Het klimaateffect van de uitbarsting van Hunga Tonga in 2022

Geplaatst op 8 augustus 2024door | 18 reacties
Waarneming van de uitbarsting van Hunga Tonga – Hunga Ha’apai door de GOES-17 satelliet. Bron: NASA.

Op 15 januari 2022 barstte een grote, onderzeese vulkaan uit bij het archipel Tonga, de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai (of korter: Hunga Tonga). De uitgestoten pluim reikte tot in de mesosfeer, op een hoogte van zo’n 55 kilometer boven het aardoppervlak. Op internet verschenen al snel wat speculatieve verhalen over een mogelijke invloed op het klimaat van die uitbarsting, maar de meeste deskundigen hielden zich wijselijk op de vlakte. Zij begrepen dat er in de recente geschiedenis geen vergelijkbare uitbarstingen zijn geweest, en dat er dus niet of nauwelijks informatie was waar ze voorspellingen op zouden kunnen baseren. Inmiddels zijn er aardig wat wetenschappelijke publicaties verschenen. Die lijken elkaar soms tegen te spreken, maar als je wat dieper graaft valt dat wel mee. De belangrijkste conclusie is steevast: het effect van de uitbarsting op de gemiddelde wereldtemperatuur was klein, maar op regionale schaal zijn grotere effecten mogelijk. De uitbarsting van Hunga Tonga heeft dus hoogstwaarschijnlijk geen bijdrage van betekenis geleverd aan de recordwarmte op wereldschaal van het afgelopen jaar.

Dat grote bovengrondse vulkaanuitbarstingen de aarde tijdelijk afkoelen, is al lang bekend. Dat komt vooral doordat er bij zo’n uitbarsting een flinke hoeveelheid zwaveldioxide in de stratosfeer kan belanden, dat daar kleine, zonlicht reflecterende aerosoldeeltjes vormt die daar enkele jaren kunnen blijven zweven. Klimaatmodellen konden het effect van zo’n uitbarsting, zoals de Pinatubo in 1991, in de jaren ’90 al behoorlijk adequaat simuleren, al was daarvoor natuurlijk wel een goede schatting nodig van de hoeveelheid zwaveldioxide die er was uitgestoten naar de stratosfeer.

Waterdamp

Een grote onderzeese uitbarsting brengt ook een grote hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer. Dat maakt het een stuk ingewikkelder. Waterdamp is een broeikasgas en heeft dus juist een opwarmend effect. Al werkt dat in de stratosfeer net wat anders dan in de troposfeer. Broeikasgassen zenden in de stratosfeer meer warmtestraling uit dan ze absorberen. Zo koelen ze de stratosfeer juist af. Maar omdat een deel van die uitgezonden straling naar beneden gaat, warmt de troposfeer er (een beetje) door op. Verder kunnen er stratosferische wolken ontstaan. Dergelijk hoge wolken hebben ook een opwarmend effect. Om het nog wat ingewikkelder te maken, spelen aerosoldeeltjes ook een rol in de vorming van die wolken, als condensatiekernen.

Lees verder →

18 reacties

Geplaatst in aerosols, Energiebalans, Klimaatwetenschap, waterdamp

Getagged , , ,

Rijke westerse landen zijn aanjagers van nieuwe olie- en gasprojecten, maar inwoners willen klimaatactie

Geplaatst op 29 juli 2024door | 8 reacties

Een nieuwe analyse laat zien dat de werelds rijkste landen wereldwijd de exploitatie van nieuw olie- en gasvelden leiden. Het zijn niet de ‘klassieke’ petrostaten zoals Rusland en Saudi-Arabië, maar het VK, de VS, Canada, Noorwegen en Australië die samen meer dan twee derde van alle olie- en gaslicenties vanaf 2020 hebben uitgedeeld. Het zijn dus juist de landen die historisch gezien het meeste hebben uitgestoten en nu goed geplaatst zijn om de energietransitie snel uit te voeren, die nóg meer broeikasgasuitstoot ontketenen. Draagvlak voor actie blijkt er wel te zijn. Wereldwijd, maar ook specifiek in deze ‘nieuwe petrostaten’, steunt een meerderheid van de inwoners meer en snellere klimaatactie, volgens een recente peiling. Maar waar het draagvlak voor actie groot is, blijken internationale beloftes vooral grootspraak, en houden ‘s werelds rijkste landen ons in een fossiele houdgreep.

