Categorie archief: Onzekerheid

Exponentiële groei in de economische wetenschap

De cartoon hierboven (van Jens von Bergmann) gaat natuurlijk over de covid-epidemie van de afgelopen jaren. Maar hij gaat ook over exponentiële groei, hoe lastig dat fenomeen te begrijpen is en hoe makkelijk het daardoor onderschat kan worden. Volgens de cartoon zou je natuurwetenschapper moeten zijn om te begrijpen hoe je overvallen kunt worden door exponentiële groei, als die uit de hand begint te lopen. Dat lijkt me overdreven, maar een beetje wiskundig inzicht helpt vermoedelijk wel.

Oneindige exponentiële groei is onmogelijk in het fysieke universum. Ooit moet er een eind aan komen en meestal gebeurt dat abrupt en met ingrijpende gevolgen. Epidemiologen weten dat, zoals de afgelopen jaren is gebleken. Ecologen weten het ook. Als bijvoorbeeld een insectenpopulatie exponentieel groeit, dan wordt het een plaag die hele ecosystemen of oogsten kan vernietigen, waarna ook de insecten zelf massaal sterven omdat ze hun voedselbron hebben uitgeput. Chemici blijven liever uit de buurt bij een reactie die exponentieel versnelt, want dat eindigt nogal eens met een explosie. Kernfysici denken er exact zo over. En sommige kosmologen verwachten dat de exponentiële toename van de uitdijing van het heelal uiteindelijk het einde ervan zal betekenen.

De tijdschaal waarop exponentiële groei uit de hand loopt kan sterk verschillen. Een eventuele ‘big rip’ of ‘big chill’ is vermoedelijk nog miljarden jaren van ons verwijderd. Een epidemie of een insectenplaag kan binnen enkele weken tot maanden helemaal uit de hand lopen. En bij sommige chemische en nucleaire reacties gebeurt het in een fractie van een seconde. Wetenschappelijke kennis van de onderliggende mechanismes kan helpen om de groei en de te verwachten gevolgen te voorspellen of zelfs te beheersen. Als er nog veel onzekerheden zijn, dan is het verstandig om op je hoede te zijn als ergens exponentiële groei optreedt. Merk je te laat op dat er problemen ontstaan, dan zijn er vaak rigoureuze maatregelen nodig om de situatie beheersbaar te krijgen. Zit je aan de linkerkant van de groeicurve in het plaatje hierboven, dan heb je de gelegenheid om geleidelijk de curve naar beneden af te laten buigen. Maar zit je aan de rechterkant, dan kun je alleen nog maar vol op de rem. Hoe dat uitpakt hebben we de afgelopen jaren kunnen zien, met maatregelen als lockdowns en een avondklok.

Lees verder

Wetenschap en Beleid in onzekere tijden

Vooraf

In mijn lange loopbaan als toegepast wetenschapper in het veld van milieu-, klimaat- en duurzaamheids-onderzoek (1979-2013, zie hier) heb ik de interactie tussen wetenschappers enerzijds en beleidsvormers, politici en belangenbehartigers anderzijds kunnen waarnemen. Die interactie lijkt voor veel mensen vaak op zijn zachtst gezegd nogal verwarrend. Hieronder reflecteer ik op de mogelijke misverstanden die ontstaan doordat deze verschillende actoren ook heel verschillend tegen de beschikbare wetenschappelijke kennis kunnen aankijken, afhankelijk van de rol en positie die zij ten opzichte van het probleem innemen.

