Voorpagina

Klimaatverandering: 35 jaar 'global warming' Algemeen: Algemeen Nieuws Politiek Nieuws Klimaatverandering Wetenschap en Milieu Geschiedenis van het broeikaseffect Buitenland: Lessons from Past Climate Predictions: Wallace Broecker (Jul 18 2011) www.realclimate.org: Happy 35th birthday, global warming! www.guardian.co.uk: Is it time to retire the term 'global warming'? www.nj.com: 35 years later, he's seen as global warming's seer www.foreignpolicy.com: Wally's World

Gefeliciteerd: 35 jaar 'global warming'!

Vijfendertig jaar 'global warming': de grafiek toont de gemiddelde temperatuur van 1880 tot en met juni 2010, gebaseerd op gegevens van NASA/GISS. Vanaf 1975 begint de wereldtemperatuur opnieuw te stijgen, 2010 is (wordt) het warmste jaar ooit.
De grijze lijn is het 12-maands gemiddelde. De rode stippen zijn de jaargemiddelden. De dikke rode lijn is de trend. Broecker beschikte voor zijn (hieronder besproken) artikel uiteraard niet over deze gegevens omdat pas in 1981 (door Hansen et al.) een eerste betrouwbare publicatie over de ontwikkeling van de wereldtemperaturen werd uitgebracht.

Amsterdam, 8 augustus 2010 - (door Stefan Rahmstorf) - De opwarming van de aarde is 'jarig' en wordt 35 jaar!. Niet alleen warmt de aarde al 35 jaar op, maar ook de term 'global warming' viert zijn verjaardag. Precies 35 jaar geleden introduceerde de Amerikaanse klimatoloog Wally Broecker de opwarming van de aarde in een artikel met de titel "Are we on the brink of a pronounced global warming?" dat op 8 augustus 1975 in het wetenschappelijk tijdschrift Science verscheen.

In zijn artikel voorspelde Broecker dat de afkoeling van de periode 1940 - 1975 binnen een decennium zou overgaan in een uitgesproken opwarmingstrend door de toename van kooldioxide en dat vroeg in de 21ste eeuw de gemiddelde temperatuur van de planeet de grenzen zou passeren waarbinnen de temperatuur zich de laatste duizend jaar bewogen had.

Hij voorspelde voor de hele 20ste eeuw een temperatuurtoename van 0,8 graad Celcius en maakte zich zorgen over de gevolgen voor de landbouw en het zeeniveau.

Voor hen die zelfs heden ten dage nog beweren dat de opwarming van de aarde niet voorspelbaar is, is de verjaardag van Broecker's artikel een herinnering dat de opwarming van de aarde in feite al voorspeld was voordat zij zichtbaar werd in de temperatuurreeksen die een decennium later beschikbaar zouden komen en die de bekende Amerikaanse klimatoloog Jim Hansen in 1988 tot de beroemde uitspraak bracht dat "de opwarming van de aarde nu een feit is".

Wally Broecker is één van de grote klimatologen van de 20ste eeuw, weinigen kunnen tippen aan zijn productie van 400 wetenschappelijke artikelen, waarvan zestig door meer dan honderd andere wetenschappers worden geciteerd!

Opmerkelijk is overigens dat zijn 'global warming' artikel met 'slechts' 79 citaten niet zijn meest geciteerde artikel is: Broecker is vooral bekend van zijn uitgebreid paleo-klimatologisch - en geochemisch onderzoek van de oceanen.

Het is zeer instructief om te zien hoe Broecker in 1975 tot zijn voorspellingen kwam, niet in het minst omdat veel leken ten onrechte aannemen dat de opwarming van de aarde aan de toename van kooldioxide in de atmosfeer wordt toegeschreven omdat zowel de temperatuur als het gehalte aan kooldioxide tegenwoordig beide toenemen en daardoor met elkaar gecorreleerd lijken.

Broecker kwam met zijn voorspelling in een tijd dat het percentage van het CO2 in de atmosfeer weliswaar stijgende was, maar tegelijkertijd de temperaturen al enkele decennia daalden.
Broecker begreep echter de fundamentele fysica van de toename van het CO2 en kwam daardoor tot de achteraf correcte voorspelling dat de aarde binnen afzienbare tijd zou opwarmen.

In essentie kwam Broecker in drie simpele stappen (die nog steeds actueel zijn) tot zijn voorspelling.

