Het noordpoolgebied warmt veel sneller op dan de rest van de aarde. Dat is geen nieuws. Vorig jaar constateerde een onderzoek dat het daar sinds 1979 vier keer zo hard is gegaan dan gemiddeld. Dat temperatuurveranderingen in poolgebieden een stuk groter zijn dan elders wordt polaire amplificatie genoemd. Er zijn grote verschillen tussen het noord- en zuidpoolgebied, waardoor er ook verschillen kunnen zijn in omvang of snelheid van de polaire amplificatie tussen de beide polen. Op Antarctica is het fenomeen tot nu toe minder duidelijk zichtbaar. Volgens een onlangs gepubliceerde analyse is er ook daar sprake van snellere opwarming. Minder snel dan in het noordpoolgebied, maar mogelijk wel sneller dan klimaatmodellen verwachten.
Polaire versterking
In zijn beroemde artikel uit 1896 voorspelde Arrhenius al dat de temperatuur in de poolgebieden meer zou veranderen dan elders, als de wereld zou opwarmen of afkoelen. Hij baseerde zich op een fenomeen dat enkele decennia eerder was beschreven door de Schotse wetenschapper James Croll: de ijs-albedo-feedback. Sneeuw en ijs weerkaatsen veel meer zonlicht dan land en water. Als het sneeuw- en ijsoppervlak afneemt omdat het warmer wordt, komt er meer van het donkere land en water bloot te liggen, dat meer zonlicht absorbeert. Dat versterkt de opwarming. En als het afkoelt gebeurt het omgekeerde.
De zomer loopt alweer op zijn eind. Het weer is er nog niet naar om nu al handschoenen, sjaals en mutsen uit de kast te halen, maar met een maand of twee, drie zou dat anders kunnen zijn. Mocht het dan een paar dagen gaan vriezen, dan zal ongetwijfeld de vraag weer opduiken of er ooit nog een Elfstedentocht zal komen. Uitgesloten is dat niet, maar er is niet al te veel reden voor optimisme. Dat blijkt uit een artikel over de snelheid waarmee verschillende typen winterweer in Europa warmer worden, dat enkele maanden geleden verscheen.
Het resultaat is vrij eenduidig: de koudere weertypes zijn de afgelopen veertig jaar meer opgewarmd dan de minder koude. Dat is ook best logisch. Het wordt echt koud als er lucht vanuit het poolgebied naar Europa stroomt. En het noordpoolgebied warmt heel sterk op. Een stroming vanaf de Atlantische Oceaan zorgt voor mild winterweer, en die oceaan is juist minder opgewarmd dan het mondiaal gemiddelde. Hieronder is het temperatuurverschil afgebeeld tussen de gemiddelde temperatuur tijdens onze meteorologische winter (de maanden december, januari en februari) van de afgelopen twintig jaar en van de periode 1970 – 1990.
Verandering van de gemiddelde wereldtemperatuur in juni volgens Berkeley Earth.
Onlangs publiceerde Berkeley Earth de maandelijkse update van hun dataset met temperatuurgegevens met de temperatuur van afgelopen juni. Het was de warmste juni sinds het begin van de metingen, 1850. De kans is groot dat dit jaar het warmste jaar uit de reeks zal worden. Zoals dat nu eenmaal gaat, leidde het bericht op Twitter tot een stortvloed aan verdachtmakingen, beledigingen en het oplepelen van het complete, al uitgebreid weerlegde pseudosceptische standaardrepertoire. Niks bijzonders, maar omdat het over Berkeley Earth gaat wel een beetje ironisch.
Natuurkundige Richard Muller begon in 2010 namelijk met wat toen het Berkeley Earth Surface Temperature (BEST) project werd genoemd, omdat hij de gegevens die er waren over het opwarmen van de aarde niet vertrouwde. Er waren destijds vier van die gegevensreeksen die metingen van de temperatuur aan het aardoppervlak van over de hele wereld combineerden tot een totaaloverzicht. De oudste was HadCRUT, ontstaan vanuit onderzoek in de jaren ‘80 van de Climatic Research Unit (CRU) van de Universiteit van East-Anglia. Daar hadden wetenschappers minutieus de gegevens van honderden weerstations van over de hele wereld doorgeplozen om de wereldwijde temperatuurveranderingen boven land vast te kunnen stellen. Daarna gingen ze aan de slag met metingen van de temperatuur van het oceaanoppervlak door scheepsbemanningen. Traditioneel werd die temperatuur gemeten door een emmer water uit zee te scheppen en daar een thermometer in te zetten. Later kwamen er ook schepen met een automatische temperatuurmeting bij de inlaat van het koelwater voor de motor. Een flinke klus om daar een consistent geheel van te maken, maar in 1986 was dat gelukt. Nog wat later, in 1989, konden ze hun dataset maandelijks actualiseren met meetgegevens van over de hele wereld.