Er zijn drie duidelijk verschillende perspectieven te onderscheiden:

  • de wetenschapper op zoek naar waarheid,
  • de beleidsmaker op zoek naar overeenstemming en
  • de belangenbehartiger op zoek naar overtuiging.
Drie perspectieven op kwaliteit van wetenschappelijke kennis
Lees verder

Wetenschappelijke zekerheid

Kurt Gödel, een bekende mathematicus & denker uit de twintigste eeuw, werd in zijn jeugd al ‘Meneertje Waarom’ genoemd vanwege zijn onverzadigbare nieuwsgierigheid. Hij wilde een verklaring vinden voor alles wat hij waarnam. Daarom stelde hij vragen, zocht naar bewijs & dacht hij na over zijn eigen denken. Hij ontdekte zo bijvoorbeeld dat zelfs logica haar beperkingen heeft – dat sommige waarheden nooit helemaal te bewijzen zijn.

Ironisch genoeg raakte Gödel er aan het eind van zijn leven stellig van overtuigd dat hij zou sterven door vergiftiging. Hij wilde daarom alleen nog maaltijden eten die voorgeproefd waren door de enige persoon die hij vertrouwde; zijn echtgenote Adele. Alleen op die manier, dacht hij, kon hij er absoluut zeker van zijn dat er niets mis was met zijn eten. Maar toen Adele ziek werd en in het ziekenhuis belandde, stierf Gödel helaas de hongerdood.

Waarschijnlijkheid

Soms kan absolute zekerheid eisen gevaarlijk en zelfs dodelijk zijn. Toch is het eisen van absolute zekerheid voor tegenstanders van effectief klimaatbeleid een gangbare manier om de wetenschap te ondermijnen. Ze stellen dat we moeten wachten met klimaatbeleid tot we “het echt zeker weten”.

Maar dat is een onmogelijke verwachting. Wetenschappers zullen immers nooit stellig beweren dat ze ergens 100% zeker van zijn. Dat is niet hoe wetenschap werkt. Wetenschappers zijn wantrouwend en begrijpen dat we ten onterechte de neiging hebben om te geloven dat al onze overtuigingen de conclusie zijn van een logisch denkproces. Om te voorkomen dat ze ook in die valkuil trappen, pakken wetenschappers het daarom anders aan.

Lees verder

Krijgen we echt een groenere wereld met meer CO₂? 

Het is – nog steeds! – een veelgehoorde opmerking als je het hebt over klimaatverandering: “Van al die extra CO2 gaan de planten lekker groeien! We krijgen juist meer bossen, en betere landbouwopbrengsten!”. En zo vreemd is die gedachtegang niet. Tuinders voegen CO2 toe aan de lucht in hun kassen om de plantengroei en oogst te stimuleren, en in Earth System Models zorgt dit “CO2-bemestings effect” voor een negatieve terugkoppeling op atmosferische CO2 concentraties: meer plantengroei betekent immers ook meer opname van CO2 door de vegetatie. Deze extra groei zou wereldwijd de hoeveelheid stikstof die in de bodem beschikbaar is voor plantengroei doen dalen, zoveel zelfs dat de auteurs van een recent artikel – bizar genoeg – suggereerden dat we misschien onze natuurlijke ecosystemen moeten gaan bemesten. 

Natuurlijk eikenbos in het noorden van Engeland. Foto: Franciska de Vries.

Dat de wereld groener wordt is een feit. Maar in 2016 schreef Hans Custers al op deze blog dat we nog niet zoveel van de onderliggende mechanismen en de persistentie van dit effect begrepen, en dat hoewel het wel altijd als iets positiefs wordt gebracht, dit CO2-bemestings effect niet persé positief is. In 2018 schreef Hans dat deze wereldwijde vergroening niet alléén door meer CO2 in de atmosfeer wordt veroorzaakt, maar ook door hogere temperaturen, uitbreiding van het landbouwareaal, stikstofdepositie, en verandering in neerslag. 

Bovendien hoeft die extra plantengroei niet noodzakelijkerwijs te resulteren in meer langdurige CO2-opslag in planten en bodem. Een voorbeeld van beide zaken – meer groei is niet persé positief, én kan door andere factoren veroorzaakt worden – is “Arctic greening”, Arctische vergroening. De Arctische toendra is een van de snelst opwarmende gebieden op aarde, en deze toenemende temperaturen zorgen voor meer groei en een toename in struikvormige vegetatie. Maar deze hogere temperaturen zorgen ook voor dooi van de permafrost, waardoor de bodem juist CO2 en methaan (CH4) verliest. 

