Categorie archief: Klimaatwetenschap

De versnelling in de opwarming van de aarde

Geplaatst op 5 november 2014door | 65 reacties

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 →

65 reacties

Geplaatst in Klimaatwetenschap, opwarming

Getagged ,

Verwarring over de opwarming van de oceanen

Geplaatst op 14 oktober 2014door | 43 reacties

Door Bob Brand en Jos Hagelaars

Door menselijke activiteiten is de aarde aan het opwarmen en circa 93% van die warmte wordt door de oceanen opgenomen. De verandering in de warmte-inhoud van de oceanen is derhalve een heel belangrijke graadmeter voor de klimaatverandering. Het is voor de klimaatwetenschap dan ook een belangrijk onderwerp van onderzoek.

Recent zijn er twee artikelen uitgekomen over de opwarming van de oceanen in het tijdschrift Nature: Durack et al over het onderschatten van de opwarming van 1970 t/m 2004 tot 700 meter diepte (vooral op het zuidelijk halfrond) en Llovel et al over de opwarming van de gehele oceaan van 2005 t/m 2013. Volgens sommige commentatoren lijken deze onderzoeken elkaar tegen spreken en er is wat verwarring over de verschillende oceaandiepten.

Durack: onderschatten van de opwarming

Durack e.a. hebben de diverse datasets betreffende de warmte-inhoud (OHC = ocean heat content) van de oceanen vergeleken met de theoretische verwachting volgens modellen en met de zeespiegelstijging zoals gemeten met satellieten. Daar een deel van de zeespiegelstijging wordt veroorzaakt door de thermische uitzetting van het oceaanwater, is er een grote correlatie tussen de zeespiegelstijging en de warmte-inhoud. Op grond van deze analyses concluderen Durack e.a. dat de warmte-opname van het zuidelijk halfrond voor de periode 1970 t/m 2004 te laag is ingeschat. Zij wijten dit aan de beperkte dekkingsgraad van de diverse warmte-inhoud meetinstrumenten op het zuidelijk halfrond over die periode. Vanaf circa 2004 is deze dekkingsgraad verbeterd door het inzetten van de Argo sondes.

Durack en zijn mede-auteurs hebben doorgerekend wat deze onderschatting van de opwarming betekent voor de diverse warmte-inhoud datasets, zie figuur 1. Voor de mondiale NOAA data (Levitus 2012, de donkerblauwe balk) zou de onderschatting mondiaal gemiddeld oplopen tot maar liefst 58%.

Figuur 1: De waargenomen en gesimuleerde verandering van de warmte-inhoud voor 1970-2004. Figuur 5 uit Durack et al.

Lees verder →

43 reacties

Geplaatst in Observaties, Oceanen, opwarming, Zeespiegelstijging

Getagged , , ,

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

Geplaatst op 3 oktober 2014door | 26 reacties
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 →

26 reacties

Geplaatst in Antarctica, Arctisch zee-ijs, Arctische gebieden, Klimaatwetenschap

Getagged , , ,

Klimaatmodellen en de Tijdmachine van Meehl

Geplaatst op 21 september 2014door | 8 reacties
Klimaatmodellen en de ‘hiatus’

Klimaatmodellen. Gooi dit woord in een groep van zogenaamde klimaatsceptici en je krijgt ongetwijfeld een flinke dosis hoon over je heen. De oorzaak van dit interessante fenomeen is gelegen in het feit dat de prognoses van het IPCC voor diverse toekomstscenario’s onder meer zijn gebaseerd op berekeningen met, jazeker: Klimaatmodellen. Die prognoses laten zien dat het op aarde flink warmer zal worden als we op deze wijze doorgaan met het uitstorten van broeikasgassen in de atmosfeer. Uiteraard vindt men dit in klimaatsceptische kringen geheel onjuist, want ieder kind kan zien dat de klimaatmodellen totaal onbruikbaar zijn: de beroemde ‘hiatus’ – de langzamere stijging van de oppervlaktetemperatuur na circa 2000 t.o.v. de 30 jaar daarvoor – is niet voorspeld door de klimaatmodellen. Zie figuur 1.

