De temperatuurstijging in Nederland deel 1

 

Bron:  KNMI

In het KNMI-rapport “KNMI’14 Klimaatscenario’s voor Nederland” staat bovenstaande grafiek. Het onderschrift luidt: “Waargenomen jaargemiddelde temperatuur in De Bilt. Horizontale lijnen: gemiddelden over 30 jaar.”  De grafiek toont dat De Bilt sinds 1901 is opgewarmd. Die opwarming wordt als volgt beschreven: “Nederland is eveneens opgewarmd. Tussen 1901 en 2013 nam de gemiddelde temperatuur in De Bilt toe met 1,8 °C. Het grootste deel van deze toename, namelijk 1,4 °C, vond plaats tussen 1951 en 2013. Sinds 1951 is de toename ongeveer twee keer zo groot als de wereldwijde toename van de gemiddelde temperatuur over het land- en zeeoppervlak. De opwarming in onze buurlanden was vergelijkbaar.”

Dat ‘eveneens’  slaat op de voorafgaande alinea waarin beschreven wordt dat volgens het IPCC de aarde als geheel in deze periode gemiddeld 0,9 °C is opgewarmd. Het hoofdstukje gaat verder over de 4 klimaatscenario’s. Die scenario’s geven ‘een samenhangend beeld van klimaatveranderingen in 2050 en 2085 ten opzichte van de periode 1981-2010’. Kun je eigenlijk wel voorspellen hoe het klimaat in Nederland er over 30 en 65 jaar zal uitzien? Nee, en dat weet het KNMI ook, daarom spreekt men niet ‘verwachtingen’ maar van ‘scenario’s’. En bij scenario’s horen ‘beelden’. In de categorie toekomstvisies is het ‘scenario’ de vaagste. En dat is maar goed ook, maar er zijn weinig mensen die zich wat aantrekken van deze nuanceverschillen. Ook journalisten en politici denken meestal dat scenario’s voorspellingen zijn.

Marcel Crok en ik hebben twee jaar geleden over dat KNMI-rapport met de toekomstscenario’s een kritisch rapport geschreven, getiteld “Waarom de KNMI-scenario’s niet zullen uitkomen” . U kunt het gratis downloaden als u op de link klikt. In dat rapport staat ook een hoofdstuk over de temperatuur in ons land, met aandacht voor factoren die in het KNMI-rapport weinig aandacht krijgen. Een van die factoren heet ‘brightening’ en daar gaat dit bericht over. De uitkomsten zijn opzienbarend.

In de grafiek waar dit bericht mee begint laat het KNMI fraai zien dat er eind jaren ’80 in De Bilt een fenomenaal grote temperatuursprong plaatsvindt van 1,7 °C. Die temperatuursprong verklaart bijna voor 100% de temperatuurstijging tussen 1901 en 2013 die door het KNMI is vastgesteld op 1,8 °C. Die horizontale lijnen in de grafiek zijn de gemiddelden over 30-jarige tijdvakken, de meest rechtse in de figuur betreft de periode 1981-2010.

Hieronder ziet u míjn grafiek van het temperatuurverloop in De Bilt. Ik gebruik (uiteraard!) de niet gehomogeniseerde etmaaldata (Tg) van De Bilt. De grijze lijn is de gesmoothed Tg met een LOESS-filter over een periode van een jaar. De rode horizontale lijnen geven de gemiddelde Tg per  30-jarige tijdvak weer, beginnend in 1901 en gebaseerd op de niet gehomogeniseerde etmaal-Tg. In de laatste periode ontbreken de laatste twee jaren van het tijdvak, 2019 en 2020.

Data: KNMI

In de grafiek is de temperatuursprong aan het einde van de jaren ’80 ook goed te zien, maar de sprong is minder groot dan in de KNMI grafiek, namelijk 1,1 °C. Het verschil is het gevolg van de keuze van de tijdvakken.

De toename van de etmaaltemperatuur (Tg) van De Bilt tussen 1901 en 2018 bereken ik op 1,7 °C, zodat de ‘temperatuursprong’ bijna 65% van de totale temperatuurstijging vanaf 1901 verklaart. De resterende 0,6 °C zou dan de opwarming kunnen zijn als gevolg van het versterkt broeikaseffect.  Het is opmerkelijk dat het KNMI nooit veel belangstelling heeft getoond voor die temperatuursprong. Vrijwel alle aandacht ging de afgelopen jaren uit naar de stijging van het atmosferisch CO2-gehalte en de hypothese dat dat de mens grotendeels verantwoordelijk is voor de globale temperatuurstijging na 1950 (IPCC AR5).