Het CO2-bemestings effect ligt dus duidelijk gecompliceerder dan simpelweg meer groei door meer CO2, en ook het effect van die extra groei op de CO2-opname van het ecosysteem is nog onduidelijk. De CO2-terugkoppeling in Earth System Models is gebaseerd op korte termijn experimenten, maar er is toenemend bewijs dat het CO2-bemestings effect minder permanent is dan gedacht, en bovendien afhankelijk van veel andere factoren, die helder op een rij worden gezet in een artikel door Maschler et al. dat net uit is gekomen. Dat is ook wel logisch, want voor plantengroei spelen veel meer factoren een rol dan CO2

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

RCP8.5: worst case, business as usual of foute voorspelling?

Er woedt al een tijd een pittige discussie onder energie- en klimaatdeskundigen en hun volgers over de RCP-emissiescenario’s, die onder meer zijn gebruikt in het vijfde Assessment Report van het IPCC. Het gaat dan met name over het hoogste scenario, RCP8.5. Ik kan me niet aan de indruk onttrekken dat we hier te maken hebben met wat Stephan Lewandowsky ooit “seepage” noemde: een pseudosceptisch frame dat binnensijpelt in de wereld van de wetenschap. Dat pseudoscpetische frame komt er op neer dat RCP8.5 een foute voorspelling is. Dat is nonsens.

Scenario’s zijn geen voorspellingen. Er wordt juist met verschillende scenario’s gerekend omdat de menselijke keuzes grotendeels bepalend zullen zijn voor de toekomstige emissies en concentraties van broeikasgassen onvoorspelbaar zijn. Het simpele feit dat er uiteenlopende scenario’s zijn die onmogelijk allemaal uit kunnen komen zou voldoende moeten zijn om te beseffen dat ze niet bedoeld zijn als voorspelling. Maar toch blijft de suggestie van de foute voorspelling, van de overdreven pessimistische klimaatwetenschap, maar terugkomen. Het spiegelbeeld van die suggestie, dat klimaatwetenschappers veel te optimistisch zouden zijn omdat in onderzoeken ook vaak het laagste scenario RCP2.6 wordt meegenomen, zie je zelden of nooit. En dat terwijl de werkelijke emissies nog altijd een stuk dichter bij het hoogste dan bij het laagste scenario liggen, zeker als ook emissies van ontbossing worden meegenomen.

Het tekent de moeite die de maatschappij en de wetenschap blijken te hebben met het benoemen van risico’s. En de gevoeligheid die er nog steeds is voor het verwijt van bangmakerij. Het is natuurlijk ook een lastige kwestie, omdat mensen zo verschillend reageren op informatie over risico’s. De communicatie hierover blijft dan ook een mijnenveld, tussen wetenschappers onderling én tussen wetenschap en maatschappij. Lees verder

Judith Curry in De Telegraaf: aantoonbare onwaarheden en drogredenen van een ex-wetenschapper

Judith Curry wordt vaak genoemd als één van de (weinige) klimaatwetenschappers die zich distantieert van de wetenschappelijke consensus over de menselijke invloed op het klimaat. In een interview in De Telegraaf laat ze zien dat ze zich eigenlijk ergens anders van distantieert: van de wetenschap. Ze doet verschillende beweringen die op zijn minst erg onzorgvuldig zijn, en verschillende keren zelfs aantoonbaar onjuist. Van iemand die zelf als klimaatwetenschapper heeft gewerkt zou je toch aan mogen nemen dat ze weet hoe de vork in de steel zit. Door de plank meermaals zo mis te slaan maakt ze zichzelf ongeloofwaardig als wetenschapper. Ze laat zich kennen als iemand die de wetenschap heeft ingeruild voor holle retoriek en politiek activisme of lobbyisme. Dat mag natuurlijk, maar het zou wel netjes zijn als ze daar open kaart over zou spelen. Dat doet ze absoluut niet.

