(English version here)
James Hansen heeft het veelvuldig over ‘tipping points’ of omslagpunten. Het is geen strak gedefinieerde term, maar bij een omslagpunt zorgt een relatief kleine verandering voor een relatief groot gevolg, en kan het klimaat in een andere evenwichtssituatie terecht komen, met alle problemen van dien. (Vergelijk het met het begrip ‘metastabiel’ uit de natuurkunde, met het klassieke voorbeeld van een bal die op een heuvel ligt en slechts een klein zetje nodig heeft om in het dal –de nieuwe evenwichtssituatie– te komen.)
IJs-albedo terugkoppeling
De voor mij meest in het oog springende ‘tipping points’ hebben te maken met het afsmelten van ijs en zeespiegelstijging. IJs reflecteert een veel groter deel van het inkomend zonlicht (het heeft een hogere albedo) dan land of water. Als ijs smelt en het daaronder liggende land of water aan het zonlicht komt bloot te staan, wordt dus meer zonlicht geabsorbeerd dan daarvoor het geval was. Dit zorgt voor extra opwarming, wat leidt tot het smelten van nog meer ijs, en de cirkel is rond.
Smeltend zeeijs
De hoeveelheid zee-ijs in het Noordpoolgebied aan het eind van de zomer is drastisch afgenomen over de laatste 30 jaar. De laatste twee zomers lieten nog veel minder ijs zien dan verwacht kon worden op basis van de gestaag dalende trend. Het is te vroeg om zeker te weten dat dit een teken is van een trendbreuk (oftewel het passeren van een ‘tipping point’), of dat het een natuurlijke schommeling onder de langjarige trend betreft. Smeltend zee-ijs heeft geen direct gevolg voor de zeespiegel, en als we de opwarming licht weten terug te draaien, zal het zee-ijs weer in z’n normale staat terugkeren, is de verwachting. Het is dus een omkeerbaar ‘tipping point’.
Figuur: Afname van het Arctische ijsoppervlak over de laatste 30 jaar. Data zijn voor september, wanneer het ijsoppervlak op haar minimum is. Bron: NSIDC.
Smeltend landijs
Het eventueel afsmelten van een grote massa landijs daarentegen, zoals dat op Groenland, heeft wel zeespiegelstijging tot gevolg, en is op menselijke tijdschalen praktisch onomkeerbaar. Het afsmelten van Groenland zou tot gemiddeld 6 meter zeespiegelstijging leiden. West-Antarctica is ook goed voor zo’n 7 meter, terwijl de rest van Antarctica er nog eens dik 50 meter bovenop doet. Maar dan moeten we het wel heel bont maken.
Op Antarctica zijn vooralsnog geen grote veranderingen gaande, en op sommige plekken neemt de ijsmassa zelfs licht toe, door een toename van de sneeuwval. Dat is trouwens een voorspeld gevolg van lichte opwarming, omdat het tot meer waterdamp in de lucht leidt. Bij voortschrijdende opwarming gaat op een gegeven moment het afsmelten echter de overhand krijgen. De Groenlandse ijskap is al langzaam aan het krimpen door toenemend smelten in kustgebieden, hoewel ook daar in het binnenland de ijsdikte toeneemt. De invloed van grote massa’s landijs op de huidige zeespiegelstijging (3 mm/jaar) is vooralsnog gering; het wordt voornamelijk veroorzaakt door uitzettend zeewater als direct gevolg van de opwarming.
Zeespiegelstijging
Volgens Hansen zal de uiteindelijke zeespiegelstijging als gevolg van de huidige CO2 concentratie meerdere meters bedragen. (“Equilibrium sea level rise for today’s 385 ppm CO2 is at least several meters, judging from paleoclimate history.”) Dat is voornamelijk gebaseerd op het feit dat tijdens het vorige interglaciaal, 125.000 jaar geleden, de zeespiegel zo’n 6 meter hoger was dan nu, terwijl de gemiddelde temperatuur ongeveer een graad hoger was. Zelfs bij een ongewijzigde CO2 concentratie staat ons nog circa 0.5 graad opwarming te wachten, voornamelijk vanwege de vertraagde respons van de oceanen. Dan komen we dus gevaarlijk dicht bij het globale klimaat zoals dat 125.00 jaar geleden heerste.