Recordaantal olie- en gaslicenties

Terwijl landen op het wereldtoneel ambitieuze afspraken maken over de transitie naar een duurzame wereld, wordt de productie van fossiele energie maar niet afgeschaald. Integendeel: nieuwe data die exclusief met The Guardian zijn gedeeld, laten zien dat er een recordaantal licenties voor nieuwe olie- en gasprojecten zijn uitgedeeld in 2023. In 2024 wordt er daarom een piek in de uitstoot van olie- en gasprojecten verwacht, nadat die uitstoot in het afgelopen decennium eigenlijk vooral is afgenomen.

Eerder schreef ik al dat de vraag naar fossiele energie eigenlijk vooral stagneert en er verwacht wordt dat deze in de aankomende jaren flink afneemt, vooral doordat duurzame energie steeds goedkoper wordt. Dat is een goed teken voor de energietransitie en voor het beperken van klimaatverandering. Maar overheden voeren de concessies die ze verlenen voor productie dus juist op. De nieuwe data laten zien dat het niet de ‘klassieke’ petrostaten (zoals Rusland en Saudi-Arabië) zijn die de fossiele productie opvoeren, maar dat vooral rijke westerse landen zoals het VK en de VS verantwoordelijk zijn voor de toename in fossiele licenties.

Totale hoeveelheid licenties voor olie- en gasprojecten die sinds 2000 zijn uitgedeeld. In grijs het wereldwijde totaal, in blauw de vijf landen: het VK, de VS, Canada, Noorwegen en Australië. Figuur van The Guardian
Lees verder →

8 reacties

Geplaatst in broeikasgassen, Emissies, Energie, klimaatbeleid, Politiek

Getagged , , , , , , ,

Het fundament onder de moderne klimaatwetenschap is 200 jaar oud

Geplaatst op 23 juli 2024door | 38 reacties
Portret van Fourier door Julien Leopold Boilly

Sommige inzichten in het weer en het klimaat zijn oeroud. Ze gaan terug tot Meteorologica van Aristoteles, of nog  veel verder. Maar kennis van veranderingen van het klimaat is veel recenter, zeker als het over veranderingen op wereldschaal gaat. Het fundament onder die kennis werd precies 200 jaar geleden gelegd, door Jean Baptiste Joseph Fourier (1768 – 1830). Die publiceerde in 1824 zijn artikel ‘Remarques générales sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires’ (Annales de Chimie et de Physique, 27 (1824) 136–67; in 1837 in het Engels vertaald door Ebeneser Burgess. Merkwaardig genoeg bleef een nieuwe versie van het artikel uit 1827 met enkele kleine correcties en uitwerkingen ruim een eeuw lang onvertaald, maar wordt tegenwoordig juist dat latere artikel vaak genoemd als eerste beschrijving van het broeikaseffect). Fourier was op zoek naar kennis over warmte en had daarbij in de loop van de tijd al het een en ander geschreven over de temperatuur van het aardoppervlak, en de factoren die daarop van invloed zijn. In 1824 zette hij zijn ideeën hierover (min of meer) overzichtelijk bij elkaar. Twee van die inzichten zijn van groot belang voor de hedendaagse natuurwetenschappelijke kennis van de werking van het klimaat op planetaire schaal.

Fourier was van eenvoudige afkomst en werd op jonge leeftijd wees. Hij werd opgeleid bij de Benedictijnen en wilde intreden in die kloosterorde. Daar is het nooit van gekomen. In het roerige politieke klimaat van het Frankrijk van zijn tijd kwam hij in allerlei andere functies terecht, vaak tegen wil en dank: leraar, diplomaat, geheim agent en politicus. Hij was twee keer in zijn leven politiek gevangene, was bevriend met Napoleon, kreeg de titel van baron en raakte die een paar jaar later weer kwijt. Een saai leven kun je het niet noemen.