Dat Curry niet bepaald de wetenschappelijke nuance opzoekt als het over onzekerheden gaat hadden we eerder al geconstateerd. Het is een frame dat prima werkt; Telegraaf-journalist Edwin Timmer gaat er gewillig in mee. Hij meent dat Curry een “gevaarlijke rebel” is omdat ze “ook benoemt wat we niet weten”. Wie wel eens een IPCC-rapport van dichtbij heeft gezien weet hoe het werkelijk zit: het wemelt er van opmerkingen over en analyses van onzekerheden en leemtes in kennis. Die er nu eenmaal altijd zijn: nieuwe kennis roept altijd ook weer nieuwe vragen op. De wereld heeft Judith Curry helemaal niet nodig om te wijzen op wat er nog niet bekend is, dat doet de klimaatwetenschap zelf uitstekend. De onzekerheid wordt dus al meegewogen in alle analyses en doet niet af aan de conclusie dat de mens op dit moment de dominante factor is in het klimaat. Curry winkelt uiterst selectief in de onzekerheid: ze ziet alleen mogelijke meevallers en vergroot die nog eens uit en de mogelijke tegenvallers laat ze onbenoemd. Of ze verdraait onzekerheid tot onwetendheid. Het heeft allemaal niks met wetenschap te maken, het is holle retoriek.

Een goed voorbeeld van die retoriek is wat Curry zegt over het bekende attributie-statement van het IPCC: de menselijke bijdrage aan de opwarming sinds midden vorige eeuw is zo goed als zeker meer dan 50%. Die 50% is dus de ondergrens. Curry doet net alsof dit zou impliceren dat er zeker ook natuurlijke opwarming is, en dat die even goed 1% als 50% van het totaal zou kunnen zijn. De realiteit: volgens het IPCC is de meest waarschijnlijke menselijke bijdrage iets meer dan 100% – natuurlijke factoren hebben vermoedelijk de opwarming wat afgeremd – en de bovengrens ligt daar nog een flink eind boven. Een klimaatwetenschapper zou dit moeten weten; bovendien is het Curry al meermaals uitgelegd. Ze weet dus ook dat ze een onvolledig, en daarmee misleidend, beeld geeft van wat de wetenschap werkelijk zegt. Of zou ze werkelijk niet kunnen begrijpen dat natuurlijke factoren een afkoelend effect kunnen hebben in een opwarmend klimaat?

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

CO2 is goed voor de plantjes. Maar meer is niet per se beter.

“CO2 is goed voor de plantjes” is een dooddoener die nog steeds met enige regelmaat terugkomt in discussies over het klimaat. Nu neem ik aan dat iedereen die er even over nadenkt wel snapt dat dit geen argument is om het maar niet te hebben over mogelijke gevolgen van bijvoorbeeld de stijgende zeespiegel of veranderende weerpatronen, met de daarbij horende toenemende risico’s van extreem weer; of over de gevolgen van de opwarming van de oceanen voor bijvoorbeeld het Groot Barrièrerif; of over de risico’s van een dalend zuurstofgehalte voor het leven in de oceanen; of over de verzuring van de oceaan met bijbehorende gevolgen voor allerlei beestjes met een kalkskelet.

DeoxImage

Termijn waarop zuurstofverlies in oceanen door klimaatverandering naar verwachting detecteerbaar is. (Bron: Matthew Long, NCAR)

En, alsof dat allemaal nog niet genoeg is, is het ook helemaal niet vanzelfsprekend dat “goed voor de plantjes” betekent dat het ook goed is voor de natuur. Voor zover iets al goed voor de natuur kan zijn. Daarover later meer.

