Schematische weergave van de AMOC. Rode pijlen geven warme stromingen aan het oceaanoppervlak aan, blauwe pijlen koudere, diepere stromingen en de gele stippen locaties waar water van het oppervlak naar de diepte zakt. De subpolaire gyre (SPG) en subtropische gyre (STG) zijn circulaire stromingen aan het oppervlak. Bron: RACE Synthesis.
Nature publiceerde afgelopen week een nieuw artikel over de AMOC. Zoals de meeste van onze lezers inmiddels wel zullen weten, is dat een grootschalig circulatiepatroon in de Atlantische Oceaan. Het leidde tot wat onrust onder klimaatwetenschappers, zoals onder meer blijkt uit een stuk van Stefan Rahmstorf op RealClimate. Stefan Rahmstorf is niet de eerste de beste, als het over de AMOC gaat. Hij houdt zich er al 30 jaar mee bezig. Hij was ook een van de wetenschappers die zo’n 10 jaar geleden al aan de bel trokken. Zijn onderzoek bevestigde de zorgen uit een eerdere publicatie van onderzoekers van het KNMI, dat het ‘opwarmingsgat’ in de oceaan te zuiden van Groenland er op zou kunnen wijzen dat de vertraging van de circulatie al aan de gang was.
Het probleem zit ‘m niet in de inhoud van het nieuwe onderzoek, maar in de woordkeus. Het gaat over de vraag wanneer je wel of niet zou kunnen spreken van een instorting van de AMOC. Een kwestie die je op zou kunnen splitsen in twee vragen. Wat is een instorting? En wat is de AMOC?
Zorgen over het vertragen of mogelijk helemaal stilvallen van de AMOC, de thermohaliene circulatie (dat wil zeggen: stromingen aangedreven door verschillen in temperatuur en zoutgehalte) in de Atlantische Oceaan, zijn de afgelopen jaren in de wetenschap aanzienlijk toegenomen. Afgelopen zomer kreeg het onderwerp de nodige media-aandacht, na een onderzoek van de Universiteit Utrecht. Het gastblog van Rolf Schuttenhelm dat we plaatsten werd bijzonder veel gelezen. De AMOC blijft onderwerp van veel wetenschappelijk onderzoek én van discussie. In een artikel in Nature Communications werden vorige week vraagtekens geplaatst bij conclusies over de vertraging. Deze studie gebruikt andere gegevens dan eerdere studies om veranderingen in de AMOC te bepalen, namelijk de warmte-uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer. Via deze methode wordt geen aanwijzing gevonden voor een vertraging in de afgelopen decennia. Menselijke invloed is daarmee niet uitgesloten, maar volgens dit onderzoek ook (nog?) niet aantoonbaar. Een ander, eind vorig jaar gepubliceerd onderzoek suggereert dat de vertraging niet alleen wordt beïnvloed door hoeveel het klimaat opwarmt, maar dat de snelheid van opwarming ook een factor van betekenis kan zijn.
Gaat het over de gevolgen van klimaatverandering, dan worden die vrijwel altijd gerelateerd aan hoeveel het opwarmt. Er is minder aandacht voor het feit dat de snelheid van opwarming ook van belang kan zijn. Terwijl dat toch best logisch is. Hoe sneller veranderingen gaan, hoe problematischer het kan zijn om daarmee om te gaan. Als veranderingen te snel gaan om bij te houden, kan dat grote gevolgen hebben voor mens en natuur. Die gevolgen kunnen veel minder ingrijpend zijn naarmate er meer tijd is voor mensen, maatschappijen of ecosystemen om zich aan te passen.
Naarmate de opwarming van de aarde meer en meer de anderhalve graad benadert, vestigen beleidsmakers en veel van hun adviseurs hun hoop steeds meer op een overshoot-traject. Daarmee wordt bedoeld dat de temperatuur tijdelijk een acceptabel geachte grens overschrijdt, om daarna weer te dalen tot daaronder. Vaak wordt een opwarming van anderhalve graad beschouwd als die grens. In een onlangs in Nature verschenen artikel (een toelichting van enkele van de auteurs is te vinden op Carbon Brief) vragen dertig klimaatwetenschappers zich af of de risico’s hiervan niet worden onderschat. Het gaat daarbij zowel over de gevolgen als over de haalbaarheid.
