Fig.1    Bron CBS

Het CBS meldde op 6 maart 2023 op haar website dat Nederland  in 2022 de productie van hernieuwbare elektriciteit met 20 procent heeft zien groeien. Het aandeel in de totale stroomproductie groeide van 33 naar 40 procent.  Dat had vooral te maken met de zon die vorig jaar overvloedig scheen. Dat ziet er wel spectaculair uit, maar was dat ook zo?

Op 22 december 202 schreef ik een uitgebreid artikel getiteld “Energie in Nederland nu en later”. Daarin heb ik gepoogd de tamelijk ingewikkelde CBS tabellen terug te brengen tot eenvoudige grafieken. Een van de valkuilen in het energieverhaal is dat er een groot verschil bestaat tussen het bruto- en het netto energieverbruik, respectievelijk 3023,7 PJ en 1803,5 PJ. Het verschil, 1230 PJ, is uiteindelijk aan de verbruikerszijde niet werkelijk beschikbaar als energie. Een van de oorzaken is dat ruim 530 PJ niet als energiebron maar als grondstof gebruikt wordt in bijvoorbeeld de chemische industrie. Dat geldt voornamelijk voor olie en aardgas. Een ander deel (700 PJ) gaat verloren bij de omzetting naar andere energievormen, bij distributie, of wordt gebruikt in het productieproces van de energiesector zelf. Steenkool wordt grotendeels omgezet in elektriciteit en warmte, aardgas bijna 40%. Daarom is het beter om naar het netto energieverbruik, te kijken. Dit is de grafiek  van het netto energieverbruik 2021 uit het artikel van december 2022:

Fig.2    Data: CBS

Hernieuwbare energie (hier inclusief biomassa) is hier bijna volledig opgegaan in de sectie ‘elektriciteit’ en ‘warmte’. De belangrijkste energiebronnen in 2021 zijn aardgas (bijvoorbeeld voor verwarming) en aardolieproducten zoals benzine, diesel en dergelijke. In werkelijkheid is het aandeel van met name aardgas in het netto energieverbruik nog veel groter omdat aardgas een belangrijke rol speelt in de elektriciteitsproductie (en levering van restwarmte). Datzelfde geldt ook voor steenkool.

Maar het artikel van het CBS (figuur 1) ging alleen over elektriciteit, niet over het resterede grootste deel van het energieverbruik. Bovendien gaat het CBS artikel niet over het elektriciteitsverbruik maar over de elektriciteitsproductie. Daarover later meer.

Fig.3    Data: CBS

Figuur 3 toont de elektriciteitsproductie in 2021 naar energiebron. Van de elektriciteitsproductie in 2021 ( = 22% van het netto energieverbruik in dat jaar) was 25% afkomstig van duurzame energiebronnen (wind, zon, waterkracht). Het CBS rekent bij die duurzame energiebronnen nog steeds biomassa, waarschijnlijk omdat biomassa (= bossen kappen) door de EU bestempeld is als ‘duurzaam’. Dat is de blauwe taartpunt in figuur 3 (8%) . Zo komt het CBS aan een duurzame stroomproductie in 2021 van 33%, terwijl het in werkelijkheid 25% was.

Dat CBS aandeel van 33% groeide volgens het CBS tot 40%, vooral door meer elektriciteit van zonnepanelen terwijl het aandeel fossiel afnam met 11%  tot 56%. Nu is ‘afname met 11%’ vervelend rekenen. Duidelijker is: het fossiel aandeel was in 2021 62% (zie figuur 3) en daalde in 2022 tot 56%. Een daling met 6% . Duurzaam steeg met 7%.

Fig.4    Data: CBS

Figuur 4 is ook afkomstig van het artikel over het energieverbruik 2021. Het aandeel van echt hernieuwbare (dus zonder hout verbranden) energiebronnen in de elektriciteitsproductie was zoals gezegd in 2021 25%, dat is dus 106 PJ. Windmolens en zonnepanelen leveren rechtstreeks elektriciteit aan het stroomnet. De productie van restwarmte is  gekoppeld aan elektriciteitsproductie met behulp van de niet hernieuwbare energiebronnen aardgas, steenkool, biomassa en kernenergie.

