In de recent uitgebrachte KNMI brochure “De Staat van het Klimaat 2024” staan veel tabellen en grafieken, waaronder die van de mondiale zeespiegelstijging:
Fig.1 Data: Frederikse et al 2020/NASA
De zeespiegelhoogte wordt (al sinds de 19e eeuw) gemeten met zogenaamde getijdenstations langs de kusten. Sinds 1993 wordt de zeespiegelhoogte ook gemeten met behulp van satellieten. Tot voor kort was het zo dat de fysieke metingen met getijdenstations niet matchten met die van de satellieten. In de satellietdata stijgt de zeespiegel ongeveer 2x zo snel als in de getijdendata. Dat is opvallend. Maar in de KNMI grafiek lijkt die discrepantie tussen getijdendata en satellietdata verdwenen. Dat komt omdat de getijdendata in de grafiek begin jaren ’90 een versnelling laten zien.
Het KNMI schrijft: “De snelheid van de wereldwijde zeespiegelstijging is de laatste 30 jaar meer dan verdubbeld van 2,1 millimeter per jaar in 1993 tot 4,5 millimeter per jaar in 2023. Ook langs de Nederlandse kust gaat de zeespiegelstijging steeds sneller.” Een versnelling in de zeespiegelstijging begin jaren ’90 moet terug te zien zijn in de meetgegevens van getijdenstations.
Laten we eerst eens kijken naar de zeespiegelstijging langs de Nederlandse kust. Er zijn 6 hoofdstations langs de kust waar Rijkswaterstaat al vanaf medio 19e eeuw meet. Ik kijk -zoals ook in de KNMI grafiek- naar de meetreeksen van die 6 stations vanaf 1900:
Fig. 2 t/m 7 Bron: sealevel.info data: PSMSL
De data lopen t/m 31 december 2022. Ik kijk of ik een aanwijzing zie voor ‘Ook langs de Nederlandse kust gaat de zeespiegelstijging steeds sneller’ maar ik zie die niet. De springende blauwe lijn volgt de maanddata van de zeespiegelhoogte ter plekke. Bovenin staan de lineaire trend (stijgsnelheid) in mm/jaar, met rode lijn in de grafiek weergegeven. De blauwe lijn danst rond de rode lijn maar volgt deze toch goed.
De aangeven acceleratie is de versnelling (in mm/jaar2) van elke grafiek, met oranje lijn weergegeven. De oranje lijn ligt in elk van de grafieken dicht bij de rode lijn, wat betekent dat er van een versnelling in de reeks nauwelijks sprake is. Van een knik (versnelling) in de grafieken in 1993, zoals te zien is in de KNMI grafiek, is bij geen van de 6 Nederlandse stations sprake.
In enkele recente rapporten (Steffelbauer et al 2021, Keizer et al 2023) wordt het ontbreken van een versnelling langs de Nederlandse kust toegeschreven aan een verandering in het windpatroon, waardoor de versnelling ‘gemaskeerd’ zou worden. Voortman (2023) bestreed dat en wees op fouten die door de onderzoekers zouden zijn gemaakt.
De oorsprong van de getijdengrafiek met de knik rond 1993 (fig.1) is afkomstig van Frederikse et al in een publicatie uit 2020. Het team maakte een reconstructie van de mondiale zeespiegel vanaf 1900. Dat levert natuurlijk allerlei problemen op. Getijdenmeters meten het relatieve zeeniveau, dat is de hoogte van het oceaanoppervlak ten opzichte van een vast punt op het land. Dit betekent dat getijdenmetingsgegevens beïnvloed kunnen worden door lokale verticale landbewegingen (VLM), zoals bodemdaling of stijging als gevolg van geologische processen. Gebieden waar sprake is van bodemdaling (zoals delen van de Golfkust) kunnen daardoor een hogere relatieve zeespiegelstijging laten zien in de getijdenmetingen.
