The NIPCC report: don’t be fooled

(Nederlandse samenvatting hier)              (For a sneak preview, see the bottom line below)

The new ammunition put forward by “skeptics” seems to be the Heartland Institutes’ NIPCC report 2009 (”Climate change reconsidered”). It is made to resemble, at least in format and in name, the IPCC report. According to Dutch “skeptic” (and contributor to the report) Hans Labohm it completely shatters the AGW (anthropogenic global warming) theory (e.g. here, in Dutch). That’s a very bold assertion, which should be backed up by very strong evidence for it to be taken seriously. Let’s take a look at the executive summary…

Second opinion
The preface starts as follows: “Before facing major surgery, wouldn’t you want a second opinion?”
Now that’s funny. I recently described the IPCC process using the same analogy: If you get a second opinion on your health condition, and it confirms what your specialist said in the first place, your trust in the diagnosis probably increases. Now imagine that you collect the interpretations of medical professionals all over the world, and by and large they their conclusions converge to the same broad picture. This happens to be how the IPCC comes to its conclusions.
Their opening statement is actually a strong argument for going with the consensus position on a complex topic. Yet they use it to argue in the opposite direction; very peculiar.

Risk
It continues: “When a nation faces an important decision that risks its economic future, or perhaps the fate of the ecology, it should do the same.” (i.e. getting a second opinion)
Huh? Risking our economic future? If they’re talking about the costs of emission reduction, they are seriously exaggerating. Who is being alarmist here? There will be winners and losers, yes, but that’s something entirely different. Everybody has a choice to join the winners or the losers. Different from the horse races, it’s easy this time to predict who (in the long run) will be the winners and who will be the losers. Take your pick.

The usual stuff
The previous NIPCC report has already been commented on by RealClimate, and it doesn’t seem like there’s much news under the sun this time. The same old and tired arguments feature in the current report. The RealClimate article has many links that debunk the various talking points, and I’m not going to repeat all of them here. A presentation from the lead author, Fred Singer, has been briefly discussed at RealClimate as well. It’s a good example of yet another groundhog day. For those who have followed the staged ‘climate debate’, the list of authors is revealing: Many of the usual suspects, with a history so to speak.

There are the usual, to be expected arguments, like that it’s all the sun’s fault. And logical fallacies, like ‘the climate changed before without human activity being involved, so therefore it must be natural now as well’. Try that line of argument in a court of law against a pyromaniac, by saying that forest fires have always happened naturally. It won’t fly, and it reveals that this report is not about science. The good thing is, with such erroneous lines of reasoning, no specialized knowledge is needed to see that.

Degrees of uncertainty
What I didn’t expect, however, was to see otherwise interesting research be put in a context as if it somehow “falsifies the AGW theory”. In many cases, it hardly has any relevance to the attribution of current climate change, or to future projections.

Ironically, their main argument against climate modeling is its associated uncertainty (mistaking it for knowing nothing, and ignoring that uncertainty goes both ways). That doesn’t stop them from putting forward hypothetical feedbacks that have no evidence whatsoever of operating on a globally significant scale. By the way, climate modeling is mocked in the report as merely being “the opinions of scientists transformed by mathematics and obscured by complex writing”. Doesn’t sound like they know what a climate model really is.

Feedbacks
The report goes on to describe many hypothetical feedbacks in the climate system. Of course, they are all negative: They counteract the initial warming, independent of the cause for the warming. Their combined effect, is the hope, should be evidence that the climate sensitivity is an order of magnitude (!) smaller than the commonly accepted range (between 1.5 and 4.5 degrees C for a doubling of CO2). Not just 50%, no, a factor of 10, I kid you not. My alarm bells go off. Let’s see what the implications of such low climate sensitivity would be. Any climate forcing (whether natural or human induced) would be so strongly damped as to hardly have any effect on global temperatures. But then how come the globe is warming, and has warmed and cooled in the past? A logical consequence of their theory (negligible climate sensitivity) is that it’s hardly possible for the earth’s climate to change. Indeed, there is no physics-based climate model that can satisfactorily model both the current and past climates with such low climate sensitivity.

Aerosols
Many of the proposed feedbacks involve the cooling effects of aerosols. They suggest that these cooling effects are larger than reported by the IPCC. That is contradicted by climate models providing a very decent match to the observed cooling following a major volcanic eruption (emitting sulfate aerosol in the stratosphere). Moreover, some have argued that a strong aerosol radiative forcing means that the climate sensitivity has to be large in order to still be able to explain the temperature trend of the last 100 years, so they seem to be shooting in their own foot.