Kijken we naar het netto energieverbruik in 2021, 1803,5 PJ, dan was het aandeel van hernieuwbare energiebronnen dus 5,88% van het netto energieverbruik in 2021. Rekening houdend met de toename van 7% duurzaam in de elektriciteitsproductie in 2022, dan steeg het aandeel duurzaam in 2022 tot ongeveer 6,3%. Het netto energieverbruik van 2022 was bij het schrijven van dit artikel nog niet bekend.

Tot slot nog enkele woorden over de productie en het verbruik van elektriciteit. Tot voor een aantal jaren geleden ontliepen productie en verbruik elkaar niet veel. Er werd voor gezorgd dat de productie altijd wat hoger was dan het verwachte verbruik, dat goed bekend was. Op die manier was de leveringszekerheid in Nederland zeer hoog. Bijspringen en afschakelen van gascentrales was de regulator van het netwerk. De productie van elektriciteit was destijds vraaggericht  en dus goed controleerbaar.

Met de komst van met name wind- en zonne-energie werd een steeds groter deel van de elektriciteitsproductie aanbodgericht: de weersomstandigheden en het dag/nachtritme bepalen steeds meer de elektriciteitsproductie. Dat dat tot onstabiele prijsvorming leidt zag ik afgelopen 24 uur op mijn energie-app:

 
Fig. 5      Bron: ANWB app

Het uurtarief van elektriciteit daalde gisterenmiddag 4 uren lang tot € 0,00 per kWh en vannacht nogmaals 4 uren lang tot € 0,00. Fijn voor mij, ik heb (bijna) gratis een paar wasjes gedaan. Iedereen voelt wel aan dat het niet veel doller moet worden, maar dat wordt het wel vrees ik. Een toenemende onevenwichtigheid in de stroomvoorziening is te voorzien.

In het artikel van 23 februari j.l. besteedde ik voor het eerst aandacht aan de infraroodmetingen die  verricht worden op station Cabauw. Verrassend was dat in de periode 2001 t/m 2020 niet alleen de LWD (langgolvige straling van atmosfeer naar aardoppervlak) een lichte negatieve trend vertoont maar ook de LWU, de langgolvige straling van het aardoppervlak naar de atmosfeer. Overigens waren die trends statistisch niet significant.

Fig.1    Data: KNMI

Je zou verwachten dat de LWD (= broeikaseffect van broeikasgassen plus wolken) vanwege het tussen 2001 en 2020 gestegen atmosferisch CO2-gehalte gestegen zou zijn, maar blijkbaar zorgde de afname van de bewolking in die periode voor een lichte netto afname van het broeikaseffect.

De lichte daling van de LWU was verrassend, met name omdat de luchttemperatuur die op 1,5m hoogte wordt gemeten in Cabauw een forse stijging laat zien van 2001 t/m 2020:

Fig.2    Data: KNMI

De luchttemperatuur op 1,5 m hoogte is dus niet synoniem aan de LWU die uitgestraald wordt door het aardoppervlak. Die luchttemperatuur is een maat voor de gemiddelde bewegingsenergie van de atomen of moleculen op 1,5 m hoogte. Er is energie nodig om de temperatuur te laten stijgen, en om de temperatuur te laten dalen moet energie weggehaald worden. Die energie om de luchttemperatuur op 1,5m hoogte te veranderen komt in de vorm van straling (LWD, LWU, SW netto), maar ook van verticale beweging van luchtn (LH= latente warmte en SH=voelbare warmte) en horizontale beweging van lucht (advectie). De luchttemperatuur op 1,5 m hoogte is dus de uitkomst van de aan- en afvoer van diverse vormen van energie, niet alleen van LWU.