Figuur 1. 82 CMIP5 model runs op basis van het RCP8.5 scenario (licht blauwe lijnen) met hun gemiddelde (de zwarte lijn). De rode meetpunten zijn HadCRUT4 data en de blauwe de Cowtan & Way data (van de methode ‘Hybrid-UAH’), het jaar 2014 betreft de gegevens t/m juli. De dikke rode lijn en blauwe lijn zijn verkregen uit de HadCRUT4 en Cowtan & Way data via een Loess smooth over 30 jaar.

Lees verder →

8 reacties

Geplaatst in IPCC, Klimaatmodellen, Natuurlijke variabiliteit, Observaties

Getagged , , ,

Zogenaamde ‘pauze’ opwarming aardoppervlak bedrieglijk

Geplaatst op 16 september 2014door | 14 reacties

Vorige week stond er een interview met mij op Energiepodium over de ontwikkeling van de oppervlakte temperatuur en welke factoren daar een rol bij spelen. Het stuk is geschreven door Tseard Zoethout en is hieronder met toestemming overgenomen. Ik heb een aantal extra hyperlinks toegevoegd.

—

Sinds 1998 zijn temperaturen aan het oppervlak minder gestegen dan tussen 1970 en 1998. Volgens Bart Verheggen, Lector Aardwetenschappen aan het Amsterdam University College en een fervent blogger, is er echter geen trendbreuk en zal dit proces zich na verloop van tijd weer omkeren. Klimaatwetenschappelijk onderzoek richt zich op de rol van het arctisch gebied en de diepzee in het vinden van een verklaring.

“Wie de puzzelstukjes naast elkaar legt, ziet weinig tegenstelling tussen de laatste vijftien jaar en de kwart eeuw daarvoor: de opwarming van de aarde gaat gewoon door”, zegt Verheggen.

Lees verder →

14 reacties

Geplaatst in Klimaatwetenschap, Mondiale temperatuur, opwarming

Getagged , , , , , , , , , ,

CO2-concentratie sneller gestegen dan ooit tevoren

Geplaatst op 10 september 2014door | 20 reacties

De World Meteorological Organization heeft gisteren haar jaarlijkse overzicht van broeikasgas-concentraties gepubliceerd (lees ook hier). In 2013 is de CO2-concentratie met 2,9 ppm gestegen — de grootste jaar-op-jaar toename ooit waargenomen. Het grafiekje linksonder toont de toename per jaar:

Figuur 1. Concentratie in de atmosfeer (boven) en de jaarlijkse toename van de broeikasgassen kooldioxide, methaan en lachgas N2O.

De WMO maakt gebruikt van wereldgemiddelde concentraties en die liggen systematisch iets lager dan op Mauna Loa op het noordelijk halfrond, waar meer CO2 vrijkomt en de seizoensgang groter is. De WMO komt op een gemiddelde van 396,0 ± 0,1 ppm voor 2013 terwijl het op Mauna Loa 396,48 ± 0,12 ppm is.

Ook de concentraties van methaan en lachgas zijn gestegen maar in ongeveer hetzelfde tempo als de laatste vijf en tien jaar. Het bulletin van de WMO bevat verder data over de wereldgemiddelde toename van andere broeikasgassen en over het tempo van de oceaanverzuring.

Opmerkelijk

De 2,9 ppm CO2 erbij in één jaar is opmerkelijk, een nieuw record. De gemiddelde toename over de laatste 10 jaar was 2,1 ppm/jaar. De toename in 1998 was bijna even groot maar dat was een extreem El Niño jaar, dan komt er netto méér kooldioxide in de dampkring als gevolg van extra rotting, bosbranden en wellicht minder netto opname in de oceaan. Echter… 2013 was helemaal geen El Niño jaar!

