De versnellingspook van het klimaat

16 januari 2020 Uit Door Hessel Voortman

De Teldersstichting had deze week twee interessante stukken over klimaat, energie en economie in “Telders alert”. U vindt ze hier en hier. Beide zijn interessant leesvoer. Wel valt mij op dat beide auteurs geen enkele twijfel lijken te hebben bij de mens als oorzaak van klimaatverandering.

Ik zie dat vaker. Mensen die ik beschouw als zeer intelligent reageren meestal verbaasd als ik twijfel uitspreek over de menselijke invloed op het klimaat, of in ieder geval de grootte ervan. Vreemd is het ook niet weer niet. Diep graven in dit onderwerp kost veel tijd. Mijn eigen studie van het klimaat begon alweer flink wat jaren geleden. Het onderwerp is veelomvattend en de literatuur is vaak lastig. En als ik terug kijk wat ik dan heb gelezen dan valt op dat zelfs publicaties bedoeld voor leken nog behoorlijk technisch zijn. Neem het mooie rapport van prof. Judith Curry “Climate models for the Layman”. De samenvatting staat hieronder.

Samenvatting van een klimaatrapport voor leken (Judith Curry, 2017)

Voor iemand die al jaren professioneel te maken heeft met modellen zoals ik een leesbaar lijstje. Ik besefte dan ook pas kort geleden hoe bol het staat van de vaktermen en hoe lastig het waarschijnlijk moet zijn om dit te kunnen volgen als je achtergrond-kennis mist.

Verificatie en validatie? Dat is controleren of je model enigszins lijkt op de werkelijkheid.

Complex en niet-lineair systeem? Lastig als je niet in de materie zit. Om te beginnen noemen we alles waar we aan willen rekenen een systeem. Een glas water, een rivier, de atmosfeer of de combinatie atmosfeer-oceaan. En niet-lineair? Dat zijn systemen die bij een kleine verandering in de omstandigheden tot radicaal andere uitkomsten kunnen leiden. Daardoor laten deze systemen geen lange termijn voorspellingen toe. Het weer en de economie zijn dergelijke systemen.

Onder de kerstboom kwam ik daarom op het idee om het klimaat en het modelleren ervan radicaal te versimpelen. Niet om eraan te rekenen – als ik hier ga zitten cijferen hou ik geen lezers over – maar om inzicht te geven in de draaiknoppen en onzekerheden en daarmee te illustreren waarom ik twijfel bij de rampen die ons worden voorgehouden. Daarmee hoop ik invulling te geven aan een uitspraak van Salomon Kroonenberg, vorig najaar: “Wie twijfel zaait zal inzicht oogsten”.

Het klimaat als auto

Ik denk dat iedereen met een hekel aan twijfel en onzekerheid inmiddels wel is afgehaakt. We zijn dus onder ons; gezellig dat u er (nog) bent. Kijkt u eens met me mee naar onderstaand plaatje.

Klimaatbeinvloeders volgens het 5e rapport van de IPCC. Groen en geel zijn van menselijke oorsprong; de onderste twee balkjes zijn van natuurlijke oorsprong. Oranje is een samenvatting van de menselijke invloed en zwart is afgeleid uit metingen

Het is het overzicht van klimaatbeïnvloeders door het IPCC. Bekommer u even niet om de details en de getallen. Drie zaken zijn belangrijk:

  • Er is een indeling in twee categorieën: menselijke (groen en geel) en natuurlijke beïnvloeders (onderste twee balkjes)
  • De invloed van natuurlijke factoren is klein ten opzichte van de menselijke factoren
  • Er is een koelende menselijke factor (geel) en een opwarmende menselijke factor (groen)

Denk aan het klimaat als een auto. We hebben een koppelingspedaal (koelende factor) en een gaspedaal (opwarmende factor). De opwarming is de snelheid van de auto.

Eerst die koelende factor; het koppelingspedaal. Die gaat onder de naam “aerosolen”. Een lastig woord voor fijne stofdeeltjes. Omdat water op stofdeeltjes condenseert kunnen aerosolen onder meer zorgen voor wolkvorming. Mede daardoor wordt er een koelend effect aan toegekend.

Heeft u gemerkt hoe mistig het vaak is kort na de jaarwisseling? De oorzaak? Aerosolen uit vuurwerk in een koude, vochtige atmosfeer.

