Weersverwachting » Klimaatverandering

Meer aanwijzingen voor een verband tussen aanhoudend extreem zomerweer en snelle opwarming in het Noordpoolgebied

Schematische weergave van een blokkade

Dat extreem zomerweer extremer kan worden in een warmer klimaat ligt voor de hand. Als de temperatuur stijgt kunnen hittegolven warmer worden, vaker voorkomen of langer duren. Of alle drie. En uit warmere oceanen verdampt meer water, wat extremere neerslag tot gevolg kan hebben. Dit soort veranderingen is te verwachten op basis van vrij simpele fysische (of: thermodynamische) processen. Maar er is ook een ander soort veranderingen mogelijk, dat te maken heeft met de atmosferische dynamiek. De aarde warmt niet overal evenveel of even snel op. Land warmt sneller op dan oceanen, en door arctische amplificatie warmt het Noordpoolgebied sneller op dan de tropen. Temperatuurverschillen drijven de circulatie in de atmosfeer aan. Als die temperatuurverschillen veranderen, kan er dus ook wat veranderen in stromingspatronen in de atmosfeer. En dat kan op bepaalde plekken op aarde gevolgen hebben voor het weer.

De atmosferische dynamiek is veel complexer dan de thermodynamica van het klimaat. Hoe die dynamiek verandert in een veranderend klimaat is dan ook niet zo makkelijk te voorspellen. Klimaatmodellen simuleren zulke veranderingen niet zo goed. Er is dus nog de nodige onzekerheid over wat op dit punt zal gebeuren als het klimaat verder opwarmt. Terwijl het wel belangrijk is, omdat het veel invloed kan hebben op wat er met het klimaat gebeurt op lokaal niveau. Het vergaren van kennis hierover is daarom een belangrijk aandachtspunt van de klimaatwetenschap.

Hoeveel invloed atmosferische dynamiek kan hebben, hebben we afgelopen zomer gemerkt. Een hogedrukgebied dat lang op ongeveer dezelfde plek boven Scandinavië bleef liggen – in meteorologisch jargon: een blokkade – zorgde voor een aanhoudende stroom van warme en droge lucht. Had die blokkade op een andere plek gelegen, dan hadden we misschien de hele zomer in de regen gezeten.

De blokkade boven Scandinavië in zomer 2018. Bron: Jan Visser op Twitter

Blokkades zijn al enkele jaren een belangrijk onderwerp in het klimaatonderzoek. Ze hangen samen met kronkels in de straalstroom, Rossby-golven of planetaire golven genaamd, en er zijn aanwijzingen dat er iets verandert in het gedrag van die kronkels. Dat veranderende gedrag zou wel eens te maken kunnen hebben met het opwarmende klimaat. De straalstroom wordt aangedreven door het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen. Dat temperatuurverschil wordt, vooral op het noordelijk halfrond, kleiner door de arctische amplificatie. De invloed hiervan op de atmosferische circulatie kan op verschillende manieren zichtbaar worden. Er zijn duidelijke aanwijzingen dat het leidt tot afzwakking van de activiteit in “storm tracks” (gebieden waarin stormdepressies zich bewegen) op gematigde breedtegraden in de zomer. Dit is een robuust signaal in zowel waarnemingen (over 1979 – 2016) als in modellen. Andere veranderingen die van invloed kunnen zijn op het zomerweer zijn een verplaatsing van de straalstroom in zijn geheel en een verandering in het gedrag van de Rossby-golven. Over die veranderingen is de wetenschap nog volop in ontwikkeling.

Schematische weergave van verwachte veranderingen in atmosferische circulatie als gevolg van arctische amplificatie. Bron: Coumou et al. 2018

Onderzoek heeft de afgelopen jaren laten zien dat hoe arctische amplificatie het gedrag van Rossby-golven kan beïnvloeden. Onder bepaalde omstandigheden kunnen Rossby-golven in de straalstroom  ‘gevangen’ gevangen raken op een bepaalde plek. Dit heeft deels te maken met karakteristiek golfgedrag, dat lijkt op resonantie. Daarnaast kunnen hoogteverschillen in het landschap of temperatuurverschillen tussen land en oceaan de stroming geleiden. Als die effecten elkaar versterken kan een behoorlijk stabiel patroon ontstaan. De versterkte opwarming van land gebieden in het hoge noorden (Siberie, Canada) maakt dit soort omstandigheden waarschijnlijker – zo is de theorie ten minste. Bij zo’n stabiel patroon heeft een flink gebied voor langere tijd hetzelfde weer: op de ene plek blijft het warm en droog en op de andere plek juist koud en nat. Droogte in één gebied en wateroverlast elders kunnen dan twee kanten van één medaille zijn.

