Zoektocht naar de gemiddelde temperatuur

06-03-2017 Bron: OneWorld
Foto: Pixabay - wynpnt
Het verbranden van fossiele brandstoffen door de mens leidt tot een toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer. De basale natuurkunde vertelt ons dat dit leidt tot een toename van de temperatuur op aarde. Om inzicht te krijgen in deze temperatuurtoename, moeten we de veranderingen in de gemiddelde temperatuur van de aarde kunnen vaststellen. Dat is geen gemakkelijke taak; temperatuurmetingen worden schaarser naarmate we verder in het verleden teruggaan, zijn er niet van elk gebied op aarde meetdata (bijvoorbeeld het Noordpoolgebied) en zijn de metingen vroeger niet gestandaardiseerd en opgezet met het oogmerk om er een aangesloten tijdreeks van te maken.
Blog – 

Er zijn diverse onderzoeksgroepen in de wereld die de uitdaging aangaan en op basis van alle beschikbare temperatuurgegevens een aaneengesloten tijdreeks genereren van de mondiaal gemiddelde oppervlaktetemperatuur. Enkele bekende groepen zijn: Met Office Hadley Centre, NASA GISS en NOAA - NCEI. De komst van de satellieten biedt een andere mogelijkheid om de mondiale temperatuur te meten. Namelijk door het herleiden van straling afkomstig van zuurstofmoleculen. Onderzoeksgroepen die zich daar mee bezig houden zijn onder meer The University of Alabama in Huntsville (UAH) en Remote Sensing Systems (RSS). Bij satellieten gaat het niet om de oppervlaktetemperatuur, maar de temperatuur van kilometers dikke lagen van de atmosfeer, bijvoorbeeld het onderste gedeelte van de troposfeer (TLT). Een temperatuurreeks vaststellen met behulp van satellieten, is niet eenvoudig. Zo moet rekening worden gehouden met de drift in de satellietbanen en moet de data afkomstig van de ene satelliet bij die van een andere satelliet aansluiten. 

Temperatuur update 

Het zal niemand verbazen dat door de geschetste moeilijkheden de verschillende onderzoeksgroepen blijven zoeken naar mogelijkheden om de nauwkeurigheid van hun mondiale temperatuurdatasets te verbeteren. Vandaar dat er regelmatig updates verschijnen. Het updaten van datasets is een onderdeel dat hoort bij de wetenschappelijke vooruitgang.  Het updaten van versies werkt net als bij software. Zo is de meest recente versie van de oppervlakte-temperatuurdataset van het Met Office Hadley Centre bekend onder de naam HadCRUT4.5.0.0 en UAH’s laatste versie van het onderste gedeelte van de troposfeer UAH TLT v6.0.

De update leidde zelf tot een dagvaarding


De wetenschappelijke beschrijving van NOAA’s update uit 2015 is te vinden in een artikel van Karl et al. in Science. De grootste wijzigingen zaten in hun oceaan-dataset en bestonden bijvoorbeeld uit correcties voor het overstappen van het meten van de temperatuur van zeewater met boeien in plaats van met schepen. De nieuwe oceaan-dataset heet ERSST versie 4.0.0. Men is tevens bezig met het verbeteren van de land-dataset (o.a. meer meetstations) en in het artikel van Karl 2015 had men daar al gebruik van gemaakt. Zie hier voor een uitleg en links. Interessant is de vergelijking in Karl 2015 tussen de ruwe data en de data met daarin alle correcties, zie figuur 1.

Figuur 1. De temperatuur anomalie zonder correcties (lichtgroen) en met de correcties van NOAA-NCEI (grijs). Bron: figuur 2B uit Karl et al. 2015.

Als onderzoeksgroepen in de klimaatwetenschap met analyses of updates van datasets komen, leidt dat wel eens tot hevige discussies in de sociale media en soms zelfs tot discussies in een nationaal parlement. Zo kwam het Amerikaanse NOAA twee jaar terug met een update van hun dataset en die gaf al snel de gebruikelijke beschuldigingen van manipulatie op blogs. De update leidde zelfs tot een dagvaarding van het Republikeinse congreslid Lamar Smith voor het verstrekken van alle data én interne communicatie door NOAA van het onderzoek voor hun update.

