Categorie archief: Klimaatwetenschap

Hoe opwarming van Antarctica de zeespiegelstijging zou kunnen temperen

Automatisch weerstation Kohnen op Antarctica. (Foto: Institute for Marine and Atmospheric Research, Universiteit Utrecht)

Het is algemeen bekend: van al het ijs dat er is op aarde ligt het overgrote deel op Antarctica. Het ligt voor de hand dat een deel van dat ijs zal smelten als Antarctica opwarmt. De vraag die veel wetenschappers bezighoudt is: hoeveel en hoe snel? Over het antwoord bestaat nog flink wat wetenschappelijke onzekerheid, omdat er nogal wat factoren meespelen. Onderzoek naar de stabiliteit van de basis van gletsjers op Antarctica bracht de afgelopen jaren nogal eens slecht nieuws, maar met een nieuw onderzoek kwam er onlangs goed nieuws vanaf de bovenkant van het ijs. Verschillende Amerikaanse en Europese instituten hebben aan het onderzoek meegewerkt. Hoofdauteur van het artikel is NASA-onderzoeker Brooke Medley, een van de andere auteurs is Carleen Tijm-Reijmer van de Universiteit Utrecht. De titel van het artikel in Geophysical Research Letters geeft de afloop van het verhaal al weg: “Temperature and snowfall in western Queen Maud Land increasing faster than climate model projections.” In het onderzochte gebied op Antarctica is over de afgelopen 19 jaar een temperatuurstijging gemeten van meer dan 1°C per decennium; aanzienlijk sneller dan verwacht werd op basis van modelprojecties. En met de gestegen temperatuur is ook de hoeveelheid sneeuw die er valt flink toegenomen. De gemeten waarden liggen buiten wat er te verwachten zou zijn op basis van natuurlijke variabiliteit.

Dat meer kou ook meer sneeuwval oplevert is een misverstand dat zo af en toe nog wel eens voorbijkomt in klimaatdiscussies. Natuurlijk is er kou nodig voor sneeuw, maar te koud is ook niet goed, omdat de hoeveelheid waterdamp die lucht kan bevatten afneemt als de temperatuur daalt. Bij temperaturen ver beneden het vriespunt kan er daarom hooguit zo nu en dan een minivlokje vallen en de zwaarste sneeuwval komt alleen voor bij temperaturen net onder 0°C. Opwarming van echt koude gebieden zal daarom in het algemeen tot gevolg hebben dat er meer sneeuw valt, zo is de verwachting. En dat is precies wat dit onderzoek vindt. Lees verder

Hoe 0,13 mm/jaar door vervorming van de zeebodem in de media wordt vervormd

Gastblog van Thomas Frederikse van de TU Delft

Soms gaan journalisten met de wetenschap aan de haal. Mij is dat laatst overkomen, met tot gevolg dat menig online nieuwsforum een stuk bevatte over mijn werk, tot aan de extreemrechtse website Breitbart aan toe. Wel gaf het een inkijkje in de keuken van de kopieer-journalistiek. Dat onderzoekers zelf hun werk nogal eens aandikken in persberichten is al vaak besproken, en ook bevestigd in wetenschappelijk onderzoek. Klimaatwetenschap vormt hierop helaas geen uitzondering, maar in dit geval zijn het de journalisten die er een zooitje van hebben gemaakt.

De kop op Breitbart, waar deze technische studie op karakteristieke wijze wordt geframed

Eerst het technische verhaal. De zeespiegel wordt zowel vanaf het land, via zogenaamde peilmeetstations, als vanaf satellieten gemeten. Deze meetmethodes verschillen in het referentiepunt ten opzichte waarvan de veranderingen in de zeespiegel worden gemeten. Simpel gezegd: satellieten meten vanaf het middelpunt van de aarde, en peilmeetstations meten de zeespiegelveranderingen ten opzichte van het land. Dat gaat prima, totdat het land gaat bewegen: stel dat het land zakt, dan ziet het peilmeetstation de zeespiegel stijgen, en de satelliet niet.

Vaak willen we af van die landbewegingen, omdat het meestal lokale effecten betreft. Inklinkende grond en plaattektoniek zijn vaak oorzaken van zulke landbewegingen, en daar zijn we in dit geval niet in geïnteresseerd. Daarom worden steeds meer peilmeetstations van nauwkeurige GPS-apparatuur voorzien die meten hoe hard een station beweegt.

