Feedback fnuikt klimaatvoorspelling

Feedback fnuikt klimaatvoorspelling
noordlicht.vpro.nl, 26 okt 2007
In dertig jaar klimaatonderzoek is de onzekerheid over de te verwachten temperatuurstijging nauwelijks
afgenomen, ondanks meer kennis, betere modellen, snellere computers en veel meer onderzoekers. Dat kan
ook niet anders, rekenen twee onderzoekers voor. Maar een Nederlandse klimaatonderzoeker is sceptisch.
Het is een ongemakkelijke dans, die tussen klimaatwetenschap en politiek. Veel klimaatwetenschappers willen onmiddellijk
actie om ernstige gevolgen te voorkomen. Maar politici, vooral aan de rechterkant van het politieke spectrum, willen meer
zekerheid voordat ze maatregelen nemen.
Dat laatste is in zekere zin onmogelijk, stellen onderzoekers Gerard Roe en Marcia Baker vandaag in het wetenschappelijke
tijdschrift Science. Sterker nog, in de afgelopen dertig jaar is de onzekerheid over de voorspelde opwarming nauwelijks
gekrompen. In de jaren zeventig voorspelden klimaatwetenschappers dat het met een verdubbeling van het CO2-gehalte in de
atmosfeer 1,6 tot 4,5 graden Celsius warmer zou worden. Nu is dat 2 tot 4,5 graden.
De crux zit hem volgens Roe en Baker in de onzekere 'feedback', of terugkoppelingsfactor. De basistheorie van het broeikaseffect
is niet zo moeilijk: zonlicht verwarmt de aarde, waardoor die infrarood licht uitstraalt. Meer broeikasgassen absorberen meer
van dat teruggekaatste infrarode licht, dus wordt de atmosfeer warmer. Dit 'kale' broeikaseffect geeft bij een verdubbeling van
het CO2-gehalte 1,2 graden opwarming.
Ook goed bekend met feedback: gitaarheld Jimi Hendrix. De gitaarsnaren werken als
microfoons, die hun eigen geloei uit de boxen nog eens versterken.
Still uit het feedbackfilmpje van de rechts genoemde website
Wolken zijn een oorzaak van onzekerheden in klimaatmodellen, maar de werkelijke
oorzaak zou nog dieper liggen
Bron van warmte, binnenkort misschien iets te veel. Foto: NASA
Het probleem is dat aarde en atmosfeer niet onverschillig blijven onder deze temperatuurstijging. Als het warmer wordt, smelt
er meer sneeuw, wordt er minder wit licht terug de ruimte ingekaatst, en wordt het dus nog warmer. En als permafrost ontdooit
en gaat rotten, komt er meer broeikasgas vrij. Deze en andere 'positieve terugkoppelingen', die de temperatuurstijging
versterken, hangen af van talloze processen, en de grootte ervan is bijzonder lastig vast te stellen.
Roe en Baker laten bovendien met simpele wiskunde zien dat een kleine onzekerheid over de terugkoppelingsfactoren een veel
grotere onzekerheid in de onzekerheid over de temperatuurstijging tot gevolg kan hebben. Vooral de bovengrens van de
temperatuurstijging, dus de maximale te verwachten temperatuurstijging, is daardoor eigenlijk nauwelijks uit te rekenen, zeggen
ze.
Daarvoor gebruiken ze theorie uit de elektronica, die ook toegepast wordt in microfoonversterkers. 'Feedback' is het effect
waarbij de microfoon het geluid van de luidsprekers oppikt, zodat het nog een keer versterkt wordt. Als de versterkingsfactor van
deze terugkoppeling dicht bij de 1 ligt, escaleert het geluidsvolume snel. Dan krijg je het rottige rondzingen dat
ceremoniemeesters op bruiloften en andere amateur-presentatoren achtervolgt, maar waar elektrische gitaarhelden lawaaiig
gebruik van maken.
In theorie kan dat ook met het klimaat gebeuren: als de terugkoppelingsfactor precies 1 is, loopt de temperatuur gierend uit de
hand. In de praktijk zal het zo'n vaart niet lopen, bijvoorbeeld omdat de terugkoppelingsfactor zelf niet helemaal
temperatuuronafhankelijk is. Maar de terugkoppeling leidt wel tot extra onzekerheden in de uiteindelijke voorspellingen.
Tot nog toe werden die onzekerheden toegeschreven aan ontbrekende kennis over bepaalde processen, bijvoorbeeld het effect
van wolkvorming in de atmosfeer, en aan chaotische processen als turbulentie, die principieel onvoorspelbaar zijn. Maar volgens
Roe en Baker zit de onzekerheid in het klimaatsysteem als geheel, inclusief terugkoppelingen. "Als de temperatuur een keer 4
graden warmer is, zullen de omstandigheden zo anders zijn dan wat we nu zien [...] dat het inherent moeilijk is om te zeggen
wanneer de opwarming stopt", leggen Myles Allen en David Frame van de universiteit van Oxford het in woorden uit, in een
commentaar in dezelfde aflevering van Science.
Zij bepleiten dat het geen zin heeft om naarstig naar meer zekerheid of een hardere bovengrens te zoeken, om daar dan
emissiedoelstellingen aan te verbinden. Beter is het om in de gaten te houden wat het klimaat doet, en gaandeweg de emissies
daaraan aan te passen. Al zal het politiek óók wel lastig te verkopen zijn als CO2-maatregelen rechtstreeks aan klimaatrapporten
gekoppeld worden.
Volgens klimaatonderzoeker Rob van Dorland van het KNMI is op de redenering echter nog wel het een en ander af te dingen.
"Het zou kloppen, als de feedbackfactor in de buurt van de 1 zit, maar volgens de huidige inzichten is dat helemaal niet zo", zegt
hij.
Bovendien valt de bovengrens van de temperatuurstijging ook direct te beperken, bijvoorbeeld met wat er bekend is over het
temperatuurstijgingen in het verleden, uit boringen in oud ijs, of uit ringen in boomstammen. Van Dorland: "De huidige
voorspellingen zijn niet alleen gebaseerd op modellen, maar ook op waarnemingen."
Ook is de 'kale' CO2-invloed, zonder terugkoppelingen, nog veel preciezer te bepalen, verwacht hij. Met hulp van
satellietgegevens, maar ook met een beter begrip van wolken en stof- en vloeistofdeeltjes (aërosolen) in de atmosfeer, denkt
Dorland. "Zolang we dat nog niet goed begrijpen kan de [deze] invloed zelfs in theorie nog negatief zijn. Maar ik voorspel dat de
onzekerheid in de verwachte temperatuurstijging in de toekomst wel degelijk af zal nemen."