They come up with all kinds of hypothetical feedback mechanisms involving more natural aerosol emissions in response to global warming: Dimethylsulfide from marine phytoplankton (although a very intriguing possibility, this has never been confirmed to be a significant feedback mechanism, and there is ample evidence to the contrary, which is omitted from the report), biological aerosols (idem), carbonyl sulfide (idem), nitrous oxide (idem), and iodocompounds (idem), about which they write the following:
“Iodocompounds—created by marine algae— function as cloud condensation nuclei, which help create new clouds that reflect more incoming solar radiation back to space and thereby cool the planet.”
Nou breekt mijn klomp (“Now my clogg breaks”), as I would say in Dutch. This route to atmospheric particle formation may be important at coastal sites with exposed seaweed, but its global importance is questionable to say the very least; at present it could best be considered an interesting thought experiment. Moreover, freshly nucleated particles have to grow by about a factor of 100,000 in mass before they start affecting climate, and a lot can happen to them before they reach the necessary size.

All very interesting research topics, but to claim that they are somehow evidence for negligible climate sensitivity is an extreme example of over-interpretation. In these active areas of research, where no firm conclusions have been reached yet on global significance, they selectively cite only those articles that they can somehow spin to support their desired conclusion. I feel that I’ve read enough of this report to know what it’s worth.

Bottom line
This report exhumes a very strong and unfounded faith in negative feedbacks from nature, which are hypothetical with sometimes sketchy, often contradictory, and sometimes no evidence of actually operating at a globally significant scale. This highlights an inconsistent view of uncertainty, and an unwillingness to weigh the evidence: “If it causes cooling, the uncertainty (or lack of evidence) doesn’t matter; if it causes warming, it’s too uncertain (and no evidence strong enough) to matter”.

How would you know?
Let’s apply some of my own recommendations for non-specialists on judging sources:
- The report clearly misses the forest for the trees.
- It gives a hidden argument for going with the consensus (“second opinion”), but somehow twists that around.
- It’s characterization of the IPCC process has the smell of a conspiracy to it and is full of strawmen arguments.
- To their credit (and my surprise), I couldn’t find any obvious confusion of timescales, such as confusing weather and climate.
- It contains some embarrassing mistakes in basic logic.
- The two way cause-effect relationship between temperature and CO2 is not properly recognized.
- Their strong claim of shaking the foundations of climate science is extremely unlikely; They don’t provide compelling evidence for such an extraordinary claim; They vastly overestimate the likelihood of cooling effects (feedbacks), and underestimate, deny or ignore warming effects.
- They grossly exaggerate the economic risks of emission reduction, and downplay the risk of unmitigated climate change.
- Some of the authors have historical credentials in a relevant discipline, more than a few have not. The list of signatories at the end is very thin on relevant expertise.
- The Heartland Institute is a conservative think-tank and not a reliable source of scientific information.

Het NIPCC rapport: Laat je niks wijsmaken

(English version here)

Het nieuwe NIPCC rapport (2009) is uit, en Nederlands bekendste “skepticus” (en co-auteur) Hans Labohm zwaait er al mee als zijnde de doodsteek voor de anthropogene klimaatverandering (AGW). Het is opgesteld door een reeks oude bekenden uit de “skeptische” wereld, aangevoerd door Fred Singer, en uitgegeven door een conservatieve denktank, het Heartland Instituut. Volgens Labohm wordt er niets heel gelaten van de AGW theorie. Dat is nogal een sterke uitlating, die door een sterke bewijsvoering gestoeld moet worden. Laten we eens kijken…

Waar komt het op neer?
Het rapport (niet te verwarren met het IPCC rapport) ademt een grenzeloos en ongefundeerd vertrouwen in negatieve feedbacks (terugkoppelingsmechanismen) van de natuur. Het bestaan van deze feedbacks is volkomen hypothetisch met vaak conflicterende en soms nauwelijks of geen aanwijzingen dat ze op globale schaal werkzaam zijn. De relatieve onzekerheid van verschillende factoren die bij het klimaat een rol (zouden kunnen) spelen wordt volkomen inconsistent benaderd: Als het afkoeling veroorzaakt, dan is geen onzekerheid te groot (en doet de afwezigheid of zwakte van enige bewijsvoering er niet toe); Als het daarentegen opwarming veroorzaakt, dan is de onzekerheid bij voorbaat te groot (en is geen berg van aanwijzingen hoog genoeg).
Daarnaast passeren een hoop van de veelgehoorde –en al even vaak weerlegde- argumenten de revue. Oud nieuws, en bij lange na niet afdoende om de sterke uitlating zoals door Labohm gedaan te staven. (De Engelse versie geeft een uitgebreidere discussie, met name over feedbacks en aerosols.)

