In het vorige bericht over de Zeespiegelmonitor 2022 werd een nieuwe grafiek getoond die volgens Deltares en het KNMI moet aantonen dat er langs onze kust sinds 1993 sprake is van een versnelling van de zeespiegelstijging. Ik heb toen gepoogd aan te tonen dat die conclusie onjuist is en gebaseerd is op foutieve methodiek. In dit artikel wil ik wat dieper ingaan op de kwestie.
Fig.1 Data: PSMSL
De grafiek van figuur 1 is waar het eigenlijk om draait. De grafiek toont met blauwe puntjes de gemiddelde jaarlijkse zeehoogte van 5 hoofdstations van Rijkswaterstaat. Die stations zijn Vlissingen, Hoek van Holland, IJmuiden, Den Helder en Harlingen. De verticale as geeft de zeehoogte weer in mm vanaf een fictief nulpunt. Daarover kunt u meer lezen op de website van PSMSL die de data van veel getijdestations over de hele wereld vergaart en distribueert.
Te zien is dat er sprake is van een gestage relatieve zeespiegelstijging voor onze kust sinds 1890. De metingen door Rijkswaterstaat beginnen al wat eerder, maar vanaf 1890 zijn ze betrouwbaar. De hamvraag is nu of er sprake is van een versnelling rond 1993.
Fig.2 Data: PSMSL
Een eenvoudige manier om een antwoord te geven op die vraag is om in de grafiek trendlijnen te trekken, zoals dat in figuur 2 is gebeurd. De dunne bruine lijn is de lineaire trendlijn, een rechte lijn die wordt gebruikt om de algemene trend of richting van de gegevens te laten zien. De formule staat rechts onder in de grafiek. Het getal voor de x geeft de trend aan, in dit geval 1,9058. Dat betekent dat de trend van de gegevens van het ensemble met 1,9058 mm per jaar toeneemt. Per eeuw is dat ruim 19 cm relatieve toename van de zeehoogte. Hou je rekening met de bodemdaling langs de kust dan was de absolute toename tot nu toe ongeveer 15 cm per eeuw. De correlatiecoëfficiënt van de gegevens en de lineaire trendlijn is R2 = 0,86.
Fig.3 Data: PSMSL
In de grafiek van figuur 3 is een extra trendlijn getrokken, een zogenaamde polynomiale trendlijn van de tweede graad (rode streepjeslijn). Die lijn laat zien of er een kromming zit in de gegevensverzameling (de blauwe puntjes). De formule staat midden onder de grafiek. De versnelling is hier 0,0042 mm/jaar2. Er is dus wel sprake van een kromming (anders zou de versnelling 0 zijn), maar die is extreem klein. Daarom bedekken de bruine lijn en de rode streepjeslijn elkaar nagenoeg.
Fig.4 Data: PSMSL
Figuur 1 liet zien dat de puntenwolk van de jaardata enigszins rond de lineaire trendlijn ‘golft’. De loess smoothing in figuur 4 maakt dat beter zichtbaar.
Fig.5 Bron: Zeespiegelmonitor 2018
Figuur 5 stamt uit de Zeespiegelmonitor 2018. De grijze puntjes zijn de zeespiegelhoogtes van het ensemble van 6 stations, te weten Vlissingen, Hoek van Holland, IJmuiden, Den Helder, Harlingen en Delfzijl. Zes stations, want in 2018 mocht Delfzijl nog meedoen. Daarover later meer. In de Zeespiegelmonitor zijn de data van 1890 t/m 2017 meegenomen.
De makers van het Deltaresrapport 2018 hebben in de puntenwolk van figuur 5 bovendien een tweetal factoren weergegeven die van invloed (kunnen) zijn op de jaarlijkse zeespiegelhoogten, namelijk een rode lijn die de invloed van de zogenaamde nodale cyclus weergeeft en een blauwe lijn die de invloed van de wind weergeeft. Die nodale maancyclus heeft een looptijd van 18,613 jaar. De conclusie van de Zeespiegelmonitor 2018 was dat er geen versnelling zichtbaar is in de zeespiegelstijging van 1890 tot 2018, met en zonder wind.