Lees verder →

20 reacties

Geplaatst in Emissies, Natuurlijke variabiliteit

De Strijd om het Einde van de Opwarming

Geplaatst op 27 augustus 2014door | 141 reacties

Een kleine zondvloed aan wetenschappelijk onderzoek van de afgelopen jaren laat zien dat de opwarming van de aarde gewoon is doorgegaan, in tegenstelling tot wat veel ‘sceptici’ beweren.

Gastblog door Jan Paul van Soest

Praat met een ‘klimaatscepticus’ en de kans is groot dat je binnen 5 minuten te horen krijgt: “Maar de opwarming van de aarde is circa 15 jaar geleden gestopt; en er is geen enkel klimaatmodel geweest dat dit heeft voorspeld”. Misschien wordt er nog aan toegevoegd: “… en dat terwijl de CO2-uitstoot gewoon is doorgegaan”. Waarmee de ‘scepticus’ maar zeggen wil: flauwekul, die opwarming van de aarde, de klimaatmodellen deugen niet, en het idee dat CO2 daarvoor verantwoordelijk is, is uit de lucht gegrepen. Drie argumenten ineen, geen wonder dat het verhaal over het einde van de opwarming in sceptische kringen zo populair is.
Maar klopt het?

In de afgelopen paar jaar zijn veel studies verschenen die een helderder licht werpen op wat inmiddels de ‘opwarmingspauze’ is gaan heten. Dat is niet toevallig: sinds een jaar of wat berichten de media regelmatig dat ongeveer sinds 1998 de opwarming van de atmosfeer zou zijn afgevlakt of zelfs tot stilstand zou zijn gekomen. Enkele ‘sceptici’ riepen zelfs bezorgd dat er een nieuwe kleine ijstijd in het verschiet lag.
De periode van ca. 15 jaar gematigde opwarming was voor ‘sceptici’ een buitenkans om twijfel te zaaien over de juistheid van de klimaatwetenschap; dezelfde periode was voor klimaatwetenschappers juist een buitenkans om meer gedetailleerd inzicht te krijgen in de werking van het klimaatsysteem. Een opwarming die duidelijk geringer is dan die in de periode 1975-2000 optrad, is wetenschappelijk gezien een interessante puzzel. Daarvan lijken inmiddels de meeste puzzelstukjes wel gelegd. We noemen de belangrijkste. Lees verder →

141 reacties

Geplaatst in klimaatsceptici, Klimaatwetenschap

Getagged

De straalstroom en extreem weer; een vervolgverhaal

Geplaatst op 23 augustus 2014door | 5 reacties

Rossby-golven zijn al een tijdje een hevig bediscussieerd onderwerp in de wetenschap. En daarbuiten ook wel een beetje. Buiten de wetenschap wordt daarbij meestal niet letterlijk over Rossby-golven gesproken: het gaat dan meestal over een meanderende straalstroom, of een wandelende polaire wervel. Zelf gebruikte ik dergelijke termen in een blog van enkele maanden geleden, over de rare winter.

monsoon_weather_guide_464_s2

Positie van de straalstroom tijdens de Russische hittegolf van 2010

Bewegingen van lucht en water langs het aardoppervlak zouden een stuk simpeler te begrijpen zijn als de aarde plat zou zijn en niet om zijn as zou draaien. Helaas – voor wie zoals ik van eenvoud houdt – bestaan die complicaties wel. De draaiing van de aarde veroorzaakt het Corioliseffect: de bekende circulatie van (bijvoorbeeld) luchtstromingen rond lagedrukgebieden. De grootte van het Corioliseffect hangt af van de snelheid waarmee het aardoppervlak beweegt en die snelheid varieert dan weer met de breedtegraad: wie op één van de polen staat blijft staan waar hij staat en draait in 24 uur alleen een rondje om zijn as; terwijl iemand op de evenaar met een snelheid van zo’n halve kilometer per seconde (sneller dan het geluid) door de ruimte zoeft. De verandering van het Corioliseffect met de breedtegraad zorgt voor het ontstaan van Rossby-golven.