Laten we eens kijken hoe het rapport zich verhoudt tot mijn lijst met tips om het kaf van het koren te scheiden in de informatiejungle:
- Het rapport ziet duidelijk door de bommen het bos niet meer; de context ontbreekt of wordt verdraaid.
- Het is onwaarschijnlijk dat de gangbare klimaatwetenschap er zo ver naast zit als dit rapport beweert; De sterke beschuldiging aan het adres van de gangbare klimaatwetenschap wordt niet door een afdoende sterke bewijsvoering ondersteund; De waarschijnlijkheid van afkoelende effecten (feedbacks) wordt schromelijk overdreven, terwijl opwarmende effecten worden gebagatelliseerd, ontkend, of verzwegen.
- De economische risico’s van emissiereductie worden schromelijk overdreven, terwijl de risico’s van ongelimiteerde klimaatverandering gebagatelliseerd worden.
- Het geeft een verkapte argumentatie voor de consensuspositie in het algemeen (namelijk door de belangrijkheid van een “second opinion” te onderstrepen), maar verdraait dat dan in de door hun bevoorrechte richting.
- De beschrijving van het IPCC proces heeft de zweem van een complottheorie en is vol stropop argumenten.
- Een deel van de auteurs heeft (of had) relevante expertise; een deel ook niet. In de lijst met ondertekenaars aan het eind van het rapport is relevante expertise dun gezaaid.
- Het Heartland Instituut is een conservatieve denktank met een afkeer van overheidsingrijpen, en geen betrouwbare bron van wetenschappelijke informatie.
- Tijdsschalen worden –voor zover ik heb gezien- niet incorrect gehanteerd. Bijna verbazingwekkend, gezien het feit dat Labohm continue weer en klimaat door elkaar haalt op diverse fora.
- Interne consistentie ontbreekt, bijvoorbeeld wat betreft de mate van onzekerheid en de gevolgen van een overschatting van de aerosolkoeling (die juist op een hogere klimaatgevoeligheid duidt).
- Sommige redeneringen kloppen logisch gezien niet. Zo wil het feit dat het klimaat in het verre verleden ook aan verandering onderhevig was helemaal niet zeggen dat menselijke activiteit er nu ook niets mee van doen heeft. Een pyromaan kan zichzelf ook niet zomaar vrij pleiten door te wijzen op het feit dat bosbranden altijd al van nature hebben plaatsgevonden.

Climate solutions

The public debate about the reality of human-induced climate change is perhaps mostly interesting from a psychology point of view: How come some people embrace the wishful thinking and flakey arguments from small splinter groups and distrust the evidence-based conclusions from the vast majority of relevant scientists? I think that in many cases the answer is that they don’t like the perceived consequences. In other cases it’s a matter of thinking along familiar lines. And for some, it may be the attraction of being the underdog, which, in extreme cases, leads some to think of themselves as (supporting) the new Galileo. And yet others may have been fooled into thinking that there still is a real scientific debate about the big picture (with not a little help from the popular media). After all, without reading the primary literature or attending relevant conferences, how would you know who is right? 

The more relevant discussion for society is about how to deal with climate change. How do we act in the face of uncertainty, but with real risks of problematic consequences? “Skeptics” could make a very useful contribution to such a discussion, if they started thinking about how to deal with climate change while at the same time minimizing the perceived consequences they dislike so much (e.g. taxes and regulations).

Waiting until disaster strikes (as desired ‘proof’) before starting to deal with the problem, is not a rational option. If a doctor is 90% certain that you have a dangerous illness, you probably want to start treatment as soon as possible. Or would you wait with treatment until the doctor is 99% or 100% certain? The problem is, doctors and scientists are never 100% certain.

 

So what do we do?

 

I’ll be writing more about this question in the near future. Specific topics that I intend to discuss are geo-engineering (intentional engineering of the Earth’s climate), biomass, transport options (biomass/hydrogen/electric powered vehicles), and others. These are not all clear-cut ‘solutions’, and their suitability in dealing with the problem is vigorously debated, including in the scientific arena. Finally some real debate, rather than the fake stuff.

Freedom and responsibility

Arguments about how to address climate change often evolve around the concepts of freedom and responsibility. I was reminded of this by a recent discussion on the climate-policy blog Prometheus, where several comments from attorney “lgcarey” hit the nail on its head. E.g. here, (s)he writes

“…the key question here is about fraudulent conduct, not free speech. Free speech does not immunize me from liability for telling the guy who is interested in buying my house that the basement is dry as bone when I know that it leaks like a sieve every time it rains.” 