Van aerosolen kan je echt last hebben. Jeugdvriend R. heeft zwakke longen en weet er alles van. De Londonse “smog” in de 19e eeuw is (was) berucht. In onze tijd weet onder meer Beijing erover mee te praten. In de Westerse wereld is het de laatste decennia gelukt om de aerosolen fors terug te dringen. Goed nieuws, zou je zeggen. Maar in klimaattermen betekent het dat we het koppelingspedaal een flink stuk hebben laten opkomen.

Dan het gaspedaal. Dat is de veel aangehaalde CO2. Sinds het midden van de 19e eeuw hebben we gas gegeven. Eerst geleidelijk, sinds 1950 wat meer. De toegenomen CO2 concentratie is meetbaar. Ook de temperatuur is orde 1 graad gestegen sinds 1850.

Gemeten CO2 concentraties op Mauna Loa
Eén van de bekendere reconstructies van de wereldwijde gemiddelde temperatuur

De versnellingspook

Hoe hard rijden we in de toekomst, ofwel hoe warm gaat het worden?

Het koppelingspedaal is al nagenoeg helemaal op; de lucht is ten opzichte van de jaren ’70 hartstikke schoon. Tegelijkertijd werd er deze week nog weer een convenant schone lucht gesloten, dus we mogen verwachten dat de vervuiling niet weer zal toenemen; gelukkig maar.

Om voorspellingen te doen over hoe hard we gaan rijden moeten we weten hoe diep we het gaspedaal gaan indrukken. Het IPCC hanteert daarvoor emissiescenario’s die gaan onder de naam RCP (Reference Concentration Pathway). Ze zijn er in vier smaken aangegeven met een nummer: RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 en RCP8.5. De betekenis van die nummers kom ik nog op. Voor nu moet u onthouden: hoger is meer opwarming. Om de auto-metafoor vol te houden: gaspedaal 26%, 45%, 60% of 85% ingedrukt.

De omgedraaide contactsleutel geef ik u cadeau. De koppeling is op en we hebben vier standen van het gaspedaal. Wat zal onze snelheid worden, ofwel wat wordt de temperatuur?

Oplettende lezertjes (iets teveel Marten Toonder gelezen de laatste tijd) vragen zich inmiddels af waarom er niets over de versnellingspook is gezegd. Want de snelheid wordt natuurlijk sterk bepaald door de versnelling waarin we onze klimaatbolide hebben gezet.

En dat brengt me op het eerste punt waarover verschillende wetenschappelijk verdedigbare standpunten bestaan: hoe gevoelig is het klimaat voor CO2? Dit wordt uitgedrukt in klimaatgevoeligheid, gedefinieerd als de mate van opwarming bij een verdubbeling van de CO2-concentratie. De getallen variëren wat, maar voor het gemak kan je de consensus positie duiden als 3 graden per verdubbeling. De consensus is dus dat de auto in zijn 3 staat. Zoals alles in de natuur kent het getal onzekerheden; ergens tussen 2 en 4 graden, dus zeg maar tussen z’n 2 en z’n 4.

Dit consensus-getal is gebaseerd op klimaatmodellen; vreselijk ingewikkelde computerprogramma’s waarin men het klimaat probeert na te bootsen. De klimaatgevoeligheid is een uitkomst van zo’n model en een mooie bondige samenvatting van een belangrijke eigenschap van zo’n model (er zijn er meerdere). Het probleem met dit soort modellen is dat er uit komt wat je er aan fysisch inzicht hebt ingestopt. In vaktermen heet dat “zelf verstopte Paaseieren vinden”.

Er is ook een andere manier en dat is je baseren op metingen. Ook het IPCC heeft dat gedaan alleen het resultaat is al dan niet bewust in een verdomhoekje van het rapport gestopt (Lewis & Crok (2014) hebben het eruit gehaald en ook Curry legt het uit). Als je metingen gebruikt dan vindt je een klimaatgevoeligheid van 1 graad Celsius; het klimaat in z’n 1!

De klimaatgevoeligheid is een maat voor de menselijke invloed op het klimaat. Een lagere schatting geeft aan dat de natuurlijke factoren waarschijnlijk belangrijker zijn dan het IPCC verondersteld. Blijkbaar liggen er ook eieren die we niet zelf hadden verstopt.