Lees verder →

38 reacties

Geplaatst in Atmosferische wetenschap, broeikaseffect, Klimaatwetenschap, Stralingsbalans, wetenschap, Zonder categorie

Getagged ,

Tijdelijke en blijvende veranderingen in de stralingsbalans, als gevolg van het versterkte broeikaseffect

Geplaatst op 10 juli 2024door | 29 reacties

De meeste lezers van ons blog zullen in grote lijnen bekend zijn met de werking van het broeikaseffect. Het aardoppervlak absorbeert ongeveer 70% van het zonlicht dat erop valt, zendt die energie weer uit als warmtestraling, die voor een aanzienlijk deel door broeikasgassen wordt geabsorbeerd. Daardoor is het aardoppervlak warmer dan het zonder broeikasaffect zou zijn. Of, zoals klimaatwetenschappers het zeggen: het broeikaseffect beïnvloedt het radiatief-convectieve evenwicht aan het aardoppervlak en daarmee de temperatuur. Meer broeikasgassen betekent meer absorptie van warmtestraling en dus een hogere temperatuur aan het oppervlak. Simpel, zou je zeggen. Toch zitten er nog best wat adders onder het gras. Één zo’n adder is de permanente verschuiving in de stralingsbalans die het gevolg is zogenaamde albedo-terugkoppelingen: een afname van de ijsbedekking en bewolking die het gevolg zijn van de initiële opwarming door een versterkt broeikaseffect. Het reflecterend vermogen van de aarde wordt daardoor minder, en er wordt dus meer zonlicht geabsorbeerd. Dit versterkt de opwarming.

Het gevolg van die albedo-terugkoppelingen is verrassend: door een sterker broeikaseffect absorbeert de atmosfeer meer warmtestraling, maar toch zendt de aarde na verloop van tijd niet minder, maar juist meer van die straling uit. Dit komt doordat er, door de albedo-terugkoppelingen, uiteindelijk meer zonlicht wordt geabsorbeerd, wat weer doorwerkt in de uitgezonden warmtestraling. Het is tegenintuïtief, maar wel helemaal logisch volgens de natuurkunde van het klimaatsysteem. Wat gedachtenexperimenten, ondersteund door enkele afbeeldingen uit een artikel hierover van 10 jaar geleden, helpen om dat te begrijpen.

Lees verder →

29 reacties

Geplaatst in Atmosferische wetenschap, broeikaseffect, klimaatverandering, Klimaatwetenschap, Stralingsbalans

Getagged , , ,

Waarom onze CO2-uitstoot naar nul moet om de temperatuurstijging te stoppen

Geplaatst op 3 juli 2024door | 12 reacties

Gastblog van Prof. dr. Guido van der Werf

In het Parijs-akkoord is afgesproken om de opwarming te beperken tot 2°C en te streven naar 1,5°C. Om de opwarming te stoppen, moet de netto uitstoot van broeikasgassen naar nul. Vooral onze CO2-uitstoot moet dus fors dalen en de uitstoot die niet vermeden kan worden moet gecompenseerd worden door zogenaamde negatieve emissies (CO2-verwijdering). Hoewel het netto-nul idee niet heel oud is, is het wel de basis voor het mondiale klimaatbeleid en daarmee een belangrijk concept met verstrekkende maatschappelijke gevolgen. Hier kijken we waar het netto-nul idee op gebaseerd is.

Het aardsysteem is complex en fascinerend, maar ondanks alle complexiteit in het aardsysteem is er een simpele relatie tussen de mate van opwarming en onze cumulatieve (opgetelde) uitstoot. In onderstaande figuur staat die recht evenredige relatie, op basis van historische gemeten data. De rechte lijn is ook geldig voor de toekomst en wordt daarmee bijvoorbeeld gebruikt om het koolstofbudget te bepalen om onder een bepaalde temperatuurstijging te blijven.