Of course, the issue is not whether a layperson is liable for expressing a thought that runs counter to the consensus. In complex issues, many people tend to not believe something of which they dislike the perceived consequences (“Back to the stone age!”). It’s unfortunate and perhaps unwise, but you can hardly put them on trial for that.

The issue is whether an entity (person, industry) with a financial interest in the matter, who knowingly distorts the evidence to increase their financial profit, is liable for doing so. To that, the answer is (or should be) yes.

The background to this discussion is some resurfaced old news that an industry funded lobby group distorted evidence about the reality of man-made climate change. Just like lobby groups before them did regarding health effects of smoking. History has a tendency to repeat itself. The NY Times has since published an addendum, but it didn’t change the bottom line very much in my view.

People opposing action on climate change often claim that their right to free speech is being stifled by, uhm…, yeah, by whom, really? I guess by the climate mafia, headed by Al Gore.

People calling for action on climate change on the other hand rather frame the issue in terms of responsibility.

Of course, both values are important, and a balance needs to be found between them. Freedom without responsibility leads to reckless anarchy, and responsibility without freedom is like a prison.

I, for one, hate it when somebody tells me what to do, or what not to do. I very much like my freedom. And I don’t want to take anybody else’s freedom away. However, freedom has limits. Your right to your freedom shouldn’t interfere with other people’s right to their freedom. I think that should include the freedom and rights of future generations and of nature at large.

If you don’t want to take your responsibility, it’s far easier for peace of mind to ignore the signs that you may adversely affect others, than to live with that uncomfortable knowledge.

If I’m addicted to smoking, I may be more likely to downplay the risks of smoking than if I weren’t a smoker. I would be pretty pissed off though with all those people around me telling me that indeed it isn’t harmful, especially if I somehow sensed that they withheld or twisted information to the contrary. And if decades later, suffering the full consequences of having smoked all that time, I found out that the tobacco industry had funded efforts to mislead and confuse the public regarding the health effects of its products, how would I feel then?

Will that be how future generations feel about (some of) us?

Haven’t we learnt the risks associated with “Buy now, pay later”? Isn’t it asocial to let somebody else pay for what you buy now?

As uncle Ben said to Spiderman: “With great power comes great responsibility”.

Le Pair herzien

(Voor een compleet antwoord op zijn uitspraken, lees ook “reactie op Le Pair“.)

In een herziene versie op zijn website drukt Le Pair zich iets subtieler uit dan voorheen. Zo geeft uit hij nu toe dat meer CO2 wel degelijk tot meer opwarming leidt (wat hij ontkende in zijn recensie). Wel onderschat hij de opwarming sterk, en meet hij de onzekerheden groot uit. Net zoals vele anderen vergeet hij gemakshalve dat onzekerheden twee kanten op gaan. Onzekerheid in eventueel grote risico’s zou juist tot grotere voorzichtigheid moeten leiden, niet tot meer roekeloos gedrag. Als het zicht slecht is ga je toch ook langzamer rijden?

Een paar details:

- Hij lijkt een verdubbeling van de CO2 concentratie niet waarschijnlijk te achten, terwijl we daar toch duidelijk op af stevenen. Alle zeilen zullen moeten worden bijgezet om dat te voorkomen.

- De directe invloed van CO2 bij een verdubbeling van de concentratie is ongeveer 1 graad opwarming, maar die opwarming zorgt ervoor dat er ook meer waterdamp in de atmosfeer blijft. Er zijn nog vele ander terugkoppelingsmechanismen, en het netto effect (van een CO2 verdubbeling) is een opwarming rond de 3 (+/- 1) graden. Dat is waarschijnlijk genoeg om op lange termijn een groot deel van de poolkappen te doen smelten, en de zeespiegel evenredig te laten toenemen.

- De opwarming (en daarmee gepaard gaande zeespiegelstijging) die het einde van de laatste ijstijd inluidde is al zo’n 10 000 jaar geleden gestopt (en is dus niet “al 20 000 jaar aan de gang”). De huidige opwarming heeft daar helemaal niets mee te maken, en de huidige zeespiegelstijging ook niet. De zeespiegel is de laatste 100 jaar sneller gestegen dan de afgelopen duizenden jaren, maar minder snel dan aan het einde van de laatste ijstijd van 20 000 tot 10 000 jaar geleden). Het blijft moeilijk, die verschillende tijdschalen.

