De maand speelt een belangrijke rol bij de fluctuaties van de getijden.

3 juni, 2019 (+ aanvullende update: 17 juni) - Auteur: Martijn van Mensvoort

Wereldwijde opwarming overschat t.g.v. 70-jarige cyclus in oceaan systeem

In februari 2019 heeft het KNMI erkent dat de natuurlijke variabiliteit van het klimaatsysteem nog steeds maar matig wordt begrepen1. Wel staat al lang vast dat het oceaan systeem een centrale rol speelt in de interne variabiliteit van het klimaat over een periode van meerdere decennia2. Afgelopen jaren is inmiddels ook duidelijk geworden dat de interne variabiliteit van vooral de Grote Oceaan nog steeds wordt onderschat3. Tevens wordt in klimaatmodellen wel rekening gehouden met de samenstelling van de atmosfeer (waarbij aan CO2 een hoofdrol wordt toegedicht), echter de modellen houden geen rekening met de samenstelling van kosmische straling (deze laatste factor wordt beinvloed door de zon op basis van geomagnetisme - welke een impact heeft op zowel het wolken systeem als het oceaan systeem4). In 2018 werd inmiddels ook aangetoond dat geomagnetisme afgelopen 300 jaar een belangrijke sturende factor vormde bij de stijging van de zeespiegel5.

Wanneer rekening wordt gehouden met een 70-jarige cyclus in de interne variabiliteit van het klimaat dan kan volgens de HadCRUT4 data serie ruim 49% van de opwarming wereldwijd tijdens afgelopen 4 decennia worden toegeschreven aan deze natuurlijke cyclus, met als gevolg een bijbehorende overschatting van het structurele deel van de temperatuurtoename met ruim 96%. De temperatuurstijging over de afgelopen 7 decennia bedraagt gemiddeld slechts +0,086°C per decennium.

In dit artikel wordt een analyse gepresenteerd waaruit blijkt dat het surplus aan opwarming bovenop de cyclus van 70 jaar in het huidige decennium met slechts +0,02°C is gestegen t.o.v. het vorige decennium. Ook zal blijken dat het totale surplus aan opwarming t.o.v. de jaren '80 beperkt is gebleven tot slechts +0,14°C. Op basis van de natuurlijke multidecadale cyclus van 70 jaar mag in het volgende decennium rekening worden gehouden met een toenemende impact van de neerwaartse fase van de cyclus, waarbij de verwachting is dat deze pas rond 2034 op het dieptepunt zal gaan belanden6. De kans lijkt daarom groot dat het recente mondiale temperatuurrecord van 2016 voor die tijd niet zal sneuvelen.


Zon & kosmos veroorzaken natuurlijke variabiliteit in het oceaan systeem

Sinds 1923 is al bekend dat de grootste variabiliteit in jaartemperaturen wordt veroorzaakt door een fenomeen dat zich afspeelt in de Grote Oceaan, namelijk: het 'El Nino' effect (de neerwaartse fase wordt aangeduid als 'La Nina'). Dit fenomeen heeft betrekking op verschillen in oppervlakte temperaturen in bepaalde delen van het oceaan water bij de evenaar. De zogenaamde 'El Nino Southern Oscillation' index [ENSO] kent een cyclus die 2 tot 7 jaar in beslag neemt7.

Echter, pas in de jaren '90 werd duidelijk dat het oceaan systeem ook oscillaties herbergt die meerdere decennia in beslag nemen en een significante rol spelen in de natuurlijke variabiliteit van het klimaat wereldwijd. Inmiddels is ontdekt dat meerdere multidecadale cycli hierbij een rol spelen, waarbij de impact op het oceaan systeem ontstaat via o.a. de samenstelling van zonnewind als ook de samenstelling van kosmische straling8.

De thermohaliene-circulatie beschrijft de zeestroom wereldwijd.

Overigens, alle individuele oceanen hebben afzonderlijke cycli met een verschillende tijdsduur. Deze cycli manifesteren zich allen binnen de zogenaamde thermohaliene circulatie van de oceaanstroom, waarbij de zuidelijke zee rondom de zuidpool het centrum vormt - zie illustratie.

De Zuidelijke Zee kan dus worden herkend als de spil in de thermohaliene circulatie en de stroomrichting is tegengesteld aan de stroomrichting bij de evenaar. In de Zuidelijke Zee worden o.a. belangrijke aanjagers voor de bodemstroom van het oceaan systeem aangetroffen in de vorm van diep water formaties (welke elders alleen in de Noord-Atlantische Oceaan bij de noordpool worden aangetroffen)9. In de Zuidelijke Zee wordt ook een belangrijke cyclus aangetroffen die een sleutelrol speelt bij het El Nino effect - welke verantwoordelijk is voor de allergrootste temperatuur fluctuaties die afgelopen decennia in de jaartemperaturen wereldwijd zijn aangetroffen.