Figuur 1. Verband tussen cumulatieve (opgetelde) CO2-uitstoot en temperatuurstijging voor ieder jaar tussen 1850 en 2023. Door natuurlijke variatie en de invloed van andere factoren dan CO2 is er ruis rondom de relatie. Op basis van deze relatie kan het koolstofbudget om onder een bepaalde temperatuur te blijven uitgerekend worden, dit zijn de pijlen onderin (om onder de 1,5 dan wel 2,0 graden te blijven). Met huidig toegezegd beleid zouden we volgens deze relatie rond de 2,5 graden opwarming verwachten.

Volgens de huidige inzichten blijft die een-op-een relatie dus ook bestaan in de toekomst, ook als onze uitstoot gaat dalen. Dat is een belangrijk gegeven en de basis van onze doelstellingen om aan het Parijs-akkoord te voldoen. Waar voorheen de nadruk nog wel eens lag om de CO2-concentratie onder een bepaalde waarde te houden, is het doel nu om de temperatuur onder een bepaalde waarde te houden. In dit overzichtsartikel van een van de grondleggers van het netto-nul concept, Myles Allen, staat dit verder uitgewerkt inclusief een wiskundige afleiding. Hier kijken we naar de onderliggende redenen achter het netto-nul concept. Om die te begrijpen moeten we twee vragen beantwoorden:

  1. Wat gebeurt er met onze uitgestoten CO2?
  2. Hoe reageert het aardsysteem op een verstoring zoals extra CO2?

We beginnen met de tweede vraag.

Wat doet CO2 met de temperatuur?

In het verleden werd er vaak een standaardsimulatie gedaan met klimaatmodellen: 70 jaar lang werd de CO2-concentratie in het model met 1% per jaar verhoogd tot die een verdubbeling bereikte en van 280 deeltjes per miljoen (ppm) pre-industrieel naar 2 × 280 = 560 ppm was verhoogd. Daarna werd deze concentratie constant gehouden in het model, zie Figuur 2a.

Figuur 2. Geschematiseerde computersimulatie waarin de CO2-concentratie verdubbelde in 70 jaar tijd waarna de concentratie constant gehouden werd (boven, blauwe lijn) en de daardoor veroorzaakte temperatuurstijging volgens de simulatie (onder, rode lijn). De belangrijkste les voor hier is dat de temperatuur nog blijft stijgen, ook als de CO2-concentratie constant blijft.

In die 70 jaar warmt het klimaat in het model op, en die opwarming gaat recht evenredig met de cumulatieve uitstoot (Figuur 2b). Maar, en dit is belangrijk voor de rest van het verhaal, na 70 jaar stopt die temperatuurstijging niet maar gaat hij door, ondanks dat de CO2-concentratie gelijk blijft! Die opwarming gaat wel langzamer dan voorheen, en met het verstrijken van de jaren wordt de opwarming steeds trager.

Lees verder →

12 reacties

Geplaatst in CO2, Klimaatwetenschap, kooldioxide, koolstofbudget

Getagged , , , , , , , , ,

Wereld nadert blessuretijd om reusachtige klimaatramp in Atlantische Oceaan te voorkomen

Geplaatst op 28 juni 2024door | 14 reacties

Gastblog door Rolf Schuttenhelm

Een alarmbel in de Volkskrant: instorting van de warme Golfstroom zou al over enkele decennia kunnen plaatsvinden, met verstrekkende gevolgen, zoals een radicale afkoeling van Europa, inclusief een de facto einde aan de akkerbouw. Klopt die tijdlijn? Kloppen de gevolgen? En valt er nog iets aan te doen? Het zijn prangende vragen, gezien de enorme gevolgen voor onze eigen samenleving en de volledige mensheid – áls dit verhaal klopt.

Hier vast het korte antwoord: de studies rammelen nog wat, maar de metingen zijn zorgwekkend. De gevolgen liggen waarschijnlijk anders, maar zijn daarmee – ook voor Nederland – helaas niks minder ernstig. En ja, er is handelingsperspectief – maar de tijd dringt.