Schetsmatige weergave van mogelijke overshoot scenario’s. Bron: Schleussner et al.
Los van de afweging van risico’s is er een principiële ethische vraag. Uiteindelijk komt overshoot er toch op neer dat we de wereldbevolking van de toekomst – niet eens zo’n verre toekomst – opzadelen met de taak om onze rotzooi op te ruimen. Dat mag zo langzamerhand onvermijdelijk worden, heel netjes is het nog steeds niet.
De in hoog tempo naderende onvermijdelijkheid van een overshoot-scenario maakt het belangrijk om de risico’s ervan zorgvuldig te bekijken en te evalueren. Het Nature-artikel noemt verschillende risico’s die onvoldoende worden onderkend of begrepen, volgens de auteurs. De inzichten zijn het resultaat van het Europese project PROVIDE, dat de risico’s van het overschrijden van veilig geachte klimaatgrenzen op een overzichtelijke manier in beeld wil brengen. Dat doen ze onder meer via de ontwikkeling van een Climate Risk Dashboard.
Een alarmbel in de Volkskrant: instorting van de warme Golfstroom zou al over enkele decennia kunnen plaatsvinden, met verstrekkende gevolgen, zoals een radicale afkoeling van Europa, inclusief een de facto einde aan de akkerbouw. Klopt die tijdlijn? Kloppen de gevolgen? En valt er nog iets aan te doen? Het zijn prangende vragen, gezien de enorme gevolgen voor onze eigen samenleving en de volledige mensheid – áls dit verhaal klopt.
Hier vast het korte antwoord: de studies rammelen nog wat, maar de metingen zijn zorgwekkend. De gevolgen liggen waarschijnlijk anders, maar zijn daarmee – ook voor Nederland – helaas niks minder ernstig. En ja, er is handelingsperspectief – maar de tijd dringt.
Even de basis: dankzij de warme Golfstroom heeft Europa sinds mensenheugenis een mild klimaat, met volop akkerbouw en grote aantallen mensen. Door diezelfde oceaanstroming zijn ook elders op de planeet de kaarten geschud zoals we ze kennen: de ligging van de Sahara, tropische regenwouden, kustzeeën vol plankton en vis.
Die realiteit kan volledig op z’n kop worden gezet als de Golfstroom stilvalt. En dat is precies waar wetenschappers al vele jaren voor waarschuwen, als een van de meest paradoxale gevolgen van de huidige klimaatverandering
Maar volgens oude modelstudies was die toekomst ‘geruststellend’ ver weg. Ineenstorting van de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), zoals de stroming officieel heet, zou pas over eeuwen zover zijn, als de Groenlandse ijskap ver genoeg was afgesmolten om met een grote hoeveelheid zoet smeltwater het aandrijfmechanisme van de stroming om zeep te helpen. Andere gevolgen van klimaatverandering, zoals toename van weersextremen, leken veel urgenter – die zien we nu al.
Oceaanstromingen in het Noorden van de Atlantische Oceaan. Bron: R. Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCRP
80 procent minder landbouw
Dat beeld begon te schuiven nadat wetenschappers tien jaar geleden begonnen met structurele metingen van een belangrijke aftakking van de stroming bij Groenland – en die metingen naast hun modellen legden. Voorzichtige conclusie: de werkelijkheid zou wel eens een stuk sneller kunnen gaan dan de projecties. Sindsdien rommelt het in de academische wereld.
Begin dit jaar schreven we over de hogere klimaatgevoeligheid die zou volgen uit simulaties met de nieuwste versies van veel klimaatmodellen. Veel klimaatwetenschappers hadden hun twijfels over die resultaten. Eerst maar eens uitzoeken welke nieuwtjes in de modellen dat verschil met de vorige versies veroorzaken, zo vonden ze. Dat onderzoek is in volle gang.