Schematisch overzicht van stratigrafische verschijnselen die gebruikt kunnen worden om het begin van het Antropoceen te markeren. Bron: Waters et al. 2014
In 2000 interrumpeerde Paul Crutzen een spreker tijdens een wetenschappelijke conferentie, omdat die het meermaals over het Holoceen had als aanduiding van de huidige tijd. De omstandigheden op aarde zijn zodanig veranderd dat er een nieuw geologisch tijdperk is begonnen, vond hij. En hij bedacht spontaan een naam voor dat tijdperk: het Antropoceen. Die naam is sindsdien ingeburgerd geraakt, zowel binnen als buiten de wetenschap. En de afgelopen jaren zijn er, meer of minder serieuze, alternatieven voorgesteld: het Capitaloceen, het Occidentaloceen, het Chthuluceen of het Misantropoceen. Natuurlijk hebben we allemaal het recht om zelf onze woorden te kiezen. Maar de beslissing over officiële namen van officiële geologische tijdperken wordt in de geologenwereld genomen. En dat gebeurt niet van de ene dag op de andere. De Internationale Unie voor Geologische Wetenschappen (IUGS) hanteert uitgebreide regels en procedures voor het aanbrengen van wijzigingen in de geologische tijdschaal.
Van oudsher worden geologische periodes geïdentificeerd en gedefinieerd op basis van stratigrafie, ofwel: sedimentlagen die wijzen op veranderende omstandigheden op aarde. Vaak zijn die lagen visueel van elkaar te onderscheiden en er kunnen ook geofysische of geochemische verschillen zijn, of verschillen in fossielen die worden aangetroffen. Dat het aanzien van de aarde ingrijpend is veranderd door menselijke activiteiten is een feit. Aanwijzingen voor die veranderingen zullen, wat er verder ook gebeurt, nog duizenden jaren detecteerbaar blijven in sedimenten op land en de zeebodem, of in ijskernen (aannemende dat we het klimaat niet zoveel op laten warmen dat alle ijskappen op aarde helemaal wegsmelten). We hebben materialen over grote afstanden verplaatst, of uit diepere aardlagen gehaald voor de bouw van gebouwen, steden, industrie en infrastructuur. We hebben natuur vervangen door landbouwgrond en de biosfeer ingrijpend veranderd. We hebben, bedoeld en onbedoeld, materialen geproduceerd die eerder niet voorkwamen op aarde en die zich hebben verspreid over de aarde: plastics, bestrijdingsmiddelen en vliegas, bijvoorbeeld. Bij bovengrondse kernproeven in de jaren ’50 zijn radioactieve stoffen vrijgekomen die nog duizenden jaren detecteerbaar zullen zijn. En het is warmer geworden, gemiddeld over de hele wereld en nog aanzienlijk meer in het noordpoolgebied. Laat ik hier, om misverstanden te voorkomen, aan toevoegen dat ik mijn luxeleventje als eenentwintigste-eeuwse stadsbewoner in een welvarend land helemaal te danken heb aan dergelijke ingrijpende veranderingen. De feitelijke constatering dat ze hebben plaatsgevonden is dan ook niet bedoeld als waardeoordeel.
COP27 is in volle gang. De jaarlijkse klimaatconferentie waar bijna alle landen ter wereld klimaatbeleid bespreken en vergaderen over nationale toezeggingen en internationale afspraken. Het zal waarschijnlijk veel gaan over ‘loss and damage’, oftewel het klimaatschadefonds. Landen die weinig hebben bijgedragen aan de oorzaak van de opwarming van de aarde, voelen het hardst de gevolgen, zo betogen ook de bekende klimaatactivisten Elizabeth Wathuti uit Kenia en Vanesse Nakate uit Oeganda. De regering van Pakistan riep na de historisch verwoestende overstromingen deze zomer rijke landen op om een deel van de schade te betalen. Het leidt tot de vraag: wie is eigenlijk verantwoordelijk voor de huidige opwarming van de aarde?
Het korte en algemene antwoord is: de mens. In het laatste rapport over de ‘physical science basis’ van klimaatverandering stelt het IPCC, op basis van decennia opstapelend wetenschappelijk bewijs, dat het ‘ondubbelzinnig’ vaststaat dat ‘menselijke invloed de atmosfeer, de oceaan en het land heeft opgewarmd’. Ook op deze blog hebben wij het afgelopen jaar nog aandacht besteed aan de bevindingen van het IPCC en de oorzaak van opwarming.