Het is nog maar de vraag of het verband tussen temperatuur en zeespiegel lineair is. Over ‘korte’ tijdsschalen is dat wellicht het geval wat betreft de bijdrage van thermische uitzetting van zeewater. Verschillende evenwichtssituaties uit het verre verleden laten ook een sterk verband zien over langere tijdsschalen, vooral beïnvloed door de hoeveelheid landijs. Het hele idee van ‘tipping points’ is natuurlijk dat veranderingen stapsgewijs plaatsvinden, met horten en stoten.
Figuur: Relatie tussen zeespiegel (ten opzichte van de huidige waarde) en globaal gemiddelde temperatuur voor verschillende tijdvakken uit het verleden. LGM staat voor Last Glacial Maximum, het hoogtepunt van de laatste ijstijd. Eemian is het vorige interglaciaal. YBP staat voor years before present. Getallen komen uit verscheidene bronnen.
Het is ook nog maar de vraag of de evenwichtssituaties uit het verleden zomaar te vertalen zijn naar de huidige situatie. Het smelten van het poolijs is vooral afhankelijk van de regionale temperatuur, en die hoeft niet persé in de pas te lopen met de globale temperatuur. We weten relatief nog maar heel weinig van dynamische processen in de grote ijsmassa’s. Maar blijkbaar zijn grote veranderingen in de zeespiegel mogelijk als de temperatuur maar lang genoeg boven (of onder) een bepaalde waarde blijft. De voorbeelden uit het verleden geven in ieder geval een handvat over wat voor orde grootte zeespiegelstijging we uiteindelijk kunnen verwachten bij een gegeven temperatuurstijging. De snelheid van zeespiegelstijging is nog meer onzeker dan de grootte ervan; de meeste wetenschappelijke literatuur concludeert dat de zeespiegelstijging niet sterker zal zijn dan 1 of hooguit 2 meter in 2100 (maar de stijging blijft daarna natuurlijk gezellig doorgaan). Dat is zowiezo al fors, en de onzekerheid is niet bepaald een bron van geruststelling. De voorbeelden uit het verleden zijn dat al helemaal niet.
Tags: Arctisch ijs, ijs-albedo terugkoppeling, James Hansen, Paleoklimaat, zeespiegelstijging
My view on climate change 
October 25, 2009 at 19:51
Hoi Bart,
cherry-picking is your hobby!! Beetje late reactie, maar kon t niet laten. We zijn nu in oktober 2009. Wat zou jouw figuur over de zeeijsoppervlak er nu anders uitzien…
En dan: Volgens Hansen zal de uiteindelijke zeespiegelstijging als gevolg van de huidige CO2 concentratie meerdere meters bedragen….. Lees de conclusies van recente publicaties op http://www.klimaatgek.nl.
Overigens, Hansen is toch een beetje de Emiel Ratelband van de klimaatverandering, vind je niet?
October 25, 2009 at 20:13
Rob,
De enige verandering aan de grafiek is dat het 2009 punt erbij staat, dat rond de 5.3 sq km uitkwam, oftewel, dichtbij de blauwe trendlijn van een gestaag afnemend ijsoppervlak. De modellen voorspelde een veel tragere afname vh zeeijs.
Je beschuldigt mij van cherrypicking. Is het je niet opgevallen dat deze post was geschreven in december 2008? Het ‘weglaten’ vh 2009 minimum kan me dus niet in de schoot geworpen worden, lijkt me.
Ik zie niet in waarom een datapunt van 1 extra jaar zoveel verschil uitmaakt? We hebben het toch over het klimaat, niet over het weer?
October 25, 2009 at 20:17
@Rob de Vos: ik zie dat jij er ook zo één bent die een grafiek maakt met een El Nino als startpunt (2002) en een La Nina als eindpunt (2008). En dan beweer je dat Bart aan cherry-picking doet…
Oh, en het september-ijsnivo van de Noordpool lag op de trendlijn, maar het *huidige* nivo is hetzelfde als in 2008, en komt vervaarlijk dicht bij het nivo van 2007 rond deze tijd.