Fig.6 Data: PSMSL
In figuur 6 heb ik de jaarlijkse zeespiegelhoogte van het ensemble van de 6 stations ( dus incl. Delfzijl) weergegeven van 1890 t/m 2017. Vergelijking van deze grafiek met figuur 5 laat zien dat de waarden van de grijze puntjes van figuur 4 exact overeenkomen met die van de blauwe puntjes in figuur 5. De auteurs hebben in de Zeespiegelmonitor 2018 de meetgegevens dus niet gecorrigeerd. En waarom zouden ze ook? De conclusie van de Zeespiegelmonitor 2018 was dat er geen versnelling zichtbaar is in de zeespiegelstijging van 1890 tot 2018, met en zonder wind. En ook dat we voor de komende 15 jaar uit kunnen gaan van die constatering dat er geen sprake is van een versnelling van de zeespiegelstijging aan de Nederlandse kust.
Ook is men in het rapport van 2018 op zoek gegaan naar een ‘breuk’ in de datareeks. Aanleiding daarvoor was dat satellieten sinds 1993 de zeespiegelhoogte meten, en die satellietdata geven een hogere trend ( ruim 3 mm/jaar) weer dan de langjarige getijdemetingen ( 1,9 mm/jaar) die we al meer dan 100 jaar lang aan onze kust doen. Met behulp van een statistische methode vonden de onderzoekers toevallig een mogelijke trendbreuk rond 1993/1994, die echter werd toegeschreven aan de extreem lage zeespiegel in 1996, waardoor de periode 1993-2018 een steilere trend kreeg. Het rapport zegt hierover: “Hierin kunnen we aflezen dat het meest waarschijnlijke knikpunt in 1994 lag. De kansverdelingen van de trend voor en na overlappen dusdanig dat we concluderen dat de trend voor en na niet anders zijn.”
Vier jaar later -in de recente Zeespiegelmonitor 2022- wordt echter wél een trendstijging vanaf 1993 waargenomen. Dit is de grafiek waarmee men in de Zeespiegelmonitor 2022 kwam:
Fig.7 Bron: Zeespiegelmonitor 2022
Een vergelijking met figuur 5 uit de Zeespiegelmonitor 2018 wijst uit dat de grijze (en zwarte) stippen in figuur 7 niet de gemeten jaarhoogten van de zeespiegel zijn, maar de veranderde meetdata van het ensemble van de 5 getijdestations, ‘gecorrigeerd’ voor nodaal tij en wind. Wat je dan overhoudt in figuur 7 zijn in elk geval niét de gemeten zeespiegelhoogten.
Fig.8 Bron: Zeespiegelmonitor 2022
Dezelfde methodiek hebben de onderzoekers ook toegepast op de afzonderlijke meetreeksen van 6 getijdestations (Delfzijl viel naderhand af). Het resultaat ziet u in figuur 8. Langs de verticale as staat “zeespiegel in cm t.o.v. NAP” . Dat is niet correct, het betreft de data die overblijven als je van de gemeten zeespiegeldata het effect van nodaal getij en windopzet aftrekt. Je kunt een goede reden hebben om beide effect van het gemeten signaal af te trekken (bijvoorbeeld wetenschappelijke nieuwsgierigheid, of een model bouwen waarmee je zeespiegelstijging wilt voorspellen) maar wat je dan overhoudt is nooit de zeespiegel.
Meetdata zijn wat dat betreft onvervangbaar en dus ‘heilig’, althans als er geen goede redenen zijn om te twijfelen aan de juistheid van de metingen. En aan de methodische en instrumentele juistheid van de zeespiegelmetingen langs onze kust sinds 1890 wordt naar ik weet niet getwijfeld.
De Zeespiegelmonitor 2022 stelt:
“In de vorige twee rapportages is geconcludeerd dat, cf. de methodiek, een constante trend, sinds 1900, de beste beschrijving geeft van de trend. In deze rapportage wordt een andere conclusie onderbouwd/getrokken. De stijging van de zeespiegel langs de Nederlandse kust kan nu het best beschreven worden door een trend tot circa 1990 van 1.8 ± 0.1 mm/jaar, met een toename van de gemiddelde jaarlijkse stijging over de laatste 30 jaar van 2.9 ± 0.4 mm/jaar. Deze toename past bij de verwachting, op basis van de kennis over de wereldwijde stand van de zeespiegel, van een langzaam opbouwende versnelling van de zeespiegelstijging.”