Tijdens El Nino episodes wordt het opwellen van koeler voedselrijk water uit de diepte van de Grote Oceaan verminderd; afgelopen 20 jaar ontstonden hierbij in 1997/1998 en 2015/2016 wereldwijd de hoogste temperatuuranomalie. De ENSO piekwaarden rondom het El Nino effect correleren met een verzwakking van zeestromen in de zuidelijke oscillatie tijdens het warme zomerseizoen van de zuidpool, waarbij de diep water formatie grotendeels stilvalt omdat er op dat moment relatief weinig zeeijs wordt gevormd.10

Ongeveer de helft van het water in het totale oceaan systeem bevindt zich in de Grote Oceaan (Pacific Ocean). Naast de ENSO cyclus kent de Grote Oceaan allerlei andere lange termijn cycli. De langst bekende cyclus neemt meer dan 1000 jaar in beslag; echter, bij deze cyclus draait het vooral om processen die zich afspelen in het zware zoutrijk water op de bodem van de oceaan. Daarom heeft deze zeer langdurige cyclus relatief weinig impact op de fluctuaties in de jaartemperatuur wereldwijd.

In het vervolg zal duidelijk worden dat de 70-jarige cyclus (onder invloed van vooral de Grote Oceaan & de Atlantische Oceaan) afgelopen decennia een belangrijke rol heeft gespeeld bij het fenomeen dat bekend staat als 'global warming'.


Temperatuur 20ste eeuw toont een duidelijke cyclus met een duur van ongeveer 7 decennia

Diverse bronnen beschrijven dat in de 20ste eeuw een cyclus met een duur varierend van ruim 60 tot 70 jaar een belangrijke rol heeft gespeeld bij de ontwikkeling van de jaartemperatuur. Deze cyclus wordt o.a. in verband gebracht met invloeden van de planeten Jupiter en Saturnus op de zon6. Maar de cyclus wordt vooral in verband gebracht met de multidecadale cycli die in zowel de Grote Oceaan als de Atlantische Oceaan worden aangetroffen - respectievelijk: de Pacific Decadal Oscillation (PDO-cyclus, duur: ~50-70 jaar) en de Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO-cyclus, duur: ~65 jaar)11. Hierbij is van belang dat de neerwaartse fase van de PDO-cyclus inmiddels wordt herkend als een mogelijke verklaring voor de 'pauze' in de opwarming van de aarde die zich wereldwijd heeft voorgedaan tussen 1998 en 2014. Daarnaast vormt de opwaartse fase van de PDO-cyclus een indicatie dat de impact van de opwarming in afgelopen decennia waarschijnlijk wordt overschat; dit wijst bovendien in de richting van een overschatting van de verwachte opwarming voor het einde van de 21ste eeuw3.

De impact van deze multidecadale cyclus komt duidelijk tot uitdrukking in de hieronder getoond temperatuurgrafiek voor het 50-jarig gemiddelde van de HadCRUT4 data set, welke de ontwikkeling van de temperatuur wereldwijd beschrijft op basis van metingen aan het oppervlak8. De HadCRUT4 wordt ook gebruikt in de rapporten van het klimaatpanel van de Verenigde Naties (IPCC).

HadCRUT4 multidecadale cyclus op basis van het 50-jarig gemiddelde.

De multidecadale cyclus lijkt een grote rol te hebben gespeeld in de temperatuurstijging die afgelopen decennia wereldwijd is waargenomen. Onderstaande HadCRUT4 grafiek wordt gepresenteerd op de website van de University of East Anglia. Deze grafiek toont een patroon waarbij zowel de pieken als de dalen elkaar opvolgen in een tijdsbestek van exact 7 decennia. Overigens, ook in de temperatuurgrafieken van GISS [NASA] & MLOST [NOAA] wordt bij de toppen dezelfde cyclus van 7 decennia aangetroffen.

HadCRUT4 temperatuur gemiddelde per decennium.

Ondertussen is in het hedendaagse klimaatdebat een groot deel van de aandacht gericht op de vrees voor een versterking van het broeikaseffect ten gevolge van de uitstoot van broeikasgassen. Vooral CO2 geniet al sinds de jaren '80 de belangstelling van zowel de wetenschap als de politiek1. Deze vrees vormde in 1988 de belangrijkste aanleiding voor de Verenigde Naties om het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) op te richten13. De klimaat vrees was dus al feit voordat pas in de jaren '90 het fenomeen van de multidecadale cyclus in het oceaan systeem werd ontdekt8.


Natuurlijke cyclus verklaard 49% van temperatuurstijging sinds 1970s + impact overschatting van 96%

Wanneer rekening wordt gehouden met een (natuurlijke) multidecadale cyclus van 7 decennia dan wordt al snel duidelijk dt deze een behoorlijk grote rol heeft gespeeld. Volgens de HadCRUT4 data serie bedraagt de temperatuurstijging over de afgelopen 7 decennia gemiddeld slechts +0,086°C per decennium. Het gemeten temperatuurverschil tussen het huidige decennium en het voorgaande decennium bedraagt +0,135°C; echter, hierbij kan ruim 36% van de temperatuurstijging worden toegeschreven aan de opwaartse fase van de natuurlijke cyclus met als gevolg een bijbehorende overschatting van het structurele deel van de temperatuurtoename met ruim 57%. Afgelopen 4 decennia is een temperatuurstijging geregistreerd van +0,676°C die neerkomt op een stijging van gemiddeld 0,169°C per decennium; hierbij kan ruim 49% van deze stijging kan worden toegeschreven aan de volledige opwaartse fase van de cyclus en dit komt overeen met een bijbehorende overschatting van het structurele deel van de temperatuurtoename met maar liefst 96%.

