De zee stijgt maar bij ons niet zo hard

Bron: NRC

Onder bovenstaande kop schreef Marcel aan de Brugh afgelopen zaterdag in het NRC een artikel over de zeespiegelstijging voor de Nederlandse kust. Voor de Nederlandse kust wordt geen versnelling van de zeespiegelstijging gezien. Een tweetal lezers van NRC (wat weinig!) vroeg aan de krant waarom dáárover met geen woord gerept werd in de (overigens nogal alarmerende) NRC-berichtgeving over het klimaat/de zeespiegel. Dat probeert Aan de Brugh in het artikel goed te maken. Waarom wijkt de stijging van de Noordzee zo af van het wereldwijde gemiddelde vraagt hij zich af.

Grafieken: sealevel.info

Ik houd al een aantal jaren de zeespiegelstijging aan onze kust bij. In het rapport  “Waarom de KNMI-scenario’s niet zullen uitkomen” van Marcel Crok en ondergetekende heb ik de zeespiegelgrafieken van de 6 hoofdpeilstations aan onze kust getoond, vanaf 1900 t/m 2016, de grafieken hierboven.

Conclusie: geen enkele versnelling te zien. De gemiddelde trend over de periode 1900 t/m 2016 voor de zes stations is 1,9 mm/jaar. Analyse van de samengestelde meetreeks langs de Nederlandse kust laat geen versnelling zien, ook niet in recente jaren. De gemiddelde trend voor de zes stations van 1,9 mm/jaar is de relatieve zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust. De kust heeft echter te maken met een langzame daling van het land. Die daling heeft te maken met de geologie van ons kustgebied. het Noordzeebekken daalt al vanaf het begin van het Tertiair en het noordwesten van Nederland maakt deel uit van dat bekken. Bovendien daalt het Noordzeebekken als gevolg van het opveren van Scandinavië sinds de laatste ijstijd. De daling van Noordwest-Nederland wordt door TNO geschat op ongeveer 0,25 mm per jaar. De bodemdaling wordt door het PBL voor de Nederlandse kust geschat op 0,2 mm per jaar Dat betekent een absolute toename van de zeespiegel langs onze kust met ongeveer 1,7 mm per jaar.

Omdat de absolute zeespiegelstijging voor de Nederlandse kust een gevolg is van de gemiddelde mondiale zeespiegelstijging is het van belang om daar eerst aandacht aan te besteden. De mondiale zeespiegelstijging betreft per definitie de absolute zeespiegel, dat wil zeggen de gemiddelde zeespiegel ten opzichte van een vast referentiepunt of –vlak. Het gebruikte referentievlak is de referentie-ellipsoïde. Het middelpunt van die referentie-ellipsoïde valt samen met het massamiddelpunt van de aarde, inclusief de massa van de oceanen en de atmosfeer. De zeespiegel vormt geen perfecte ellipsoïde zoals de referentie-ellipsoïde WGS84 maar de hoogte van de zeespiegel varieert van plaats tot plaats. Dat is het gevolg van verschillen in zwaartekracht en aardrotatie maar ook van getijden, luchtdruk, aardkorstbewegingen, wind, zoutgehalte et cetera.

Bron: nextbook

In bovenstaande figuur zijn de relatieve verschillen tussen hoogte van de zeespiegel en het referentievlak WGS84 over langere periode weergegeven. De blauw gekleurde delen van de oceanen liggen beneden het referentievlak en de groen/geel/bruine delen erboven. De zeespiegel snijdt het referentievlak op de lijn die de grens vormt tussen blauw en groen. Die ligging zoals in de figuur getoond is een voor langere tijd vaststaand gegeven omdat hier vooral de ruimtelijke verdeling van de zwaartekracht van belang is.

Bron: Klimaatgek

Een groot deel van het artikel gaat over de factoren die van invloed zijn op het zeeniveau voor de Nederlandse kust zoals het zwaartekrachteffect van met landijs bedekte gebieden Groenland en Antarctica. Als er landijs smelt dan daalt de zeespiegel rond dat gebied , tot 6700km van de kust. Op onderstaande kaartjes is dat effect te zien. Het bovenste kaartje toont de niveauverandering  als er 1 mm  ijs van Antarctica afsmelt, het onderste kaartje als er 1 mm ijs van Groenland afsmelt.

Bron: Mitrova et al 2001

Te zien is dat vanwege de afstand we vooral in de invloedssfeer van Antarctica liggen en niet zozeer van Groenland.

Ook de daling van de Nederlandse kust/Noordzeebekken komt in het NRC-artikel aan de orde. Daar spelen denk ik twee factoren een rol: de grootschalige aardkorstbewegingen vanaf het begin van het Tertiair als gevolg van de Alpine Plooiing, en de daling als gevolg van het opveren (GIA) van Scandinavië (afsmelten landijs)  vanaf het einde van de laatste ijstijd.

Alles goed en wel, dat speelt allemaal een rol, maar de vraag van Aan de Brugh is hiermee nog niet effectief beantwoord: waarom wijkt de stijging van de Noordzee zo af van het wereldwijde gemiddelde? Mijn antwoord is: dat doet het helemaal niet.Ik zal dat proberen uit te leggen.