Hoofdverdachte is, zo schreven we in februari, de manier waarop bewolking in die modellen wordt meegenomen. Veranderingen in bewolking kunnen de opwarming van het klimaat versterken of verzwakken. Dergelijke veranderingen zijn dus een terugkoppeling in het klimaatsysteem. Of eigenlijk zijn er verschillende terugkoppelingen van bewolking.
Een versterkende terugkoppeling is de toenemende hoogte van hoge bewolking bij een stijging van de temperatuur. Hoge bewolking is dun en houdt maar weinig zonlicht tegen. Het water in de wolk kan wel uitgaande warmtestraling absorberen. Hoge wolken houden de luchtlaag eronder warm; ze versterken het broeikaseffect. Stijgen die hoge wolken, dan wordt die luchtlaag eronder dus dikker. De temperatuur van de wolken zelf verandert niet. De verticale temperatuurgradiënt in de luchtlaag eronder blijft ook nagenoeg constant, waardoor de temperatuur aan het oppervlak stijgt. Dit levert dus extra opwarming op. De afbeelding hieronder illustreert het principe.
Illustratie van het effect van een toenemende hoogte van hoge bewolking
Een tweede versterkende terugkoppeling is de afname van de hoeveelheid lage bewolking. Lage bewolking is vaak dikker en daardoor een betere reflector voor zonlicht. Lage bewolking koelt het aardoppervlak af. (Kanttekening: dit is het netto-effect. Bewolkte dagen zijn koeler, bewolkte nachten juist warmer door het broeikaseffect van het water in de wolk, maar het effect op de dagtemperatuur is het grootst.) Neemt de lage bewolking af bij een hogere temperatuur, dan valt er meer zonlicht op het aardoppervlak, wat de opwarming versterkt.
Er was vorige week veel aandacht in de pers en op social media voor een artikel dat verscheen in Proceedings of the National Academy of Science (PNAS). Het artikel, met als hoofdauteur Will Steffen, heeft in totaal 16 auteurs, die verbonden zijn aan 13 wetenschappelijke instellingen in 8 landen en heeft als titel: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene. De interpretaties liepen zo ongeveer uiteen van “een belangrijke waarschuwing” tot “zinloze bangmakerij van wetenschappers die een wereldregering willen vestigen”. Waarmee alles wat ik dit voorjaar schreef over risicoperceptie maar weer eens werd bevestigd. Want het artikel identificeert een risico, en het doet voorstellen voor hoe dat risico te beperken zou zijn.
Als het de bedoeling van de auteurs was om een knuppel in het hoenderhok te gooien, dan is dat met alle aandacht en controverse zeker gelukt. En misschien was dat wel de bedoeling. Het artikel is geschreven als “perspective”. Dat betekent dat het geen resultaten van nieuw onderzoek presenteert, maar dat het bestaande wetenschappelijke kennis in een – jawel – perspectief plaatst. In dit geval is dat nadrukkelijk een maatschappelijk risico-perspectief. En dus was het ongetwijfeld de bedoeling dat de maatschappij er ook kennis van zou nemen.
