Was 2015 wel echt het warmste jaar ooit gemeten?

noaa 1980 2016

Bron: Guardian

In The Guardian stond bovenstaande grafiek afgebeeld. Duidelijk zou je zeggen. En het was alom voorspeld, al vanaf juni 2015. Maar net zoals zoveel in de klimatologie is niet alles eenduidig. De grafiek, afkomstig van NOAA, is gebaseerd op de temperatuurreeks van NCDC (USA), onderdeel van NOAA.

Het zijn cijfers die afkomstig zijn van thermometermetingen.  Net zoals de temperatuurreeksen van NASA (USA) en HadCRUT (GB).  Alle drie de meetreeksen komen uit op hetzelfde: 2015 was het warmste jaar ooit gemeten. The Guardian is wel zo eerlijk om erbij te vermelden dat 2015 ook een jaar was met een super El Niño, en dat drijft de temperatuur op aarde behoorlijk op. De top zat in december, dus ook dit jaar krijgen we nog de invloeden van die El Niño. De krant schrijft hierover:   “A strong El Niño event is peaking at the moment, putting the “icing on the cake” of high global temperatures. El Niño is a natural cycle of warming in the Pacific Ocean which has a global impact on weather. But scientists are clear that the vast majority of the warming seen in 2015 was due to the emissions from human activity. Even without an El Niño, this would have been the warmest year on record, said Prof Gavin Schmidt, director at Nasa’s Goddard Institute for Space Studies. “

Nou ja, die ‘vast majority’ is tenminste discutabel , want het is mijns inziens op geen enkele manier te berekenen wat het aandeel van antropogeen CO2 was in die extra opwarming in 2015 en welk deel het gevolg van El Niño (en eventuele andere factoren). Bovendien, hoe groot was die ‘extra’  opwarming eigenlijk?

Overigens geven de twee andere op thermometermetingen gebaseerde datareeksen, GISS en HadCRUT, een vergelijkbare piek in 2015. Nu is dat niet verbazingwekkend, want alle drie de instituten maken gebruik van hetzelfde netwerk van meetstations.  Op de figuur hieronder is een kaartje afgedrukt met de ligging van de huidige meetstations waarop de drie hiervoor genoemde meetreeksen zijn gebaseerd. Er zijn lichte verschillen in keuze van stations, maar het overgrote deel van de weergegeven stations wordt door alle drie gebruikt.

meetstations

Bron: NASA

Die meetstations liggen zeer ongelijk verspreid over de aardbol en het is een ware kunst om daarvan een ‘gemiddelde wereldtemperatuur’ te maken. ‘Maken’ is een beter woord hier dan ‘berekenen’ omdat dat laatste zou suggereren dat het slechts een kwestie van goed rekenen is. En dat is niet zo: van zeer veel gebieden zijn geen meetgegevens beschikbaar. Men gebruikt dan uiteenlopende technieken om tot een gemiddelde wereldtemperatuur te komen. De Amerikaanse reeksen NCDC en GISS vullen ontbrekende data van die witte vlekken in op basis van de temperatuur van nabijgelegen meetstations. In bepaalde regio’s heb je het dan soms over afstanden van honderden, soms meer dan duizend kilometer. Met name in gebieden in de poolstreken kan dat tot zeer grove schattingen leiden omdat lokale omstandigheden van grote invloed kunnen zijn op de gemeten temperatuur. Het maakt hier nogal wat uit of een meetpunt aan de kust ligt (met een deel van het jaar zeeijs-bedekking) of meer landinwaarts.

Kwaliteitsklasse 3: NCDC en GISS datareeksen

NCDC 1979 2016

giss 1979 2016

Bron:  Climate4you

Dat het niet meevalt om de gemiddelde wereldtemperatuur te ‘maken’ zie je terug in de wijzigingen (adjustments) die regelmatig in de meetreeksen worden aangebracht. Kijk maar eens naar de grafieken hierboven. Blauw is de huidige (januari 2016) temperatuurreeks, rood die van mei 2015. GISS maakt het het bontst met een forse afwijking naar boven. Bij NCDC valt op dat de recente bijstelling vooral betekent dat de temperatuur sinds 2006 hoger uitvalt dan men in mei 2015 meende te weten. Overigens wekt het niet veel vertrouwen als temperaturen in het verleden voortdurend worden bijgesteld. Het is daarom niet verwonderlijk dat de temperatuurreeksen van NCDC en GISS door menigeen met argwaan worden bekeken.