Alleen zijn die bewegingen van de bodem niet altijd een lokaal effect. De aarde is geen harde bal, maar verandert van vorm wanneer je er druk op uitoefent, net als een voetbal. Zo gaat de aarde onder onze voeten per dag enkele centimeters op en neer door de aantrekkingskracht van de maan. Ook is de aarde nog steeds aan het bijkomen van de ijsmassa’s uit de laatste ijstijd. Dankzij dit proces, bekend als Glacial Isostatic Adjustment komt een groot deel van Scandinavië omhoog, en daalt de zeespiegel in bijvoorbeeld Stockholm enkele millimeters per jaar. De aarde vervormt ook wanneer we massa over het aardoppervlak verplaatsen. Dat is geen rocket science: we weten al heel lang hoe dit werkt, en sinds het klassieke werk van William Farrell uit 1972 kunnen we deze vervorming ook berekenen. Lees verder

Svensmark – een nieuw artikel, het oude liedje

Verloop van de temperatuur (gemiddelde van GISTEMP, NOAA en HadCRUT4) en kosmische straling (data van de Moscow Neutron Monitor) sinds 1958. Kosmische straling is voor de duidelijkheid weergegeven op een inverse schaal: volgens de Svensmark-hypothese zou minder straling tot een hogere temperatuur leiden. De grafiek is van Jos Hagelaars.

Het komt nog wel eens voor dat het wetenschappelijk of maatschappelijk belang van een wetenschappelijke publicatie wat wordt aangedikt in een persbericht of interview. Die overdrijving zal nogal eens afkomstig zijn van een pr-afdeling, maar soms zullen wetenschappers ook zelf menen dat ze hun onderzoek zo moeten verkopen. Of ze overschatten het belang van hun onderzoek echt. Een wetenschapper is tenslotte ook maar een mens. Maar er zijn maar weinig wetenschappers die zo ver gaan in hun overdrijving dan Henrik Svensmark.

Svensmark meent dat kosmische straling een invloed kan hebben op bewolking en daarmee op het klimaat op aarde. Op zich een interessante gedachte, die best zou kunnen kloppen. Alleen is kosmische straling dan één van de vele factoren die meespelen in het complexe mechanisme waarmee aerosolen effect kunnen hebben op wolken. En er zijn nog geen aanwijzingen dat kosmische straling daar een dominante factor is. Laat staan dat die straling een grote rol speelt bij klimaatschommelingen. Dat kosmische straling heeft bijgedragen aan de opwarming van het klimaat sinds midden vorige eeuw is al helemaal onaannemelijk. De afbeelding hierboven illustreert dat: volgens de Svensmark-hypothese had het juist wat af moeten koelen. Lees verder

Een wetenschappelijke check van klimaatmodellen

Schematische weergave van de stralingsbalans van de aarde. Bron: IPCC WG1 AR5

De spelers en volgers van ClimateBallTM kennen natuurlijk de gemakzuchtige pseudosceptische retoriek over klimaatmodellen die niet zouden deugen. Die is steevast gebaseerd op de misvatting dat klimaatmodellen een soort glazen bollen zouden zijn, die elk detail in het klimaat moeten kunnen voorspellen. Terwijl klimaatwetenschappers er geen geheim van maken dat dat niet zo is en dat modellen zeker hun beperkingen en onzekerheden hebben.

Klimaatmodellen simuleren de fysische processen in het klimaatsysteem. Die simulaties kunnen een beeld geven van het effect van veranderingen in de energiebalans (stralingsforceringen in klimaatterminologie) op die fysische processen. En van de interne variabiliteit in die processen. Niet al die factoren zijn voorspelbaar op basis van de fysica in de modellen. Klimaatmodellen voorspellen geen vulkaanuitbarstingen of wisselingen in zonneactiviteit en de toevallige schommelingen op korte termijn binnen het klimaatsysteem zijn ook niet voorspelbaar. Maar dat wil nog niet zeggen dat modellen de onderliggende fysica niet goed simuleren. En dat laatste bepaalt hoe bruikbaar een klimaatmodel voor bepaalde toepassingen en projecties is.