October 26, 2009 at 10:15
@Marco,
2002 was nauwelijks een Ninojaar te noemen toch? En het eindpunt van door mij gehanteerde grafieken (zie “het wordt steeds warmer ” is niet 2008 maar oktober 2009. Ik probeer angstvallig te vermijden om 1998 als startpunt te nemen. Overigens is het in de literatuur gebruikelijk om 1996 te nemen, maar die super El Nino van 98 zit er dan wel in.
Het huidige ijsniveau is inderdaad ongeveer op dat van 2008, maar aanmerkelijk hoger dan dat van 2007. En zouden we niet een onomkeerbaar proces van afsmelten krijgen? Dat zit er blijkbaar voorlopig niet in.
@Bart, een extra jaar doet er natuurlijk wel toe, al was het alleen maar om de beeldvorming: de noordpool smelt – wat bij te stellen. Het is in elk geval wel duidelijk dat alleen het verhaal : albedo daalt >>> het wordt warmer >>> meekoppeling>>>het wordt warmer te eenvoudig is. Wezenlijk verschil in benadering tussen jou en mij is dat jij van modellen/voorspellingen uitgaat, en ik van metingen. Het probleem van voorspellingen is dat het vaak mis gaat: zie de huidige temperatuur-ontwikkeling van de afgelopen 13/11/8 jaar.
October 26, 2009 at 19:01
http://ggweather.com/enso/oni.htm
Moderate El Nino.
En dan kan je 2009 wel deels meenemen (en niet tot oktober, dat kan natuurlijk niet), maar dan nog heb je daar vlak bij in de buurt een moderate La Nina.
En vind je dit:
http://nsidc.org/arcticseaicenews/ (daily image update)
“aanmerkelijk hoger dan 2007” ?
En dat is met alle gangbare problemen van het meten van ijsoppervlak versus ijsvolume. Voeg daarbij dat 2007 extra smeltfactoren gaf middels een ongewoonlijk weerpatroon. Maar dat mag de pret niet drukken als je maar een opgaande trendlijn (voor het ijs) kunt maken. Toch?
October 26, 2009 at 20:07
@Marco,
niet cynisch worden Marco! Er is sprake van een gestage afname van het ijsoppervlak of niet. Als de afgelopen 2 zomers het ijsoppervlak niet is afgenomen dan is dat een gegeven. Ik zeg niet dat de trend weer opwaarts is, toch? Op mijn site http://www.klimaatgek.nl heb ik netjes uitgelegd wat er in 2007 aan de hand was.
Op deze site maak ik o.a. gebruik van de MSU/AMSU satellietdata. Die lopen netjes door tot enkele dagen voor heden. De zelf samengestelde grafiek van WoodforTrees.org loopt helaas niet synchroon.
t Is bekend dat er een soort van counterbalance is tussen Antarctica en de noordpool voor wat betreft de temperatuur. De temperatuur op de noordpool is dus geen “afspiegeling” van de gemiddelde temperatuur op aarde.
October 26, 2009 at 20:31
Rob,
Eerst beschuldig je mij van cherrypicking. De enige manier hoe ik die opmerking kan interpreteren is dat jij denkt dat ik moedwillig de 2009 data vh Artische ijs heb weggelaten. Dat is natuurlijk onzin, want mijn post was in december 2008 geschreven. Wellicht kun je mij uitleggen of ik die beschuldiging verkeerd heb begrepen?
De lange termijn trend van Arctisch ijs is neerwaarts; daar kun je alleen iets op afdingen door korte termijn fluctuaties uit hun lange termijn verband te rukken.
Ik ga uit van de totaliteit van wat we weten. Dat houdt in observaties uit het heden, uit het verre verleden, en modelering. In deze post bv heb ik het voornamelijk over observaties. Het verschil tussen jouw benadering en die van zit ‘m veel meer in dat jij de tijdsschalen zo kiest dat ze jou goed uitkomen, en dat die tijdsschalen veelal te kort zijn om iets zinnigs over klimaat te zeggen.
