Een verklaring voor de vorm van de ijstijd-cycli?

Gastblog van Els Weinans

De ijstijden van de afgelopen 800.000 jaar hebben een zaagtandvorm: het koelt langzaam af om vervolgens zeer snel weer op te warmen, waar een opwarming van een graad of vijf over 10.000 jaar “zeer snel” wordt genoemd vanuit geologisch perspectief (zie fig). Deze vorm wekt de indruk dat er niet-lineaire processen een rol spelen. Niet-lineaire processen zijn de afgelopen 50 jaar uitvoerig beschreven door ‘dynamisch systeem denkers’, maar de toepassing hiervan op systemen uit de echte wereld blijkt niet zo makkelijk. In ons artikel ‘A potential feedback loop underlying glacial interglacial cycles’ hebben wij toch een poging gewaagd. Wij vonden d.m.v. het toepassen van een relatief nieuwe statistische methode een belangrijk verband tussen temperatuur, biologische productiviteit in de oceaan, en oceaancirculatie, waarmee we deze zaagtandvorm goed zouden kunnen verklaren. Ik zal in deze blogpost toelichten hoe dit onderzoek tot stand is gekomen, wat we precies hebben gevonden en hoe dit werk geïnterpreteerd kan worden.

In 2013 schreven Anne-Willem Omta en collega’s een artikel voor het tijdschrift ‘Global Biogeochemical Cycles’, waarin ze een hypothese formuleerden. Deze hypothese stelde dat ecologische processen de sinus-vormige Milankovitch-cycli (de intensiteit en de verdeling van het zonlicht op aarde) konden omvormen tot de zaagtandvormige ijstijd-cycli die de afgelopen 800.000 jaar hebben plaatsgevonden.

In 2015 schreven Egbert van Nes en collega’s een artikel voor ‘Nature Climate Change’ waarin een relatief nieuwe methode om causale verbanden te bepalen (Convergent Cross Mapping of ‘CCM’) werd toegepast op paleoklimaat data van temperatuur, koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4), en de Milankovitch cycli. Dit artikel was spannend, omdat er puur vanuit de data kon worden beredeneerd dat interne feedbacks een dominante rol leken te spelen in de glaciaal-interglaciaal cycli. Ook liet dit artikel zien dat de op dit moment beschikbare klimaatdata kwalitatief goed genoeg is voor de CCM-methode. Het artikel is op dit blog al eens besproken.

Lees verder

Elektrische auto’s en CO2-uitstoot

Gastblog van Prof. Guido van der Werf

Het elektrificeren van vervoer is een van de manieren om onze CO2-uitstoot te verlagen. Maar zoals bij zoveel onderwerpen die met CO2-mitigatie te maken hebben staan niet altijd alle neuzen dezelfde kant op. En zoals wel vaker lees je in o.a. De Telegraaf dan een compleet ander verhaal dan in veel andere media. Goed om nuchter naar de data te kijken dus en te begrijpen waarom er ruimte is (nou ja, was) om verschillend over dit onderwerp te denken. De belangrijkste conclusies van het verhaal hieronder zijn:

  • De CO2-uitstoot van elektrische auto’s is in de loop van de jaren afgenomen met name doordat onze energiemix is veranderd; waar je vijf jaar geleden nog kon claimen dat het verschil in CO2 uitstoot tussen een elektrische en een reguliere auto niet zo groot was, is dat nu niet meer het geval. De komende jaren wordt het verschil steeds groter in het voordeel van de elektrische auto.
  • Voor dagelijks gebruik zijn elektrische auto’s superieur geworden en ook op de lange afstand hoef je steeds minder concessies te doen. Met als belangrijke kanttekening dat dit laatste vooral geldt als de auto aerodynamisch vormgegeven is. Op lange afstand zijn grote en niet-aerodynamische elektrische auto’s zoals SUV’s duidelijk minder geschikt, tenzij je geen haast hebt.