Bovendien blijkt in onderstaandegrafiek de surplus temperatuurstijging bovenop de cyclus in het huidige decennium slechts +0,02°C hoger te liggen dan in het vorige decennium. Overigens, ook bij de GISS data set die op de website van de NASA wordt gepresenteerd wordt een surplus waarde aangetroffen van +0,02°C.

Het verschil t.o.v. het voorgaande decennium wordt bij de HadCRUT4 zelfs slechts -0,00°C wanneer de rekensom wordt gemaakt op basis van een decennium dat eindigd bij het jaar 2018.

Het cummulatieve surplus is t.o.v. de jaren '80 beperkt gebleven tot afgerond slechts +0,14°C. Er is sprake geweest van een temperatuurstijging van gemiddeld +0,47°C per decennium in de jaren '80 (t.o.v. 70 jaar eerder in de jaren '10), welke daarna vervolgens in 3 decennia geleidelijk is opgelopen tot een temperatuurstijging van gemiddeld +0,60°C per decennium in het huidige decennium t/m het jaar 2018 (t.o.v. 70 jaar eerder in de jaren '40).

HadCRUT4 temperatuur stijging per decennium: de groene pijlen tonen de temperatuurstijging t.o.v. 7 decennia eerder + het surplus t.o.v. het voorgaande decennium.

Omdat het huidige decennium met nog 1 jaar voor de boeg (2019) voorlopig een surplus aan extra opwarming heeft opgeleverd van slechts +0,02°C, lijkt de kans behoorlijk groot dat het mondiale temperatuurrecord van 2016 - welke gepaard ging met uitzonderlijk hoge waarden in 2015/2016 bij de El Nino Southern Oscillation index - een nieuw keerpunt heeft gevormd waarbij vervolgens de neerwaartse fase van de 70-jarige cyclus is begonnen.

Indien 2019 op een jaargemiddelde temperatuur eindigt tussen 2018 en 2017 dan eindigt het huidige decennium met een surplus opwarming die kan varieren van +0,02°C (bij gelijk aan 2018) tot +0,03°C (bij gelijk aan 2017); in het laatste geval zou dit exact dezelfde surplus waarde opleveren als 70 jaar terug in de jaren '40 [het surplus zou in beide gevallen bij de GISS data set ook op respectievelijk +0,02°C en +0,03°C uitkomen]. De projectie voor volgend decennium blijft in dat geval op basis van een ongewijzigde trend gehandhaafd op een surplus van +0,00°C. Pas wanneer 2019 tenminste +0,04°C warmer zou worden dan 2017 dan wordt het punt bereikt waarbij het huidige decennium alsnog op een surplus van +0,04°C boven de cyclus zou kunnen eindigen, met als gevolg dat een verhoging van de surplus projectie naar +0,01°C gerechtvaardigd zou worden. De HadCRUT4 maand- en jaartemperatuur data wordt HIER gepresenteerd op de website van de Med Office Hadley Centre.

Op basis van de 70-jarige cyclus ontstaat een projectie waaruit blijkt dat de temperatuur volgende decennium waarschijnlijk iets zal gaan dalen, zelfs als de temperatuurstijging (t.o.v. de jaren '50) ongewijzigd blijft t.o.v. van de stijging van +0,60°C die voorlopig bovenop de cyclus is ontstaan in het huidige decennium - zie bovenstaande afbeelding.

Voor de volledigheid worden in onderstaande afbeelding ook nog 2 grafieken weergegeven welke ieder een impressie tonen van de jaarlijkse schommelingen in de HadCRUT4 temperatuur data set; in beide grafieken accentueren de pijltjes de jaren welke de keerpunten vormden in de 70-jarige cyclus. De bovenste grafiek is afkomstig van de University of East Anglia en de onderste grafiek werd gepresenteerd in een studie uit 20163. In de studie uit 2016 wordt beschreven dat de interne variabiliteit van de Grote Oceaan nog steeds wordt onderschat. Dit onderzoek beschrijft ook dat het verschil tussen de empirische metingen en de klimaatmodellen niet kan worden verklaard door natuurlijke variabiliteit. Bovendien blijken juist de modellen met de grootste afwijking van de empirische metingen te resulteren in de grootste voorspelde temperatuurtoename aan het eind van de 21ste eeuw. Uit de studie blijkt o.a. dat sommige klimaatmodellen tussen nu en het einde van deze eeuw zelfs rekening houden een temperatuurstijging die kan oplopen tot wel 2,5°C, terwijl in het IPCC rapport van oktober 2018 (samenvatting voor beleidsmakers, pagina 7) wordt beschreven dat het onwaarschijnlijk ("unlikely") is dat de opwarming komende decennia verder oploopt dan 0,5°C:

"A.2.1 Anthropogenic emissions (including greenhouse gases, aerosols and their precursors) up to the present are unlikely to cause further warming of more than 0.5°C over the next two to three decades (high confidence) or on a century time scale (medium confidence). {1.2.4, Figure 1.5}."

HadCRUT4 temperatuur data set: de jaarlijkse oppervlakte temperatuur + de keerpunten in de 70-jarige cyclus.


Extra warmte bovenop cyclus wordt veroorzaakt door combinatie van factoren

Ten aanzien van de opwarming bovenop de multidecadale cyclus kan aan een combinatie van natuurlijke- en antropogene factoren worden gedacht14.