Dat ‘het best beschreven’ is wollig taalgebruik, zeker als je bedenkt dat volgens de Zeespiegelmonitor 2018 van 4 jaar daarvoor de zeespiegelstijging vanaf 1890 het ‘best beschreven’ werd door een lineaire trend. De nu ‘ontdekte’ trendbreuk in 1993 is gebaseerd op veranderde meetgegevens, maar men suggereert alsof het om de meetgegevens gaat. Die suggestie wordt o.a. gewekt door in de grafiek van figuur 8 langs de verticale as ten onrechte ‘zeespiegel’ te schrijven. En dat gebeurt niet alleen in deze grafiek.
Interessante vraag bij de toegepaste veranderingen is of ze methodisch deugen. Het nodaal getij (lunar nodal cycle), veroorzaakt door de variërende declinatie van de maan over een periode van 18,61 jaar, zorgt voor veranderingen in de amplitude van het getij. Het draagt bij aan het zeespiegelsignaal met plus of min 1.2 cm. Die nodal cycle is een platte sinus met een periodiciteit van ruim 18 jaar, en het effect op de zeespiegel is beperkt en bekend.
Fig.9 Bron: LinkedIn
Dat geldt niet voor de tweede factor die het team van de Zeespiegelmonitor 2022 in stelling brengt, namelijk de windopzet. Die is -anders dan de nodal cycle- niet alleen grillig en onvoorspelbaar, maar vanwege de ondiepte en vorm van onze kustwateren is het toepassen van winddata zoals het team van de Zeespiegelmonitor doet, omstreden.
In de publicatie van Steffelbauer et al uit 2022 werd die windopzetmethodiek ook toegepast. Hessel Voortman, onafhankelijke consultant op het gebied van kustverdediging, reageerde destijds ( figuur 9) op de toegepaste methodiek in dat Delftse rapport. Zijn commentaar is duidelijk: de gehanteerde methodiek deugt niet. Volgens Voortman is het gebruik van zonale en meridionale windstress-data zoals gebruikt door de Delftse auteurs (en door het Zeespiegelmonitorteam) voor het ‘corrigeren’ van de getijdemeetreeksen onjuist, omdat de vorm van het Noordzeebekken het windeffect richtingsgevoelig maakt.
Fig. 10 Bron: Zeespiegelmonitor 2022
Niet alleen Voortmans commentaar op de foutieve berekening van de windstress is van toepassing op de Zeespiegelmonitor 2022. Ook zijn opmerking over station IJmuiden over het ontbreken van een trendverandering voor en na 1993 raakt de Zeespiegelmonitor 2022 (figuur 8). De derde omissie die Voortman constateerde in de door Steffelbauer et al gehanteerde methodiek, namelijk de verschillen in onzekerheid van het stijgingspercentage vóór en na het breekpunt (als gevolg van het feit dat de perioden vóór en na de breuk niet dezelfde zijn)gelden ook voor de Zeespiegelmonitor:
Fig.11 Bron: Zeespiegelmonitor 2022
Met deze kritiek valt de bodem ook onder de gehanteerde methodiek in de Zeespiegelmonitor. Want als de methodiek ten aanzien van het windeffect aan twijfel onderhevig is en de trends voor en na 1993 niet te vergelijken zijn, waar kijken we dan naar als we naar de grafieken van de figuren 8 en 10 kijken? In elk geval niet naar de zeespiegelcijfers, zoals in beide grafieken ten onrechte vermeld staat.
Het is onbegrijpelijk dat het team van de Zeespiegelmonitor 2022 zich de kritiek op de paper van Steffelbauer et al uit 2022 niet ter harte heeft genomen, zeker als je bedenkt dat de gehanteerde methodiek vergelijkbaar is. Waarschijnlijk is hun drive te vinden in dit ene zinnetje uit hun rapport: “Deze toename past bij de verwachting, op basis van de kennis over de wereldwijde stand van de zeespiegel, van een langzaam opbouwende versnelling van de zeespiegelstijging.”
Wat er eigenlijk staat is: ‘De langjarige meetreeksen van de 5 Nederlandse getijdestations laten vanaf eind 19e eeuw een continue zeespiegeltrend zien van ongeveer 1,9 mm/jaar. De satellietdata van de zeespiegel laten vanaf 1993 een stijging zien van ruim 3 mm/jaar. Laten we de meetdata van de getijdestations ‘corrigeren’ zodat ze in de pas lopen met die satellietdata.’
Uiteraard is dat laatste mijn eigen interpretatie: andersom (satellietdata corrigeren) had natuurlijk ook gekund, theoretisch 😉.