Die vermeende afwijking is ten opzichte van wat het IPCC aanneemt als gemiddelde snelheid van de zeespiegelstijging.  Het NRC: “Het wereldwijd gemiddelde is 3,16 mm. Dat is het getal dat wetenschappelijk klimaatpanel IPCC in zijn laatste rapport september 2019) noemt voor de periode 1993-2015.” . Nu is het IPCC helemaal geen ‘wetenschappelijk klimaatpanel’ maar een politieke organisatie met een klimatologische taakstelling. De ingewijde lezer herkent waarschijnlijk aan de genoemde periode 1993-2015 de bron van dit getal: sinds eind 1992 meten satellieten het zeeniveau op aarde. Over die metingen, waarbij van grote hoogte het zeeniveau op minder dan 1 mm nauwkeurig wordt gemeten.

Bron: Un. of Colorado

De meting van de satelliethoogtemeters is gebaseerd op de afstand tussen de gemeten zeespiegel en het midden van de aarde (geocentrische zeewaterhoogte of SSH). Dat gebeurt door de gemeten afstand tussen de satelliet en zeeoppervlak (na correctie voor veel effecten op het radarsignaal) van de precieze baan van de satelliet af te trekken. Onderstaande figuur geeft de constructie van de zeespiegelstijging van 1993 t/m 2015 weer. De trend over deze periode is volgens University of Colorado 3,4 mm/jaar.

Bron: Copernicus EU

Te zien is dat de trend overal anders is. De gemiddelde trend is positief, zoals die al meer dan 12.000 jaar is, maar er zijn ook gebieden die daalden tussen 1993 en 2015.

De meetresultaten van zeespiegelmetingen door satellieten, altimetrie, berusten echter op een aanzienlijk aantal geofysische correcties. De ruwe meetgegevens zijn onbruikbaar en dienen dus gecorrigeerd worden. Bovendien is voortdurende monitoring van de satelliethoogtemeter noodzakelijk door gebruik te maken van in-situ data. Vanuit een aantal locaties over de hele wereld worden de satelliethoogtemeters gekalibreerd met behulp van geodetische instrumenten in de buurt van de satellietbaan of bij kruispunten (platforms, getijdemeters, boeien). Navigatiesystemen zoals GPS zijn dan onontbeerlijk maar nog steeds zijn er problemen: verticale positionering blijft een probleem.

Bron: Watson et al 2015

Verdere kalibratie vindt plaats met behulp van een netwerk van getijdestations die zich recht onder de baan van de satelliet bevinden. Zie het bovenstaande kaartje. Kalibratie met behulp van getijdemetingen is waardevol om tijdsafhankelijke fouten (driftfouten) op te sporen en te corrigeren.

Het is duidelijk dat de zeespiegelmeting met behulp van satellieten ongekend complex is. Data moeten voortdurend gecorrigeerd worden en zijn mede de uitkomst van modellen. Dat toenemende inzichten leiden tot wijzigingen in de schattingen van de globale zeespiegelstijging tonen recente publicaties. Church en White kwamen in 2011 nog uit op een gemiddelde stijging van 3,2 ± 0,4 mm/jaar voor de periode 1993-2009 en gebruikten alleen GIA-data voor correctie. Watson et al. komen in 2015 uit op een globale zeespiegelstijging tussen 2,6 ± 0,4 en 2,9 ± 0,4 mm/jaar tussen 1993 en midden 2014 door gebruik te maken van op GPS gebaseerde VLM (vertical land movement) data. Dieng et al (2017) komen uit op 3,0 mm/jaar. Chen et al (2017) gaan uit van een zeespiegelstijging (altimetrie) van 2,4 ± 0,2 mm/jaar in 1993 tot 2,9 ± 0,3 mm/jaar in 2014. Het IPCC houdt het in 2019 op een gemiddelde van 3,15 mm/jaar.  Het zal de laatste bijstelling van de satellietdata niet zijn denk ik.

Bron: NOAA

De andere en oudste methode van zeespiegelmeting  maakt gebruik van zogenaamde boeimetingen met behulp van ‘tide gauges’.  Met behulp van fysieke meetapparatuur wordt continu de hoogte van de zeespiegel ter plekke gemeten. Op bovenstaande figuur zijn zowel de oude als de moderne variant getekend. Het principe is uiterst accuraat en ’waterdicht’ en bestaat al vanaf de 19e eeuw. NOAA en PSMSL maken van de meetreeksen databanken die downloadbaar zijn. PSMSL heeft momenteel 1269 meetreeksen in haar databank staan, beginnend in 1807 in Brest, Frankrijk. In 1910 waren al 120  meetstations actief, verdeeld over alle continenten (behalve Antarctica). Momenteel telt PSMSL 1269 meetlocaties in haar databank.