Het artikel draait grotendeels om de stabiliteit van het klimaat en om de vraag of elke toestand van het klimaat wel even stabiel is. Klimaatprojecties gaan hier vaak impliciet van uit: als we de menselijke broeikasgasemissies zodanig terugbrengen dat de concentratie stabiliseert, zal het klimaat naar een evenwichtstoestand gaan die bij die stabiele concentratie hoort. Dat klinkt logisch, maar volgens de auteurs van het PNAS-artikel is het toch minder vanzelfsprekend dan het lijkt. Kijkend naar het verleden zit daar wel wat in. Het klimaat in de afgelopen twee en een half miljoen jaar (het Kwartair) kenmerkte zich door een afwisseling van ijstijden en interglacialen. Kwam de aarde uit een ijstijd dan ging het klimaat relatief snel, naar geologische maatstaven, naar een interglaciaal en omgekeerd. Het lijkt er op dat de koude toestand van een ijstijd en de warme toestand van een interglaciaal stabieler waren dan de toestand daar tussenin. Als een externe forcering het klimaat uit zo’n stabiele toestand haalt gebeurt er mogelijk iets in het aardsysteem waardoor het vanzelf, al kan dat de nodige millennia in beslag nemen, weer in een van beide stabiele toestanden terechtkomt. Lees verder →
In de klimaatwetenschap stikt het van de afkortingen en acroniemen. LIA – Little Ice Age, LGM – Last Glacial Maximum, OHC – Ocean Heat Content of ENSO – El Niño-Southern Oscillation, zijn enkele voorbeelden van wat je zoal tegen kunt komen. Het IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change heeft er zelfs een aparte appendix voor in het leven geroepen: IV Acronyms. Ik kwam onlangs een afkorting tegen waar ik nog nooit van had gehoord en die niet in het IPCC-lijstje voorkwam:
AHP
Tijd dus voor een AHP-speurtocht. AHP staat voor African Humid Period en betreft een periode die loopt van circa 14,800 tot 5,500 jaar BP (circa 11,000 tot 5,000 BP wordt ook wel eens genoemd). Waarmee alweer de zevende afkorting in dit blogstuk is geïntroduceerd: BP staat voor Before Present in de wereld van de paleoklimatologie en om de verwarring een beetje te vergroten staat “Present” niet voor het heden maar voor het jaar 1950. De African Humid Period is een tijdperk in de geschiedenis van het klimaat op aarde waarin er in het noorden van Afrika meer regen viel dan nu het geval is en de Sahara veel groener was. Er leefden toen meer mensen in het gebied dat wij nu als een dorre woestijn bezaaid met zandduinen kennen (zie figuur 1). Er zijn zelfs aanwijzingen dat mensen daar circa 7000 jaar geleden melkvee (koeien, schapen en geiten) hielden. Onderzoek aan sedimenten levert aanwijzingen over de historie van het waterniveau in meren of de hoeveelheid neerslag (zie figuur 2), beide laten zien dat Noord-Afrika tijdens het AHP natter was dan nu het geval is.
Figuur 1. Een indicatie van de bevolkingsdichtheid in Noord-Afrika tot 10,000 jaar BP.
Bron: De Menocal 2015 figure 1b.
Origineel verschenen op Noorderlicht/Wetenschap24. Achtergrondartikel bij de vijfde aflevering van “Klimaatjagers“, zondagavond 6 oktober 20:20 op Nederland 2, VPRO.
Door: Jan Paul van Soest
Terwijl wetenschappers de afgelopen maanden de laatste hand legden aan het vijfde IPCC-rapport, kampen delen van Afrika, zoals het toch al kurkdroge Namibië, met de ergste droogte sinds 30 jaar. Maar of de huidige droogte mede veroorzaakt wordt door klimaatverandering die, zoveel is wel duidelijk, nagenoeg zeker door de uitstoot van broeikasgassen wordt veroorzaakt is niet met voldoende zekerheid te zeggen. Het klimaat, zeker ook in Afrika, verandert ook van nature, zonder invloed van de mens. Het is niet altijd gemakkelijk het ‘signaal’ (de menselijke invloed) van de ‘ruis’ (de natuurlijke variaties) te onderscheiden.
Een markant voorbeeld van een wel heel drastische natuurlijke klimaatverandering is in Afrika te vinden. De enorme woestijn de Sahara was zo’n 9.000 tot 6.000 jaar geleden weelderig en waterrijk, met een grote rijkdom aan wild als olifanten, giraffes en nijlpaarden. Een relatief kleine verandering in de energiebalans van de aarde, in dit geval vermoedelijk een verandering in de instraling van de zon, kan een complex ecosysteem van de ene stabiele toestand (droog en kaal) naar de andere (met overvloedige flora en fauna) laten omslaan. En terug, zoals later weer gebeurde. De geschiedenis van de Sahara laat zien dat complexe ecosystemen ook bij een geleidelijke verandering in externe factoren tamelijk snel van gedaante kunnen verwisselen, oftewel kunnen ‘kantelen’.
Origineel verschenen op Noorderlicht/Wetenschap24. Achtergrondartikel bij de derde aflevering van “Klimaatjagers“, zondagavond 22 sept 20:20 op Nederland 2, VPRO.