Kijk eens wat dat voortdurend ‘bijstellen’  voor gevolgen heeft:

ncdc maand waarden

De NCDC reeks begint in 1880. Weergegeven wordt wat de adjustments die plaats hebben gevonden tussen mei 2008 en januari 2016 voor gevolgen hadden voor de gemiddelde maandtemperaturen (anomalieën) vanaf 1880 (!). Van 1885 tot 1940 betekende dat dat de maandgemiddelden vooral naar beneden zijn bijgesteld, na 1940 vooral naar boven.

giss maand verschuiving

Bij GISS dezelfde enorme veranderingen in de gemiddelde maandtemperaturen als gevolg van adjustments. Hier begint het naar beneden bijstellen van de maandtemperaturen rond 1905 en duurt voort tot 1970, met een korte bijstelling naar boven begin jaren ’40. Ook hier de sterke bijstelling naar boven in recente tijden. Hieronder is het gevolg weergegeven van de adjustments tussen mei 2008 en januari 2016 voor de januaritemperatuur van januari 1910 en januari 2000:

giss oplopende verschillen

Dat verschil is door de diverse adjustments verdubbeld! Het lijkt me terecht om de datareeksen van NCDC en GISS te wantrouwen. Vandaar dat ze in de minst betrouwbare klasse thuishoren.

Kwaliteitsklasse 2: HadCRUT datareeks

Hoe zit het met de derde thermometerreeks, die van HadCRUT? HadCRUT uit Groot Brittannië berekent, anders dan GISS en NCDC, geen ‘afgeleide’ temperaturen voor de grote gebieden zonder meetstation,  en gebruikt alleen de data van de gridboxen met meetstations. Witte vlekken blijven wit.  Nou ja, dat wil zeggen dat het er ook bij HadCRUT grofschalig aan toe gaat. Over HadCRUT4:  “The land component is presented as a gridded data set in which grid-box values are a weighted average of temperature anomalies for stations lying within 1200km of grid-box centres.”

Bron:  Phil Jones et al 2015

Welja, 1200 km, dat is van hier naar de Spaanse grens…

Men heeft de datareeks HadCRUT3 een paar jaar geleden vervangen door HadCRUT4. Een van de adjustments was dat er meer meetstations zijn opgenomen. Hieronder ziet u de verandering in gridboxes met meetpunten tussen HadCRUT 3 en 4:

hadcrut 3 en 4

Bron:  Phil Jones

Dat lijkt tot een meer betrouwbare gemiddelde wereldtemperatuur te leiden, maar hier zit een addertje onder het gras. Zoals op de kaart te zien is ligt de meerderheid van de toegevoegde gridboxes met meetstations op hogere breedte en vrijwel uitsluitend op het noordelijk halfrond. En het is juist deze zone (ruwweg tussen 50°NB-80°NB) waarin zich de afgelopen decennia de sterkste temperatuurstijging heeft voorgedaan:

rss ltl bol

Bron:  REMSS

Daardoor wordt de bias tussen het snel opwarmende subpolaire gebied op het NH en het niet opwarmende subpolaire gebied op het ZH groter. Hieronder een kaartje van de temperatuur-anomalieën van 2015. In de regio’s met de grootste opwarming in 2015 zijn vrijwel alle nieuw toegevoegde gridboxes van HadCRUT4 gelegen.

temp anomalie 2015 bol

Bron: NASA

Alhoewel de datareeks van HadCRUT betrouwbaarder is dan de Amerikaanse thermometerreeksen, leiden ze alle aan onvolkomenheden die kleven aan in situ metingen:  de thermometerreeksen van de meetstations zijn niet uniform in de tijd, en ongedocumenteerde veranderingen van meetinstumenten en meetplaats leiden tot meetafwijkingen en toenemende onzekerheid.