In het voorafgaande artikel liet ik al even zien hoe een grafiek op basis van de 10-minutenmetingen in Cabauw er uit  ziet. Ik was nieuwsgierig naar de verschillen in de stralingsbalans in Cabauw in de zomer en winter, en bij diverse graden van bewolking. Ik gebruikte de parameter SP (percentage van de langst mogelijke zonneschijnduur per etmaal) als proxy voor de bewolkingsgraad en filterde de etmalen met maximale relatieve zonneschijnduur (SP>90) en maximale hemelbedekking (SP=0). Dat leverde over de gehele periode van 2001 t/m 2020 94 etmalen op met SP=0 of SP>90. Vervolgens heb ik gekeken of er blokjes van 5 etmalen voorkwamen waarbij tenminste 1 etmaal PS=0 had en een ander etmaal SP>90. Dat leverde in totaal slechts 4 blokjes van 5 etmalen op over de gehele periode.

Fig.3    Data: KNMI

Figuur 3 toont de stralingsgegevens (10-minutendata) over 5 dagen in juli 2008.  Net SW is SWD minus SWU. Net SW is dus kortgolvige straling die voor 100% geabsorbeerd wordt door het aardoppervlak. Overdag is de inkomende zonnestraling evenredig met de sinus van de hoek van instraling van de zon. Te zien is dat op 4 en 5 juli de net SW nagenoeg perfect is, geen bewolking dus. Vanaf 6 juli komt er steeds meer bewolking binnendrijven, die er voor zorgt dat de grafiek van net SW niet meer perfect is. Op 8 juli is de hemel vrijwel volledig bedekt met wolken en komt de net SW nauwelijks meer boven de 100 W/m2 uit, terwijl de net SW op 4 juli nog tot 750 W/m2 reikte.

Interessant is wat dat voor consequenties heeft voor de LWU en LWD. Op 8 juli met volledig bedekte hemel liggen LWD (warmtestraling omlaag) en LWU (warmtestraling opwaarts) ongeveer op hetzelfde stralingsniveau van 400 W/m2. LWU iets hoger dan LWD. Hoe komt dat?

Laten we de Wet van Stefan Boltzmann eens toepassen op de situatie op 8 juli 2001. LWD is gemiddeld over het hele etmaal 395,3 W/m2, LWU 404,4 W/m2 Dat betekent dat de onderste straler (aardoppervlak) een gemiddelde temperatuur had van  290,61 K en de bovenste straler een temperatuur van  288,96 K. in graden Celsius is dat respectievelijk 17,5 °C en  15,8 °C. Een klein verschil dat zo kenmerkend is voor een volledig bedekte hemel.

Kijken we naar een situatie met clear sky, zoals op 4 juli 2001, dan zien we dat de LWU vrijwel onmiddellijk reageert op de toenemende net SW vanaf zonsopgang. De korte vertraging van ruim 1 uur tussen de top van net SW en LWU is het gevolg van de (geringe) warmtecapaciteit van de bodem. De LWD curve hangt af van de luchttemperatuur die zijn maximum bereikt in de late namiddag vóór zonsondergang en zijn minimum bereikt net na zonsopgang.

De clear sky situatie zorgt er voor dat tussen zonsopgang en zonsondergang  het verschil tussen LWU en LWD gemiddeld 100 W/m2 is, en zijn maximum van 120 W/m2 bereikt rond 12 uur ’s middags. Om 12 uur is de LWU 468,4 W/m2 en de LWD 347,5 W/m2.

Fig.4    Data: KNMI

De grafiek van figuur 4 toont nog een zomersituatie, maar nu met 3 dagen clear sky en 2 dagen met gedeeltelijke bewolking: 1 juli lichte bewolking en 2 juli wat meer wolken zoals de net SW laat zien. Aan de snelle verhoging van de LWD rond 3 uur ‘s nachts op 2 juli is te zien dat dan meer wolken boven Cabauw verschijnen. De ruimte tussen de blauwe en bruine lijn neemt dan beduidend af.