Toch is alleen ‘de mens’ nu geen bevredigend antwoord meer. We zijn met bijna acht miljard mensen op aarde, maar zeker niet elk persoon, elk land of elk bedrijf draagt evenveel verantwoordelijkheid. Deze ongelijkheid ligt ten grondslag aan het gesprek over klimaatrechtvaardigheid. Klimaatrechtvaardigheid is een begrip dat in brede zin slaat op twee vaststellingen:
de gevolgen van klimaatverandering treffen mensen in zeer ongelijke mate, onder andere afhankelijk van geslacht, sociaal-economische status en woonplaats, en
de (historische) verantwoordelijkheid voor klimaatverandering is tussen landen én binnen landen zeer ongelijk verdeeld.
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.
Wereldwijd wordt het warmer, en CO2 is daarvan de onomstotelijke oorzaak (IPCC, 2021). Tot zover niets nieuws. Maar in een recent artikel in het International Journal of Climatology (Hoogeveen & Hoogeveen, 2022) komen zoon Jippe en vader Han Hoogeveen met een statistische analyse tot de opmerkelijke conclusie dat (1) de opwarming in ons eigen land volledig wordt veroorzaakt door veranderingen in de overheersende windrichting . Bovendien stellen ze expliciet dat (2) CO2 “dus” niet de oorzaak van de opwarming is. Dat laatste ondersteunen zij met de observatie dat de CO2 concentratie de door hen gevonden correlatie niet versterkt.
Het valt nooit uit te sluiten dat de klimaatwetenschap de rol van CO2 in het klimaat niet correct beschrijft, maar om die rol te falsifiëren (Pulles, 2020) is meer nodig dan een waargenomen correlatie tussen windrichtingen en opwarming, gegeven de overweldigende hoeveelheid evidentie dat deze rol van CO2 wél goed wordt begrepen.
Beide beweringen zijn problematisch en niet omdat die beweringen haaks staan op wat de klimaatwetenschap heeft vastgesteld, maar vooral omdat zij twee fundamentele fouten maken:
zij zien over het hoofd dat de wind uit álle windrichtingen opwarmt
zij verwarren het weer met het klimaat
Alle windrichtingen zijn opgewarmd
Nederland is, net als grote delen van Europa, in de afgelopen tientallen jaren sterker opgewarmd dan het mondiale gemiddelde. Is de temperatuur wereldwijd met ruim 1 graad gestegen sinds het begin van de industriële revolutie, in Nederland is dat ruim 2 graden. Daar zijn meerdere oorzaken voor te bedenken. Allereerst warmt het land sneller op dan de oceanen. En in de tweede plaats zien we dat, in de loop van tientallen jaren, de voorkeurslocaties van hoge- en lagedrukgebieden verschuiven, waardoor bepaalde windrichtingen in een bepaald gebied vaker voorkomen, en andere windrichtingen juist minder. We noemen dit veranderingen in de atmosferische circulatie. Het is aannemelijk dat de veranderingen in de atmosferische circulatie worden veróórzaakt door de opwarming van de Aarde (Poitou et al.), maar laten we hier een strikte scheiding aanhouden tussen opwarming rechtstreeks door CO2, en opwarming door veranderingen in de circulatie.
Warmte-opname in de verschillende componenten van het klimaatsysteem sinds 1958. Bron: Cheng et al.
Journal of Climate publiceerde vorige maand een nieuwe analyse van de hoeveelheid warmte die de oceanen hebben opgenomen in de afgelopen periode van ruim zestig jaar. In het verleden werd wel eens gezegd dat zo’n onderzoek over de warmte-inhoud van de oceaan ging, maar eigenlijk is dat niet zo handig. Het gaat over de verandering van de warmte-inhoud, en dat is hetzelfde als de warmte-opname. Het artikel draait vooral om een verbeterde statistische analyse van de beschikbare informatie. Aan een beschrijving daarvan waag ik me niet. Ik houd het bij enkele opmerkelijke punten.
Oceanograaf en klimaatwetenschapper Lijing Cheng van de Chinese Academie van Wetenschappen is eerste auteur van het nieuwe artikel. Hij is een van de specialisten op dit onderwerp in de wereld. Zijn instituut onderhoudt een webpagina met de actuele gegevens over warmte-opname door de oceanen. De overige vier auteurs zijn Amerikanen en eveneens bekende namen in de klimaatwetenschap. Ze zijn allemaal al wel eens in de een of andere hoedanigheid voorbijgekomen op dit blog, vanwege hun bijdrage aan interessant onderzoek: Grant Foster (ook bekend als blogger Tamino), Zeke Hausfather, Kevin Trenberth en John Abraham.
