Hiatus: is de mondiale opwarming aan het vertragen?

Transcriptie

1 Hiatus: is de mondiale opwarming aan het vertragen? In de periode is de mondiale temperatuurtrend beduidend kleiner dan in de decennia ervoor. Deze trendbreuk wordt ook wel hiatus genoemd. De hamvraag is of de vertraging in de temperatuurstijging tijdelijk of blijvend van aard is. Daarvoor moeten we naar de oorzaken kijken. Volgens het vijfde assessment rapport van het IPCC hebben in deze periode een aantal natuurlijke invloeden op het klimaat het opwarmende effect door de toename van broeikasgassen voor het grootste deel gecompenseerd. Gegeven de tijdelijke aard van deze natuurlijke invloeden lijkt het onwaarschijnlijk dat de vertraging in de opwarming op langere termijn doorzet. Wetenschappelijke discussie Wetenschappelijk zijn er twee vragen interessant: (1) Hoe verhouden de natuurlijke en menselijke invloeden op de mondiaal gemiddelde temperatuur zich tot elkaar? Bij de natuurlijke invloeden onderscheiden we toevallige fluctuaties (interne variabiliteit) en natuurlijke verstoringen van de energiehuishouding (stralingsforcering). Een substantieel onderdeel van de interne variabiliteit is El Niño en de tegenfase La Niña. Tijdens een El Niño is de wereldgemiddelde temperatuur hoger. Een sterke El Niño trad bijvoorbeeld op in 1998, waardoor dit jaar de boeken in ging als record warm in de reeks van instrumentele metingen. Natuurlijke verstoringen op de energiehuishouding zijn bijvoorbeeld veranderingen in zonne-activiteit en in het stofgehalte door vulkaanuitbarstingen. (2) In hoeverre zijn klimaatmodellen in staat om stagnaties in de trend te reproduceren? Klimaatmodellen reageren op de stralingsforceringen, ongeacht de herkomst (natuurlijk of antropogeen). Daarnaast laten ze ook toevallige fluctuaties zien als gevolg van de koppeling van de vele fysische processen, die in de modellen zijn ingebouwd.

2 Temperatuurtrends in cijfers In de tabel zijn voor drie verschillende tijdvakken de waargenomen temperatuurtrends in graden Celsius per decennium weergegeven. Verder wordt de nauwkeurigheid waarmee we de trend kunnen vaststellen (onzekerheidsmarge) genoemd. Tabel: waargenomen mondiale temperatuurtrends Periode Beste schatting trend In C per decennium Onzekerheidsmarge In C per decennium ,05-0,05 tot 0, , tot ,12 0,08 tot 0,14 Wat opvalt is dat de trend over het tijdvak ongeveer één derde is van de trend over het tijdvak Merk op dat de onzekerheid toeneemt naarmate het beschouwde tijdvak korter is. Dit is het gevolg van toevallige fluctuaties in het klimaat, die juist op de kortere termijn sterker kunnen zijn dan een lange termijn trend. Hiermee wordt de keuze van beginen eindpunt van de reeks belangrijk. Starten in een van de warmste jaren zoals 1998 geeft een heel ander resultaat dan beginnen met een relatief koud jaar; dit effect wordt sterker naarmate het tijdvak korter is. Figuur 1: Jaarlijks en wereldgemiddelde temperatuurafwijkingen ten opzichte van het gemiddelde over het tijdvak In de figuur zijn drie tijdreeksen weergegeven: HadCRUT4, GISS en NCDC MLOST [Bron: IPCC, 2013, figuur 2.19]