Energiemix
Om de CO2-uitstoot van een elektrische auto te bepalen is kennis van de energiemix cruciaal. Wek je alle stroom op met wind, zon, of kernenergie dan leidt het opladen van de accu van een elektrische auto tot geen of lage uitstoot van CO2 en het rijden dus ook niet. Aan de andere kant van het spectrum zit stroom opgewekt in kolencentrales met de hoogste uitstoot van CO2 per opgewekte hoeveelheid energie. De energiemix geeft aan wat de relatieve bijdrage van deze bronnen is en die staat weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1. Bijdrage van verschillende manieren om stroom op te wekken aan de totale stroomproductie in Nederland. Tot en met 2019 gerapporteerde waardes en vanaf 2021 geprojecteerde waardes. Bron: CBS en PBL.

Lees verder

Open Discussie Lente 2021

Metingen verricht via satellieten zijn niet meer weg te denken in de klimaatwetenschap. Zo brengt men bijvoorbeeld de
temperatuur van hogere luchtlagen, de zeespiegel of bosbranden in kaart. Er zijn ook satellieten waarmee zeer gedetailleerd veranderingen in het zwaartekrachtveld van de aarde bepaald kunnen worden. Hiermee kunnen vervolgens weer de veranderingen in de ijsmassa van de grote ijskappen van Antarctica en Groenland vastgesteld worden. De satellietmissie waarmee dat nu gebeurt is GRACE-FO (vanaf 2018), de opvolger van GRACE (2002-2017). NASA heeft onlangs hun video’s geüpdatet waarmee het massaverlies van de ijskappen op fraaie wijze in beeld wordt gebracht.

(bron: NASA: Greenland Ice Mass Loss 2002-2020)

(bron: NASA: Antarctic Ice Mass Loss 2002-2020)

In de Open Discussie kunnen zaken die geen betrekking hebben op specifieke blogstukken aan de orde worden gebracht.

Klimaatverandering in droge ecosystemen

Droge klimaten vormen een aparte hoofdgroep in het classificatiesysteem van Köppen. In deze klimaattypes is beschikbaarheid van water een limiterende factor voor plantengroei. De vegetatie is dan ook beperkt, met niet of nauwelijks bomen: woestijnen, steppes of savannes, bijvoorbeeld. Ongeveer 40% van het landoppervlak op aarde bestaat uit droge gebieden en er woont ongeveer 35% van de wereldbevolking. De afbeelding hieronder geeft aan waar die droge gebieden liggen, op basis van gegevens over de periode 1971-2000. De kleuren geven de zogenaamde Leaf Area Index (LAI) weer, een maat voor de hoeveelheid vegetatie. Een lage LAI, lichtgroen weergegeven, staat voor weinig plantengroei, een hoge LAI, in donkerblauw, voor veel.

Ligging van droge gebieden (rode lijnen) en gemiddelde plantengroei volgens de Leaf Area Index, volgens gegevens over 1971-2000. Bron: Berg & McColl 2021.
Lees verder

De invloed van interne variabiliteit op de gemiddelde wereldtemperatuur

Interne variabiliteit in het klimaat kan kleine schommelingen in de gemiddelde wereldtemperatuur veroorzaken. Het bekendste voorbeeld zijn de El Niño’s en La Niña’s, ofwel de El Niño – Southern Oscillation (ENSO), die de aarde gedurende een aantal maanden enkele tienden van een graad warmer of kouder kunnen maken. Het mechanisme is goed bekend: interactie tussen de temperatuur van het oceaanoppervlak, wind en oceaanstromingen heeft invloed op de warmte-uitwisseling tussen oceaan en atmosfeer. Bij een El Niño geeft de oceaan meer warmte af dan gemiddeld en bij een La Niña neemt die juist meer warmte op. Veranderingen in bewolking versterken het effect waarschijnlijk.