Even de basis: dankzij de warme Golfstroom heeft Europa sinds mensenheugenis een mild klimaat, met volop akkerbouw en grote aantallen mensen. Door diezelfde oceaanstroming zijn ook elders op de planeet de kaarten geschud zoals we ze kennen: de ligging van de Sahara, tropische regenwouden, kustzeeën vol plankton en vis.

Die realiteit kan volledig op z’n kop worden gezet als de Golfstroom stilvalt. En dat is precies waar wetenschappers al vele jaren voor waarschuwen, als een van de meest paradoxale gevolgen van de huidige klimaatverandering

Maar volgens oude modelstudies was die toekomst ‘geruststellend’ ver weg. Ineenstorting van de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), zoals de stroming officieel heet, zou pas over eeuwen zover zijn, als de Groenlandse ijskap ver genoeg was afgesmolten om met een grote hoeveelheid zoet smeltwater het aandrijfmechanisme van de stroming om zeep te helpen. Andere gevolgen van klimaatverandering, zoals toename van weersextremen, leken veel urgenter – die zien we nu al.

Oceaanstromingen in het Noorden van de Atlantische Oceaan. Bron: R. Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCRP

80 procent minder landbouw

Dat beeld begon te schuiven nadat wetenschappers tien jaar geleden begonnen met structurele metingen van een belangrijke aftakking van de stroming bij Groenland – en die metingen naast hun modellen legden. Voorzichtige conclusie: de werkelijkheid zou wel eens een stuk sneller kunnen gaan dan de projecties. Sindsdien rommelt het in de academische wereld.

Lees verder →

14 reacties

Geplaatst in kantelpunten, Klimaatwetenschap, Oceanen

Getagged , , , , , , , ,

Een voorstel voor nieuwe scenario’s voor de komende IPCC-cyclus

Geplaatst op 18 juni 2024door | 12 reacties
Schetsmatige impressie van de voorgestelde scenario’s. Bron: Meinshausen et al.

Onlangs verscheen een artikel met voorstellen voor nieuwe scenario’s ten behoeve van het volgende IPCC Assessment Report (AR7). Het is in feite een verslag van een workshop die plaatsvond in april 2023 met als onderwerp: ‘Use of Scenarios in AR6 and Subsequent Assessments’. Er staan interessante voorstellen in het artikel, maar er zijn ook wel wat punten die in mijn ogen ontbreken, terwijl die ook aandacht hadden verdiend.

Met het oog op de kritiek dat eerdere scenario’s onvoldoende rekening hielden met rechtvaardigheid, waar Arthur afgelopen april over schreef, heb ik eerst maar eens naar de auteurslijst van nieuwe voorstel gekeken. Het goede nieuws is dat alle continenten (behalve Antarctica, natuurlijk) vertegenwoordigd zijn. Maar heel evenwichtig is de verdeling van auteurs over de wereld allerminst. Het lijkt erop dat scenario-ontwikkeling vooral een West-Europese aangelegenheid is. Een behoorlijke meerderheid van de 41 auteurs is daar werkzaam. Verder doen er ook aardig wat Australiërs mee. Ook best opvallend dat de VS maar matig vertegenwoordigd is met 2 auteurs, hoewel dat land zo’n belangrijke speler is in de wereld van de klimaatwetenschap. China, een andere belangrijke speler, ontbreekt helemaal.

Hoewel ongelijkheid meermaals als aandachtspunt wordt genoemd in het artikel, is er weinig concreets over terug te vinden in de voorstellen. Het zou kunnen zijn dat het abstractieniveau van die voorstellen te hoog is, en dat aandacht voor ongelijkheid dus vooral relevant is bij de verdere uitwerking ervan. Toch had dat dan wel wat explicieter benoemd mogen worden, lijkt me.

Lees verder →

12 reacties

Geplaatst in Emissies, IPCC, klimaatbeleid

Getagged , ,

Open discussie zomer 2024

Geplaatst op 10 juni 2024door | 120 reacties

Sinds vorig jaar presenteert een groep wetenschappers jaarlijks een overzicht van een aantal belangrijke indicatoren van klimaatverandering: het Indicators of Global Climate Change initiative of IGCC. Ze volgen daarbij de methodes van het laatste IPCC-rapport. Afgelopen week publiceerde deze groep voor de tweede keer hun uitgebreide rapportage. Ook lanceerden ze de Climate Change Tracker, die een overzicht geeft van de belangrijkste data. Een mooie aanvulling op de al langer bestaande Climate Action Tracker, waar wordt bijgehouden hoe het ervoor staat met wereldwijde plannen en ambities voor de vermindering van de uitstoot.