3 Het tweede dat opvalt is dat de temperatuurtrend over het gehele tijdvak positief is. Dit is ook het geval voor de periode Daardoor was het eerste decennium van de 21 e eeuw het warmste sinds het begin van de metingen, zo n anderhalve eeuw geleden. Het vorige record was het laatste decennium van de 20 e eeuw. Natuurlijke factoren versus antropogene invloed Op grond van vele studies concludeert het IPCC dat de waargenomen hiatus grofweg voor de helft kan worden toegeschreven aan koeling door toevallige natuurlijke fluctuaties (interne variabiliteit) en de andere helft door een negatieve trend in de externe forcering van de volgende componenten: - een uitzonderlijke rustige zon heeft een negatieve trend in de forcering van circa 0.10 Wm 2 per decennium veroorzaakt - kleinere vulkaanuitbarstingen hebben geleid tot een toename van het stofgehalte in de hogere atmosfeer. Volgens een grove schatting correspondeert dat met een negatieve trend in de forcering van 0.04 Wm 2 per decennium - satellietmetingen van het stofgehalte in de lagere atmosfeer tot circa 13 km (troposfeer) suggereren een kleine toename in de afgelopen 10 jaar, wat ook een kleine negatieve trend in de forcering oplevert. De forcering over het tijdvak door menselijke invloeden wordt geschat op circa 0,4 Wm 2 per decennium. Door de onzekerheid in de sterkte van de trend door zowel vulkanen als troposferisch aerosol stof is kwantificering van de totale bijdrage van de natuurlijke forceringen aan de hiatus lastig. Modellen versus waarnemingen van de temperatuurontwikkeling Het IPCC stelt dat de klimaatmodellen de waargenomen patronen van de jaarlijks gemiddelde oppervlaktetemperaturen sinds het midden van de vorige eeuw goed reproduceren. Dit betreft de snelle opwarming in de tweede helft van de twintigste eeuw en de tijdelijke afkoeling na sterke vulkaanuitbarstingen. De meeste modellen simuleren echter niet de waargenomen tempering in de opwarming gedurende het tijdvak van de hiatus. IPCC stelt voorzichtig dat het trendverschil tussen modellen en waarnemingen gedurende het tijdvak voor een substantieel deel het gevolg is van toevallige fluctuaties (interne variabiliteit). Daarnaast is er een discrepantie tussen de daadwerkelijk opgetreden forceringen en de forcering die in de modellen is gebruikt, zoals variaties in de zonne-energie en vulkaanstof. Tenslotte zijn systematische tekortkomingen van modellen deels de oorzaak van de discrepantie.

4 Onvoorspelbare karakter van natuurlijke factoren Het is bekend dat waargenomen trends gedurende jaren tot decennia gedomineerd kunnen worden door toevallige natuurlijke fluctuaties. Ook klimaatmodellen laten episoden zien van stagnatie of juist versnellingen in de temperatuurontwikkeling. Door het onvoorspelbare karakter van interne variabiliteit valt de timing in de modelsimulaties niet samen met de werkelijk opgetreden variaties. Anders gezegd: de natuurkundige processen die in klimaatmodellen zijn ingebouwd genereren een vergelijkbare interne variabiliteit zoals waargenomen. Door vele simulaties (met dezelfde forceringen) te maken ontstaat een band van mogelijke ontwikkelingen in de tijd. De natuurlijke realisatie valt binnen deze bandbreedte. Daarnaast zijn ook de natuurlijke forceringen zoals zonne-activiteit en vulkaanuitbarstingen onvoorspelbaar. Waarnemingen achteraf corrigeren voor natuurlijke invloeden Ondanks het onvoorspelbare karakter van natuurlijke invloeden, kan de waargenomen temperatuurontwikkeling achteraf wel gecorrigeerd worden voor deze invloeden. Zo kennen we grofweg de effecten van veranderingen in zonne-energie en het vulkaanstof op de jaarlijks gemiddelde temperatuur. Ook kunnen we de effecten van de opgetreden El Niño s of de tegenfase La Niña s aftrekken van de waargenomen wereldgemiddelde temperatuur. Een recente studie laat zien dat als de temperatuurreeksen worden gecorrigeerd voor drie natuurlijke invloeden (zonne-activiteit, vulkaanstof en de atmosfeer-oceaanschommeling El Niño / La Niña, de wereldgemiddelde temperatuur sinds het jaar waarin de satellietwaarnemingen begonnen gelijkmatig stijgt. Er is dan geen sprake meer van een afvlakking in de laatste veertien jaar (zie figuur 2). De trend sinds 1979 is in de orde van 0,17 C per decennium voor de reeksen die zijn gebaseerd op temperatuurmetingen aan het oppervlak (CRU, GISS en NCDC) en iets lager, rond de 0,15 C per decennium, voor de meest gebruikte satellietreeksen van het Remote Sensing Systems (RSS) en de University of Alabama in Huntville (UAH).

5 Figuur 2: Temperatuurreeksen gecorrigeerd voor drie natuurlijke invloeden ( adjusted data ): zonneactiviteit, vulkanisch stof in de hoge atmosfeer en de atmosfeer-oceaanschommeling El Niño / La Niña. [Bron: Foster and Rahmstorf, 2011].