Temperatuur neer beneden manipuleren

Het gevolg van alle correcties op de oppervlaktetemperaturen is dat de trend (de opwarmingssnelheid) over 1880-2014 wordt verlaagd. Volgens het artikel van Karl 2015 is de trend vanaf 1880 over de ruwe data 0.85 °C/eeuw en over de gecorrigeerde data 0.68 °C/eeuw. De klimaatwetenschappers ‘manipuleren’ de trend dus naar beneden! In een vervolgstuk zullen we meer in detail ingaan op de correcties van de oppervlaktetemperaturen.

De nieuwe NOAA data lieten zien dat er geen vertraging waar te nemen is in het lange termijn opwarmingssignaal, daarbij refererend aan de trend over de periode 1951-2012 zoals ook in het laatste rapport van het VN klimaatpanel IPCC (AR5 box 9.2 blz. 769) is te vinden. Een gevolg van de NOAA update was dat de temperatuurstijging vanaf 1998 iets hoger uitviel dan in hun oude versie van de temperatuurdataset. In de oude versie was de stijging over de periode januari 1998 t/m april 2015 circa 0,07 °C/decennium en in de nieuwe versie circa 0,11 °C/decennium. Die 0,11 °C/decennium over de periode 1998-2015 is echter wel lager dan de opwarming over de periode 1970-2000, waar andere bekende klimaatwetenschappers vorig jaar in een Nature-artikel op wezen. Het is een interessant korte-termijn fenomeen, die opwarming “slowdown” in het eerste decennium van deze eeuw. 

Er is geen sprake van verminderde opwarming

Statistisch gezien is er echter helemaal geen sprake van een significant verminderde opwarming en is er geen indicatie dat de trend is veranderd sinds de jaren ‘70; dat is aangetoond via statistische trendbreukanalyses.
De NOAA onderzoekers kwamen tot de volgende conclusie voor de oppervlaktetemperaturen op grond van hun nieuwe data:

“These results do not support the notion of a “slowdown” in the increase of global surface temperature.”

Nu, dat viel dus helemaal niet goed bij de zogenaamde klimaatsceptici en bij congreslid Lamar Smith, die NOAA simpelweg beschuldigde van fraude:

“NOAA needs to come clean about why they altered the data to get the results they needed to advance this administration’s extreme climate change agenda.”

De 'juiste' temperatuur

Een team onderzoekers onder leiding van Zeke Hausfather heeft onlangs de oceaan-temperatuurdatasets van enkele onderzoeksgroepen vergeleken met onafhankelijke temperatuurmetingen van drijvende boeien (Argo floats) en infraroodmetingen met speciale satellieten voor de periode van 1997-2015 (zie figuur 2). Hausfather en collega’s hebben daarbij tevens de update van de NOAA oceaan-dataset (ERSST) uit 2015 onder de loep genomen.

Hausfather ihsst-fig3
Figuur 2. De oppervlaktetemperatuur boven de oceanen voor diverse datasets en meetmethodes (boeien en satellieten), samen met de lineaire trends. ERSST is de oceaan-dataset van NOAA, HADSST3 is de meest recente oceaan-dataset van Met Office Hadley Centre. Bron: Hausfather e.a., University of York.

Zoals ook uit de grafiek van figuur 2 blijkt, was de conclusie van Hausfather 2017 vrij duidelijk: De nieuwe oceaan-temperatuurdataset van NOAA van 2015 (ERSSTv4) komt overeen met de temperatuurdata van boeien en satellieten, terwijl hun oude dataset (ERSSTv3b) duidelijk afwijkt en te lage temperaturen geeft. In mindere mate geldt dat laatste ook voor de Hadley Centre oceaan-temperatuurdataset. Oftewel: NOAA had wetenschappelijk gezien gewoon gelijk. Niet dat daarmee de beschuldigingen richting NOAA voorbij zijn. Onlangs zijn die bijvoorbeeld door The Mail on Sunday opnieuw leven ingeblazen met daarin tevens wilde claims over de volgende (nog niet gepubliceerde) update van de NOAA dataset.

