Een droog voorjaar en een natte zomer in Nederland, gevolgd door zomerse warmte eind september, begin oktober. Ongekende droogte in Texas. Vroege sneeuw.
Bij ieder weersextreem komt de discussie, zowel binnen als buiten de wetenschap: hangt dit extreme weer nu wel of niet samen met klimaatverandering?
Wetenschappers reageren genuanceerd: een incident is moeilijk één op één oorzakelijk met opwarming van de aarde te verbinden. Toch zijn er verbanden. Meteoroloog, wiskundige en filosoof Remko Kampen, laat zijn licht schijnen over de complexe relaties tussen weer en klimaat. Er zijn twee manieren om daar naar te kijken: door de bril van fysisch-meteorologische oorzaken en gevolgen, en door de bril van de statistiek. Beide geven aanwijzingen dat klimaatverandering de hand begint te krijgen in het weer. - JPvS
Sommige (weers-)verschijnselen kunnen pas optreden op voorwaarde van een voordien opgetreden klimaatverandering, terwijl andere zonder klimaatverandering zo onwaarschijnlijk zouden zijn dat hun optreden op een waarschijnlijke eerdere klimaatverandering wijst.
Door Remko Kampen
Op 2 februari 1991 werd IJsland getroffen door een hoogst bijzondere storm.
 |
| 2-3 februari 1991: Stormdepressie boven IJsland, destijds Greenhouse Storm gedoopt; terecht? |
De Greenhouse Storm, zoals de orkaan die IJsland op 2 februari 1991 trof gedoopt is, leverde op IJsland een zelfs daar ongekende tempeest af. Op de eilanden vlak voor de zuidkust werden tienminutengemiddelden van meer dan 200 km/h gemeten: er stond even een orkaan van nipt Categorie 4. Beelden uit Reykjavik, waar een geparkeerde auto werd opgetild en tot drie hoog tegen de woningen stuiterend de straat uitwoei, haalden het achtuurjournaal.
De depressie die deze orkaan veroorzaakte was een ‘gewone’ Atlantische stormdepressie, ontstaan uit een gewone koufrontgolf en evoluerend volgens het voor dit type frontale depressie gewone schema. Exceptioneel waren echter de extreem snelle ontwikkeling en de resulterende zeer diepe en uiterst compacte depressie. Wat voor een normale depressie twee of drie etmalen in beslag neemt, presteerde de Greenhouse Storm in minder dan één etmaal. In ruim een halve dag zakte de kerndruk van 990 naar 935 hPa. En rond middernacht was het systeem bij Noordoost-Groenland alweer bijna van de weerkaart verdwenen.
Een freak
Bij media noch publiek is die benaming ‘Greenhouse Storm’ bekend geworden; slechts de meteorologen van het zeer technische artikeltje met die titel schenen de term te bezigen, en slechts een enkeling nam hem over. Is dat terecht? Of moet deze storm in verband met AGW veel meer onder de aandacht worden gebracht?
Na, of zo’n beetje vanaf 1991 heeft de opwarming zoals bekend met kracht doorgezet, zowel wereldgemiddeld als op veruit de meeste plaatsen in de wereld. De voorbije twee decennia zijn de warmste in eeuwen, wellicht millennia geweest. Vele buitengewone weersverschijnselen hebben zich sindsdien voorgedaan en wellicht kon een deel daarvan slechts dankzij de opwarming optreden. Maar een herhaling van de Greenhouse Storm heeft zich niet voorgedaan; er is in het Noord-Atlantisch gebied noch voordien, noch sindsdien zo’n uitzonderlijke ontwikkeling waargenomen. Het blijft een uniek geval. Een freak. Maar dan heeft dit geval een onjuiste naam gekregen. Het had niets met AGW te maken.
Op 3 maart 2005 bezetten in Nederland jaren van na 1987 het top dozijn warmste sinds 1901: de opwarming gaat in ons land nog wat sneller dan wereldgemiddelde. Maar die middag en avond van 2005 leverde een stagnerend front aan een dosis poollucht over het Noordzeegebied een decimeter tot een voet sneeuw af in heel het land behalve het zuidoosten. In de loop van de avond klaarde het scherp op en in de uren daarna trok, op 1 tot 5 km hoogte in de bovenlucht, een klein gebied met buitengewoon koude lucht van oost naar west over de noordelijke helft van het land. Juist trok ook de hogedruk-as over: het was windstil in het land. In de kraakheldere Arctische lucht sneuvelden in bijna het hele land de kouderecords voor de lentemaand op legendarische wijze: Marknesse -20.7° C. Alleen in Maastricht, waar helemaal geen sneeuw lag, bleef het bij min zeven.
