Is de huidige opwarming ongeëvenaard?

Fig.1    Bron: KNMI

Bovenstaande grafiek toont de gemiddelde jaarlijkse temperatuur op aarde zoals berekend door Hadcrut in Groot-Brittannië. De temperatuur op aarde is volgens Hadcrut tussen 1850 en 2020 gestegen met 1,04 °C. De grafiek laat zien dat de temperatuur op aarde steeg tussen 1910 en 1945 en vanaf 1976. Tussen 1850 en 1910 en tussen 1945 en 1976 daalde de temperatuur op aarde licht. In zijn algemeenheid gaat men er van uit dat de temperatuurstijging in de gehele periode het gevolg is van de stijging van het atmosferisch CO2 gehalte door menselijk handelen (fossiele brandstoffen, boskap et cetera). In het jongste IPCC-rapport lees ik: “Observed increases in well-mixed greenhouse gas (GHG) concentrations since around 1750 are unequivocally caused by human activities.” En: “It is very likely that well-mixed GHGs were the main driver of tropospheric warming since 1979”.

Fig.2    Data: EEA/ NOAA

Figuur 2 toont het verloop van het atmosferisch CO2-gehalte sinds 1750. De inzet linksonder toont het logaritmisch verloop van het temperatuureffect van de stijging van het CO2-gehalte. De schommelingen in de temperatuurlijn van figuur 1 worden daarmee niet verklaard.

Nu is het aantal stations dat rond 1850 temperatuurdata verschafte waarschijnlijk op de vingers van enkele handen te tellen.  Daarom denk ik dat Hadley Centre verschrikkelijk zijn best heeft moeten doen om van dat handjevol datareeksen in de 19e eeuw een wereldgemiddelde te kunnen berekenen. Voorzichtig dus met die oudere werelddata.

Toch zijn juist die oude meetgegevens van groot belang, al is het alleen al vanwege  het feit dat er de laatste tijd nogal wordt gezwaaid met ‘sterkste opwarming ooit gemeten’ als het om recente cijfers gaat. Vandaar dat ik vandaag mijn aandacht richt op de langste meetreeks ter wereld, de CET.

Fig.3    Bron: Parker et al 1991

Meten is weten; een ouderwets gezegde, maar in deze tijd van klimaatmodellen meer waar dan ooit.  Er is een grote behoefte aan meer duidelijkheid over antropogene klimaatveranderingen. Kennis van de natuurlijke variabiliteit van klimaat is daarbij onontbeerlijk, en dus zijn lange homogene meetreeksen nodig. Maar die zijn schaars.

De CET  (Central England Temperature) dataset is de langste instrumentele temperatuurreeks  in de wereld. De reeks van gemiddelde dagelijkse gegevens begint in 1772 en die van gemiddelde maandelijkse gegevens al in 1659. Deze dag- en maandtemperaturen zijn representatief voor het gebied dat in figuur 3 omgeven is door de rode lijn.

Natuurlijk zijn ook in de CET-reeks de oudere data onbetrouwbaarder dan recente data. Maar de CET-reeks is een ensemble van stations. Dat verkleint de afwijkingen doordat er gemiddeld wordt. Bovendien maak ik gebruik van jaargemiddelde temperaturen.

Fig.4    Bron: MetOffice

Figuur 4 toont de jaardata van CET vanaf 1659 t/m 2020 met een 11-jaars gemiddelde lijn. Als we de 11-jaarlijks gemiddelde lijn bekijken valt op dat de lijn nogal fluctueert. De laatste tijd wordt graag de nadruk gelegd op de opwarmingstendens in de afgelopen decennia. In de meteorologie worden 30-jaar gemiddelden gebruikt om de klimatologie (het gemiddelde weer) te bepalen. Een tijdvenster van 30 jaar lijkt daarom een prima uitgangspunt om te bezien of in de CET-reeks die recente opwarming wel zo uitzonderlijk is.

De centrale vraag hier is nu: hoe ziet de opwarming in de afgelopen 30 jaar er uit, vergeleken met alle andere periodes van 30 jaar sinds 1659 in de CET-reeks. Om dat in beeld te krijgen ga ik voor elk van de voortschrijdende 30-jarige perioden in de CET-reeks van 1659 t/m 2020 de richtingscoëfficiënt van de lineaire regressielijn bepalen. Zo krijg ik voor elk 30-jarig tijdsvenster (‘window’) een beeld van de snelheid waarmee Centraal Engeland in elk tijdvenster opwarmde.

Fig.5    Data:  MetOffice

De grafiek van figuur 5 toont voor elk van de 30-jarige perioden de snelheid van opwarming. Het eerste venster betreft dan de periode 1659-1688. De opwarming van een bepaalde periode van 30 jaar wordt in het laatste jaar van die periode in de verticale as weergegeven in °C/eeuw. De tweede periode is die van 1660-1689, waarbij dezelfde berekening toegepast wordt, enzovoorts.

Opvallend aan de grafiek is dat de hoogste waarden niet alleen worden gemeten in de recente decennia maar ook rond 1700. De periode 1691-1720 warmde op met een snelheid van 5 °C/eeuw, de periode 1976-2007 liet dezelfde opwarmingssnelheid, 5 °C/eeuw, zien.