Waar pseudosceptici al jaren zijn blijven hangen in hun opwinding over het feit dat klimaatmodellen niet kunnen voorspellen wat op basis van de gesimuleerde fysica niet voorspelbaar is, pakt de wetenschap het anders aan. Wetenschappers zoomen in op de processen in en de eigenschappen van het klimaatsysteem die de modellen werkelijk simuleren. Ze zoeken naar verschillen tussen de simulaties en waarnemingen en naar verschillen tussen simulaties onderling. Dat doen ze niet om een makkelijk goed/fout-oordeel uit te kunnen spreken over modellen. Of over waarnemingen. Wetenschappers zoeken zo naar kennis en begrip. Als een wetenschapper begrijpt waarom een model afwijkt van de observaties, begrijpt hij iets meer van het systeem. En daarmee kan het model verbeterd worden. Dit geldt overigens niet alleen voor complexe klimaatsimulaties, maar voor elk wetenschappelijk model. En dus voor elke wetenschappelijke theorie, verklaring, of formule. Lees verder

Een update van het laatste IPCC-rapport door de Royal Society

Historische CO2-concentratie bepaald uit de ijsboorkern van Law Dome, Oost-Antarctica en metingen op Mauna Lao, Hawaï

Een goed idee van de Royal Society: in de hiaat die er tussen het vijfde en het zesde (pdf) IPCC-rapport zit hebben ze een overzicht uitgebracht van de actuele ontwikkelingen in de klimaatwetenschap. Het is een prettig leesbaar rapport geworden. Na de inleiding volgen 13 beknopte hoofdstukken die steeds dezelfde opbouw hebben. Het vertrekpunt is steeds een concrete bevinding uit het laatste IPCC-rapport. Daarna volgt een korte beschrijving van de achtergronden van en de recente wetenschappelijke ontwikkelingen op dat onderwerp. Aan het eind van elk hoofdstuk geeft men steeds aan welke invloed de nieuwste wetenschap zou kunnen hebben op de betreffende IPCC-passage. Een apart document geeft per hoofdstuk een uitgebreide lijst referenties.

Het rapport geeft een goed beeld van de actuele stand van de klimaatwetenschap en van de thema’s waar klimaatonderzoekers zich tegenwoordig mee bezighouden; het document met referenties geeft dan ook nog eens een mooie lijst van recente wetenschappelijke publicaties op die thema’s. Wie daarin is geïnteresseerd zou vooral het rapport zelf moeten bekijken. Want in een blogpost is er niet veel aan toe te voegen. Ik beperk me daarom hier tot een puntsgewijze opsomming van de bevindingen en een aantal interessante afbeeldingen. Maar eerst een citaat uit de inleiding. Zo’n puntige formulering van waar het allemaal om gaat kom je niet vaak tegen:

Human emissions of carbon dioxide and other greenhouse gases have changed the composition of the atmosphere over the last two centuries. This is expected to take Earth’s climate out of the relatively stable range that has characterised the last few thousand years, during which human society has emerged. Measurements of ice cores and sea-floor sediments show that the current concentration of carbon dioxide, at just over 400 parts per million, has not been experienced for at least three million years. This causes more of the heat from the Sun to be retained on Earth, warming the atmosphere and ocean. The global average of atmospheric temperature has so far risen by about 1˚C compared to the late 19th century, with further increases expected dependent on the trajectory of carbon dioxide emissions in the next few decades.

Lees verder

Er was eens een ijsbeer – wetenschap versus de blogosfeer

Blogs waarop antropogene klimaatverandering en de mogelijke gevolgen daarvan worden gebagatelliseerd zijn ver verwijderd van de wetenschappelijke literatuur. Dat is de conclusie van een nieuw artikel in Bioscience waarin diverse blogs worden vergeleken met de wetenschappelijke literatuur op het gebied van het slinkende Arctische zee-ijs en het lot van ijsberen.

Hoewel er binnen de wetenschap brede overeenstemming bestaat over de oorzaken van klimaatverandering, is er bij een groot deel van het algemene publiek nog altijd veel twijfel hierover. Dit wordt ook wel de ‘consensus gap’ (consensus kloof) genoemd. Blogs en andere social media vormen een belangrijke schakel in de verspreiding van misinformatie, waarmee twijfel aan en wantrouwen in de wetenschap wordt gevoed.