Het is duidelijk dat ook hier geen zinnig verband met AGW gesticht kan worden. Ook dit was welhaast een ‘freak’, namelijk een uitzonderlijk samenspel van dynamische factoren waardoor records sneuvelden, in dit geval bovendien kouderecords. AGW maakt wel dat kouderecords zeldzaam zijn geworden, veel zeldzamer dan statistieken doen verwachten.
Symptoom van klimaatverandering
Het klimaat betreft een maat over gemiddeld weer gedurende een minstens zo lange tijdsperiode dat ‘freaks’ alvast geen invloed meer op die maat hebben. Het voorschrift klinkt ook vaak omgekeerd: een incident kan je niet in verband met een klimaatverandering brengen. Of: “weather is not climate”. Is dat terecht? Nee, niet altijd. Er zijn verschijnselen denkbaar, en enkele reeds waarneembaar, die zonder voorafgaande klimaatverandering niet mogelijk waren geweest. Verschijnselen die dus een serieus te nemen symptoom van een klimaatverandering vormen. De duidelijkste categorie incidenten is die welke niet hadden kunnen optreden zonder het voorafgaande beslissende omwentelen van een evenwicht, of de overschrijding van een bepaalde drempelwaarde.
Arctisch zee-ijs
Het meest in het oog springende voorbeeld is het vergaan van het Arctische zee-ijs. Tijdens een normaal septemberminimum bedekt, of bedekte, dit ijs altijd driekwart tot 80 % van het oppervlak van de Arctische zeeën. In de nazomer van 2007 vond op tien dagen tijd echter een enorme smelt van het ijs plaats, na reeds een buitengewoon verval eerder in de zomer; waarop wat restte veel minder dan de helft van Arctische zee bedekte: een volledig ongekend fenomeen.
Nu was de zomer van 2007 in de Arctische streken uitzonderlijk: lange perioden van zonneschijn in die streek waar gewoonlijk laaghangende bewolking de instraling beperkt, gecombineerd met een voortdurende aanvoer van warme continentale lucht uit Midden- en Oost-Siberië, een wind die tevens het drijfijs wat opstapelde aan de Canadese kant. Maar uniek was dit seizoen niet: zulke circulatiepatronen zijn er vaker geweest, zonder dat dit leidde tot een zo buitengewone ijs-afname, zelfs zonder dat dit leidde tot bevaarbaarheid van zowel de Noordwest- als de Noordoost-Passage.
De gebeurtenis van 2007 kan alleen verklaard worden uit een voorafgaande opwarming, die geleidelijk de gemiddelde zee-ijsdikte heeft doen afnemen. Daar is een drempelwaarde bij betrokken: als het zee-ijs over een groot oppervlak minder dan ongeveer een halve meter dik is, breekt het door wind, stromingen en golfslag op. De zon heeft dan vrij spel in het open water tussen de schotsen en het water zelf grijpt over een groter oppervlak op dat ijs aan en versnelt het smelten. Wie in de herfsten van 2005 en 2006 het Arctische zee-ijs volgde, zag de eerste tekenen van dit verval reeds – en dat in zomers die níet uitzonderlijk waren. Aan de Siberische kant vielen toen reeds ongekend grote gaten, die er vaak in luttele dagen ontstonden, ten bewijze van het feit dat het ijs over grote oppervlakken erg dun was geworden. Wie toen goed oplette kon een seizoen als dat van 2007 zien aankomen.
Hoewel het ijsoppervlak na het debacle van 2007 weer de schijn van enig herstel doormaakte, zijn het ijsvolume en samenhangend daarmee de gemiddelde dikte sindsdien continu verder afgenomen. De passages om de noord gaan in het smeltseizoen thans gewoonlijk open in plaats van nooit of bij hoge uitzondering. Een zo uitzonderlijke zomer als 2007 is er niet meer voorgekomen, maar een dergelijke zomer zou thans vrijwel al het Arctische zee-ijs kunnen wegvagen. Dit jaar bestonden in de eerste zomerhelft condities die met de Arctische zomer van 2007 vergeleken kunnen worden, terwijl de tweede helft van de zomer normaal genoemd kan worden. Toch evenaarde de ijsafslag dit jaar in alle opzichten die van 2007, op één na: de gemiddelde dikte is zelfs veel kleiner dan die in 2007.
Toevalsreeksen
Een tweede categorie incidenten die wellicht in verband met een klimaatverandering kan worden gebracht heeft, toch, een statistischer natuur. Klimaatreeksen, zoals die van de gemiddelde maandelijkse temperatuur in een plaats of gebied, zijn vrijwel volmaakte toevalsreeksen. Begrippen als gemiddelde, variantie en standaarddeviatie (sd) hebben daarbij grote betekenis. Dat betekent dat ook vuistregels als “ruim twee derde van alle waarnemingen valt binnen één sd van het gemiddelde, 95% van alle waarnemingen vallen binnen twee sd’s, 99.7% binnen 3 sd’s” zin hebben. Een maand die minstens drie standaarddeviaties afwijkt van het gemiddelde heeft ruw geschat elk jaar zo’n drie promille kans van optreden. En twee maanden achter elkaar met zo’n afwijking verwacht je grofweg maar eens in de honderdduizend maanden, ofwel zo’n 9300 jaar. Dat maakt bijna niemand ooit mee. Hetzelfde geldt voor één maand die vier sd’s of meer afwijkt.