In het algemeen kan t.a.v. de belangrijkste natuurlijke factoren in eerste instantie worden gedacht aan vulkanisme in combinatie met geothermische- & hydrothermische bronnen; dit vormen waarschijnlijk de meest onvoorspelbare factoren met een impact die in potentie het grootst kan zijn.

Daarnaast vormen veranderingen in stralingsintensiteit van de zon de tweede belangrijke factor; voorbeelden hiervan zijn de 11 jarige zonnevlekkencyclus + de invloed van andere planeten op het magnetisch veld van de zon. Het ontstaan van ijstijden is gerelateerd aan kosmische constellaties rondom de zon; dit betreft een cyclus die zich afspeelt over een tijdbestek van tienduizenden jaren en wordt in verband wordt gebracht met de Milankovic cycli (welke betrekking hebben op veranderingen in diverse aspecten van de baan van de aarde om de zon).

De derde belangrijke natuurlijke factor vormt de interne dynamiek van het klimaat systeem in het algemeen: alle oceanen kennen ieder diverse meerjarige cycli (geomagnetisme speelt hierbij vaak een complexe rol: in de cyclus van de maan waarbij op basis van zwaartekracht 2x daags eb en vloed ontstaan in het oceaan systeem worden multidecadale cycli aangetroffen welke lokaal altijd een relatief kleine maar wel directe invloed hebben op het aardmagnetisch veld; een voorbeeld met een grotere invloed betreft de PDO-cyclus die via de magnetosfeer is gerelateerd aan de draaisnelheid van de aarde12). Verder bestaat er nog veel onduidelijkheid over de rol van wolken, waterdamp & de zogenaamde aerosols - d.w.z. stofdeeltjes die kunnen varierend van zand tot fijnstof).

T.a.v de antropogene factoren kan naast de uitstoot van broeikasgassen & aerosols ook vooral worden gedacht aan veranderingen in het gebruik van land (zoals ontbossing, landbouw & verstedelijking).


Steden in Centraal Europa tonen afgelopen 2 eeuwen een normaal temperatuur verloop

Lange termijn grafieken op basis van instrumentele temperatuurmetingen die verder in de tijd terug gaan dan 200 jaar zijn helaas alleen beschikbaar voor Europa. Afgelopen 300 jaar werd de temperatuur gedomineerd door een cyclus met een duur van ruim 200 jaar (welke door Holmes12 in verband wordt gebracht met de beweging van de planeet Uranus). Dit blijkt bijvoorbeeld uit de v-vormige temperatuurontwikkeling in de periode 1800-2000 welke zichtbaar is in de hieronder getoonde grafieken voor 6 steden in Centraal Europa (de toegevoegde linken leiden naar actuele temperatuurgrafieken op de website van de NASA), waaronder 4 hoofdsteden: München, Parijs, Praag en Wenen en andere 2 steden uit respectievelijk Duitsland (Hohenpeissenberg) en Oostenrijk (Kremsmünster).8.

Lange termijn temperatuur grafieken van 6 steden in Centraal Europa.

Uit bovenstaande temperatuur grafieken blijkt geenszins dat er afgelopen decennia in Centraal Europa sprake is geweest van een uitzonderlijke situatie. Uit de lange termijn temperatuur grafiek voor Centraal Engeland die begin in 1659 - dit is de langst lopende temperatuur serie ter wereld - blijkt dat in West Europa de temperatuurontwikkeling bij de overgang van de 17de/18de eeuw waarschijnlijk zelfs een duidelijk steiler verloop heeft gehad dan afgelopen decennia het geval is geweest - zie onderstaande afbeelding afkomstig van de Met Office Hadley Centre (rode lijn is representatief voor 10-jarig gemiddelde).

Temperatuur Centraal Engeland vanaf 1659.

T.a.v. Nederland loopt de temperatuur grafiek voor Utrecht/de Bilt niet verder terug dan 1706, echter vanaf dat moment is het verloop in grote lijnen wel vergelijkbaar met het verloop van de grafiek voor Centraal Engeland; de temperatuurgeschiedenis van de maand juni (zie onderstaande illustratie, deze is gelinkt naar de bron waar veel meer grafieken voor de Bilt beschikbaar zijn) toont zelfs aan dat de maandtemperatuur in zowel de 18de als de 19de eeuw in sommige periodes van het jaar incidenteel zelfs duidelijk warmer was dan in de 21ste eeuw het geval is geweest.

Temperatuur ontwikkeling in de Bilt: maand juni 1706-2018.

Een overzicht van alle jaar- en maand gemiddelde temperaturen in de Bilt is HIER terug te vinden.


Volstaat de definitie van klimaat nog wel?

De traditionele definitie van het klimaat suggereert dat natuurlijke fluctuaties in verband kunnen worden gebracht met de gemiddelde temperatuur, vochtigheidsgraad, luchtdruk, wind, bewolking en neerslag over een periode van tenminste 30 jaar15.

Afgelopen decennia is langzaam steeds duidelijker geworden dat een multidecadale cyclus van ongeveer 70 jaar welhaast zeker een sturende factor vormt bij de fluctuaties in de jaartemperaturen. De logische consequentie zou kunnen zijn dat de "periode van tenminste 30 jaar" die in de definitie van het klimaat wordt genoemd mogelijk beter zou kunnen worden verlengd naar 70 jaar. Immers, alleen op deze wijze kan de impact van de multidecadale cyclus (die vermoedelijk berust op de combinatie van de cyclus van zowel de Grote Oceaan als de Atlantische oceaan, mogelijk in combinatie met de zonnevlekkencyclus) worden geneutraliseerd. Multidecadale cycli vormen dus een forse complicatie bij het vaststellen van klimaatverandering.