Door: Heleen van Soest en Jan Paul van Soest
Klimaatjagers in de Amazone – het klinkt een beetje als de titel van een spannend boek. Misschien is het dat ook wel, maar het is in elk geval een spannende aflevering van de documentaireserie Klimaatjagers, waarin avonturier Bernice Notenboom op zoek gaat naar zogeheten kantelpunten (tipping points) in het klimaatsysteem. Het Amazonebekken zou een van die kantelpunten kunnen zijn.
Zou kunnen – we schrijven het maar enigszins prudent, omdat de veerkracht van het Amazonesysteem nog maar beperkt wetenschappelijk begrepen wordt. Een toenemend aantal factoren die bepalend zijn voor de toekomst van het Amazonebekken wordt nu in kaart gebracht, via tal van onderzoeken. In deze aflevering van Klimaatjagers laat prof. Yadvinder Malhi de droogte-experimenten zien die de hoogleraren Patrick Meir en Antônio Carlos Lola da Costa hebben opgezet. Klimaatmodellenbouwers als professor Peter Cox van de Universiteit van Exeter proberen de complexiteit in wiskundige vergelijkingen te vangen, om zo te becijferen hoe het Amazonesysteem zich onder druk van klimaatverandering kan ontwikkelen. En omgekeerd om te bestuderen hoe veranderingen van het Amazone-regenwoud op hun beurt weer tot verdere klimaatverandering kunnen leiden. Snel verlies aan grote delen van het regenwoud zou er immers toe kunnen leiden dat de koolstof die in het bos is opgeslagen zou kunnen vrijkomen, waardoor de mondiale opwarming verder wordt versterkt. Lokaal verlies aan regenwoud door ontbossing en droogtes kan ook de regionale waterhuishouding beïnvloeden en zo over een groter gebied effecten hebben dan alleen op de plek waar de ontbossing plaatsvindt.
In licht gewijzigde vorm verschenen op Noorderlicht/Wetenschap24. Achtergrondartikel bij de tweede aflevering van “Klimaatjagers“, zondag 15 september 20:20 op Nederland 2, VPRO.
Het water dempt de opwarming, maar niet zonder problemen
Aflevering twee van Klimaatjagers gaat vooral over de zee. Hoe reageert die op de menselijke CO2-uitstoot? Jos Hagelaars en Bob Brand beschrijven hoe de zee pijnlijke klappen voor ons opvangt, maar ook terug kan slaan.
Wij mensen zijn in hoog tempo fossiele brandstoffen aan het verbranden, waardoor het gehalte aan kooldioxide (koolzuurgas of CO2) in de atmosfeer sterk is toegenomen. Niet al het CO2 dat wij jaarlijks uitstoten blijft echter in de atmosfeer. Een gedeelte ervan wordt opgenomen door het land via een toename van de groei van planten en bomen, en tegenwoordig nemen de oceanen circa 25-30 procent van het uitgestoten CO2 op.
Hiermee helpt de natuur om een nog sterkere opwarming te voorkomen, maar dat heeft aan de andere kant wel consequenties voor het leven in de oceanen. Het grootste oppervlak aan water op onze planeet is de Grote Oceaan, daarin ligt ook het ‘continent’ Oceanië. In dit gebied uit de klimaatverandering zich via onder meer de negatieve invloed op de kleurrijke koraalriffen en de bedreiging van laaggelegen eilanden, zoals Tuvalu, door de zeespiegelstijging. Het is geen wonder dat juist in dit gebied diverse ‘klimaatjagers’ actief zijn, wetenschappers die hun verhaal vertellen in de aflevering Oceanië en die op zoek zijn naar het hoe en waarom van die bruisende cocktail van CO2, hogere temperaturen, het zeeleven, de zeespiegel en al dat oceaanwater. Lees verder →
Naast de zoekfunctie is er ook deze lijst met blogposts, gerangschikt naar onderwerp. Wij schrijven voornamelijk over klimaatwetenschap en het publieke klimaatdebat.
De theorie van warmte: Een geschiedenis van de wetenschap achter klimaatverandering
Uitgegeven door Athenaeum.
Wat iedereen zou moeten weten over klimaatverandering
Uitgegeven door Prometheus
Klimaatverandering 