In zekere zin is de warmte-opname door de oceanen veruit het grootste gevolg van de toename van de hoeveelheid broeikasgassen. Simpelweg omdat het water in de oceanen veel meer warmte op kan nemen dan het land of de atmosfeer. Zoals bekend zorgt het versterkte broeikaseffect ervoor dat de aarde minder warmte uitstraalt dan er aan zonlicht binnenkomt. Omdat de energiebalans niet in evenwicht is, vindt er een accumulatie van energie plaats in het klimaatsysteem. Van die extra warmte belandt zo’n 90% in de oceanen. Dat wij klimaatverandering niet zozeer als accumulatie van energie zien, maar als opwarming van het aardoppervlak en de atmosfeer, komt omdat dat de veranderingen zijn die wij direct ervaren en die we relatief eenvoudig kunnen meten. Overigens stijgt de temperatuur van het landoppervlak wel sneller dan die van de oceanen, ook al nemen die het overgrote deel van de warmte op. Dat komt doordat de warmte veel dieper doordringt in water dan in land.
Waarnemingen en projecties van de gemiddelde wereldtemperatuur uit het laatste IPCC-rapport
Een erg ongelukkig persbericht van WMO kreeg de afgelopen dagen nogal wat aandacht in de media. De boodschap van dat persbericht is dat er vijftig procent kans is dat de jaargemiddelde temperatuur de komende vijf jaar een keer de drempel van anderhalve graad boven pre-industrieel zal overschrijden. Op zich klopt dat, volgens het onderliggende rapport. Maar er ligt wel een groot misverstand op de loer. Een misverstand waar Michael Mann vorig jaar al voor waarschuwde.
Het punt is dat de doelstelling van “well below 2, preferably to 1.5 degrees Celsius” van het Akkoord van Parijs geen betrekking heeft op jaargemiddelde temperaturen, maar op het gemiddelde op lange termijn. Als het zou lukken om dat langetermijngemiddelde onder de anderhalve graad te houden, dan zullen er nog steeds jaren zijn die boven dat gemiddelde uitkomen. Jaren met een El Niño, bijvoorbeeld. Om te beoordelen of een doelstelling wel of niet wordt gehaald, moet je het ene gemiddelde niet met het andere verwarren.
Het zal inderdaad niet heel lang meer duren tot de jaargemiddelde temperatuur een keer boven de anderhalve graad uitkomt. En het lijkt me wel zo goed als zeker dat we voor het eind van dit decennium meerdere maandgemiddelden hebben gehad die zo hoog uitvallen. Maar met zulke uitschieters is de doelstelling op lange termijn niet noodzakelijk direct buiten bereik. Volgens de Global Warming Index zitten we nu 1,25°C opwarming en de temperatuur stijgt met een tempo van ongeveer 0,2°C tot 0,25°C per decennium. Met dat tempo zou de anderhalve graad dus over tien tot vijftien jaar worden bereikt. Geruststellend is dat bepaald niet. Want dat het ontzettend lastig zal zijn om onder die anderhalve graad te blijven staat wel vast.
De huidige klimaatverandering komt door de mens, zo horen we vaak. Zo stond er in het meest recente IPCC rapport: “It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land.” Hoe weten we dat zo zeker? Een duik in de achterliggende wetenschap.
Lang was het dominante idee dat de nietige mens geen invloed kon hebben op zoiets groots als het aardse klimaatsysteem. Toen Svante Arrhenius eind 19e eeuw becijferde dat de uitstoot van kooldioxide tot opwarming zou leiden, werd hij dan ook niet meteen geloofd. Integendeel, veel collega-wetenschappers waren sceptisch. Zo ging men ervan uit dat alle extra CO2 door de oceanen zou worden opgenomen. Het duurde tot halverwege de 20ste eeuw voordat er systematisch metingen werden gedaan en toen bleek al snel dat de CO2-concentratie in de lucht sterk opliep. Sinds de jaren ’70 van de vorige eeuw is de voorspelde opwarming ook duidelijk zichtbaar geworden in temperatuurmetingen over de hele wereld.
“Science cartoon” van Katherine Leitzell, Communications Manager voor het IPCC
De wetenschap gaat niet over één nacht ijs. Maar intussen zijn er vele nachten verstreken en kunnen we de balans opmaken: wat weten we over de oorzaken van de huidige opwarming? Er zijn veel factoren die het klimaat beïnvloeden en ook in het verre verleden is het klimaat aan flinke veranderingen onderhevig geweest. Toen waren er nog geen mensen, geen auto’s, geen industrie en geen landbouw. De studie van die klimaatveranderingen in het verre verleden heeft veel kennis opgeleverd. Daaruit blijkt onder andere dat CO2 een heel belangrijke regulerende werking heeft op het aardse klimaatsysteem. De Amerikaanse geoloog Richard Alley noemt CO2 zelfs de ‘controleknop van het klimaatsysteem’.
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 