Toen NOAA hun dataset in 2015 had gewijzigd, keurig onderbouwd met een wetenschappelijk artikel, waren de twee groepen, UAH en RSS, die zich bezig houden met de temperatuurdatasets op basis van satellieten, eveneens bezig met het updaten van hun datasets. UAH schakelde vorig jaar definitief over op hun versie 6.0 waarin de jaartemperaturen na 2000 lager waren dan in hun oude versie 5.6. Het wetenschappelijke artikel waarin dat beschreven wordt, moet nog altijd verschijnen, maar schijnt inmiddels wel geaccepteerd te zijn bij een Aziatisch tijdschrift. RSS is nog druk doende met de update van hun datasets. Hun meest recente versie voor de gehele troposfeer, RSS TTT versie 4.0, is inmiddels vrijgegeven en eerder al onderbouwd met een wetenschappelijk artikel. Aan de update van hun dataset voor de lagere troposfeer (TLT) wordt nog gewerkt. De nieuwe RSS TTT versie geeft juist hógere jaartemperaturen dan hun oude versie, speciaal na 1998. In de drie grafieken in figuur 3 zijn de wijzigingen van de drie datasets weergegeven.

Vergelijking_Aanpassingen_NOAA_Mei_2015Vergelijking_Aanpassingen_UAH_56_6_Jan-2015Vergelijking_Aanpassingen_RSS_33_4_Feb-2017
Figuur 3. De temperatuur anomalie van de NOAA dataset voor en na hun update van april 2015 (boven), van de UAH TLT versie 5.6 en 6.0 (midden) en van RSS TTT versie 3.3 en 4.0 (onder). De y-as heeft voor alle drie de grafieken hetzelfde totale temperatuurverschil (1,4 °C). De gebruikte gegevens zijn afkomstig van openbare websites van de drie onderzoeksgroepen.

De veranderingen in de UAH - en RSS datasets zijn veel groter dan in de NOAA dataset en laten m.i. zien dat het samenstellen van temperatuurdatasets op basis van satellietenmetingen met grotere onzekerheden gepaard gaan dan op basis van oppervlaktetemperaturen. Iets dat Carl Mears van RSS duidelijk onderschrijft:

“A similar, but stronger case can be made using surface temperature datasets, which I consider to be more reliable than satellite datasets (they certainly agree with each other better than the various satellite datasets do!). “

De update van de UAH TLT dataset heeft niet tot manipulatiebeschuldigingen en dagvaardingen geleid (een afkoeling presenteren is blijkbaar OK), maar ik ben benieuwd wat er gebeurt als RSS uiteindelijk hun nieuwe temperatuurdataset van de lagere troposfeer zal vrijgeven.

Houd discussie bij wetenschappers

Discussies over aanpassingen in temperatuurdatasets dienen niet door politici onderzocht te worden via het opeisen van e-mail correspondentie en andere documenten. Deze discussies moeten in de wetenschap zelf worden gevoerd, claims van onderzoekers moeten repliceerbaar zijn en door andere onderzoekers geverifieerd kunnen worden, zoals dat is gedaan door Zeke Hausfather en zijn collega’s in de eerder genoemde publicatie.

En de door mensen veroorzaakte opwarming? Nou die gaat gewoon door, inmiddels hebben 2014, 2015 én 2016 mondiale temperatuurrecords neergezet en is 2016 het warmste jaar tot nu toe sinds het begin van de metingen in alle oppervlakte-temperatuurdatasets en de satelliet-temperatuurdatasets van de troposfeer. Daarnaast is de zeespiegelstijging gewoon doorgegaan, verliezen de grote ijskappen massa en is de warmte-inhoud van de oceanen, het grote warmtereservoir van het klimaatsysteem, gestaag toe blijven nemen.

De snelheid van de opwarming van de aarde, zoals volgt uit de diverse datasets sinds 1979 is weergegeven in de grafiek in figuur 4, deze is aan het oppervlak van de aarde gemiddeld circa 0,17 °C/decennium. Duidelijk is ook dat de onzekerheid waarmee de opwarmingssnelheid (de zwarte verticale lijn) vastgesteld kan worden bij de satelliet-temperatuurdatasets veel groter dan bij de oppervlakte-temperatuurdatasets.

Hausfather - Trends Surface and Satellite Data
Figuur 4. De mondiale opwarmingssnelheid vanaf 1979 voor de oppervlakte-temperatuurdatasets en satelliet-temperatuurdatasets met de onzekerheid. Bron: Zeke Hausfather, Twitter.

Jos Hagelaars

Dit zegt Jos over zichzelf: "Mijn interesse in de klimaatwetenschap en...

Lees meer van deze auteur >

Reacties