Dagelijkse variabiliteit & de verplaatsing van warmte

Tenslotte is het van belang om te beseffen dat we het grootste deel van de variabiliteit van het klimaat welhaast dagelijks aan den lijve kunnen ervaren via de dag- en seizoenencyclus. Van belang is verder ook dat tijdelijke verplaatsing van warmte een sleutelelement vormt om de fluctuaties binnen het klimaat systeem goed te kunnen begrijpen. Op deze onderwerpen wordt dieper ingegaan in 2 meer uitgebreide artikelen:


Omvang 100 jaar 'global warming' is kleiner dan het verschil in lokale temperatuurfluctuatie tussen 2 dagen
Neemt de mens het klimaat in eigen hand door minder CO2 te produceren?

hands

- 17 Juni update (+ 29 juni & 6 juli aanvulling) -

HadCRUT4 temperatuur stijging per decennium: de groene pijlen tonen de temperatuurstijging t.o.v. 7 decennia eerder + de gemiddelde stijging per decennium.

Op 11 juni werd dit artikel ook gepubliceerd op Climategate.nl (vanzelfsprekend met mijn toestemming). Bij deze wil ik eerst mijn dank uitspreken voor de veelal positieve feedback; maar er is ook kritische feedback geuit (meestal constructief van aard); de feedback heeft geresulteerd in één belangrijke correctie (met een aanvulling betreffende een nieuw inzicht):

• De correctie heeft betrekking op zowel de laatste zin van de introductietekst als ook de 3de paragraaf (hierbij is het eerder genoemde percentage van 58% m.b.t. de periode van de 1970's verlaagd naar 49%; de beschrijving is tevens aangevuld met een percentage van 96% dat betrekking heeft op de bijbehorende overschatting van het structurele deel van de temperatuurverhoging).

• Tevens is de eerste grafiek (50-jarige trend) vervangen door de actuele versie van de grafiek die door dezelfde bron wordt gepresenteerd (in de vorige versie van deze illustratie staat bovendien per abuis een Y-as vermeld met een verwijzing naar de HadCRUT3 i.p.v. de HadCRUT4).

Tijdens de discussie op Climategate is een nieuw inzicht ontstaan waarbij duidelijk is geworden dat wanneer geen rekening wordt gehouden met de 70-jarige cyclus dan ontstaat bij een vergelijking tussen het huidige decennium (2010s) en één van de tussenliggende decennia altijd het gevaar van een overschatting van de structurele impact van de temperatuurtoename. Dit effect kan grotendeels worden toegeschreven aan het feit dat het huidige decennium zich bevind op de top van de opwaartse fase van de cyclus. In het algemeen geldt dat bij een vergelijking tussen twee willekeurige decennia het van belang om rekening te houden met een eventueel fase verschil tussen de betreffende decennia, zodat onnodige overschatting dan wel onderschatting kan worden voorkomen.

De eerste nieuwe illustratie (hierboven getoond) is op dit nieuwe inzicht gebaseerd; de groene pijlen zijn verplaatst naar het nul-niveau. Het verschil met het voorgaande decennium is op 2 manieren in de illustratie verwerkt (enerzijds via de donkergroene kolommen in de groene pijlen + anderzijds via de waarden die direct onder het nul-niveau staan vermeld). De rechter as is toegevoegd; deze biedt de mogelijkheid om de gemiddelde temperatuurtoename per decennium direct af te lezen (op basis van een berekening over een periode van 7 decennia). Onder iedere kolom is tevens de waarde per decennium [p/d] weergegeven die representatief is voor de lengte van de betreffende groene pijl.

Uit de illustratie kan ook direct worden afgelezen dat de vermeende 'versnelling' van de temperatuurstijging (bovenop de 70-jarige cyclus) meestal een kwestie is van hooguit enkele honderdsten van 1 graad Celsius per decennium. Hierbij valt ook op dat de waarden een 'zaagtandpatroon' tonen, welke waarschijnlijk representatief zijn voor een stabiele temperatuur trend boven op het perspectief van de 70-jarige cyclus. In het vervolg zal blijken dat dit effect ook al in een studie is beschreven.

Een indicatie voor de overschatting (dan wel onderschatting) van het absolute temperatuurverschil tussen twee individuele jaren (of decennia) kan als volgt in 3 stappen worden berekend:

[1] Eerst moet voor het laatste jaar (of laatste decennium) de temperatuurverandering over een periode van 70 jaar wordt vastgesteld; vervolgens wordt de gevonden waarde omgerekend naar een gemiddelde per decennium door deze te delen door het getal zeven.

[2] Vervolgens moet het temperatuurschil tussen de twee individuele jaren (of decennia) ook worden omgerekend naar het gemiddelde per decennium.

[3] Tenslotte levert het quotient van [2] t.o.v. [1] een waarde die kan worden omgerekend naar een procentueel verschil (bij een waarde van 1.00 is het absolute temperatuurverschil accuraat; bij een waarde hoger dan 1.00 is sprake van overschatting en bij een waarde lager dan 1.00 is sprake van onderschatting).