Het voert te ver om het ontstaan van die golven hier verder uit te werken. Wat vooral van belang is dat het niet zomaar wat slingeringen zijn die wel op een golf lijken. Het zijn echte golven, die beschreven en bestudeerd kunnen worden aan de hand van de wetenschappelijke kennis die er over golven is. Er kunnen bijvoorbeeld staande golven ontstaan en resonantie-effecten optreden. Rossby-golven zijn vooral van belang op de schaal van de zogenaamde synoptische meteorologie: een geografische schaal van ruwweg 1000 km of meer en een tijdsschaal van enkele dagen tot soms wel een maand. De processen op deze schaal bepalen het weer op hoofdlijnen; de weerman die een voorspelling voor het weer van morgen in Apeldoorn, Ammerzoden of Arnemuiden wil doen werpt er enkele blikken op en zoomt dan in op een kleiner schaalniveau.

Een belangrijke luchtstroming op dit schaalniveau is de straalstroom: de wind die op grote hoogte en met hoge snelheid op gematigde breedtegraden van west naar oost waait. De straalstroom ontstaat als gevolg van het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen. In de straalstroom zijn Rossby-golven vaak goed zichtbaar. Er wordt dan ook wel gesproken van een meanderende straalstroom. Twee karakteristieken van Rossby-golven kunnen een grote invloed hebben op het weer:

  • Amplitude. Bij een grote amplitude dringt op de ene plek koude polaire lucht ver door in de richting van de evenaar en gebeurt op een andere plek het omgekeerde. Op sommige plekken is het dan dus (veel) warmer dan normaal en op andere plekken (veel) kouder.
  • Golfsnelheid. Dit is vooral relevant wanneer de golfsnelheid heel laag is: grote gebieden hebben dan gedurende lange tijd nagenoeg hetzelfde weer. Afhankelijk van de positie ten opzichte van de golf kan dat weer koud, warm, nat of droog zijn.
jul3_jet

Positie van de straalstroom boven de VS op 3 juli 2014. Meteoroloog Jeff Masters beschrijft op zijn Weather Underground blog het hiermee samenhangende weer: warmte, kou en overstromingen.

Lees verder →

5 reacties

Geplaatst in Atmosferische wetenschap, Extreem weer, Klimaatwetenschap, Zonder categorie

Getagged , , ,

Homogenisatie van temperatuurdata

Geplaatst op 20 juli 2014door | 15 reacties

Wie een temperatuur wil meten, gebruikt een thermometer. Dat lijkt heel simpel en eigenlijk is het dat ook wel. Maar zelfs simpele dingen hebben, als je wat dieper graaft, altijd weer hun complicaties. Zo zou iemand die de temperatuur van de buitenlucht wil meten tot het inzicht kunnen komen dat een thermometer dat helemaal niet kan. Het enige dat een thermometer kan meten is zijn eigen temperatuur.

Nu leert de thermodynamica dat een thermometer die in de buitenlucht hangt vanzelf de temperatuur van de lucht aan zal nemen, op voorwaarde dat er niets anders is dat op één of andere manier energie onttrekt of toevoegt aan die thermometer. In de praktijk betekent dit dat de thermometer niet nat mag worden en niet blootgesteld mag worden aan zonlicht of aan warmtestraling van een bron in de omgeving. In 1864 bedacht Thomas Stevenson een goede afscherming voor thermometers: de Stevensonhut (of Stevenson screen), die de Britse Royal Meteorological Society in 1873 inspireerde tot een lijst van ontwerpcriteria voor thermometerhutten. Instrumentele metingen van voor deze periode worden tegenwoordig met de nodige argwaan bekeken, juist omdat een goede afscherming toen vaak ontbrak. Maar dat betekent niet dat er geen problemen zijn met metingen vanaf 1873. Nog voor het einde van de 19e eeuw werd er een belangrijke tekortkoming in het ontwerp van Stevenson gevonden: via de open bodem van zijn hut kon op zonnige dagen vanaf de grond zonlicht gereflecteerd worden, waardoor metingen te hoog uit konden vallen. Sindsdien zijn er nog allerlei aanpassingen geweest: om de kwaliteit van metingen te verbeteren, om kosten te besparen, om onderhoud te vergemakkelijken, enzovoort.