Interne variabiliteit kan voorkomen in allerlei complexe systemen. Op basis van de theoretische kennis over dergelijke systemen is het niet onaannemelijk dat er in het klimaat, met zijn trage componenten zoals de oceanen en de ijskappen, ook interne variabiliteit voorkomt op langere tijdschalen. Op die langere tijdschalen is interne variabiliteit een stuk lastiger op te sporen, omdat er ook invloed is van geforceerde variatie, zoals dat in klimaatjargon heeft: temperatuurverandering door wisselingen in activiteit van de zon, door vulkaanuitbarstingen en door de Milanković-cycli. En door de mens, via ontbossing en de uitstoot van broeikasgassen en aerosolen, bijvoorbeeld. Het precieze effect van al die factoren ontrafelen is niet eenvoudig. Zeker als het over langere periodes gaat; het wordt immers allemaal nog niet zo lang nauwkeurig gemeten. Terwijl er om iets te kunnen zeggen over oscillaties met een periodiciteit van een halve tot een hele eeuw toch op zijn minst een jaar of vijfhonderd aan observaties nodig is.

Halverwege de jaren ‘90 zochten klimaatwetenschappers naar aanwijzingen van interne variabiliteit over langer periodes in klimaatreconstructies. Min of meer regelmatige schommelingen van de wereldtemperatuur zouden zo’n aanwijzing kunnen zijn, maar terugkerende ruimtelijke patronen zouden nog sterker bewijs zijn. ENSO heeft bijvoorbeeld zo’n ruimtelijk patroon: bij een El Niño is de tropische Stille Oceaan in het oosten warmer dan normaal en in het westen minder warm en bij een La Niña is het andersom. Omdat oceanen hoogstwaarschijnlijk een grote rol spelen bij interne variabiliteit, onder meer vanwege hun grote warmte-inhoud waardoor ze langere tijd warmte op kunnen nemen of af kunnen geven zonder dat de temperatuur veel verandert, lag het voor de hand dat die patronen vooral daar te vinden zouden zijn.

Lees verder

Deze koudegolf is zeldzaam, maar lag in lijn der verwachting. Zelfs specifiek voor (februari) 2021

Gastblog van Rolf Schuttenhelm

Nederland is in de greep van een ‘ouderwetse’ koudegolf. Opmerkelijk, voor wie zich bewust is van de langetermijntrend van de Nederlandse winters, die sinds 1950 al ruim 2 graden zijn opgewarmd, en circa 3 graden sinds 1800 – een opwarming die nog lang niet afgelopen is.

Toch is deze vorst binnen de opwarmende trend eerder achterstallig, dan een terugval. Een paar jaar geleden becijferde het KNMI de jaarlijkse kans op een winter met voldoende kou voor een Elfstedentocht nog op 8 procent. Eens in de 12 jaar dus, statistisch.

Maar in realiteit wachten we al ruim twee keer zo lang, sinds 1997 – de laatste winter die op basis van het koudegetal nog officieel classificeert als ‘koud’ (de schaatswinter van 2010 was ‘normaal’, die van 1985 de laatste ‘zeer koude’ en die van 1963 de laatste ‘strenge’ – alles gerekend in het Hellmanngetal, een maat voor cumulatieve vorst).

Het moest er dus wel een keer van komen, óók in een opwarmend klimaat. Bovendien zijn en blijven op onze breedtegraad juist in de winter uitschieters normaal: Nederland kent een veel groter temperatuurverschil tussen een zachte en koude winter, dan tussen een hete en koele zomer.

Maar zagen we deze koudegolf niet al van wat verder aankomen? De officiële lezing is dat ‘seizoensverwachtingen’ – ruim voorbij de horizon van de (inmiddels behoorlijk betrouwbare) 14-daagse weersverwachting – het domein zijn van commerciële charlatans. Je kunt er even flink mee scoren in de media (vooral met koud weer!), en scoren betekent ‘click & views’ en dus advertentie-inkomsten. Dat de jaarlijks voorspelde horrorwinter steevast niet kwam, had voor de commerciële weersverwachters nooit gevolgen – het jaar daarop kregen ze in dezelfde media toch wel weer gehoor met een volgend kulverhaal.

Onderschrift: Overzicht van koudegolven en Elfstedentochten. Bron: Datagraver, op basis van data KNMI. De laatste koudegolf dateert van 2011.

Lees verder

Open discussie Winter 2021

Discussies over klimaatgerelateerde onderwerpen, die niet in een recente blogpost aan de orde zijn gebracht, kunnen hier gevoerd worden.