Een heel andere wetenschappelijke update verscheen wat langer geleden. Het is een nieuwe schatting van de klimaatgevoeligheid, op basis van een methode waarover we in 2020 hebben geschreven. Het goede nieuws is dat de schatting naar beneden is bijgesteld, maar jammer genoeg wel maar een beetje. Het zal de kans dat we onder de 1,5 °C opwarming blijven er niet noemenswaardig groter op maken, is mijn inschatting.

Dit, en allerlei andere klimaatgerelateerde zaken kunnen besproken worden in deze open draad.

120 reacties

Geplaatst in Open discussie

Getagged , , ,

Bestaat goed nieuws over klimaatverandering? Het RCP 8.5 scenario

Geplaatst op 4 juni 2024door | 12 reacties

Gastblog van Prof. Guido van der Werf

Samenvatting

  • De CO2-uitstoot door de verbranding van fossiele brandstoffen is onder het hoogste emissiescenario gekomen en zal daar waarschijnlijk steeds verder van verwijderd raken.
  • Voor de belangrijkste andere antropogene factoren die voor opwarming zorgen (CO2-uitstoot door ontbossing, uitstoot van methaan, uitstoot van lachgas, afname uitstoot van fijnstof), zitten we echter nog steeds rond of zelfs boven dat hoogste scenario.
  • Dat betekent dat we op dit moment nog dicht bij het hoogste scenario zitten wat forcering betreft, maar het is aannemelijk dat we er op termijn steeds verder onder komen te zetten. Dit is met name omdat de CO2-uitstoot door fossiele brandstoffen de belangrijkste factor is, en het verschil met het hoogste scenario met de jaren steeds groter wordt. Om de temperatuurstijging te stoppen moet de totale CO2-uitstoot echter naar netto nul.
  • Er is dus zeker goed nieuws te melden, maar zolang de mondiale uitstoot niet daalt, neemt ook de kans dat we de temperatuurstijging kunnen beperken tot 2 graden, laat staan 1,5 graad, af.

Inleiding

Om iets over de menselijke invloed op het klimaat van de toekomst te zeggen moeten we ten eerste begrijpen hoe gevoelig het klimaat is voor onze uitstoot, en ten tweede wat onze toekomstige uitstoot zal zijn. Dat eerste is een natuurkundig kenmerk van het klimaatsysteem waar wij niks aan kunnen veranderen, het tweede hangt juist sterk af van menselijke keuzes, nu en in de toekomst. Belangrijke factoren voor de toekomstige uitstoot zijn hoe de bevolkingsgroei – of krimp zich zal ontwikkelen, hoe groot de vraag naar energie zal zijn, hoe we aan die vraag naar energie voldoen, maar ook bijvoorbeeld hoe ons toekomstige dieet er uit ziet.

Om die ontwikkelingen te schetsen worden scenario’s ontwikkeld, en het afgelopen decennium hebben we veel gebruik gemaakt van een set scenario’s die zo’n 15 jaar geleden zijn ontwikkeld. In die 15 jaar is er veel gebeurd en het is informatief om terug te kijken waar we nu staan ten opzichte van die scenario’s. En dan met name in hoeverre we ons ontworsteld hebben aan het hoogste scenario dat tot zo’n vier tot vijf graden opwarming leidt in 2100, het zogenaamde RCP 8.5 scenario. RCP staat voor ‘Representative Concentration Pathway’ en 8.5 voor de zogenaamde stralingsforcering die we in dat scenario voor het jaar 2100 verwachten, namelijk 8,5 Watt per vierkante meter extra ten opzichte van pre-industrieel.