- Le Pair noemt het “veelzeggend, dat het IPCC keer op keer de gebruikte modellen heeft verfijnd.” Ik ben blij ook, dat is een teken dat de wetenschap vooruit blijft gaan. Het is nochtans veelzeggend dat het IPCC keer op keer tot meer zekerheid komt wat betreft de menselijke invloed op de huidige klimaatverandering.

- De positieve terugkoppeling van CO2 op de temperatuur droeg sterk bij aan het beeindigen van de ijstijden (voor een x aantal duizenden jaren). Zonder noemenswaardig opwarmend effect van CO2 kun je de amplitude van de temperatuursverandering  tijdens ijstijden niet verklaren.

- In het kader van het IPCC proces maken wetenschappers een samenvatting van de wetenschappelijke literatuur. Minderheids theorieën, waar Le Pair c.s. zijn hoop op heeft gevestigd, worden wel degelijk besproken, maar naast de theorieën waar veel meer bewijs voor bestaat, en die dus meer gewicht krijgen. Dat is nu eenmaal de manier waarop wetenschap bedreven wordt. En dat is maar goed ook.

Laat mij eindigen met wat ik ook in een email aan Kees Le Pair heb geschreven:

Het meningsverschil lijkt inderdaad meer genuanceerd te zijn na deze uitwisseling van gedachten. Het gaat vooral om het anders inschatten van verscheidende risico’s op klimaat en op economisch gebied. U lijkt meer zekerheid te willen omtrent de noodzakelijkheid van maatregelen alvorens meer geld uit te geven. Ik wil meer zekerheid omtrent de langdurige veiligheid en duurzaamheid alvorens meer broeikasgassen uit te stoten. Maar in ieder geval lijkt het mij zaak om ons vooral te baseren op het geheel van de huidige wetenschappelijke inzichten, en niet alleen die conclusies ter harte te nemen die tot een vooraf bepaald standpunt leiden.

Wie heeft er gelijk over klimaatverandering?

 

(English translation here. Dit artikel is als column verschenen in Milieufocus)

 

Het grote publiek heeft een heel ander beeld van klimaatverandering dan de wetenschappers, en dicht menselijk handelen een veel kleinere rol toe. Hoe kun je als leek het kaf van het koren scheiden in de veelheid aan conflicterende boodschappen die je dagelijks leest en hoort? Een aantal tips.

 

- Door de bomen het bos zien. Vaak worden relatief kleine details aangevoerd alsof die het hele fundament van het klimaatonderzoek onderuit halen. Details zijn belangrijk in onderzoek, maar het totaalbeeld van een onderzoeksveld, zoals klimaatverandering, is meestal niet aan heftige schommelingen onderhevig. Bij het zien van een vogel in de lucht trek je ook niet meteen het bestaan van de zwaartekracht in twijfel.

- Denk in termen van risico en waarschijnlijkheid. Wetenschap biedt geen zekerheid, maar wel gradaties van waarschijnlijkheid. Daarnaar handelen is rationeel; wachten op absolute zekerheid is dat niet. Zeker niet als er potentieel negatieve gevolgen kleven aan het uitstellen van actie. Het is verstandig om vaart te minderen in een sneeuwstorm, ook al weet je niet zeker dat je in een ongeluk zou geraken. Wat zijn de gevolgen als we actie ondernemen om klimaatverandering tegen te gaan, en het blijkt minder erg dan voorspeld? Wat als we geen actie ondernemen en het blijkt erger dan voorspeld? Gelukkig zijn we gewend beslissingen te nemen in de afwezigheid van zekerheid.

- Consensus tussen experts is relevant. Als je een second opinion aanvraagt over je gezondheidsklachten, en die komt overeen met de oorspronkelijke diagnose, neemt je vertrouwen in de juistheid ervan waarschijnlijk toe. Stel nu dat je de interpretaties van duizenden medische professionals over de hele wereld bij elkaar haalt, en dat die tot globaal hetzelfde beeld convergeren. Dat is vergelijkbaar met hoe het IPCC tot haar conclusies komt.

- Wees op je hoede voor komplottheorieën. Hoewel het strikt genomen geen bewijs is, kun je de bestaande consensus alleen terzijde schuiven als zijnde irrelevant, als de professionals allemaal liegen of incompetent zijn.

- Expertise. Niet alle bronnen zijn even geloofwaardig; de deskundigheid speelt een belangrijke rol hierbij. Als je ziek bent ga je naar de dokter; bruggen laten we bouwen door ingenieurs. Het is niet onredelijk om klimaatwetenschappers meer te vertrouwen dan een dokter of een ingenieur als het klimaatverandering betreft. Natuurlijk is dit geen bewijs, maar er is wel een verschil in waarschijnlijkheid dat ze weten waar ze het over hebben.