Jeff Harvey, een Canadese ecoloog werkzaam bij het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en de Vrije Universiteit (VU), wilde in kaart brengen hoe blogs zich verhouden tot de wetenschappelijke literatuur. De focus lag daarbij op conclusies over Arctisch zee-ijs en ijsberen. De resultaten zijn gepubliceerd in het artikel “Internet Blogs, Polar Bears, and Climate-Change Denial by Proxy” in het tijdschrift Bioscience. Disclaimer: ik ben co-auteur van het artikel.

Wat blijkt? Er is een duidelijke tweedeling te zien in blogs, waarbij sommige in grote lijnen overeenkomen met het gros van de wetenschappelijke literatuur (respectievelijk de blauwe ruiten en groene driehoeken in onderstaande figuur), en andere een diametraal tegenovergestelde visie etaleren (de gele vierkanten). De laatste groep beroept zich vaak op dezelfde bron: Susan Crockford.

90 blogs en 92 wetenschappelijke artikelen zijn geclassificeerd aan de hand van zes beweringen over zee-ijs en ijsberen, en het al dan niet citeren van Crockford. De grafiek geeft een Principale Componenten Analyse (PCA) van de resultaten. PCA is een techniek om door het draaien van de datapunten in de ruimte een zodanig gezichtspunt te kiezen dat de maximale variatie in de positie van de data zichtbaar wordt. De score op PC1 laat een tweedeling zien tussen aan de ene kant de positie dat zee-ijs afneemt en ijsberen hierdoor bedreigd worden (de meeste wetenschappelijke artikelen en wetenschappelijk georiënteerde blogs), en aan de andere kant de positie dat zee-ijs niet afneemt of dat het natuurlijke variatie betreft, en dat ijsberen hierdoor niet worden bedreigd (pseudo-skeptische blogs).

Lees verder

Klimaatgesprekken bij RTL Z

Na zijn twee columns waar wel wat op aan te merken viel heeft RTL Z journalist Roderick Veelo de afgelopen tijd twee mensen geïnterviewd over het klimaat: Marcel Crok en Bart Strengers. Laten we zeggen dat hij daarmee hoor en wederhoor heeft gepleegd, al was het natuurlijk evenwichtiger geweest als Veelo tegenover het activisme[*] van Crok het verhaal van een milieu- of klimaatactivist had geplaatst. De wetenschapper Bart Strengers had dan in een derde interview beide visies kunnen becommentariëren.

Het interview met Bart Sprengers spreekt voor zich. Het is van begin tot eind doordrongen van wetenschappelijke nuance.

Op het interview met Marcel Crok is, het zal onze vaste lezers niet verbazen, wel het een en ander aan te merken. Zoveel zelfs dat dit een behoorlijk lang stuk is geworden.

ONZEKERHEID

Onzekerheid is geen onwetendheid en wetenschappelijke onzekerheid heeft twee kanten

Als er een grote lijn in het interview met Marcel Crok zit, dan is het de moeizame relatie die hij heeft met verschillende vormen van onzekerheid: onzekerheid over toekomstige ontwikkelingen en wetenschappelijke onzekerheid. Terwijl onzekerheid over de toekomst onlosmakelijk is verbonden met het leven en wetenschappelijke onzekerheid integraal onderdeel is van wetenschappelijke onderzoeken, inzichten en resultaten. Hoeveel kennis er ook is over een onderwerp, die kennis heeft altijd zijn grenzen. En in de wetenschap is het belangrijk om die grenzen te markeren. Dat doet de wetenschap dan ook.

Crok gaat uiterst flexibel om met wetenschappelijke onzekerheid. Naar gelang het hem het beste uitkomt wordt die uitvergroot tot totale onwetendheid of juist volledig genegeerd. Of hij concentreert zich op het stukje onzekerheidsinterval dat hem het meeste bevalt. En voor de toekomst lijkt hij alles in te willen zetten op één scenario: dat het allemaal wel meevalt. Over het algemeen wordt het verstandiger gevonden om in het beleid zo veel mogelijk rekening te houden met alle denkbare scenario’s. Rationeel afwegen van risico’s is echt iets anders dan maar gokken op een goede afloop. Lees verder

Ja, de mens is verantwoordelijk voor de opwarming van de aarde

Eerder verschenen op RTLZ, in antwoord Roderick Veelo en Marijn Poels:

We horen het vaak: de meeste klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat de aarde opwarmt door toedoen van de mens. Dit is keer op keer aangetoond op basis van literatuuranalyses en enquêtes, en de mate van consensus ligt steevast tussen de 90% en de 100%. Maar hoe weten we nu of die wetenschappers het wel bij het juiste eind hebben?