Een relevant plaatje aan het begin van het nieuwe kalenderjaar is natuurlijk een overzicht van de mondiaal gemiddelde temperatuur. Deze komt van klimaatwetenschapper Gavin Schmidt.  De verschillende reconstructies liggen vrij dicht bij elkaar, nu ook NOAA het Arctische gebied mee neemt middels ruimtelijke interpolatie. Aangezien het noordpoolgebied sterker opwarmt dan het mondiaal gemiddelde is dat belangrijk om een bias in de temperatuurreeks te voorkomen.

Analyses van de temperatuurreeksen en hoe die zich verhouden tot modelprojecties zijn o.a. te vinden op RealClimate en CarbonBrief.

Vorige week werd de Climate Adaptation Summit (CAS 2021) gehouden, virtueel gehost door Nederland. Naast emissiereductie (mitigatie) is aanpassing aan het veranderende klimaat (adaptatie) natuurlijk ook nodig. Vergelijk het met een overlopende badkuip: dan doe je de kraan dicht en ga je dweilen.

In de Groene Amsterdammer verscheen een groot onderzoeksartikel naar 20 jaar klimaatdebat in Nederland. Hierin nemen ze de klimaatverslaggeving in de vier grootste Nederlandse kranten onder de loep. Hierover later meer – stay tuned!

Quack?! Hoe te reageren op pseudowetenschap: enkele vuistregels

Eerder deze maand startte Jona Lendering een serie blogposts op Sargasso over nepwetenschap, partijdige geschiedschrijving, kwakzalverij en andere vormen van niet-academische kennis, onder de titel Quack?!. Ik had de nodige opmerkingen bij verschillende delen van die serie. En omdat ik alleen maar commentaar leveren wat te makkelijk vond, besloot ik zelf ook een bijdrage te leveren. Afgelopen maandag is mijn stuk op Sargasso geplaatst. Ik neem het hieronder integraal over. De tekening hierboven is van Marije Mooren.

Een dikke tien jaar geleden begon ik, heel argeloos, te reageren op de desinformatie die door pseudosceptici werd en wordt verspreid over klimaatwetenschap. Ik heb niet de pretentie dat ik het perfecte recept tegen desinformatie heb gevonden. Maar ik heb, met vallen en opstaan, wel wat geleerd. Dit zijn de vuistregels waar ik me, met wisselend succes, aan probeer te houden.

Een pragmatische aanpak

Het is geen diepgravende analyse, want die zijn er al genoeg. Ik vraag me wel eens af of die diepgravende analyses veel bijdragen aan een oplossing. Misschien is een pragmatische aanpak wel beter. Pseudowetenschap en wetenschapsontkenning zijn er altijd geweest en ze zullen waarschijnlijk nooit verdwijnen. Wat er is veranderd is de omgeving: social media, de opkomst van populistische partijen, de toenemende onvrede in de maatschappij. De allerbelangrijkste regel voor communicatie blijft, in welke omgeving dan ook: houd rekening met je publiek. Ik weet dat ik daarmee een open deur intrap, maar dat kan geen kwaad omdat die basisregel nogal eensover het hoofd wordt gezien. Hoe interessant en diepgravend een analyse van het fenomeen ook is, je legt er je buurman niet mee uit waarom die meer waarde zou moeten hechten aan het standpunt van een grote meerderheid van de virologen en epidemiologen danaan de praatjes van Maurice de Hond. Daarom wat tips voor een pragmatische aanpak. Wie weet zijn ze bruikbaar, tijdens de zoom-bedrijfsborrel, of een online-discussie, of in een talkshow op de nationale tv, mocht iemand daar ooit in belanden.

Lees verder

Global Carbon Budget: jaarlijkse update van de emissies en opnames van CO2

De huidige klimaatverandering wordt veroorzaakt door de toename van de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer. Het is derhalve belangrijk om de grootte van de diverse emissiebronnen en de zogenaamde ‘sinks’, buffers in het klimaatsysteem die broeikasgassen kunnen opnemen, zo goed mogelijk in kaart te brengen. Het mondiale researchproject Global Carbon Project, opgericht in 2001, beoogt juist dat te doen. Vele wetenschappers werken hierin tezamen om jaarlijks het koolstofbudget, de emissies en opnames van CO2, in kaart te brengen. Enkele jaren terug is daar het budget van methaan aan toegevoegd en vorig jaar ook dat van lachgas (N2O).

