De door IPCC 'vergeten' global warming

De twintigste eeuw kende twee - vrijwel identiek verlopende - opwarmingsperiodes: 1910-1945 en 1975-2000. Met één belangrijk verschil: tijdens de eerste periode speelden broeikasgassen nauwelijks een rol. Het IPCC erkent dat ze voor deze 'early 20th century global warming' geen sluitende verklaring heeft. Wat ziet IPCC over het hoofd? In hoeverre heeft dat gevolgen voor IPCC's conclusies inzake de tweede opwarmingsperiode?

Fig 1: Verloop van de mondiale temperatuur vanaf 1850. 

Bron: IPCC. De snelle opwarming 1975-2000 is vrijwel 

identiek aan die van 1910-1945. Voor laatstgenoemde 

periode heeft IPCC geen sluitende verklaring.

In het onderzoek naar de oorzaken (attributie) van de opwarming onderscheidt IPCC twee soorten 'forceringen': menselijke (AGW) en natuurlijke. De categorie 'natuurlijk' kent op zijn beurt slechts twee smaken: zon en vulkanische activiteit. De overblijvende 'ruis' wordt gezien als 'interne variabiliteit' die over langere periodes uitmiddelt (en dus geen invloed heeft op de energie-inhoud van het klimaatsysteem).

De, door IPCC niet te verklaren, vroege opwarming

Maar ten aanzien van de eerste opwarmingsgolf (grofweg 1910-1945) gaat die gedachtegang mank. Want gelet op de sterke stijging (circa 0,5 ᵒC) en de lange periode (> 30 jaar) was hier sprake van een heuse klimaatverandering, vrijwel identiek aan de periode 1975-2000 (figuur 1).

Fig 2: Tijdens de snelle opwarming begin vorige eeuw 

steeg de zeespiegel even snel als tegenwoordig. Bron: IPCC

Opmerkelijk is ook dat die periode getuige was van een versnelde zeespiegelstijging tot ongeveer 3 mm/jaar, vergelijkbaar met

die van de afgelopen twintig jaar (figuur 2).

Een dergelijke klimaatverandering kan niet zomaar worden afgedaan als 'ruis'. IPCC erkent dan ook geen sluitende verklaring te hebben voor deze periode (zie AR5-WG1, Chapter 10). De klimaatmodellen verklaren slechts iets meer dan de helft van de totale temperatuurstijging ad circa 0,5 ᵒC. Voor de attributie verlegt IPCC vervolgens het accent  - gemakshalve? - op de periode ná 1950. Tja.

De duizelingwekkende 'great ocean conveyor belt'

Wat was er dan wél aan de hand in de periode 1910-1945 (en mogelijk 1975-2000)? Antwoord: verandering in de intensiteit van de wereldomvattende oceaancirculatie. Die staat bekend als de thermohaline circulation (THC), de Atlantische tak van de THC wordt Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) genoemd (figuur 3). Die vervoert het tropische warmteoverschot naar de koude noordelijke poolstreek. De waterverplaatsing van de AMOC wordt geschat op 15 tot 20 miljoen m3/s en heeft een energetisch vermogen van één miljard megawatt. Onderweg naar het noorden staat de AMOC deze warmte af aan de atmosfeer, de waterstroom koelt onderweg af en wordt zouter. Nabij Groenland duikt - door het dichtheidsverschil - de afgekoelde stroom naar beneden om vervolgens via de diepe oceaan zijn weg

Fig 3: De 'oceanische transportband' die draagt zorg voor de

 herverdeling van warmte over de aardbol. Rood: warm en ondiep. 

Blauw: koud en diep. Zie tekst.

in zuidelijke richting te vervolgen. De totale omlooptijd van deze 'oceanische transportband' bedraagt duizend jaar. De warme ondiepe tak van de AMOC staat bekend als de fameuze 'Warme Golfstroom' die NW Europa aangenaam warm houdt. Ter indicatie: in de Noord-Atlantic is het gemiddeld vijf graden warmer dan op vergelijkbare hoogte in de Pacific.

Gevarieerd warmtetransport naar de koude poolstreken

Variaties in de intensiteit van de AMOC veroorzaken dus heftige temperatuurschommelingen in het Noord-Atlantische en Arctische gebied. De versnelde aanvoer van warmte heeft bovendien invloed op de sneeuw- en ijsbedekking (o.a. Arctisch zee-ijs, permafrost). Daardoor verandert het terugkaatsend vermogen van de aarde (albedo), met als gevolg dat het opwarmingssignaal wordt versterkt. Met als resultaat: opwarming van het noordelijk halfrond, reductie zee-ijs, extra warmteopname door de oceaan, versnelde stijging van de zeespiegel, etc.