Een aantal conclusies van de klimaatwetenschap is zo goed als zeker. Zo is al in de 19de eeuw aangetoond dat gassen zoals CO2 infraroodstraling absorberen, en daardoor het warmteverlies van de aarde temperen. Dit is inmiddels middelbare school natuurkunde. Ook weten we dat de toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer komt door het verbranden van fossiele brandstoffen. De koolstof in de CO2 heeft namelijk een fossiele vingerafdruk, die ondubbelzinnig de afkomst verraadt. Meer CO2 betekent dus een dikkere deken van CO2 om de aarde heen, die daardoor wel moet opwarmen.

Maar het klimaat is toch altijd al veranderd, lang voordat de mens op het toneel verscheen? Jazeker. En de studie daarvan, paleoklimatologie, laat zien dat CO2 vaak een sleutelrol vervulde bij die klimaatveranderingen in het verre verleden. Modellen, gebaseerd op natuurkundige kennis van het klimaatsysteem, kunnen de recente opwarming goed verklaren, maar alleen als daarbij ook de menselijke invloeden zoals emissies van broeikasgassen en aerosolen (fijn stof) worden meegenomen.

Oftewel, meerdere bewijslijnen bevestigen de conclusie dat menselijk handelen de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming. Zou het kunnen dat al die wetenschappers het faliekant mis hebben? Dat kun je natuurlijk nooit uitsluiten, maar voor een dergelijke boude stelling heb je dan wel heel sterke bewijzen nodig (‘extraordinary claims require extraordinary evidence’). En dat ontbreekt steevast aan dit soort claims.

Zo heeft Roderick Veelo het in zijn opiniestuk van 19 oktober over een “opgelegde eensgezindheid zonder tegenspraak”. Ik denk dat de heer Veelo nooit een wetenschappelijke conferentie heeft bijgewoond, want ik kan hem vertellen dat wetenschappers niets liever doen dan elkaar tegenspreken en corrigeren. Eensgezindheid  is vaak ver te zoeken. Geen wonder, want wetenschappelijke roem krijg je niet door je collega’s braaf na te praten; je moet met nieuwe inzichten komen! Over de grote lijn echter, zoals hierboven kort beschreven, zijn vrijwel alle klimaatwetenschappers het wel eens. Net zoals de meeste theoretisch fysici het eens zijn over Einstein’s theorieën. Dat ze om de haverklap een e-mail krijgen van iemand die meent het ultieme bewijs te hebben dat Einstein er helemaal naast zat zal hooguit tot een lach of wat irritatie leiden, maar zal hun inzichten meestal niet beïnvloeden. Lees verder

De truc met Fourier: het cyclische klimaat

Jean-Baptiste Joseph Fourier, grondlegger van de Fourier-analyse én van de wetenschap over het broeikaseffect.

Het is een klassieker uit het pseudosceptische repertoire: de opwarming van de aarde sinds het begin van de industriële revolutie zou het gevolg zijn van een natuurlijke cyclus, of van een combinatie van natuurlijke cycli. Het “bewijs” daarvoor is vaak een Fourier-analyse, of een vergelijkbare wiskundige methode. Als we dit verhaal ontleden in zijn samenstellende componenten blijkt het uit uitsluitend drogredenen te bestaan. Ik tel er vijf: een cirkelredenering, wapperende handen, een stropop, een non-sequitur en een valse tegenstelling.