Onlangs is het Carbon Budget 2020 gepubliceerd, hierin wordt een overzicht gegeven van de emissies en sinks van CO2 vanaf de industriële revolutie tot en met 2019 en wordt een schatting gegeven voor dit jaar. Uiteraard is dat alles samengevat in een wetenschappelijke publicatie (Friedlingstein et al.), samengesteld door maar liefst 86 wetenschappers. Voor 2019 worden de CO2-emissies door gebruik van fossiele brandstoffen en het produceren van cement geschat op 36,4 gigaton (1 gigaton is 1000 miljard kg). Vaak zie je ook dat emissies worden weergegeven in gigaton koolstof (C), 1 kg koolstof komt overeen met 3,664 kg CO2. De uitgestoten hoeveelheid van 2019 was vrijwel gelijk aan die van 2018, twee jaren met de hoogste emissies tot nu toe. Naast deze emissies komt er ook CO2 vrij door veranderend landgebruik (bijv. ontbossing), voor 2019 is dat ongeveer 6,6 gigaton. 2020 is het jaar van het Coronavirus, dat heeft een enorme invloed op ons leven en heeft al heel veel ellende veroorzaakt. De vele maatregelen die de overheden hebben genomen om infectieverspreiding tegen te gaan, hebben een forse invloed gehad op economie en daarmee ook op de menselijke CO2-emissies. Wat via diverse klimaatonderhandelingen nog niet is gelukt, lukt het virus blijkbaar wel, maar dan wel op de slechtst denkbare manier. De emissies van CO2 zijn in 2020 ongekend gedaald en worden bijna 7% lager ingeschat met 34,1 gigaton, ongeveer vergelijkbaar met die van 2011.


Lees verder

Wat weten we over klimaatverandering

Wat weten we zoal over de huidige klimaatverandering, ondanks de complexiteit van het klimaatsysteem? De kortst mogelijke samenvatting komt hierop neer:

  • Het warmt op
  • Dat komt door de mens
  • Dat heeft verstrekkende gevolgen
  • Er zijn dingen die we kunnen doen om de risico’s te beperken

In het publieke debat lopen de meningen over klimaatverandering sterk uiteen, ook over feitelijke aspecten die wetenschappelijk gezien heel helder zijn. Voor een zinnige maatschappelijke discussie is het belangrijk om de wetenschappelijke inzichten goed in beeld te hebben. De basis van onze kennis is in de 19de eeuw gelegd door bekende en minder bekende natuurkundigen. Toen al werd voorspeld dat de uitstoot van CO2 tot opwarming van de aarde zou leiden, lang voordat dat door metingen zou worden bevestigd. Ook in het verre verleden blijkt CO2 vaak een sleutelrol te hebben vervuld in de forse klimaatveranderingen die de aarde heeft doorgemaakt. De huidige opwarming gaat naar verhouding pijlsnel en wordt hoofdzakelijk door menselijke activiteit veroorzaakt.

Dit is een korte samenvatting van wat in meer detail wordt besproken in het boek Wat iedereen zou moeten weten over klimaatverandering (verschenen bij Prometheus) en in het hoorcollege Kennis van klimaat (verschenen bij Home Academy).

Inhoudsopgave

  1. Het broeikaseffect
  2. De rol van CO2 in het klimaat
  3. Het klimaat verandert in hoog tempo
  4. Oorzaken van klimaatverandering
  5. Toekomstprojecties
  6. Gevolgen van klimaatverandering
  7. Er zijn dingen die we kunnen doen

En een uitgebreide opsomming van aanbevolen literatuur en websites.

Deze blogpost is ook te lezen op de statische pagina wat weten we en te downloaden als brochure (15 pagina’s) of (een verkorte versie) als factsheet factsheet. 

Lees verder