Klimaat is meer dan de atmosfeer

Afgelopen woensdag gaf Roger Pielke sr. een presentatie in Wageningen bij de groep van Bert Holtslag. Ook Pavel Kabat was er en Leo Meyer en Bart Strengers van het Planbureau voor de Leefomgeving. Meyer en Strengers en enkele anderen die betrokken zijn bij het PCCC komen binnenkort met een uitgebreide reactie op mijn boek (een gepeperde reactie, aldus Meyer) en wilden wel eens met eigen ogen aanschouwen waarom ik een keer of 300 naar het werk van Pielke verwijs. Het deed me ook deugd om Henk Tennekes te zien, die in het verleden met Pielke heeft samengewerkt. Hij was op de hoogte dankzij de aankondiging hier en op climategate.nl (zo vervullen wij toch een functie).

In vergelijking met Al Gore is het verhaal van Pielke inhoudelijk gezien veel sterker, maar qua presentatietechniek kan de laatste nog heel wat opsteken van de eerste. Teveel slides met teveel tekst en die tekst werd dan ook nog in een moordend tempo voorgelezen. Maar goed, het gaat uiteindelijk om de inhoud en die was niet mis.

Het gaat te ver om het hele verhaal nog eens dunnetjes over te doen, ik zou zeggen blader dan door de slides heen. Ik focus hier met name op het laatste en belangrijkste deel waarnaar ook mijn kop verwijst: IPCC-benadering is doodlopend spoor (‘IPCC approach is a dead end’).

Atmosfeer
Waar komt het verhaal van Pielke nou op neer? Neem om te beginnen het plaatje boven dit bericht. Het klimaat bestaat uit de atmosfeer, de cryosfeer, het land en de oceanen. Niemand zal hier aanstoot aan nemen. Toch is Pielke’s boodschap dat het IPCC zich teveel focust op slechts een van deze vier, namelijk de atmosfeer. Daar speelt zich immers het broeikaseffect af. En dan is een belangrijke maat voor klimaat opeens de gemiddelde temperatuur over dertig jaar.

Opwarming van de aarde betekent dat er energie (uitgedrukt in Joule) in de bovengenoemde onderdelen van het klimaat wordt opgenomen. Het IPCC gebruikt als belangrijkste maat voor global warming de mondiale temperatuur, maar Pielke vindt dat een onbetrouwbare maat, zie zijn slide 24:

* Surface Radiative cooling to space is proportional to T**4
* Global warming (and cooling) is not the same as trends in the global annual average surface temperature
* Concurrent trends in absolute humidity influence trends in global warming and cooling
* Global annual average surface temperature trends are a function of height near the surface
* Observations of surface temperatures over land are frequently made at poorly sited locations
* Surface and lower tropospherictemperature trends are diverging from each other, with the surface having the larger increase

Oceanen
Als je de opwarming van de aarde wilt monitoren dan kun je het beste kijken naar de accumulatie van warmte in de oceanen, ofwel naar veranderingen in de Ocean Heat Content. Volgens een bekende tabel uit het IPCC-rapport (slide 5) is de netto forcering op het klimaat sinds 1750 1,72 W/m2 (dit is zonder eventuele feedbacks). Wat zien we daarvan terug in de oceanen?

Metingen wijzen uit dat de forcering tussen 1993 en 2003 ongeveer 0,6 W/m2 bedroeg, wat overeenkwam met simulaties van het GISS-model van James Hansen. Tussen 2004 en 2010 komen metingen van het ARGO-netwerk echter uit op het volgende (slide 8). Het gaat hier om voorlopige resultaten van Josh Willis:

Ocean Heat Content op basis van ARGO-metingen

De forcering die daaruit volgt bedraagt 0,16 W/m2 over de periode 2004-2010, wat aanzienlijk lager is dan klimaatmodellen verwachtten. Strengers vroeg terecht tot welke diepte dit is. Het antwoord is 750 meter en daar beneden gebeurde ook wel iets, maar volgens Pielke niet meer dan 0,09 W/m2. Dit is volgens Pielke misschien wel de voornaamste reden waaruit blijkt dat modellen de opwarming van de aarde overschatten (slide 10).

The global annual average upper ocean heating rate in the last 6 years is about ¼ of that for the previous decade

In other words, global warming has been about 25% of that in the previous decade. The heating rate will need to be about double the rate in the 1993 to 2003 time period in order to “catch up” with the model predictions.