Fig 4: De AMO-index als indicator voor de intensiteit 

van de AMOC. De omslagjaren (1910 en 1975) zijn duidelijk 

zichtbaar. Vanaf begin deze eeuw maakt hij pas op de plaats.

De vraag is dan of dergelijke variaties in de intensiteit van de AMOC zich daadwerkelijk hebben voorgedaan tijdens die twee opwarmingsperiodes. IPCC zegt - simpel geredeneerd - dat daarvoor geen bewijs bestaat. Probleem is echter dat er pas 10 jaar serieus gemeten wordt aan het volume- en warmtetransport van de AMOC. Gelukkig bestaat er een andere - afgeleide - indicator: de Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) waarvoor zelfs een index voor is ontwikkeld: de AMO-index. Deze AMO - een maat voor de oppervlaktetemperaturen van de noordelijke Atlantische Oceaan - is vanaf eind 19e eeuw redelijk bekend (figuur  4). Uit de grafiek blijkt dat de AMO in 1910 en 1975 omslaat in de richting van 'warm'. Dit - uiteraard - als gevolg van een toename in het warmtetransport van de AMOC: het ontbrekende puzzelstukje bij de opwarming van 1910-1945. En mogelijk - voor een deel - de verklaring voor de snelle opwarming tussen 1975 en 2000.

Uit figuur 4 blijkt dat de AMO-index sinds begin deze eeuw pas op de plaats lijkt te maken. Dat wordt bevestigd door de metingen aan de AMOC (sinds 2004): er lijkt sprake van een lichte afname. De afname van de AMOC is dus één van de verklaringen voor de hedendaagse 'hiatus' in de opwarming van het klimaat.

Blijvend effect

De natuurlijke 'multi decadal' variaties van de AMO en AMOC vertonen een quasiperiodiek karakter met een periode van circa 60 tot 70 jaar. Dan zou je kunnen redeneren dat het effect over langere termijn uitmiddelt. Maar dat is niet het geval. De AMOC  - met inbegrip van alle terugkoppelingen met de atmosfeer, zee-ijs, snow cover, permafrost - is namelijk geen lineair systeem. Er zit zogenaamde 'hysterese' in. De effecten van een toename van de AMOC , zoals in 1910-1945, worden derhalve niet volledig tenietgedaan als het systeem weer omslaat naar 'koud'. Ook verdwijnt de eerder opgeslagen extra energie in het klimaatsysteem niet zomaar de ruimte in. Ergo: het effect van de global warming van 1910-1945 is tot op de dag van vandaag aanwezig in het wereldklimaat.

Conclusies

Variaties in het warmtetransport van de AMOC hebben significant bijgedragen aan de snelle en langdurige opwarming gedurende 1910-1945 en 1975-2000. Dergelijke variaties hebben een grote invloed op de energie-inhoud van het klimaatsysteem en dienen derhalve beschouwd  te worden als een 'natuurlijke forcering' en niet als 'interne variabiliteit of ruis'. Omdat er sprake is van een niet-lineair systeem, blijft een deel van de opgenomen energie langdurig aanwezig in het klimaatsysteem. Geconcludeerd mag worden dat over de gehele vorige eeuw - ook ná 1950 - de natuurlijke bijdrage aan de klimaatopwarming groter is dan IPCC veronderstelt. En dus is de menselijke bijdrage (en de klimaatgevoeligheid voor CO2) geringer dan IPCC concludeert.

Onbegrijpelijk

De werking van de THC/AMOC, de relatie tussen AMO en AMOC, de koppeling tussen AMOC, atmosfeer en Arctisch zee-ijs, het albedo-effect van Arctisch zee-ijs, etc  is in vele tientallen peer-reviewed wetenschappelijke publicaties beschreven. Het is dan ook onbegrijpelijk dat IPCC daar geen rekening mee houdt in hun attributiestatement.

Ter afsluiting een passage uit een van de (vele) wetenschappelijke publicaties:

"The simulated temperature changes associated with THC variability cannot fully explain the 0.6 C of 20th century warming seen in both global and Northern Hemisphere mean temperature, but are large enough to modify estimates of the rate of anthropogenic climate change"

Waarvan akte.

----------------------------------

Voor meer informatie: zie mijn boek 'Aan de knoppen van het klimaat' Zie ook de recensies van o.a. De Volkskrant en NBD|Biblion.