De temperatuurontwikkeling van de laatste 20 jaar komt goed overeen met hoe modellen die voorspeld hebben. De laatste 10 jaar doet daar niets aan af; die vallen ook nog binnen de door modellen voorspelde waarden.
October 26, 2009 at 21:31
@Bart,
Je gebruikt het begrip tipping point door te verwijzen naar de afsmelt van 2007 en 2008. In feite bedoelde je 2007, want in 2008 was er al weer sprake van een zeker herstel, dat ook in december 2008 al te zien was. Dat laatste, een zeker herstel, is bevestigd door de smelt van de zomer 2009. Dat je aarzelt of 2007/2008 een tipping point is, doet niets af aan de indruk die je vestigt door het begrip te gebruiken en daarbij je grafiek te tonen.
Je zegt: “Het verschil tussen jouw benadering en die van mij zit ‘m veel meer in dat jij de tijdsschalen zo kiest dat ze jou goed uitkomen, en dat die tijdsschalen veelal te kort zijn om iets zinnigs over klimaat te zeggen.”
Op mijn site onder “Nieuwe inzichten” en “De zon” kun je lezen dat mijn tijdschalen zich uitstrekken van meteorologische (de schaal waarop klimaatverandering vaak wordt bestudeerd) tot geologische als dat nuttig is. Kun je dezelfde beschuldiging niet beter toepassen op de tijdschaal die jij hanteert in je grafiek? Hoe komt jouw grafiek eruit te zien als je de tijdschaal zou oprekken tot laten we zeggen een eeuw?
Met je bewering in de laatste alinea kan ik niet meegaan. Geen enkel model genoemd in het 4e rapport IPCC heeft de stagnatie vanaf 1996 voorspeld. Maar wanneer men even grasduint in recente studies op dit gebied treft men al snel interessant materiaal, zoals dat van Klyashtorin en Lyubushin (2003 en 2009).
October 26, 2009 at 23:07
Rob,
Ik heb me heel voorzichtig uitgedrukt vind ik zelf. Zo schreef ik “Het is te vroeg om zeker te weten dat dit een teken is van een trendbreuk (oftewel het passeren van een ‘tipping point’), of dat het een natuurlijke schommeling onder de langjarige trend betreft.”
30 jaar is een klimatologisch relevante tjdsschaal. 10 jaar is dat veel minder. Betrouwbare metingen vh ijsoppervlak zijn vanaf 1978 beschikbaar.
Zie hier een model-metingen vergelijking op basis van de modellen gebruikt in IPCC TAR.
October 27, 2009 at 07:58
@Rob de Vos,
Je suggereert dat Antarctica en de Noordpool elkaar in balans houden qua temperatuur. Wat is daarvoor je bewijs? In ieder geval NIET de temperatuurmetingen zelf (satelliet of temperatuurstations), want geen van beide laat een forse afkoeling zien op Antarctica. Volgens de UAH satellietmetingen zijn er een paar stukken die afkoelen, en een paar stukken die opwarmen. Die lijken elkaar grotendeels op te heffen.
October 27, 2009 at 11:30
@Marco,
temperatuurmetingen in het onderste deel van de troposfeer met behulp van satellietmetingen zijn volgens mij afwezig ten Z van 70 graden ZB en 82,5 graden NB. Metingen met weerstations zijn schaars in beide gebieden.
Wat wel aanwezig is zijn de metingen van zeeijs. Vergelijk http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/IMAGES/current.anom.jpg met http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/IMAGES/current.anom.south.jpg.
Ook interessant is een recente studie van Tedesco en Monaghan (Tedesco, M., and A. J. Monaghan (2009), An updated Antarctic melt record through 2009 and its linkages to high-latitude and tropical climate variability, Geophys. Res. Lett., 36, L18502, doi:10.1029/2009GL039186) betreffende de zomersmelt op Antarctica. Voor de veelzeggende grafiek van dit artikel verwijs ik je naam mijn site. Trend is een afnemende zomersmelt, met als record de zomer 2008/2009.