Eerst maar eens de vraag: is CO2 echt goed voor planten? Het antwoord daarop is een volmondig ja. Dit kan wel “settled science” worden genoemd; het is kennis die al tientallen jaren wordt toegepast. In de glastuinbouw bijvoorbeeld, waar CO2 als groeibevorderend middel wordt gebruikt. Al in de jaren 90 van de vorige eeuw werd er daarom – ook vanwege die andere onomstreden wetenschappelijke kennis rondom CO2 – aan plannen gewerkt om CO2 van de industrie of de energiesector naar het Westland te transporteren. Plannen die al weer een tijd in de praktijk worden gebracht, al gaat dat nog niet altijd goed. Ook in projecties van toekomstige CO2-concentraties op basis van emissiescenario’s wordt, bijvoorbeeld in IPCC rapporten, rekening gehouden met de groeibevorderende eigenschappen van CO2. Suggesties dat de klimaatwetenschap die eigenschappen zou negeren of zelfs ontkennen – ik zie ze zo nu en dan nog voorbijkomen – zijn dan ook pure kolder. Lees verder

Feiten en Waarden

Naar aanleiding van eerdere discussies over feiten (“is”) versus waarden (“ought”) vroegen wij Gerbrand Komen, voormalig onderzoeksdirecteur van het KNMI, om een gastblog te schrijven over dit thema. Bij deze:

Feiten en waarden

Gerbrand Komen, december 2015

De Schotse filosoof Hume (1711 – 1776) heeft er op gewezen dat wetenschap beschrijvend is en dat je vanuit die beschrijving niet tot morele of normatieve uitspraken kunt komen. Uit een ‘is’ kun je nooit een ‘ought’ afleiden. Het is daarom pikant dat waarden en normatieve uitspraken zich wetenschappelijk laten bestuderen. Het blijft dan toch zaak (= ought !) om dat onderzoek naar waarden te scheiden van het doen van normatieve uitspraken: onderscheid wat is en wat je zou willen! Het ‘is’ gaat over feiten, over de wereld zoals hij is. Het ‘ought’ gaat over de wereld die we zouden wensen, over wat we waardevol vinden.

Het is dus belangrijk om onderscheid te maken tussen feiten en waarden. Deze notitie gaat over de vraag of en in hoeverre je dat onderscheid kun maken.

Feiten zijn dat wat de wetenschap ons leert; en wetenschap is objectief. Wetenschap is waardevrij. Wetenschap zegt iets over werkelijkheid, over hoe het is. Drie uitspraken die ik koester.

Maar zijn ze wel waar? En wat bedoel ik eigenlijk? Het vakgebied dat zich bezig houdt met dit soort vragen, de epistemologie, duidt mijn drie uitspraken wel met de uitdrukking waardevrij ideaal (Value Free Ideal), een begrip dat vooral bekendheid kreeg door het werk van de socioloog Max Weber (1864 – 1924). Dit idee is echter heftig bekritiseerd, recentelijk bv door de Noord-Amerikaanse filosofe Heather Douglas in haar boek (2009) ‘Science, policy and the value free ideal’. Daarin laat ze zien dat wetenschappelijk onderzoek niet waardevrij is, en het ook niet hoort te zijn.

Het debat spitst zich dan toe op de vraag of je epistemische waarden kunt (onder)scheiden van andere, niet-epistemische waarden. Epistemische waarden zijn de waarden die aangeven wat goed onderzoek is. Niet iedereen is expliciet over wat die epistemische waarden nou precies zijn, maar zelf gebruik ik vaak dit (onvolledige) lijstje:

  • Hypotheses en modellen moeten worden getoetst aan waarnemingen, en op interne consistentie. Als daar aanleiding toe is moet de kennis worden herzien.
  • Waarnemingen en logica moeten daarbij leidend zijn.
  • Het hele proces dient transparant te zijn: data en modellen dienen goed gedocumenteerd te zijn, en beschikbaar voor anderen, zodat resultaten door anderen gereproduceerd kunnen worden.

Lees verder