- Motief. De geloofwaardigheid van een bron hangt ook mede af van de mogelijke motieven om maar één kant van de zaak te laten zien. Die motieven kunnen bijvoorbeeld van economische of politiek-ideologische aard zijn. Welke gevestigde belangen staan er op het spel? Hoe verleidelijk is het om vanuit een wereldbeeld waarin elk overheidsingrijpen wordt verafschuwd, de bewijsvoering geweld aan te doen, als die zou kunnen leiden tot een sterkere roep voor overheidsmaatregelen? En hoe verleidelijk is het om vanuit een wereldbeeld waarin problemen juist het best door de overheid kunnen worden opgelost, een nepprobleem te verzinnen om daartegen maatregelen te verlangen? Is er een gebrek aan potentiële problemen dan, waar de overheid zich op zou kunnen storten? Ideologie kan een belangrijke drijfveer zijn, maar bekijk het wel met gezond verstand.

- Tijdsschalen. Klimaat is gedefinieerd als het gemiddelde weer over 30 jaar (de tijd dat de jaarlijkse variabiliteit ongeveer uitmiddelt). Weer en klimaat worden veelvuldig door elkaar gehaald in niet-wetenschappelijke media (aan beide kanten van het maatschappelijke debat).

- Consistentie. Als iemand beweert dat het klimaat helemaal niet aan het veranderen is, en dat het bovendien aan de zon ligt, moet er een waarschuwingslampje gaan branden.

- Logica. Sommige veel gehoorde argumenten zijn logisch gezien niet correct, en er is geen specialistische kennis nodig om dat te doorzien. Zo wil het feit dat het klimaat in het verre verleden ook aan verandering onderhevig was helemaal niet zeggen dat menselijke activiteit er nu ook niets mee van doen heeft. Een pyromaan kan zichzelf ook niet zomaar vrij pleiten door te wijzen op het feit dat bosbranden altijd al van nature hebben plaatsgevonden.

­

Vanzelfsprekend is deze lijst niet compleet. Idealiter bestudeer je kritisch alle argumenten voor en tegen een bepaalde positie, maar daartoe ontbreekt vaak de nodige tijd of achtergrondkennis. Geen van de tips hierboven vormt een sluitend bewijs voor of tegen door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Maar door meerdere aanwijzingen te volgen kan wel het kaf van het koren gescheiden worden in de veelheid aan informatie over een complex onderwerp zoals klimaatverandering.

 

Reactie op Le Pair

Kees le Pair heeft op zijn website gereageerd op mijn korte reactie in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde. Helaas blijft hij steken in allang ontkrachte argumenten, die in de wetenschappelijke discussie al even lang niet meer meedoen. Wetenschap gaat door, op zoek naar nieuwe onzekerheden (die er nog volop zijn, natuurlijk, maar dan in de details; niet in de vraag of de mensheid verantwoordelijk is voor de extra CO2 in de lucht, of dat meer CO2 tot opwarming zal leiden. Dat weten we intussen wel.) De bijdragen van le Pair en mijzelf zullen ook gereproduceerd worden op de extreem “skeptische” webite klimatosoof. Wordt vervolgd…

 

Verzadiging van CO2 absorptie

De (zelfvernoemde) bron van de grafiek die le Pair aanvoert, Hans Erren (eveneens een klimaat-“skepticus”), spreekt hem tegen in dit opzicht: Het CO2 gordijn breidt zich zijwaarts uit. Bovendien leidt een toenemende mate van verzadiging van CO2 aan het aardoppervlak ertoe dat de infrarood straling vanaf grotere hoogte naar het heelal wordt uitgestraald. Aangezien de temperatuur op grotere hoogte kouder is, verlaat daarmee minder energie het aardsysteem, en dus warmt de planeet op.

 

Venus

Venus heeft een dikke atmosfeer van bijna puur CO2. Vanwege verzadiging van de CO2 absorptiebanden aan het oppervlak vindt uitstraling naar het heelal plaats op grote hoogte, waar het veel kouder is dan aan het oppervlak. Bij die lage temperatuur kan via uitstraling maar weinig energie ontsnappen, en daarom wordt het oppervlak zo warm: Gemiddeld 467 graden Celsius.