@Bart,
Vanaf 1979 wordt het zeeijsoppervlak gemeten met satellieten. De betrouwbaarheid daarvan is groot, maar je weet ook dat met name dun ijs een probleem is bij die metingen. Overigens zijn er ook betrouwbare data van het arctische ijs van voor 1979. Zie hiervoor
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/IMAGES/seasonal.extent.1900-2007.jpg . Bijzonder is dat tussen 1900 en 1940, als temperatuur op aarde stijgt, de grafiek vlak blijft. Tussen 1940 en 1975, als de temperatuur niet stijgt, begint de zeeijsgrafiek te dalen. Na 1996 versterkt de smelt terwijl de temperatuur dan stabiliseert. Een en ander is niet te verklaren met een verwijzing naar een timelag tussen atmosfeer- en zeetemperatuur. Bovendien, ik schetste dat hierboven al, vertoont de zeeijsanomalie van Antarctica een tegenovergesteld beeld.
October 27, 2009 at 12:58
Rob,
Wat ik uit je eerste twee grafieken zie is dat de variabiliteit vh zee-ijs oppervlak groter is aan de Zuidpool dan aan de Noordpool. In Antarctica is er geen duidelijke trend (misschien licht opwaarts tegen het einde, maar ik ga ervan uit dat je eenzelfde voorzichtigheid bezigt als je mij aanspoorde te doen)
Het Arctische zee-ijs laat een duidelijk afnemende trend zien vanaf midden jaren 90.
De trend in Antarctica is zeker niet het tegenovergestelde van die in de Arctische gebieden. Noch qua temperatuur, noch qua zee-ijs (jouw twee grafieken).
Er is wel degelijk een invloed van temperatuur op de NH ice extent sinds 1900 te zien, met een forse time lag. Andere factoren (bv atmospheric circulation patterns) zijn ook erg bepalend, dus we verwachten geen 1 op 1 relatie. Maar die grafiek gebruiken om te beweren dat de temperatuur geen invloed heeft op de ice extent ijshoeveelheid lijkt me niet kloppen.
October 27, 2009 at 16:26
@Bart,
dat laatste (je laatste zin) beweerde ik ook niet. Ik vind wel dat we in deze discussie moeten proberen te reageren op wat de ander schrijft.
Als je beweert dat er op Antarctica geen duidelijke trend te zien is voor wat de zeeijsanomalie betreft, dan poets je bril eens zou ik zeggen! Vanaf 1994 neemt het ijsoppervlak aanzienlijk toe, afgelopen juli was het zeeijsopppervlak rond Antarctica ongeveer 1 miljoen km2 groter dan gemiddeld van 1979 tot 2009.
Je gaat ook niet in op de studie van Tedesco en Monaghan 2009. Op een dergelijke manier heeft het voor mij weinig zin om deze discussie voort te zetten.
October 27, 2009 at 20:58
@Rob de Vos: heb je het artikel van Tedesco en Monaghan ook gelezen èn begrepen?
Zo niet, dan kun je hier beginnen:
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2009/10/putting-the-recent-antarctic-snowmelt-minimum-into-context/
October 27, 2009 at 22:10
De geschiedenis blijft zich herhalen. Door de context weg te laten kun je makkelijk naar de door jezelf bevoorkeurde conclusie toe redeneren. Het blijft nummer 1 op de lijst van meest gemaakte redeneerfouten: door de bomen het bos niet meer zien.
Dankje, Marco, voor de link naar de RC post. De auteurs van het GRL artikel zelf schrijven daar: “They (de z.g. critici) have overlooked that these studies show that Antarctic warming has occurred mostly in winter and spring, whereas melting of course occurs in summer. And they oversimplify the causality and hence confuse our prediction for the future. We found that the same mechanism that has primarily caused low snowmelt in recent years will likely change in a manner that will enhance snowmelt in forthcoming decades.”
August 25, 2012 at 02:59
Het huidige ijsniveau is inderdaad ongeveer op dat van 2008, maar aanmerkelijk hoger dan dat van 2007. En zouden we niet een onomkeerbaar proces van afsmelten krijgen? Dat zit er blijkbaar voorlopig niet in.
En toen was het 2012 en stond Rob de Vos voor paal.