(Het vervolg betreft nieuwe content die betrekking heeft op de 29 juni aanvulling)

HadCRUT4: 70-jarige temperatuur trend.

Uit bovenstaande grafiek blijkt dat het 70-jarige gemiddelde van de mondiale temperatuur in de 20ste eeuw vanaf 1977 (na het bereiken van de bodem van de 70-jarige cyclus) abrupt in een versnelde beweging is beland. Echter, na een korte stagnatie in de periode 1983-1986 is het momentum van de versnelde beweging vervolgens constant gebleven met een stijging van ~0,08°C per decade (wat omgerekend voor 1 eeuw een temperatuurstijging van ~0,8°C oplevert). De stijging in het 70-jarige gemiddelde van de HadCRUT4 temperatuur serie kan in verband worden gebracht met een antropogene factor die afgelopen 4 decennia (tijdens de opwaartse fase van de 70-jarige cyclus) een stabiele invloed heeft uitgeoefend. In het perspectief van de stabiele trend mag rekening worden gehouden met de mogelijkheid dat tijdens de neerwaartse fase van de 70-jarige cyclus in de 2020s het momentum van het 70-jarige gemiddelde kan gaan afnemen.

Toevalligerwijs is op 11 juni 2019 (= de dag van de publicatie van dit artikel op Climategate) in het blad 'Nature' een artikel van onderzoekers uit China gepubliceerd met een analyse waarin voor de periode 1880-2017 op basis van een 9-jarige gemiddelde van de HadCRUT4 de combinatie van de AMO & PDO een gewicht van 30% (29,5%) heeft in de temperatuurveranderingA. Overigens, op basis van de 70-jarige cyclus methode wordt t.a.v. de temperatuurstijging m.b.t. de individuele jaren 1880 en 2017 een percentage aangetroffen dat wijst op een bijdrage van maar liefst 18,6% (vulkanisme zou hierbij een rol van betekenis kunnen hebben gespeeld); terwijl voor de periode 1877-2017 geldt dat de bijdrage van de 70-jarige cyclus 'nul' procent bedraagt omdat de cyclus in deze periode 2 volledige oscillaties heeft voltooid).

Het mag opmerkelijk worden genoemd dat al in 2007 werd in een andere Chinese studie werd vastgesteld dat er geen consensus bestaat over de definitie van een 'trend' in het perspectief van het klimaat systeem. De onderzoekers hebben dit fundamentele probleem benaderd via een EMD-analyse [Empirical Mode Decomposition] waarbij werd vastgesteld dat de opwarming in de 20ste eeuw t.g.v. een toename van de amplitude in de multidecadale variabiliteit in combinatie met een lineaire trend mogelijk beperkte is gebleven tot een constante opwarming van ~0,5°C per eeuw (zie in onderstaande afbeelding: IMF C6 in Fig. 2). De onderzoekers hebben hierbij wel de kanttekening gemaakt dat wanneer zou blijken dat broeikasgassen grotendeels verantwoordelijk zijn geweest voor de opwarming in dat geval de adaptieve trend zou resulteren in een opwarming van ~0,8°C per eeuwB (= een stijging van 37,5% t.o.v. de lineaire trend).

HadCRUT3 temperatuur EMD analyse (2007).

In 2011 werd in een Chinese vervolgstudie via een EEMD-analyse [Ensemble Empirical Mode Decomposition] vastgesteld dat - afhankelijk van de impact van de dynamiek van het oceaan systeem en de tijdsafhankelijke aerosol emissies - ongeveer 1/3 (35.1%) van de opwarming in de laatste decennia 20ste eeuw het gevolg kan zijn geweest van de multidecadale variabiliteit - mogelijk t.g.v. van een versnelling van de thermohaline circulatieC.

Nadien zijn diverse andere Chinese studies gepresenteerd gebaseerd op een EEMD-analyse. Diverse studies hebben beschreven dat de multidecadale variatie verantwoordelijk is geweest voor zowel de periodes met versnelling van de opwarming als de periodes met hiaten waarbij de opwarming stagneerde (o.a. dankzij een 20-jarige cyclus met een kleine amplitude - op het niveau van de decennia resulteert dit in een 'zaagtandpatroon'). Hierbij wordt o.a. rekening gehouden met een scenario waarbij een periode van afkoeling na 2017 zou kunnen volgen die 30 jaar in beslag kan gaan nemenD. Ook zijn scenarios beschreven waarbij de amplitude van de AMO rond 2050 een waarde van 0,15°C zou kunnen bereiken - indien zou blijken dat aerosols geen significante (afkoelende) rol hebben gespeeld bij de multidecadale variatieE. Tevens is in een studie vastgesteld dat op het noordelijk hemisfeer afkoeling boven land een bijdrage had van 48% in het recente hiaatF.

Verder is duidelijk geworden dat op basis van een EEMD-analyse bij de HadCRUT4 temperatuur serie een relatief vlakke antropogene trend wordt aangetroffen in combinatie met een relatief grote toename van de amplitude in de multidecadale variabiliteit. Bij de GISS temperatuur serie wordt een resultaat aangetroffen met relatief steile antropogene trend in combinatie met een aanzienlijk kleiner toename van de amplitude; het resultaat bij de MLOST bevat trends die zich tussen de trends bij de HadCRUT4 en GISS bevindenG.