 

Dit is een stuk warmer dan op basis van de kortere afstand tot de zon verklaard kan worden. Mercurius (nog dichter bij de zon) heeft nagenoeg geen atmosfeer, en is daarom een stuk koeler dan Venus (167 graden Celsius). Hier is een aardig schoolproject over het temperatuurverschil op deze drie planeten. Kortom, “Venus is het mooie voorbeeld dat de concentratie CO2 in principe een heel eind kan toenemen voordat je echt tegen natuurkundige limieten aanloopt.”

 

In één ding heeft Le Pair gelijk: Fysische wetten zijn overal in het heelal hetzelfde.

 

Bijdrage van de mens aan CO2 toename

Hier haalt Le Pair twee dingen door elkaar: De emissie van CO2 door menselijke activiteit mag dan misschien klein zijn in vergelijking met de natuurlijke emissies, maar zij is wel degelijk verantwoordelijk voor de toename van de hoeveelheid CO2 in the atmosfeer. Ook hier wordt le Pair terecht door mede-“skepticus” Hans Erren terug gefloten.

 

De natuurlijke emissie en opname van CO2 door de biosfeer zijn normaalgesproken namelijk met elkaar in evenwicht (over tijdschalen langer dan een paar jaar). De extra emissies door menselijke activiteit hebben dit evenwicht verstoord en geleid tot een gestage stijging van de concentratie. Sterker nog, de natuur heeft als buffer gediend, door een deel van de door ons uitgestoten CO2 op te nemen (in de oceaan en in de biosfeer). Dit is door metingen duidelijk aangetoond.  

 

Figuur 1. Natuurlijke hoeveelheden (pre-industrieel) in het zwart; antropogene hoeveelheden in het rood.

 

Bovendien is de isotopische samenstelling van fossiele koolstof anders dan die van huidige biologische oorsprong. Hierdoor kan duidelijk worden aangetoond dat de toename van de CO2 concentratie in de atmosfeer voor een groot deel van fossiele oorsprong is: verbranding van kolen, aardolie en aardgas. 

 

Zeespiegelstijging

Le Pair haalt hier verschillende tijdsschalen door elkaar. De zeespiegel is versneld aan het stijgen sinds ongeveer 1900, na niet noemenswaardig veranderd te zijn in de paar duizend jaar daarvoor. Le Pair merkt correct op dat nog langer geleden de zeespiegel wel degelijk perioden van grote verandering kende: Tegen het einde van de laatste ijstijd steeg de zeespiegel over een periode van ongeveer 12.000 jaar met meer dan 100 meter.

 

 

Figuur 2: Zeespiegelstijging over beide tijdsschalen. Sinds de industriële revolutie is de zeespiegel versneld gestegen in vergelijking met de paar duizend jaar daarvoor.

 

Blijkbaar is de zeespiegel over lange tijdsschalen erg gevoelig voor de gemiddelde temperatuur op aarde. Zo was 125.000 jaar geleden de zeespiegel gemiddeld ongeveer 6 meter hoger dan nu, terwijl de gemiddelde temperatuur maar één of twee graden hoger was. Niet echt geruststellend.

 

IPCC

In zijn karakterisering van het IPCC klimaatpanel heeft Le Pair het blijkbaar over het handjevol mensen dat nodig is om de organisatie draaiende te houden. Maar het eigenlijke IPCC proces is veel belangrijker uit wetenschappelijk oogpunt: Daar dragen duizenden wetenschappers uit de hele wereld op vrijwillige basis aan bij. Ze zijn geen IPCC werknemer, maar dragen als wetenschapper bij aan het proces, namelijk het maken van een samenvatting en synthese van de relevante, recente onderzoeksresultaten. De IPCC rapporten zijn een afspiegeling van de huidige wetenschappelijke inzichten op het gebied van klimaatverandering. Je moet met betere argumenten komen om die cumulatief opgedane kennis zomaar eventjes terzijde te schuiven.

 

Guest post at Realclimate on aerosol nucleation and climate

Guess it’s a little late notice, but I have a guest post at RealClimate on the potential effects of aerosol nucleation and cosmic rays on climate. For the whole article please see RealClimate. The bottom line is as follows.

 

Freshly nucleated particles have to grow by about a factor of 100,000 in mass before they can effectively scatter solar radiation or be activated into a cloud droplet (and thus affect climate). They have about 1-2 weeks to do this (the average residence time in the atmosphere), but a large fraction will be scavenged by bigger particles beforehand. What fraction of nucleated particles survives to then interact with the radiative budget depends on many factors, notably the amount of condensable vapor (leading to growth of the new particles) and the amount of pre-existing particles (acting as a sink for the vapor as well as for the small particles). Model-based estimates of the effect of boundary layer nucleation on the concentration of cloud condensation nuclei (CCN) range between 3 and 20%. However, our knowledge of nucleation rates is still severely limited, which hampers an accurate assessment of its potential climate effects. Likewise, the potential effects of galactic cosmic rays (GCR) can only be very crudely estimated. A recent study found that a change in GCR intensity, as is typically observed over an 11 year solar cycle, could, at maximum, cause a change of 0.1% in the number of CCN. This is likely to be far too small to make noticeable changes in cloud properties.