Bron:  KNMI

De  luchttemperatuur in Nederland wordt in hoofdzaak bepaald door 2 zaken, namelijk de ‘uitkomst’ van de stralingsbalans en de aanvoer van warmte/koude van elders (advectie). Ik laat meetproblemen en UHI-effect nu even voor wat ze zijn en richt me op de stralingsbalans. De uitkomst van de stralingsbalans op een bepaalde plaats is een bepalende factor voor de luchttemperatuur. Bovenstaande grafiek toont de o.a. de Tx (maximum etmaaltemperatuur) en Tn (minimum etmaaltemperatuur deze maand in De Bilt. De verticale afstand tussen de blauwe en de rode lijn is de dagelijkse gang van de temperatuur, die voor een groot gedeelte gestuurd wordt door  de stralingsbalans. Op zonnige dagen zoals 19 maart loopt dat op van -2,4 °C aan het einde van de nacht tot meer dan 12 °C ’s middags. Die toename van 15 °C in een halve dag is geheel het werk van de zon! Op bewolkte dagen blijft dat vaak steken bij ongeveer 5 °C.

Bron: Trenberth

Bovenstaande figuur toont de stralingsbalans van de aarde als geheel volgens Trenberth.  Links is de kortgolvige straling van de zon weergegeven, rechts de uitgaande langgolvige warmtestraling. Nu is de hoeveelheid zonlicht die de dampkring binnenkomt tamelijk constant. De zonneconstante (het woord zegt het al) kent slechts kleine fluctuaties. Die constante is de hoeveelheid energie die op een vlak van 1 m2 valt dat even ver van de zon staat als de aarde en loodrecht op de stralingsrichting staat. Die schommelt rond de 1366 W/m2.

Bron:  Wikipedia

In 2008 schreef het KNMI het volgende in de brochure ‘De toestand van het Klimaat in Nederland’:“De hoge temperaturen in Nederland van de afgelopen jaren bevestigen dat het klimaat in Nederland opwarmt. De opwarming gaat twee keer zo snel als de wereldgemiddelde temperatuurstijging in een gebied dat zich uitstrekt van Frankrijk tot Polen. De snellere opwarming wordt hoogstwaarschijnlijk niet veroorzaakt door natuurlijke klimaatvariaties. Oorzaken voor de sterkere temperatuurstijging zijn gevonden in een sterke toename van de hoeveelheid westenwind in de late winter en het vroege voorjaar en een toename van de zonnestraling in voorjaar en zomer. Een verband met het versterkte broeikaseffect ligt voor de hand, maar is nog niet aangetoond.”

Het KNMI merkt terecht op dat een sterke toename van westenwind een rol speelt en ook meer zon. Waarom bij deze factoren een verband met het versterkte broeikaseffect voor de hand ligt wordt niet duidelijk gemaakt. Met name over die toename van zonnestraling is voldoende bekend en het versterkt broeikaseffect speelt daarin geen rol. Over de toename van zonnestraling gaat dit bericht. Want hoe is het te verklaren dat meer zonlicht de temperatuur heeft doen stijgen in Nederland, terwijl de zonneconstante slechts hele lichte schommelingen laat zien? Dat heeft te maken met de begrippen dimming en brightening.

In de atmosfeer bevinden zich aerosolen, zeer kleine deeltjes vaste of vloeibare stoffen. Die kunnen van natuurlijke oorsprong zijn maar ook ontstaan door menselijke activiteiten.  Over die laatste gaat het hier. Die aerosolen kunnen rechtstreeks in de lucht komen zoals rook en roet, maar ook indirect ontstaan door andere stoffen.  Een voorbeeld van dat laatste is het ontstaan van aerosolen door zwaveldioxide(SO2) in de lucht. Aerosolen absorberen en reflecteren zonlicht, het netto-effect op de stralingsbalans is een afname van zonlicht dat de het aardoppervlak bereikt.