Kwaliteitsklasse 1:  RSS en UAH

De datareeksen afkomstig van satellieten worden geacht accurater te zijn dan die van thermometermetingen. De ruwe meetgegevens voor de datareeksen van UAH en RSS zijn afkomstig  van satellieten van NOAA, EUMETSAT en NASA.  De meetinstrumenten, MSU en AMSU, zijn in staat de temperatuur van een aantal lagen van de atmosfeer te meten. MSU werd gebruikt van 1978 tot begin jaren ’90, en was in staat 4 dikke lagen in de atmosfeer te meten. AMSU   werd operationeel in 1998 en is in staat de temperatuur van 11 lagen in de atmosfeer te meten. Bovendien hebben AMSU metingen een grotere ruimtelijke resolutie.

amsu channels

Bron: NASA

Hierboven zijn de hoogtes van de diverse kanalen van AMSU weergegeven.  Channel 4 (near surface layer) is het kanaal dat hier van belang is. Het is de troposfeerlaag net boven het aardoppervlak.

polar orbiting

Een van de voordelen van satellietmetingen is dat de gehele aarde gescand wordt (zie figuur hierboven). Er zijn dus geen witte vlekken op de kaart zoals bij thermometermetingen, en de ruimtelijke resolutie van de metingen is overal even groot. Nadeel is dat de metingen pas vanaf 1978 beschikbaar zijn.

rss 1979 2016 a

uah 1979 2016

Ook bij het verwerken van satellietmeetdata worden zo nu en dan adjustments aangebracht. Zoals in beide grafieken te zien is hebben die adjustments tussen mei 2015 en januari 2016 slechts in zeer geringe mate de datareeks verandert. Vergelijk dit eens met de thermometerreeksen hierboven! Sinds de nieuwste versie van UAH, versie 6.0 (2015), zijn bovendien de verschillen tussen de RSS-reeks en de UAH-reeks verwaarloosbaar klein.

uah staaf tot 2016

Bron: UAH

Verrassend:  “het warmste jaar ooit gemeten (2015)”  is zowel in de grafiek van UAH als van RSS niet het warmste jaar! In bovenstaande staafgrafiek van UAH is dat goed te zien:  2010 was warmer, en 1998 was verreweg het warmste jaar gemeten.  Overig zijn zowel 1998 als 2010 jaren met een super El Niño, net zoals 2015.  Ditr zijn de afwijkingen ten opzichte van het langjarig gemiddelde:

1998 +0.48 °C
2010 +0.34 °C
2015 +0.27 °C

En misschien wordt 2016  ook nog extra warm. Oorzaak: de nasleep van El Niño. Weliswaar neemt de temperatuur van het Pacifische oceaanwater in de Niño regio al af, maar de vrijkomende warmte heeft de neiging om de atmosfeer erboven nog extra te verwarmen.

Ocean temperatures related to the El Niño Pacific Ocean warming event are falling, which in the short term should mean temperatures in the atmosphere will continue to rise: The eastern central Pacific cools as it releases heat into the atmosphere. There is a lag between the two, so the atmosphere should continue to see El Niño-influenced high (even record high) temperatures for the next several months. This is a pattern seen in most of the El Niño events during the past several decades.

Bron: UAH

Interessant is onderstaande kaart van december 2015, toen in Nederland en omgeving alle decemberrecords werden gebroken. Eenzelfde verschijnsel van extreme warmte deed zich toen voor in het oosten van Noord Amerika, terwijl juist noord Groenland de laagste temperaturen ooit gemeten registreerde. Het beeld in de rest van de wereld was overigens niet extreem.

uah ltl global kaart december 2016

Bron:  UAH

Vergelijken we de meetreeksen van de gecombineerde thermometermetingen met die van de gecombineerde satellietmetingen dan is te zien dat de thermometerreeksen vanaf ongeveer 2000 steeds verder positief afwijken van de satellietmetingen.

sat minus thermo

Tot slot twee grafieken waar de thermometerreeksen een grofmazig meetnet hebben, namelijk de  gebieden tussen 60-85 °NB en 60-85 °ZB. Het betreft de lower troposphere satellietmetingen van UAH.  Met name het Arctische gebied is hier interessant, omdat dit volgens het IPCC heftig reageert op de opwarming als gevolg van toenemende CO2-gehalten van de atmosfeer. Vanaf 2010 is er sprake van een daling van de temperatuur. Dat komt overeen met de dominante invloed va de AMO die we onlangs vonden voor dit gebied. (zie Chylek et al 2009 en hier )

Het valt te verwachten dat gezien het feit dat de AMO zijn negatieve fase in aan het gaan is en de activiteit van de zon de komende jaren waarschijnlijk laag zal blijven, dat een toename van de temperatuur in het noordpoolgebied voorlopig niet voor de hand ligt. De super El Niño was een tijdelijke oprisping, over een jaar zijn we weer terug bij af.

uah arctic antarctic 1979 2016