Wat is de voornaamste reden om te weten of er een accumulatie van warmte in het aardse systeem plaats vindt? De zeespiegel. Maar voor andere klimaatfenomenen zijn er volgens Pielke diverse andere menselijke forceringen die minstens zo belangrijk zijn als CO2 (slide 14):

* The influence of the human input of CO2 and other greenhouse gases on regional and global radiative heating

* The influence of human-caused aerosols on regional (and global) radiative heating

* The effect of aerosols on clouds and precipitation

* The influence of aerosol deposition (e.g. soot; nitrogen) on climate

* The effect of land cover/ land use on climate

* The biogeochemical effect of added atmospheric CO2

Over sommige van deze factoren is best veel bekend, zoals aerosolen en landgebruik. Maar Pielke gaf ruiterlijk toe dat over bijv. het biogeochemische effect van CO2 nog weinig bekend is. Hierbij moet je denken aan het effect van CO2 in de oceanen (hoewel Pielke het idee had dat de dreiging van oceaanverzuring enigszins ‘oversold’ is) en van CO2 op planten en bomen, wat weer gevolgen kan hebben voor de waterhuishouding en albedo.

Slaaf
Dat brengt ons naar zijn belangrijkste boodschap, dat de IPCC-benadering een doodlopende weg is. Hiermee bedoelt hij niet alleen dat IPCC teveel gefocust is op wat er in de atmosfeer gebeurt, maar ook de traditionele aanpak die IPCC in haar rapporten hanteert: het eerst doen van projecties met mondiale klimaatmodellen, die vervolgens voeden aan regionale modellen om er zo achter te komen wat de impacts zullen zijn op regionale en locale schaal (slide 34, 35 en 37):

With respect to weather patterns, for the downscaling regional (and global) models to add value over and beyond what is available from the historical, recent paleo-record, and worse case sequence of days, however,they mustbe able to skillfully predict the change sin the regional weather statistics

Since theglobal multi-decadal climate model predictions cannot accurately predict circulation features such as PDO, NAO, El Niño and La Niña they cannot provide accurate lateral boundary conditions and interior nudging to the regional climate models.

Dynamic and statistical regional downscaling yield higher spatial resolution, however, the regional climate models are strongly dependent on the lateral boundary conditions and interior nudging by their parent global models (e.g., see Rockelet al. 2008).

As a necessary condition for skillful prediction, the multi-decadal global climate model simulations must include all first-order climate forcings and feedbacks. However, they do not

Kort samengevat: om iets te kunnen zeggen over regionale veranderingen moet het model de veranderingen in weerpatronen kunnen gaan voorspellen. Dat kunnen de modellen niet. Regionale modellen geven de illusie van een hogere resolutie maar ze zijn aan de randen afhankelijk van de input van de mondiale modellen en die modellen zijn nog niet in staat om natuurlijke oscillaties als ENSO en PDO goed te simuleren, laat staan veranderingen daarin in de toekomst. Het regionale model is kortom de slaaf van het moedermodel en er is geen toegevoegde waarde boven die van het mondiale model.

Kwetsbaarheid
Pielke stelt daarom een benadering voor die veel minder afhankelijk is van de route mondiaal model, regionaal model, impact model, beleid. Hij noemt deze aanpak de kwetsbaarheid benadering. Van vijf belangrijke resources – water, voedsel, energie, volksgezondheid en ecosystemen – breng je de kwetsbaarheid in kaart op basis van paleo-informatie, directe metingen en daarnaast eventueel modelsimulaties. Onder het motto: gebeurtenissen uit het verleden bieden geen garantie voor de toekomst, maar ik zou er maar rekening mee houden dat ze weer kunnen gebeuren. Hij concludeert (slide 51):

The top-down GCM driven approach to provide skillful regional and local impact assessments for policymakers and stakeholders is not inclusive of the spectrum of risks that we face and is unable to provide skillful local and regional impact information decades from now.

The top-down GCM driven approach has not shown sufficient skill in multi-decadal regional and local predictions for accurate impact assessments.

The contextual bottom-up, resource-based focus provides a more effective way to develop policies to reduce the risks that our key resources face in the future.

Het is een hele pragmatische benadering, die inhoudt dat tientallen miljoenen dollars en euro’s die nu besteed worden aan het eindeloos draaien van klimaatmodellen en impactmodellen ingezet gaan worden voor andere doeleinden. Pielke zei expliciet dat die gelden veel beter besteed kunnen worden.