Bron: KNMI

In de loop van de vorige eeuw is als gevolg van luchtverontreiniging de inkomende zonnestraling afgenomen. Dat proces heet dimming. De afname van zonnestraling in Europa vond met name plaats van 1950 tot in de jaren tachtig. In de figuur hierboven is het gemiddelde getoond van 56 locaties in Europa waar de zoninstraling aan het oppervlak gemeten is. Het gaat om een forse afname van zo’n 10 W/m2 tussen 1950 en 1985. Ter vergelijking, de toename van broeikasgassen (na aftrek van het afkoelende effect van aerosolen) heeft tot nu toe geleid tot een berekende toename van 2,3 W/m2 op de netto stralingsbalans van de aarde.

Brightening ontstaat als die emissies daarna afnemen vanwege bijvoorbeeld milieumaatregelen. Die brightening treedt in grote delen van de wereld op met uitzondering van landen die nog volop in ontwikkeling zijn zoals China en India. Hieronder de afname van de SO2-concentratie in Europa in de afgelopen decennia:

Bron: Martin Wild, AGU Fall presentatie 2015

Die afname van aerosolen is in Europa en in ons land sinds de jaren ’80 van de vorige eeuw spectaculair geweest. In de grafiek hieronder is de SO2-concentratie tussen 1976 en 2009 in De Bilt weergegeven. In de grafiek hieronder is nog net het laatste stukje van de dimming te zien. Vanaf 1980 neemt de SO2- concentratie af tot bijna 0 in 2010.

Bron: Van Beelen en Van Delden (2012)

Met name de lengte van de dagdelen met een zicht (‘visibility’) van > 19 km vertoonde in De Bilt en op Schiphol na 1985 een opvallende stijging. Die visibility is sterk afhankelijk van de aerosolconcentraties. De grafieken hieronder tonen het aandeel dagen met zicht > 19 km in De Bilt en Schiphol:

Bron: Van Beelen en Van Delden 2012

Brightening, de afname van aerosolen in de atmosfeer, heeft directe en indirecte effecten, zoals op zicht (visibility), maar ook duur van de zonneschijn, bewolkingsgraad, inkomende kortgolvige straling en (daarmee) op de temperatuur. Zonlicht bereikt het aardoppervlak direct en indirect. Met name de veranderingen in hoeveelheid direct zonlicht zijn spectaculair. Tussen 1979 en 2018 is de duur van de directe zonnestraling in De Bilt toegenomen van gemiddeld 3,9 uur per etmaal tot 5,2 uur per etmaal in 2018. Dat is een stijging met ruim 33% sinds 1979! In onderstaande grafiek is de duur van de zonneschijn weergegeven in De Bilt:

Data: KNMI

Maar niet alleen direct zonlicht maar ook indirect zonlicht verwarmt de aarde. De som van die twee vormen de instraling op een bepaalde plaats. De gebruikte standaardeenheid voor straling als energieflux is W/m2. De gemiddelde straling in een bepaald tijdvak (in dit geval een dag) betreft het gemiddelde van alle metingen in dit tijdvak (W/m2). Als we in grafiek hieronder het verloop van de totale (direct en indirect) inkomende kortgolvige straling in De Bilt bekijken dan zien we dat in de periode 1979-2018 de directe en indirecte kortgolvige straling in totaal met ruim 16 W/m2 gestegen is. Dat is spectaculair veel.

Data: KNMI

Het is algemeen aanvaard dat verdubbeling van CO2 een toename van de ‘radiative forcing’  van 3,7 W/m2 veroorzaakt. Verdubbeling van CO2 sinds het pre-industriële tijdperk zou neerkomen op een atmosferisch CO2-gehalte van 540 ppm. Anno 2019 is dat gehalte ~409 ppm. Deze 3,7 W/m2 en de gemeten toename van 16 W/m2 in De Bilt (grafiek hierboven) zijn niet een op een met elkaar te vergelijken, maar dat die grote toename met maar liefst 15% van de totale instraling in ons land een aanzienlijke invloed moet hebben gehad op het temperatuurverloop lijkt evident. De toename van de hoeveelheid zonlicht gedurende de afgelopen 4 decennia in Nederland is echt spectaculair te noemen.

Een volgende keer meer over de temperatuursprong en wat de veranderingen in de luchtcirculatie betekenen voor de temperatuur in ons land.