Stap 1: Voorspel de toekomstige emissies:

Broecker ging eenvoudigheidshalve uit van een groei van de CO2-emissies als gevolg van het verbruik van fossiele brandstoffen met 3% per jaar. Uitgaande van het jaar 1975 kwam hij voor het jaar 2010 uit op een totaal aan cumulatieve CO2-emissies van 1,67 triljoen ton kooldioxide, een zeker niet slechte schatting, nu de actuele cumulatieve emissies in 2010 uit lijken te komen op 1,3 triljoen ton. (Rahmstorf, geëxtrapoleerd naar Canadell et al, PNAS 2007).

Vanuit moderne inzichten was het een tekortkoming dat Broecker niet het effect van andere anthropogene broeikasgassen en het effect van aerosolen in zijn berekeningen betrok. Hij bediscussieerde overigens wel het mogelijk effect van de aerosolen (Opmerking 4), in feite begint de eerste zin van de samenvatting van zijn artikel met een als-statement over wat hij "stof" noemt:

"Als het van de mens afkomstige stof onbelangrijk is als hoofdoorzaak van klimaatverandering, kan er een sterk punt gemaakt worden dat de huidige trend van afkoeling binnen circa tien jaar zal overgaan in een uitgesproken opwarming, veroorzaakt door de toename van het CO2 in de atmosfeer."

Dit is een expliciete verwijzing naar de discussie over de door aerosolen veroorzaakte afkoeling in de vroege zeventiger jaren waarvan Broecker wel het belang in zag, maar die hij bij zijn berekeningen buiten beschouwing moest laten vanwege de onzekerheden over de grootte van het effect op het klimaat.

Hierbij had Broecker wel enigzins het geluk aan zijn zijde omdat de opwarming als gevolg van de andere broeikasgassen grotendeels geneutraliseerd werd door de afkoeling veroorzaakt door de aerosolen, Broecker's 'dustparticles'. Hierdoor kwam Broecker tot dezelfde stralingsforcering ('radiative forcing') als berekend in het vierde IPCC rapport.

Tabel 1: Broecker 1975: 'Are we on the brink of a pronounced global warming?' Voor 2010 voorspelde Broecker 1,1 graad temperatuurstijging. In werkelijkheid is het 0,8 graad Celcius, met name omdat Broecker het CO2 gehalte iets hoger heeft ingeschat (403 ppm, ipv 393 ppm)

Stap 2: Bereken de toekomstige concentraties CO2 in de atmosfeer:

Om van het totaal uitgestoten kooldioxide te komen tot de feitelijke concentratie in de atmosfeer is het noodzakelijk te weten welke fractie van de emissies in de lucht achter blijven, de zogenaamde 'airborne fraction'.
Broecker veronderstelde eenvoudig weg dat deze fractie 50% bedraagt, zich hierbij baserend op gegevens over de emissies en de actuele CO2-concentraties zoals gemeten in Keeling's Mauna Loa laboratorium.
Deze 50 % is ook tegenwoordig nog een goede veronderstelling. Van de 50% die wordt opgenomen komt 35 % in de oceaan en 15 % in de biosfeer terecht, opnieuw niet ver van de moderne calculaties zoals die door Canadell e.a. zijn verricht.

Concluderend: met een toename van 3% CO2 per jaar en een fractie van 50% die in de atmosfeer achter blijft is de uiteindelijke CO2 concentratie gemakkelijk te berekenen. Broecker kwam op een toename van 293 tot 403 ppm CO2 in 2010. De actuele waarde in 2010 is circa 390 ppm ( opmerking 1), iets lager dus dan Broecker berekende. Dit komt omdat zijn schatting van de cumulatieve emissies iets aan de hoge kant bleek te zijn.

Stap 2: Bereken de toekomstige concentraties CO2 in de atmosfeer:

Nu komen we bij de reactie van temperatuur op de toegenomen CO2 concentraties. Hierover zegt Broecker het volgende:

"De respons van wereldtemperatuur op het atmosferisch CO2 is niet lineair. Als de CO2 hoeveelheid in de atmosfeer toeneemt zal de absorbtie van door de aarde uitgezonden infraroodstraling verzadigen over een steeds groter deel van de bandbreedte. Rasool en Schneider maken duidelijk dat de temperatuur dan toeneemt met de logaritme van de CO2 concentratie."

Gebaseerd op deze logaritmische relatie (die heden ten dage nog steeds geldig is), neemt Broecker een klimaatgevoeligheid aan van 0,3 graad Celcius opwarming voor iedere 10% toename van de CO2. Dit zal leiden tot een opwarming van 2,2 graad Celcius bij een verdubbeling van de CO2-concentratie van de atmosfeer, vergeleken met de preïndustriële concentratie. Dit baseert hij op eerdere berekeningen van Manaba en Wetherald. Broecker schrijft hierover:

"Hoewel er nog verrassingen voor ons in petto kunnen zijn als grotere computers en een betere kennis van de fysica van de wolken (zie opmerking 5) ons tot een volgend stadium van modelberekening brengen, zal de grootte van het CO2-effect waarschijnlijk kunnen worden vastgesteld op een factor 2 tot 4."