Voor wie wil weten hoe warm het gisteren was, maken zulke aanpassingen niet veel uit. Voor klimaatwetenschappers, die naar veranderingen in de temperatuur op grotere ruimte- en tijdschalen kijken, is dat anders: als veel thermometerhutten binnen een bepaalde periode op dezelfde manier worden veranderd, kan dat een systematische afwijking van de metingen opleveren. De klimaatwetenschap is hierin overigens niet uniek: vrijwel elke wetenschappelijke discipline die (meet)gegevens over periodes van meerdere decennia gebruikt krijgt met dit soort zaken te maken. Het proces om zulke systematische afwijkingen uit de data te filteren wordt homogenisatie genoemd.

KNMI_Trend_Differences_Gemert

Voorbeeld van een inhomogene reeks temperatuurdata, uit Gemert. De gehomogeniseerde gegevens zijn onderdeel van de Centrale Nederlandse Temperatuur. Meer daarover in dit rapport (pdf) van het KNMI

Lees verder →

15 reacties

Geplaatst in Homogenisatie, Klimaatwetenschap

Klimatologie is een volwassen wetenschap

Geplaatst op 18 mei 2014door | 72 reacties

Vrije vertaling van Victor Venema’s post op Variable Variability. De tekening is van Marije Mooren

Een reactie op het blog van Judith Curry (Climate Etc.) bleek controversieel te zijn. Judith Curry schreef:

The point is that you can’t neutralize plausible alternative interpretations of the available evidence from diminishing the scientific ‘consensus.’ It only takes one such argument, and one person making it (but in fact there are numerous arguments and a substantial number of people making them).

Het antwoord van Victor Venema:

In practice it will likely take more than one Galileo or study. Also the refutation of classical mechanics by quantum mechanics and relativity did not change many things we already understood at the time. It allowed us to study new things and ask new questions. That was the revolution.
Climatology is a mature field and new findings will more likely change the complete picture only little. The largest uncertainties are in the impacts, improving our understanding there will have to be done one impact at a time. And more likely, one aspect of an impact at a time.

Helaas ging niemand in op de stelling dat grote vernieuwingen in de wetenschap (paradigmaveranderingen) meestal de reikwijdte van de wetenschap uitbreiden, in plaats van dat ze (de praktische consequenties van) eerdere bevindingen weerleggen. Maar de stelling dat de klimaatwetenschap volwassen is, ging velen te ver.

Curry’s repliek:

Climate science is NOT a mature field. Stay tuned for more and more surprises…

Dit hoge niveau van argumentatie is lastig te beantwoorden. Maar er zijn daar nog wel wat verstandige mensen, bijvoorbeeld Michael, die schreef:

The second [surprises] is not in any way ruled out by the first [maturity].
There are plenty of new discoveries, even in mature fields.

Het is boeiend dat Curry zo dol is op verrassingen, of onzekerheid. Van oudsher maken mensen zich zorgen over veranderingen van het klimaat, omdat dat klimaat zo belangrijk voor ons is. Zijn onzekerheid, of mogelijke verassingen goede argumenten om maar gewoon door te gaan met alle huidige activiteiten die het klimaat kunnen beïnvloeden? Of is het een conservatieve gedachte om daar twijfels bij te hebben? Lees verder →

72 reacties

Geplaatst in Klimaatwetenschap, Kritisch denken