Wanneer er echter een trend in de klimaatreeks is ontstaan, een trend die bijvoorbeeld elk jaar 0.02° C optelt bij de maandgemiddelden zodat na vijftig jaar een graad ‘gewonnen’ is, en als deze graad ook de orde van grootte van de maandelijkse standaarddeviatie is, dan veranderen de kansverhoudingen radicaal. Gebeurtenissen die anders slechts eens per tienduizend jaar gebeurden, veritabele incidenten dus, komen dan reeds elke eeuw voor, misschien al elk mensenleven. Gebeurtenissen die anders maar eens in een mensenleven voorkomen en in de klimatologie ook als ‘incident’ worden verstaan, treden dan al elke drie jaar op – en mogen dus al ‘normaal’ genoemd worden.
Wanneer mag je deze redenering omkeren? Zijn er incidenten denkbaar die het bestaan van een voorafgaande klimaatverandering aannemelijk maken? Extreem scenario: stel, in de zomer van 2012 wordt het landelijke hitterecord, 38.6° C, op vijf dagen overschreden, waarvan er twee ruim 41° C bereiken. Dit gebeurt in een periode van vijf weken waarin het elke dag meer dan 30 graden wordt, waaronder acht dagen op rij meer dan 33° C. Er valt al die tijd geen spat regen en het voorjaar was ook al droog en warm. Maandgemiddelden lopen tot meer dan twee sd’s verschil met het klimaat op, de maand augustus zelfs meer dan vier. We zijn niet onbekend met hittegolven, maar is dit niet wat je noemt ‘over the top’?
Mijn stelling is dat je moet concluderen dat zo’n hittegolf op een klimaatverandering wijst. Een incident die geen toeval meer is. En dus wijst dit ook op de mogelijkheid van een herhaling, misschien zelfs gauw, wie weet volgend jaar al.
Met een kleine aanpassing van de cijfers naar het Nederlandse klimaat is bovenbeschreven omschrijving precies van toepassing op de zomer van Moskou, de realiteit van vorig jaar, 2010.
Het incident staat niet op zichzelf. In de wetenschappelijke literatuur worden beide benaderingen beoefend: die van de fysisch-meteorologische causaliteit, met als conclusie dat er géén oorzakelijk verband is (http://www.esrl.noaa.gov/psd/people/tao.zhang/2010GL046582.pdf), en de statistische benadering (http://www.sciencemag.org/content/332/6026/220.full), met als conclusie dat de waarschijnlijkheid van mega-hittegolven toeneemt.
In Nederland zijn we tegenwoordig evenmin onbekend met dit soort onwaarschijnlijke gebeurtenissen. De gevolgen waren lang niet zo dramatisch: ons waterlandje buffert tegen droogten en veel mensen vinden warmte in ons land aangenaam. Maar de statistieken zijn duidelijk: http://www.knmi.nl/klimatologie/maand_en_seizoensoverzichten/maand/jul06.html
Conclusie: Dit zijn géén freaks. En om dit feit als het ware te onderstrepen versloeg qua temperatuur april 2011 nog die van 2007. Werd het voorjaar van 2011 recorddroog, maar de zomer juist recordnat, wat ons nog eens doet denken aan die andere AGW-voorspelling: langere, intensere droogteperioden – maar áls het regent (of sneeuwt) doet het dat zoveel te harder. En die meer-dan-extreme Russische hitte van 2010 is dit jaar herhaald in Texas, waar de gemiddelde zomer- en augustustemperatuur ruim een standaard-deviatie boven het oude record uitkwamen.
Dan is er het tornadoseizoen in de Verenigde Staten van dit jaar geweest. Er was afgelopen decennia al een stijgende trend van zo’n 50% in het aantal tornado’s in de VS te bespeuren. Maar dit jaar was dat aantal gelijk aan driemaal het oude record van 1974! http://tamino.wordpress.com/2011/05/25/year-of-the-twister/
Het lijkt een freak, net als die ene tornado in 1925 die bijna 700 slachtoffers maakte. Maar toch rijst de vraag of het mogelijk is dat een betrekkelijk kleine klimaatopwarming bepaalde extremen misschien ‘niet-lineair’ extremer maakt. Misschien is tornadoformatie erg ‘klimaatsensitief’, net zoals bepaalde eigenschappen van neerslag. In feite weten we het antwoord op deze vraag pas als er binnenkort opnieuw een Amerikaans voorjaar optreedt dat er heel veel beter mee vergelijkbaar is dan dat van 1974.
