname veel kleiner – alleen op Groenland is het waarneembaar – simpelweg omdat er veel minder landijs is.

Daarmee zijn we meteen bij het grote verschil tussen de twee polen aangekomen: de Noordpool is oceaan, voor een deel omgeven door land en Antarctica is een continent, helemaal omgeven door de oceaan. Uiteindelijk zijn vrijwel alle verschillen tussen de twee polen hier direct of indirect op terug te voeren.

Lees verder