Het IPCC rapport AR4 (opmerking 2) geeft een onzekerheidsgebied voor de klimaatgevoeligheid van 2 - 4,5 graad Celcius opwarming bij een verdubbeling van het CO2 gehalte. Er is derhalve nog een factor 2 aan onzekerheid. Broecker kiest gelukkigerwijze een waarde aan de onderkant van dit onzekerheidsgebied.[ ]

Natuurlijke variabiliteit:

Broecker was niet de eerste die een door de toename van de CO2 veroorzaakte opwarming voorspelde. In 1965 waarschuwden experts de toenmalige president Lyndon B Johnson "dat in het jaar 2000 de CO2 concentratie met 25 % zou zijn genomen". Dit was volgens hen voldoende om "merkbare gevolgen voor het klimaat te hebben".
En in 1972 deed de eminente wetenschapper Sawyer al een met die in het Broecker's artikel te vergelijken meer specifieke voorspelling over CO2 en klimaat in het wetenschappelijk tijdschrift Nature (zie opmerking 3).

De vernieuwing van Broeckers artikel - naast de introductie van de term 'global warming' - was de combinatie van schattingen van de opwarming als gevolg van de toename van de CO2 concentratie met de natuurlijke variabiliteit van het klimaat.
Zijn belangrijkste stelling was dat de opwarming als gevolg van de toename in de concentratie van CO2 door een natuurlijke afkoeling in het klimaat in de laatste drie decennia meer dan geheel was gecompenseerd.

"De huidige afkoeling zal het komende decennium echter zijn maximum bereiken. Zodra dit gebeurt zal het CO2 effect een significante factor worden waardoor we in het eerste decennium van de volgende eeuw hogere temperaturen zullen kunnen ervaren, dan op enig tijdstip in de laatste 1000 jaar."

Het laatste bleek correct. Het idee echter dat de kleine afkoeling tussen 1940 en 1975 een gevolg is van een natuurlijke variabiliteit blijft discutabel maar kan natuurlijk niet uitgesloten worden, hoewel het waarschijnlijker is dat deze afkoeling een gevolg is van de door Broecker genegeerde 'dust-particles', oftewel een gevolg van anthropogene aerosolvervuiling, zoals door Taylor en Penner in 1994 werd betoogd.

De manier waarop Broecker de natuurlijke varabiliteit van het klimaat inschatte en zelfs 'voorspelde' heeft de tand des tijds niet doorstaan. Broecker ging daarbij namelijk uit van de natuurlijke fluctuaties in het klimaat zoals hij ze aantrof in een van Groenland afkomstige boorkern uit Camp Century.
Het was nota bene het latere werk van Broecker over de circulatie in de Atlantische oceaan die zijn eerdere beschouwingen over klimaatvariabiliteit onderuit haalde. Wat bleef was Broeckers stelling dat de gevolgen van de opbouw van kooldioxide in de atmosfeer vroeger of later de natuurlijke klimaatfluctuaties zouden overstijgen.

Samenvattend: Broecker's artikel en dat van Sawyer laten zien dat er al in de zeventiger jaren van de vorige eeuw geldige voorspellingen werden gedaan over de opwarming van de aarde in de toptijdschriften Science en Nature en dat de opwarming tenminste al 35 jaar bijna exact de toendertijd gepubliceerde scenario's volgt.

Dat de voorspellingen zich bijna precies zo voordeden als voorspeld was ook een gevolg van de gelukkige omstandigheid dat de bij de eerste berekeningen genegeerde fysische processen elkaar deels uitvlakten en neutraliseerden.
Desalniettemin bleek dat het fundamentele feit dat de toename van CO2 een 'uitgesproken' opwarming van de atmosfeer zou veroorzaken goed begrepen.
In een tv interview in 1979 beschreef Steve Schneider dit terecht als "een concensus onder experts, waarbij slechts een controverse restte over de exacte grootte en de effecten."

(Vertaling en bewerking: Martin van Etten / Redactie ZeeburgNieuws)

Oorspronkelijk artikel / Stefan Rahmstorf: Happy 35th birthday, global warming!

Opmerking 1: Zie de themagina Indicatoren klimaatverandering / CO2-counter

Opmerking 2: Zie de themagina over het AR4

Opmerking 3: Zie de themapagina Geschiedenis van het broeikaseffect

Opmerking 4: Zie de themapagina Aerosolen

Opmerking 5: Zie de themapagina Wolkenvorming