Gebieden waar geologisch recentelijk landijsmassa’s zijn verdwenen (Scandinavië, delen van Canada) tonen een langjarige bodemstijging, GIA genaamd. Die zorgt er vaak voor dat getijdenreeksen een negatieve trend hebben. Ook lokale oceanografische omstandigheden, zoals windpatronen en oceaanstromingen, kunnen ook een verschillend effect hebben op het zeeniveau op verschillende locaties. Frederikse et al hebben dat (proberen te) ondervangen door per station zoveel mogelijk rekening te houden met die storende effecten.
Fig.8 Bron: Frederikse et al 2020
Een ander probleem is de ongelijke ruimtelijke en temporele (tijd) dekking van getijdenstations. In Afrika, Zuid-Amerika en Antarctica zijn getijdenstation zeer schaars. Bovendien zijn de getijdenreeksen zeer ongelijk van lengte.
Om dit ruimtelijke en temporele probleem te overwinnen reconstrueren Frederikse et al de zeespiegelveranderingen in elk oceaanbassin aan de hand van de zgn. ‘virtuele station-techniek’. Die virtuele station-techniek combineert de twee dichtstbijzijnde stations tot een nieuw virtueel station halverwege beide stations gelegen. Deze procedure werd herhaald totdat er nog maar één station over is, dat wordt gebruikt als de uiteindelijke schatting van de veranderingen van het zeeniveau over het oceaanbekken.
Of met deze uiterst ingewikkelde techniek nog wat overblijft van wat er ooit gemeten is kan ik niet beoordelen. Maar de auteurs waren tevreden met de resultaten: “The sum of the contributions to sea-level change from thermal expansion of the ocean, ice-mass loss and changes in terrestrial water storage is consistent with the trends and multidecadal variability in observed sea level on both global and basin scales, which we reconstruct from tide-gauge records.”
En ook: “The higher rates at the turn of the millennium are in good agreement with independent satellite-altimetry observations.” Die higher rates zijn te zien in het laatste deel van de KNMI grafiek. Die versnelling ontbreekt overigens in de grafieken van de Nederlandse getijdenstations, zoals de grafieken 2 t/m 7 laten zien.
Fig.9 Bron: Baart et al 2012
Bij trend- en acceleratie-onderzoek op basis van getijdendata is het van belang om gebruik te maken van lange tijdreeksen. Dat heeft te maken met de aanwezigheid van een langjarige invloed van de maan op het oceaanwater, de nodale cyclus. De nodale cyclus is een langjarige cyclus (18,61 jaar) onder invloed van de maan die de hoogte van de zeespiegel beïnvloedt. Die invloed op de jaarlijkse gemiddelde zeespiegel kan wel 1 a 2 cm bedragen. Dat lijkt niet veel, maar bedenk dat de jaarlijkse zeespiegelstijgingen in mm worden uitgedrukt.
Baart et al (2012) lieten in hun onderzoek naar de invloed van die zogenaamde nodale cyclus aan de Nederlandse kust zien dat de begin- en eindpunt van een reeks vanwege die nodale cyclus van groot belang kan zijn voor de grootte van de trend. Die nodale cyclus is in figuur 9 ingetekend als een dunne zwarte sinus die zich in het midden van de puntenwolk beweegt. Elk puntje in de grafiek is de gemiddelde zeespiegelhoogte per jaar van het ensemble van de 6 Nederlandse getijdenstations.
In rood is de lineaire trendlijn getekend van de periode 1900-1990, in blauw van het laatste stuk van de puntenwolk van 1991 t/m 2009. Ik heb in de figuur de trend van beide lijnen aangegeven: van 1900-1990 1,87 mm/jaar, van 1991 t/m 2009 3,74 mm/jaar. Die twee maal zo hoge trend in het laatste stuk van de grafiek is het gevolg van het feit dat die periode begint in een dal van de nodale cyclus en eindigt op een top ervan. Als de tijdreeks niet tenminste 3x langer is dan 18,61 jaren ontstaan fouten. Houston et al (2011) adviseren daarom een minimum tijdreekslengte van 60 jaren.