In een artikel in Science Advances worden nieuwe aanwijzingen gepresenteerd voor de invloed van de arctische amplificatie op dit fenomeen, dat quasi-resonante versterking van Rossby-golven wordt genoemd. Het onderzoek is vooral noest speurwerk. Daarover zo dadelijk wat meer. Eerst, in het kort, de resultaten.

De omstandigheden waaronder quasi-resonante versterking kan optreden zullen in een warmer klimaat vaker voorkomen volgens de meeste klimaatmodellen. De mate waarin varieert sterk tussen modellen. De onzekerheid over wat we in de toekomst kunnen verwachten is dus aanzienlijk. De onzekerheid hangt grotendeels samen met de complexiteit van de atmosferische dynamiek. Maar ook menselijke emissies zijn een oorzaak van onzekerheid. Het gaat dan niet alleen om broeikasgassen, maar ook om aerosolen. Aerosolen hebben, anders dan broeikasgassen als CO2 en methaan, een te korte verblijftijd in de atmosfeer om zich over het hele aardoppervlak te kunnen verspreiden. De concentraties, en dus het afkoelende effect op het klimaat, zijn het hoogst in de omgeving van waar de emissies plaatsvinden. Veel van die bronnen bevinden zich op gematigde breedtegraden op het noordelijk halfrond. De verwachting is dat de emissies van aerosolen de komende decennia flink af zullen nemen, en dat gebieden waar dat gebeurt extra op zullen warmen. Het effect daarvan op de straalstroom zou tegengesteld kunnen zijn aan dat van de arctische amplificatie.

Het zal duidelijk zijn: met alle onzekerheden die er zijn wagen de onderzoekers zich niet aan harde voorspellingen. Wel wijzen ze er op dat onzekerheid niet noodzakelijk goed nieuws is. Het is niet uit te sluiten dat blokkades in een warm klimaat fors toe zullen nemen in aantal, of in duur, of in beide. Sommige delen van de wereld zouden daardoor in de toekomst in de zomer veel vaker te maken kunnen krijgen met aanhoudende droogte en andere delen juist met lange periodes van (mogelijk extreme) neerslag. De grote onzekerheid maakt het extra moeilijk om hierop te anticiperen.

Tenslotte nog iets over de aanpak van het onderzoek. Sommige mensen wekken graag de indruk dat klimaatonderzoek niet meer voorstelt dan modelletjes draaien. En dat klimaatwetenschappers de resultaten van zulke modelberekeningen klakkeloos napraten. Dit onderzoek laat zien hoe misplaatst zulke suggesties zijn. In werkelijkheid vormen waarnemingen en kennis van atmosferische fysica het vertrekpunt van dit type onderzoek. Minutieuze vergelijking van waarnemingen met modellen en van modellen onderling helpt bij de analyse. De verschillen die in die vergelijkingen worden gevonden zijn zeker zo interessant als de overeenkomsten. Want meer begrip van verschillen tussen waarnemingen en modellen, of tussen modellen onderling, kan meer inzicht in de werking van het klimaat opleveren. Het is speur- en puzzelwerk waarmee de wetenschap stapje voor stapje voortschrijdt.

Ronsweer dankt KNMI Dim Coumou voor de publicatie van dit stuk.

Ja, de mens is verantwoordelijk voor de opwarming van de aarde.

Eerder verschenen op RTLZ, in antwoord Roderick Veelo en Marijn Poels:

We horen het vaak: de meeste klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat de aarde opwarmt door toedoen van de mens. Dit is keer op keer aangetoond op basis van literatuuranalyses en enquêtes, en de mate van consensus ligt steevast tussen de 90% en de 100%. Maar hoe weten we nu of die wetenschappers het wel bij het juiste eind hebben?

Een aantal conclusies van de klimaatwetenschap is zo goed als zeker. Zo is al in de 19de eeuw aangetoond dat gassen zoals CO2 infraroodstraling absorberen, en daardoor het warmteverlies van de aarde temperen. Dit is inmiddels middelbare school natuurkunde. Ook weten we dat de toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer komt door het verbranden van fossiele brandstoffen. De koolstof in de CO2 heeft namelijk een fossiele vingerafdruk, die ondubbelzinnig de afkomst verraadt. Meer CO2 betekent dus een dikkere deken van CO2 om de aarde heen, die daardoor wel moet opwarmen.

Maar het klimaat is toch altijd al veranderd, lang voordat de mens op het toneel verscheen? Jazeker. En de studie daarvan, paleoklimatologie, laat zien dat CO2 vaak een sleutelrol vervulde bij die klimaatveranderingen in het verre verleden. Modellen, gebaseerd op natuurkundige kennis van het klimaatsysteem, kunnen de recente opwarming goed verklaren, maar alleen als daarbij ook de menselijke invloeden zoals emissies van broeikasgassen en aerosolen (fijn stof) worden meegenomen.