Wat minder lang dan de CET-reeks maar toch ook respectabel lang is de Labrijnreeks, ook wel de Zwanenburg/De Bilt reeks genoemd,  die vanaf 1706 loopt. De Labrijnreeks is een samengestelde reeks, een samenvoeging van reeksen van een zestal stations: Delft, Rijnsburg, Zwanenburg, Haarlem, Utrecht en De Bilt:

Fig.6    Bron: KNMI

Het mag duidelijk zijn dat, net zoals bij de CET-reeks, ook bij de Labrijnreeks behoorlijk wat werk gestoken is in het homogeniseren van de data zodat er een bruikbare en betrouwbare historische reeks ontstond.

Fig.7    Data: KNMI

De grafiek van figuur 7 toont –analoog aan die van de CET-reeks- voor elk van de 30-jarige tijdvensters in de Labrijnreeks de snelheid van opwarming. Het eerste venster betreft de periode 1706-1735. De opwarming van een bepaalde periode van 30 jaar wordt in het laatste jaar van die periode in de verticale as weergegeven in °C/eeuw.

Figuur 7 van de Labrijnreeks lijkt sterk op figuur 5 van de CET-reeks, met dien verstande dat de sterke opwarming rond 1700 in Engeland hier ontbreekt. Doordat de Labrijnreeks pas in 1706 begint ontbreken eventuele opwarmingscijfers van rond 1700.

Fig.8    Data: MetOffice en KNMI

De grafiek van figuur 8 toont de 11-jaars gemiddelde temperaturen van zowel CET als Labrijn. Beide reeksen tonen een opvallend sterke correlatie met een  r2=0.72. Die correlatie is natuurlijk niet zo verwonderlijk, want beide meetgebieden liggen nog geen 350 km van elkaar verwijderd.

Fig.9    Data: MetOffice en KNMI

De grafiek hierboven laat zien dat de verschillen tussen Labrijn en CET van jaar tot jaar gering zijn. Over het algemeen zijn de jaartemperaturen in Engeland wat hoger dan in Nederland. Uitzondering vormen de meest recente jaren waarin Labrijn omhoog schiet terwijl CET reeks geen trend vertoont.

Fig.10      Data: MetOffice en KNMI

Als we 11-jaars gemiddelden van CET en Labrijn per seizoen vergelijken (figuur 10) dan valt op dat de opwarming van de afgelopen jaren in Nederland met name plaatsvindt in lente en zomer. In de herfst en winter volgen beide temperatuursignalen elkaar goed (zie R kwadraat). De grotere invloed van de zee in Engeland is te zien in de lagere zomertemperaturen en de hogere wintertemperaturen in Engeland.

Zoals gezegd: kennis van de natuurlijke variabiliteit van klimaat is onontbeerlijk, en daarom zijn lange homogene meetreeksen nodig. Hoe langer hoe beter, en daarin verslaat de CET-reeks de Labrijnreeks. Doordat de CET-reeks al in 1659 begint is de opvallende opwarming zichtbaar die plaats vond  in de periode 1691-1720. In die periode was er sprake van een opwarming met een snelheid van 5 °C/eeuw.  De recente opwarming in de periode 1976-2007 laat dezelfde opwarmingssnelheid zien van 5 °C/eeuw.

De Labrijnreeks begint pas in 1706, waardoor bovengenoemde historische opwarming ‘gemist’ wordt. Een goed voorbeeld van het nut van lange meetreeksen. Gezien de sterke correlatie tussen de CET-reeks en de Labrijnreeks lijkt het niet onaannemelijk dat er ook in Nederland rond 1700 ook sprake geweest moet zijn van een opvallende langdurige opwarming.

De stijging van de gemiddelde wereldtemperatuur sinds eind jaren ’70 van de vorige eeuw (zie figuur 1) wordt door het IPCC vrijwel volledig toegeschreven aan de mens.  Nu moet men uiteraard oppassen met  een een-op-een vergelijking tussen het verloop van de gemiddelde wereldtemperatuur en een historische regionale reeks als CET, alleen al vanwege de schaalverschillen. Anderzijds maakt de CET-reeks onderdeel uit van die gemiddelde wereldtemperatuur en zijn er ongetwijfeld meer plekken op aarde waar de temperatuur zich in het verleden ontwikkeld heeft zoals in Centraal Engeland. De Labrijnreeks in Nederland is daar een voorbeeld van.

In Centraal Engeland steeg de temperatuur tussen 1691 en 1720 maar liefst 1,5 °C. Datzelfde gebeurde tussen 1976 en 2007. Het verschil is echter dat de sterke opwarming rond 1700 niet toegeschreven kan worden aan CO2-emissies door de mens. Hier moet dus wel sprake geweest zijn van natuurlijke variabiliteit. Maar wat was de oorzaak? Het antwoord daarop kan van belang zijn voor de verklaring van de recente opwarming.

Fig.11    Data: MetOffice

Tot slot: ter illustratie van de sterke opwarming rond 1700 in de CET-reeks toont figuur 11 een grafiek van de opwarmingssnelheid in tijdvensters van 50 jaar in plaats van 30 jaar. De sterkste opwarming van 1,9 °C  (3,8 °C/eeuw) in een 50-jarig tijdvenster vond plaats in de periode 1688-1737. In recente tijd (1958-2009) kwam de opwarming niet verder dan 1,3 °C (2,6 °C/eeuw).