Bij de reconstructie van de globale zeespiegelhoogte zeggen Frederikse et al rekening te hebben gehouden met de invloed van de nodale cyclus: “From each sea-level record, we remove the self-consistent equilibrium nodal cycle”. Dat is een theoretische berekening van de 18,6 jarige cyclus. Of dat op juiste wijze is gedaan kan ik hier niet beoordelen. Wat ik wel kan is bekijken of de gebruikte getijdereeksen voldoende lengte hebben.
In een supplement van de publicatie vond ik de data van 472 gebruikte getijdereeksen van PSMSL. Er is een link : ‘region_info.xlsx List of all tide-gauge stations and VLM estimates used for each region’ . Dat brengt me bij een file met 472 PSMSL getijdereeksen, verdeeld over de 6 gebruikte oceaanbekkens.
Fig.10 Data: Frederikse et al (2020)
De kolom “Years < 60” betreft het de lengte van de tijdreeks van beginjaar t/m eindjaar in de betreffende bijlage. Ruim 60% van de gebruikte tijdreeksen voldoet niet aan de minimum voorwaarde van 60 jaren. Bovendien ontbreekt de Arctische Oceaan, die een oppervlakte heeft van 14 miljoen km2.
Hierboven schreef ik over een tweetal publicaties die het ontbreken van een versnelling langs de Nederlandse kust toeschrijven aan een verandering in het windpatroon, waardoor de versnelling van begin jaren ’90 ‘gemaskeerd’ zou worden. Als dat correct is betekent dat dat die ‘versnelling’ in de mondiale zeespiegelstijging (figuur 1) wel terug te vinden is in (veel) andere getijdenreeksen.
Toevallig volg ik al een aantal jaren een aantal getijdenstations verspreid over de wereld. Die 9 getijdenstations geselecteerd op basis van 4 criteria: langlopende meetreeksen (minimaal 100 jaar), hoge compleetheid van data, goede ruimtelijke spreiding en een geringe verticale bodembeweging. Deze lijst betreft de stations Den Helder, San Francisco (USA), Victoria (Can), The Battery (USA), Honolulu (USA), Balboa (Pan), Fremantle (Aus), North Shields (UK), en Sydney (Aus).
Fig.11
Omdat Den Helder hierboven al aan bod kwam zijn op figuur 11 de overige 8 stations weergegeven. Het levert een verre van ruimtelijke dekking op, maar het is niet anders. Hier de bijbehorende getijdengrafieken vanaf 1900:
Fig.12 t/m 19 Bron: sealevel.info Data: PSMSL
De acht grafieken tonen geen van alle een versnelling rond 1990, de acceleratiecijfers zijn verwaarloosbaar. Wel is te zien dat de trends onderling verschillen. Dat heeft vooral te maken met bewegingen van de aardkorst ter plekke. Zelfs in tektonisch inactieve gebieden is er sprake van enige verticale bodembeweging. Het wordt tijd om alle langjarige (> 60 jaren) getijdenreeksen die tot (bijna) heden doorlopen en tamelijk compleet zijn te onderzoeken op hun versnelling. Dan ben je af van een hoop storende omgevingsinvloeden.
Tot slot het korte satellietgrafiekje in figuur 1, daar is ook wel het een en ander over te zeggen. Dat heb ik in 2021 al eens gedaan, zie hier.
Conclusies:
Het KNMI gebruikte voor de grafiek van figuur 1 behalve satellietdata ook de cijfers van Frederikse et al (2020). De gebruikte methodiek van Frederikse is lastig te volgen, veel data verkregen door observaties worden op complexe wijze ‘bewerkt’. Bij de kwaliteit van wat je dan overhoudt aan bewerkte data zet ik mijn vraagtekens.
Van de gebruikte tijdreeksen van 472 getijdenstations is meer dan 60% korter dan 60 jaren. Bijna 19% was zelfs korter dan 30 jaren. Bovendien ontbreken data van de Arctische Oceaan (Noordelijke IJszee). Voldoende redenen voor mij om de KNMI grafiek over de zeespiegelstijging met argwaan te bekijken.