Reactie in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

De volgende reactie is verschenen in het april nummer van het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde (NTvN; zie de pdf hier). Wordt vervolgd…

 

Kees le Pair eindigt zijn boekbespre­king van Jo Hermans Energie survival gids in NTvN 75-03 met een aantal boude uitspraken over klimaatver­andering. Zo zou volgens hem meer CO2 niet tot meer opwarming leiden, omdat het “CO2 gordijn al zo goed als dicht is”. Echter, de absorptiespectra van CO2 zijn helemaal niet verzadigd. En al zouden die in de lagere atmos­feer verzadigd zijn, dan zou meer CO2 in de hogere luchtlagen nog steeds leiden tot meer opwarming. Venus kan wellicht als voorbeeld dienen.

 

De zeespiegel stijgt nu met ongeveer 3 mm per jaar, ongeveer een factor 10 sneller dan in de afgelopen duizenden jaren. Ook daar slaat Le Pair de plank mis. Hij verwijt Hermans wat te ge­makkelijk op de koers van het IPCC te varen. Dat klinkt als een raar verwijt; per slot van rekening geven de IPCC rapporten een rigoreuze samenvat­ting van de wetenschappelijke kennis op het gebied van klimaatverande­ring. Le Pair gebruikt blijkbaar liever argumenten die al decennia geleden ontkracht zijn. Dubieus, maar het ver­klaart wellicht waarom hij geen heil ziet in zonne- en windenergie, zoals uit het eerste deel van zijn recensie blijkt. Als je het probleem ontkent, is de voorgestelde oplossing natuurlijk bij voorbaat onzinnig.

Aerosols, clouds and climate

 

Clouds can cool or warm the underlying surface. They reflect some of the incoming shortwave solar radiation back to space (cooling). They also absorb infrared radiation and re-radiate it to all directions, with a wavelength (and thus energy) that depends on cloud temperature (and thus height). The latter is a quasi-greenhouse effect (warming).

 

The colder (=higher) the cloud, the less energy will be re-radiated to space, so the more the atmosphere will warm. (The same happens with greenhouse gases: the higher re-radiation into space takes place, the less energy is lost, and the more the atmosphere will warm. In that sense, the sky is the limit in terms of a warming effect of CO2: no matter if the absorption bands at the surface would be saturated, it would just move up the re-radiation to a higher altitude, thereby still adding to the warming effect.)

At night, there’s no solar radiation to reflect, and so clouds mainly warm the surface. However, the net effect of clouds is a cooling.

 

The basic response of liquid water clouds to an increased CCN population is expected to be a change in the droplet size spectrum: Assuming the liquid water content remains relatively unchanged, more cloud droplets will form, having a smaller average size. Absorption depends on particle volume, whereas reflection depends on its geometric cross-section, and thus the ratio of reflection over absorption of the cloud increases as the droplet size decreases. Dependent on the altitude of the cloud droplets, and the albedo of the underlying surface, this will usually result in cooling. A smaller average droplet size may increase cloud lifetime, via the suppression of rain. Cloud cover could be susceptible to CCN concentration, especially in remote areas. In reality, different feedback mechanisms involving micro-physics and radiative transfer make the picture more complicated. For example, the liquid water content of a cloud is highly variable and not much is known about the response of liquid water content to increasing CCN concentrations.

 

The effects mentioned here concern only “warm” clouds; much less is known about the response of ice clouds. If through human activities the concentration of ice nuclei has also decreased (e.g. black carbon), there could be a “glaciation indirect effect”: more ice nuclei cause a cloud to rain out quicker, and may thus lead to a decrease in cloud cover (i.e. opposite to the “warm” indirect effect). This is still very hypothetical, however.

 

From local measurements of ship tracks, relations were found between particle emissions, cloud droplet diameter and cloud albedo. Still, more simultaneous measurements of aerosol particles, cloud droplets and radiative properties are necessary to gain a more accurate understanding of climate change. There are strong indications that besides inorganic salts, some organic compounds may also contribute to the CCN activity of an aerosol. Ultimately though, size may matter more than chemistry for the cloud nucleating ability of aerosols.