Over dit thema is op dit blog al eerder geschreven en de laatste tijd is er veel media-aandacht voor, mede door de publicatie van het boek “Not the end of the world” van Hannah Ritchie (zie ook deze inspirerende Ted-talk) en het wat provocerendere “Climate change isn’t everything” van Mike Hulme. Zowel Ritchie als Hulme wijzen erop dat de aarde niet meer afstevent op vier tot vijf graden opwarming. En hoewel er wel wat af te dingen is op Ritchie’s verhaal heeft het ook een interessante discussie veroorzaakt over of je dit goed nieuws mag noemen, bijvoorbeeld in het NRC.

Uiteraard is het enorm goed nieuws als de ergst denkbare scenario’s niet uitkomen. Maar komen daarmee de doelstellingen van het verdrag van Parijs in zicht? En verder, het goede nieuws zit met name in de uitstoot van CO2 door de verbranding van fossiele brandstoffen, maar dat is niet de enige factor die voor opwarming zorgt. Hoe zit het bijvoorbeeld met methaan en lachgas? In dit blog gaan we dat uitzoeken.

Lees verder →

12 reacties

Geplaatst in broeikasgassen, CO2, Emissies, klimaatverandering, Methaan, opwarming, Zonder categorie

Getagged , , , , , , , ,

Orde en chaos in het klimaat

Geplaatst op 27 mei 2024door | 6 reacties

Ooit, lang geleden, kon je op zondag, ik meen na de voetbalsamenvattingen van Studio Sport, naar de Lotto-trekking kijken. Die verliep via een vaste procedure. Eenenveertig genummerde balletjes zaten keurig op volgorde in een houder waaruit ze allemaal tegelijk werden losgelaten. Ze vielen in een grote, bol van plexiglas die even ronddraaide. Na een aantal rotaties keerde de draairichting om, waardoor enkele balletjes in een gootje terechtkwamen. Het eerste balletje in het gootje kwam naar buiten. Het hele procedé herhaalde zich nog zes keer, en daarmee had je de uitslag van zes winnende getallen plus een reservegetal.

Wat mij fascineerde, was dat dat helemaal identieke proces elke keer een andere uitkomst opleverde. Blijkbaar was ik als kind al geneigd tot deterministisch denken. En dat bracht me bij de voor de hand liggende verklaring. Natuurlijk zijn die balletjes niet helemaal perfect rond, is het materiaal waar ze van gemaakt zijn niet overal exact even dik of zwaar, of kunnen kleine verschillen in temperatuur of luchtdruk ervoor zorgen dat de balletjes net iets anders over elkaar rollen. Zo konden hele kleine, op het oog onwaarneembare verschillen de trekking perfect onvoorspelbaar maken. Het is, leerde ik pas veel later, een voorbeeld van gevoelige afhankelijkheid (sensitive dependence). En dat begrip is waar het in de chaostheorie om draait: deterministische processen die toch een onvoorspelbaar verloop hebben.

De paradox van deterministische chaos

Er zit een paradox in een chaotisch systeem, zoals de lottoballetjesmachine. Alles wat er gebeurt, verloopt volgens vrij eenvoudige natuurwetten van oorzaak en gevolg. En toch is de uitkomst in onze beleving puur toeval. Maar omdat die wetten van oorzaak en gevolg van toepassing zijn, zit er altijd wel een grens aan dat toeval. Er kwam nooit meer dan één balletje tegelijk uit de machine. Het getal op dat balletje was nooit groter dan 41. En dat er in plaats van een lottoballetje ineens een kaasblokje naar buiten kwam was uitgesloten. Voor een lottoballetjesmachine heb je natuurlijk geen complexe theorie nodig om dergelijke grenzen van het toeval in te zien. Voor andere chaotische (of, in jargon: non-lineaire dynamische) systemen liggen die grenzen nog wel eens minder voor de hand. En daar kan de kennis van de chaostheorie behulpzaam zijn.

De vlinder van Lorenz
Lees verder →

6 reacties

Geplaatst in Atmosferische wetenschap, Klimaatmodellen, Klimaatwetenschap, Zonder categorie

Getagged , , ,