Van belang is ook dat de EEMD-analyses voor geen enkel residue signaal een resultaat oplevert dat in verband kan worden gebracht met de verkoelende impact van aerosols (de mogelijkheid bestaat dat het signaal van de aerosols in de antropogene factor verwerkt zit, echter dit had zich dan eigenlijk na de 1980s moeten manifesteren in een verdere versnelling van de antropogene factor t.g.v. de afname in de uitstoot van sulfaten).

Ook is de AMO op basis van EEMD-analyse herkend als de factor die zelfs de grootste invloed uitoefent op de "antropogene trend". Desondanks werd volgens de onderzoekers de AMO tot 2013 nooit meegenomen in multiple lineaire regressie analyses, terwijl de AMO voor een verlaging kan zorgen bij antropogene trend van afgelopen 3 tot 5 decennia met tenminste een factor tweeH.

Het ontbreken van zowel de factor van de kosmische straling als ook de multidecadale variabiliteit (lees: de 70-jarige cyclus) de ENSO cyclus, resulteert in een incomplete forcerings analyse in het IPCC AR5 rapport (zie onderstaande figuur - waarin de antropogene factor een ontwikkeling toont die in hoge mate correspondeert met de overgang in de 2de helft van de 1970s bij 70-jarige cyclus van de laatste neerwaartse fase naar de laagste opwaartse fase). Dit is curieus in het perspectief van het feit dat de warmte inhoud van het oceaan systeem wordt herkend als een meer betrouwbare indicator voor 'global warming' dan de temperatuur van de atmosfeer. Bovendien wordt bij het monitoren van de temperatuur in de atmosfeer gebruikt gemaakt van de oppervlaktewater temperatuur van de oceane, waarvan bekend is dat de opwarming hierbij ongeveer slechts de helft vormt van de opwarming van de atmosfeer - waardoor de impact van de amplitudes van de oceaan cycli logischerwijs nog zwaarder gaan wegen. Via controversiele aannames m.b.t. vooral aerosols wordt de impact van de antropogene factor mogelijk overschat en tegelijkertijd wordt de (cruciale) impact van de multidecadale variabiliteit (lees: AMO & PDO) op de temperatuur waarschijnlijk ten onrechte beoordeeld in termen van bijvoorbeeld: zeer klein (inmiddels verschijnen er wel meer modellen waarbij ruimte wordt geboden voor de invloed van de ENSO cyclus, waarvan de amplitude op een vergelijkbare orde van grootte mag worden ingeschat als de amplitude van de 70-jarige cyclus).

The 70-jarige cyclus ontbreekt in het IPCC AR5 klimaat model.

Tijdens de discussie op Climategate werd gevraagd om een inschatting betreffende de amplitude van de 70-jarige cyclus. Op basis van de oscillaties zichtbaar in de 5de HadCRUT4 grafiek is op basis van een visuele analyse de inschatting gemaakt dat op de afstand tussen de pieken en de dalen een bandbreedte van toepassing lijkt in de orde van 0,2-0,25°C. Dit impliceert dat de amplitude van de 70-jarige cyclus is ingeschat op een (minimale) bandbreedte van 0,1-0,125°C, waarbij de lagere waarde representatief is voor de periode voor 1960 en de hogere waarde representatief is voor de periode na 1960.

Overigens, bij één van de EEMD studies blijkt dat amplitude bij de multidecadale variatie van de HadCRUT4 reeks al aan het begin van de 21ste eeuw is opgelopen tot vlak onder de 0,15°CG. Ook in studies gebaseerd op een andere methode dan de EEMD-analyse zijn inschattingen gemaakt die in verband kunnen worden gebracht met de omvang van de amplitude bij de multidecadale cyclus:

- amplitude 60-jarige cyclus: ~0,12°C (Loehle & Scafetta, 2011; pagina 8)
- amplitude AMO: ~0,1°C (Mann et al., 2014; pagina 14)
- amplitude AMO: 0,13-0,20°C (Chylek, 2016; tabel 3)
- amplitude AMO: ~0,4°C (van der Werf & Dolman, 2014; pagina 380)

Overigens, de in de introductie vermelde 49,1% komt overeen met een amplitude van ongeveer 0,166°C; deze waarde ligt (slechts) iets hoger dan de 0,15°C die bij de eerder vermelde EEMD studie is vermeldG.

Onderstaande afbeelding geeft een visuele impressie op basis van halve decennia, waarbij iedere paarse kolom de impact toont van de 70-jarige cyclus in de betreffende periode; hierbij is een duidelijk patroon zichtbaar waarbij de omvang van de amplitude in de 2de helft van de 20ste eeuw gestaag is opgelopen. De 70-jarige cyclus is in de 2015s reeds in het begin van de neerwaartse fase beland, wat hoogst waarschijnlijk min of meer ongemerkt is gebleven dankzij de super El Nino van 2015/2016. De neerwaartse invloed zou in 2020 alsnog meer duidelijk zichtbaar kunnen worden indien de mondiale temperatuur (na mogelijk een onderbreking in 2019 vooral dankzij een positieve ENSO fase) dan een nieuw vervolg zou krijgen t.o.v. 2019.