Oftewel, meerdere bewijslijnen bevestigen de conclusie dat menselijk handelen de belangrijkste oorzaak is van de huidige opwarming. Zou het kunnen dat al die wetenschappers het faliekant mis hebben? Dat kun je natuurlijk nooit uitsluiten, maar voor een dergelijke boude stelling heb je dan wel heel sterke bewijzen nodig (‘extraordinary claims require extraordinary evidence’). En dat ontbreekt steevast aan dit soort claims.

Zo heeft Roderick Veelo het in zijn opiniestuk van 19 oktober over een “opgelegde eensgezindheid zonder tegenspraak”. Ik denk dat de heer Veelo nooit een wetenschappelijke conferentie heeft bijgewoond, want ik kan hem vertellen dat wetenschappers niets liever doen dan elkaar tegenspreken en corrigeren. Eensgezindheid  is vaak ver te zoeken. Geen wonder, want wetenschappelijke roem krijg je niet door je collega’s braaf na te praten; je moet met nieuwe inzichten komen! Over de grote lijn echter, zoals hierboven kort beschreven, zijn vrijwel alle klimaatwetenschappers het wel eens. Net zoals de meeste theoretisch fysici het eens zijn over Einstein’s theorieën. Dat ze om de haverklap een e-mail krijgen van iemand die meent het ultieme bewijs te hebben dat Einstein er helemaal naast zat zal hooguit tot een lach of wat irritatie leiden, maar zal hun inzichten meestal niet beïnvloeden.

Ook bij de klimaatwetenschap heb je mensen die zonder enige bewijsvoering stellen dat bovenstaande conclusies over CO2 en klimaat helemaal niet kloppen. Vaak gaat het dan om claims die door de wetenschap allang zijn onderzocht en weerlegd. Zo beweert Piers Corbyn bijvoorbeeld dat de CO2 uit de oceanen komt; niet van fossiele brandstoffen. Echter, de CO2-concentratie in de oceanen neemt niet af, wat je dan zou verwachten, maar toe. Corbyn’s ideeën hierover zijn dus in strijd met de waarnemingen.

Dat weerhoudt documentairemaker Marijn Poels er niet van om hem uitgebreid aan het woord te laten in zijn documentaire “the uncertainty has settled”. Poels noemt Corbyn’s ideeën “genuanceerd”, terwijl het gewoon indruist tegen de wet van behoud van massa. Een uitgebreide kritiek op de documentaire vindt u op ons klimaatblog.

In een radiodebat tussen mij en Poels zei hij: “Of meneer Corbyn heeft gelijk, of meneer Verheggen, daar ga ik niet over; ik ben geen wetenschapper.” Poels vindt dat hij als journalist niet hoeft uit te zoeken wie er onzin kletst en wie niet: “ik heb geen verantwoordelijkheid”. Dat vind ik een betreurenswaardige houding voor een documentairemaker, wat toch meestal onder het genre ‘non-fictie’ wordt geschaard.

Poels en Veelo hebben zelf in hun stukken geen inhoudelijke kritiek op de wetenschap; ze bedienen zich hoofdzakelijk van retoriek en vage beschuldigingen. Dat is een bekend patroon: als je de wetenschappelijke conclusies naast je neer wilt leggen, maar je hebt geen solide inhoudelijke argumenten, dan biedt een complottheorie uitkomst om te verklaren waarom al die wetenschappers er toch van die rare denkbeelden op na houden. Een andere verklaring voor de brede wetenschappelijke consensus zou natuurlijk kunnen zijn dat de diverse bewijslijnen nu eenmaal heel sterk en consistent een bepaalde richting op wijzen: de aarde warmt op en dat komt door ons.

Naschrift:

Stephan Okhuijsen had eveneens een stevige repliek op Veelo op de blog Sargasso, maar benaderde het vanuit een heel andere invalshoek. Waar ik in bovenstaand stuk vooral benadruk wat we nu eigenlijk weten en hoe we dat weten, gaat Stephan vooral in op de achterliggende retoriek van Veelo. Hij schuwt het daarbij niet om zijn frustraties over Veelo’s gemakzuchtige manier van redeneren te uiten:

Dat de columnist toch de uitspraak “97 procent van de wetenschappers kan er naast zitten” doet, laat alleen maar zien dat hij zichzelf geen tijd gegund heeft om te bepalen hoe die wetenschap er dan uit ziet en waardoor het komt dat er zo’n grote consensus is. Dat is geen opgelegd verhaal, dat is het resultaat van heel veel heel serieus wetenschappelijk werk. Zeggen dat al die verschillende wetenschappers met al die verschillende visies in inzichten er simpelweg naast zitten, is eigenlijk een schoffering van de wetenschap.

Kaart anomalie zeeijs noordelijk halfrond
NB: de oranje lijn geeft de gemiddelde ijsomvang van 1979-2000 aan voor de getoonde dag. Actuele situatie Noordpoolijs (foto wordt elke dag vernieuwd)