De cirkelredenering zit ‘m in de gebruikte methode. Een Fourier-analyse is bedoeld om periodiciteit in een gegevensreeks op te sporen. Dat kan heel handig zijn, bijvoorbeeld om muziekbestanden te comprimeren tot mp3tjes: als een zich herhalend patroon beschreven (of benaderd) kan worden met een beperkt aantal karakteristieken (zoals enkele frequenties en amplitudes), kan dat herhalend patroon zelf weggelaten worden uit de gegevensreeks. En in de wetenschap kan een Fourier-analyse ook heel bruikbaar zijn. Maar dan is het wel nodig om te snappen wat zo’n analyse precies inhoudt. Een Fourier-analyse test niet of er daadwerkelijk periodiciteit in een dataset zit, maar ontleedt elke dataset in een combinatie van sinussen en cosinussen. Ofwel: in een combinatie van cycli, of golven, of oscillaties; wiskundig gezien komt dat allemaal op hetzelfde neer.

In een video waarin de basisprincipes van de Fourier-analyse worden uitgelegd wordt gedemonstreerd hoe het portret van Homer Simpson getekend kan worden met een combinatie van cyclische bewegingen. Toch zal niemand beweren dat Homer Simpson is ontstaan uit een combinatie van natuurlijke cycli. Het simpele gegeven is dat elk patroon te beschrijven of te benaderen is als een combinatie van sinussen en cosinussen. Hoeveel sinussen en cosinussen en nodig zijn hangt af van de complexiteit van het patroon en van de gewenste nauwkeurigheid van de beschrijving of de benadering. Homer Simpson is een stuk complexer dan het temperatuurverloop op aarde over de afgelopen anderhalve eeuw. Zeker wanneer de jaar-tot-jaar-variatie uit dat temperatuurverloop wordt verwijderd door een voortschrijdend gemiddelde over tien jaar of langer te nemen. Er zullen dus ook minder cycli nodig zijn om dat temperatuurverloop te benaderen. Het is daarom volkomen logisch dat je met een stuk of 4, 5 cycli heel goed in de buurt komt. Lees verder

Is de opwarming van de aarde nog te beperken tot 1,5°C?

Reactie van de auteurs op de onjuiste berichtgeving in de media over hun artikel.

Er was de afgelopen week weer eens de nodige opschudding in de klimaatwereld. Aanleiding was een artikel van grotendeels Britse klimaatonderzoekers in Nature Geoscience. Of eigenlijk, zo vermoed ik tenminste, het bericht hierover van The Independent. Die krant heeft niet de gewoonte de menselijke invloed op het klimaat te ontkennen, maar had nu de subkop: “Previous climate models may have been ‘on the hot side’ ”. Het spreekt voor zich dat de welbekende desinformatiekanalen daar gretig bovenop doken en het nog eens stevig aandikten om aldus tot de conclusie te komen dat de Grote Ommekeer in de mainstream klimaatwetenschap nu werkelijk was begonnen. Onzin natuurlijk. De onderzoekers zagen zich, twee dagen nadat hun artikel in Nature Geoscience was verschenen, genoodzaakt dit duidelijk te maken in een bericht op de website van de universiteit van de hoofdauteur en wat uitgebreider in een ingezonden stuk in The Guardian.

Het artikel – “Emission budgets and pathways consistent with limiting warming to 1.5 °C” van Richard J. Millar et al. – behandelt bijzonder complexe materie. Toch zijn een paar oogopslagen op de resultaten voldoende om te zien dat van een Grote Ommekeer in de klimaatwetenschap geen sprake kan zijn. Die resultaten vallen namelijk keurig binnen de waarschijnlijkheidsintervallen zoals die steeds worden aangegeven door de wetenschap, onder meer in de rapportages van het VN klimaatpanel IPCC. Sterker nog, het draait hier om iets dat duidelijk door het IPCC is aangegeven in hun laatste rapport: het zwarte vlekje linksonder in onderstaande afbeelding (figuur 2.3 uit het AR5 Synthesis Report). Dat vlekje laat zien dat de temperatuur in het eerste decennium van deze eeuw iets onder het gemiddelde lag – maar wel ruim binnen de onzekerheidsmarges – van wat was berekend op basis van de geschatte cumulatieve CO2-emissies. Millar et al. hebben die afbeelding geactualiseerd tot 2015 en zien dan hetzelfde verschijnsel. Dat zou implicaties kunnen hebben voor het zogenaamde koolstofbudget: de totale hoeveelheid CO2 die we nog uit kunnen stoten om de opwarming beneden een bepaalde grens (meestal 1,5 of 2°C) te houden. Lees verder