HadCRUT4 temperatuur stijging per half decennium: de groene pijlen tonen de temperatuurstijging t.o.v. 7 decennia eerder + de paarse kolommen tonen de impact van de 70-jarige cyclus.

(Hier eindigt de 29 juni aanvulling)


(Begin 6 juli aanvulling)

De 70-jarige cyclus blijkt ook voor een groot deel verantwoordelijk voor de correlatie tussen de temperatuur en CO2 in de periode 1980-2018; de opwarming bovenop de 70-jarige cyclus blijkt zelfs minder sterk te correleren dan de correlatie tussen CO2 en de 70-jarige cyclus. Dit betekent dat de 70-jarige cyclus in potentie ook een grote impact kan hebben bij het bestuderen van de correlatie tussen de temperatuur en CO2 over een periode korter dan 70 jaar.

Correlatie tussen CO2 en de opwarming bovenop de 70-jarige cyclus blijkt kleiner dan de correlatie tussen CO2 en de 70-jarige cyclus.

(Einde 6 juli aanvulling)


Tenslotte is het nog noemenswaardig om vast te stellen dat bij de zogenaamde 'overgangsklimaatgevoeligheid / transitieklimaatgevoeligheid' (TCR - transient climate response) al sinds de begin jaren '80 meestal wordt gewerkt met een periode van 70 jaar (op basis van de aanname dat de CO2 concentratie per jaar met 1% toeneemt wordt na 70 jaar een verdubbeling bereikt). Wellicht dat deze klassieke definitie als een 2de argument kan worden gebruikt in een pleidooi voor een klimaat definitie op basis van een 70-jarige periode i.p.v. een 30-jarige periode.

Wereldwijde opwarming overschat t.g.v. 60-jarig cyclus in Grote Oceaan; kosmische constellaties spelen hierbij een rol net zoals de maan speelt een belangrijke rol bij de fluctuaties van de getijden.


Referenties:

1 - KNMI: Klimaatfluctuaties (februari 2019)
2 - Decadal Climate Variability and Predictability - Cassou et al. (2018)
3 - Apparent limitations in the ability of CMIP5 climate models to simulate recent multi-decadal change in surface temperature: implications for global temperature projections - Power et al. (september 2016) - citaat pagina 1: "All of the model simulations examined simulate multi-decadal warming in the Pacific over the past half-century that exceeds observed values. This difference cannot be fully explained by observed internal multidecadal climate variability, even if allowance is made for an apparent tendency for models to underestimate internal multi-decadal variability in the Pacific. Models which simulate the greatest global warming over the past half-century also project warming that is among the highest of all models by the end of the twenty-first century, under both low and high greenhouse gas emission scenarios. Given that the same models are poorest in representing observed multidecadal temperature change, confidence in the highest projections is reduced."; citaat pagina 16: "This does not support the hypothesis that recent multi-decadal change in the IPO is extreme."
4 - Investigating a solar influence on cloud cover using the North American Regional Reanalysis data - Krahenbuhl (april 2015)
5 - New perspectives in the study of the Earth's magnetic field and climate connection: The use of transfer entropy - Kampuzano (november 2018)
6 - Thermal Enhancement on Planetary Bodies and the Relevance of the Molar Mass Version of the Ideal Gas Law to the Null Hypothesis of Climate Change - Holmes (april 2018)
7 - Correlation in seasonal variations of weather, VIII A preliminary study of world-weather - Walker (januari 1923)
8 - Multi-periodic climate dynamics: spectral analysis of long-term instrumental and proxy temperature records - Lüdecke et al. (februari 2013)
9 - Wikipedia: overzicht van de thermohaline circulatie
10 - Confirmation of ENSO-Southern Ocean Teleconnections Using Satellite-Derived SST - Ferster et al. (februari 2018)
11 - A Pacific Interdecadal Climate Oscillation with Impacts on Salmon Production - Mantua et al. (juni 1997)
12 - Solar Wind, Earth's Rotation and Changes inTerrestrial Climate - Mörner (maart 2013)
13 - KNMI: Klimaatwetenschap. Hoe het begon (februari 2015)
14 - Oceanic Influences on Recent Continental Warming - Compo et al. (2009)
15 - Wikipedia: "Het klimaat is de gemiddelde weerstoestand (temperatuur, windkracht, bedekkingsgraad en neerslag) over een periode van minimaal 30 jaar."

Referenties vermeld in de update:

A - New insights into natural variability and anthropogenic forcing of global/regional climate evolution - T. Wu et al. (jun 2019)
B - On the trend, detrending, and variability of nonlinear and nonstationary time series - Z. Wu et al. (sep 2007)
C - On the time-varying trend in global-mean surface temperature - Z. Wu et al. (jul 2011)
D - A Quantitative Definition of Global Warming Hiatus and 50-Year Prediction of Global-Mean Surface Temperature - M. Wei (aug 2015)
E - Projection of global mean surface air temperature changes in next 40 years: Uncertainties of climate models and an alternative approach - C. Fu et al. (sep 2011)
F - The dynamics of the warming hiatus over the Northern Hemisphere - J. Huang et al. (mei 2016)
G - The global warming hiatus - a natural product of interactions of a secular warming trend and a multi-decadal oscillation - S. Yao et al. (jan 2015)
H - Deducing Multidecadal Anthropogenic Global Warming Trends Using Multiple Regression Analysis - J. Zhou & K. Tung (jan 2013)