Bron: sealevel.info

Een nadeel van deze metingen is dat je de relatieve zeespiegel meet, dus ten opzichte van de hoogte van het land ter plaatse. In de grafieken hierboven is dat effect te zien. De eerste twee grafieken zijn stations in Japan. Omdat Japan op een subductiezone ligt waar de Pacifische Plaat onder de Euraziatische Plaat duikt zijn de verticale bewegingen vaak groot en tegengesteld. Dat komt tot uitdrukking in beide totaal verschillende zeespiegeltrends van Asamushi (trend +0,86 mm/jaar met dalend laatste stuk) en Mera (trend 3,82 mm/jaar) . De grafiek van Stockholm is een typisch voorbeeld van de invloed van GIA, het opveren van het land doordat het gewicht van het landijs verdwenen is en de aardkorst opveert.

In het bericht van  10 oktober j.l liet ik zien wat grondwateronttrekking vanwege industrialisatie sinds 1965 deed met de relatieve zeespiegel in Manila. De getallen naast de verticale as die door PSMSL gebruikt zijn onderdeel van RLR. Uitleg hierover kunt u hier vinden.

Data: PSMSL

Momenteel is voor steeds meer meetlocaties de verticale beweging van het land bekend, zodat de absolute zeespiegelstijging berekend kan worden.  Voor het constateren van versnellingen is dat niet van belang. NOAA maakte van alle 1269 stations een lijst van ‘375 long term trend tide stations’, die een gemiddelde trend van 1,56 mm/jaar liet zien met een mediaan van 1,76 mm/jaar.

Zoals we zagen zijn verticale bewegingen van de aardkorst van invloed op de zeespiegelmetingen met behulp van meetboeien. Daarom stelde Dr. Mitrovica een lijst samen van ’23 gold standard tide stations’ op basis van minimale verticale landbeweging en kwam tot een gemiddelde trend van 1,6 mm/jaar en een mediaan van 1,47 mm/jaar.

Ik heb in het recente verleden 9 boeistations geselecteerd op basis van 3 criteria: langlopende meetreeks, goede ruimtelijke spreiding en een geringe verticale bodembeweging:

Bron grafieken:  http://www.sealevel.info
Bron data:  PSMSL

De grafieken zijn duidelijk: er is in geen enkele van de 9 grafieken een toename waarneembaar van het tempo waarin de zeespiegel stijgt. De gemiddelde toename van de relatieve zeespiegel van alle 9 meetstations bedraagt 1,58 mm/jaar.

Als je niet selecteert op basis van geringe verticale korstbewegingen maar alle 1269 meetstations gebruikt wordt de gemiddelde trend op aarde toch vergelijkbaar met bovenstaande trends. Dat is het gevolg van het gebruik van grote hoeveelheid data. Voor alle 1269 boeistations in de wereld is de gemiddelde relatieve zeespiegelstijging vanaf 1807 tot 2016  ruim 1,65 mm/jaar, met een mediaan van 1,77 mm/jaar. De versnelling is verwaarloosbaar.

Bron: sealevel.info

Alle genoemde trends van de boeimetingen komen erg dicht bij de gemeten trend van de 6 Nederlandse hoofdpeilstations. Van een ‘gat’  tussen de Nederlandse metingen en de globale metingen is geen sprake. Dat gat wordt gecreëerd door als standaard voor zeespiegelmetingen de satellietmetingen te nemen.

Onderzoeker Van den Hurk van Deltares zegt in het artikel tegen het NRC: “In Nederland kunnen de jaarlijkse gemiddelden decimeters uit elkaar liggen. Die grote variatie maakt het lastig om een versnelling van de zeespiegelstijging, van bijna 2 naar ruim 3 millimeter per jaar, uit de data te vissen. Als er bij Nederland ook sprake is van een versnelling, zal het waarschijnlijk nog jaren duren voordat we dat signaal uit de data kunnen oppikken.” Dus vanwege die volatiliteit van jaar tot jaar kan uit een meetreeks vanaf 1993 ( 24 jaar) geen versnelling op te pikken zijn.  Dat is toch alleen voorstelbaar als die  versnelling zéér klein is.

De geïnterviewde wetenschappers verklaren het uitblijven van een versnelling van de zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust als een soort vertraging, het komt allemaal nog wel. Van den Hurk: “De Noordzee staat in open contact met de oceanen. En het is fysisch onmogelijk dat wereldwijd de zeespiegel gemiddeld met 3, 4, 5 of misschien wel meer millimeter per jaar blijft stijgen, en bij Nederland met slechts 2 mm. Op een gegeven moment wordt de gradiënt in absoluut zeeniveau tussen de Noordzee en de rest van de wereld zo groot dat water zich gaat herverdelen.”

Dat herverdelen vindt overigens al plaats sinds het einde van de laatste ijstijd, zo’n 12.000 jaar geleden.  Maar misschien dat de onderzoekers eens moeten kijken naar de boeimetingen -die al  meer dan 2 eeuwen met grote accuratesse gedaan worden- en niet de satellietmetingen als ‘gouden standaard’  gebruiken. Dan hoeft er ook niet zo krampachtig naar verklaringen gezocht te worden.