Gas geven

Hoeveel gas geven we? We hebben ten slotte vier standen. Die vier standen zijn er niet voor niets. Juist omdat de toekomst niet voorspelbaar is, is het een goede praktijk om met bandbreedtes te werken. Beleid en maatregelen kan je dan mede baseren op de bandbreedte van de uitkomst. Je kan natuurlijk ook proberen om te kijken op welk pad de wereld eigenlijk zit. Elke RCP vertegenwoordigd een bepaalde ontwikkeling van de CO2-concentratie.

Ontwikkeling van de CO2-concentratie volgens de vier RCP’s (bron: Wikipedia; RCP)

En dit brengt me op een tweede discussiepunt. Al het nieuws over het klimaat van de laatste jaren is zonder uitzondering gebaseerd op RCP8.5, het hoogste scenario. Bijna vol gas in de derde versnelling. Tegelijkertijd is duidelijk geworden dat RCP8.5 een uitstoot zou vergen die als onhaalbaar moet worden beschouwd, zelfs al zouden we het willen! Ik zeg het wat kort door de bocht. Een goede uitleg staat op CarbonBrief.org. En terzijde: CarbonBrief is te beschouwen als een “mainstream” blog; geen sceptische. Dit artikel is een bewonderenswaardig stukje journalistieke eerlijkheid en erg informatief.

Korte samenvatting van het CarbonBrief stuk: RCP8.5 en RCP6.0 zijn te beschouwen als de grenzen waarbinnen de forcering zich zal bewegen wanneer de wereld faalt in het beperken van de uitstoot. Je zou een beste schatting kunnen definiëren als het midden tussen deze grenzen. Binnen de kaders van het IPCC kunnen we al wat geruster naar de toekomst kijken dan de krant ons wil doen geloven.

De getallen in de RCP’s

Terug naar de getallen in de RCP’s. Ik heb van mijn leermeesters een “eenheden-fetisj” overgehouden en daarom zou ik getallen geven die concentraties voorstellen. Maar dat zijn het niet! Het zijn forceringen, uitgedrukt in Watt per vierkante meter. Zeg maar de extra energie die op het aardoppervlak merkbaar is als gevolg van de combinatie CO2 en aerosolen.

Maarre, wacht effe? De relatie tussen forcering en concentratie is toch de klimaatgevoeligheid? Dus de RCP’s hebben in zich een veronderstelling over de klimaatgevoeligheid, ofwel hoe diep het gaspedaal is ingedrukt en de veronderstelling dat het klimaat in z’n 3 staat. De IPCC rapporten vermelden keurig de bandbreedtes per RCP. Nu weet u dat dat de versnellingen 2 en 4 zijn en dat die versnellingen zijn gebaseerd op modellen. Onderzoekers die zich baseren op metingen komen op de 1e versnelling met bandbreedte tussen vrij en twee.

Hoe ziet de rit eruit?

Samenvattend: er zijn onderzoekers die onderbouwd aangeven dat het vrijwel onmogelijk is om het gaspedaal in te drukken tot 85%. En er zijn onderzoekers die aangeven dat het klimaat waarschijnlijk in z’n 1 of 2 staat en niet in 3, 4 of zelfs nog hoger.

Hebben die onzekerheden effect? Wel degelijk en fundamenteel. De klimaatscenario’s voor Nederland van het KNMI hanteren de RCP 4.5 en RCP8.5 als basis. Dus als RCP8.5 op zich onwaarschijnlijk is of het effect ervan is veel kleiner, dan is dat een grond om de meest pessimistische scenario’s van het KNMI voortaan te negeren of op z’n minst slechts in bijzondere gevallen als bovengrenzen te hanteren. Lagere zeespiegels, minder hittestress. Al te veel pessimisme leidt vandaag tot overinvesteren, verspilling van materialen en creativiteit en vernieling van landschappen.

Ik doe mijn ogen niet dicht tijdens de rit; in tegendeel, ik heb ze wijd open. Eerder schreef ik dat ik voor het Waterbeheer Adaptief Deltamanagement als een uitstekend antwoord beschouw op de onzekerheden van de toekomst. In een adaptieve aanpak kunnen we het ons veroorloven nu te bouwen voor een mild toekomstperspectief. Met de pessimistische doorkijk houden we rekening door er goed over na te denken. Niets is adaptiever dan geld op de bank!

De diepe duik die ik heb genomen in de klimaatwetenschap heeft mij eerst twijfel opgeleverd en uiteindelijk inzicht. Maar geen zekerheid.

Ik wens u ook veel twijfel toe.