Fig.5    Data: KNMI

Bovenstaande grafiek laat de derde zomerse situatie zien. Nu geen clear sky meer, maar 5 dagen met wat meer en wat minder bewolking. Ik denk dat de grafiek verder voor zich spreekt.

Fig.6    Data: KNMI

Fig.7    Data: KNMI

De figuren 6 en 7 geven twee wintersituaties weer.  De net SW (zon) grafieken blijven zelfs op de clear sky dagen  laag en reiken niet veel hoger dan zo’n 300 W/m2. De overgang van clear sky naar volledig bewolkt en andersom levert een prachtig niveauverschil op tussen LWD en LWU. Je kunt heel nauwkeurig aflezen hoe laat de wolken binnendrijven en wanneer ze weer verdwijnen.

Die 10-minutendata van de straling is een waar goudmijntje. Misschien een volgende keer nog wat meer gegevens uit die mooie databank van Cabauw.

Fig.1    Bron: Wikipedia

Bij de communicatiemast van Cabauw, 18 km ten ZW van Utrecht, worden naast de reguliere meteo metingen ook de langgolvige (IR) straling naar beneden (LWD) en omhoog (LWU) gemeten.  Dat gebeurt met behulp van zogenaamde pyrgeometers die op 1,5m hoogte boven het maaiveld gemonteerd zijn.

Fig.2    Bron: EPLAB

Vanaf mei 2000 wordt 6x per uur zogenaamde 10-minutenmetingen uitgevoerd, een etmaal telt dus 144 metingen. Data van gehele jaren zijn beschikbaar van 2001 t/m 2020. De data zijn beschikbaar gemaakt door het KNMI maar het bestandstype was voor mij niet leesbaar. Een vriend heeft ze om kunnen zetten zodat ik ze kon lezen en geschikt maken voor Excel. Het eerste dat ik daarna gedaan heb is de 10 minuten data omzetten naar twee extra databanken, etmaalgemiddelden en maandgemiddelden.

Fig 3    Data: KNMI

Figuur 3 toont een etmaal LWD en LWU en net SW (= SWD minus SWU) op basis van de 10 minutenmetingen op 25 mei 2001. Net SWD is wat er aan kortgolvige zonnestraling binnenvalt (global irradiation) minus het deel dat aan het aardoppervlak reflecteert.  Er is sprake van een clear sky situatie, alleen rond 8u ’s ochtends schuift er twee maal een klein wolkje voor de zon. ’s Nachts tussen 1 en 3 uur komt er blijkbaar ook bewolking voorbij, die zorgt voor een verhoging van de LWD. Wolken dragen immers bij aan het broeikaseffect. Als je goed kijkt zie je dat dat op zijn beurt weer zorgt voor een geringe stijging van de LWU. Later meer over de 10-minutenmetingen.

Fig.4    Bron: KNMI

De energiebalans van figuur 4 zijn we al enkele malen hier tegengekomen, onder andere in het recente bericht over de kortgolvige straling op station De Bilt. Bedenk dat de waarden in figuur 4 gemiddelden zijn van de gehele aarde. Vullen we de gegevens van Cabauw van figuur 3 in de stralingsbalans in, dan is de LWD ongeveer 300W/m2, LWU ongeveer 400 W/m2, en net SW (dat deel van het zonlicht dat daadwerkelijk het aardoppervlak in Cabauw verwarmt) van 0 W/m2 ’s nachts naar ruim 700 W/m2 rond 12u, gemiddeld over het etmaal 265 W/m2. Voor de laatste waarde heb ik even in de tabel van de dagdata gekeken.

Het fijne is dat nu behalve de kortgolvige stralingsdata (zonlicht SWD en SWU) ook de langgolvige warmtestralingsdata (IR LWD en LWU) voorhanden zijn. Daarmee hebben we de belangrijkste stralingscomponenten van de energiebalans van Cabauw ter beschikking. Dat kan een schat aan informatie opleveren. Vandaag kijken we naar de maanddata van kort- en langgolvige straling.

Fig.5    Data: KNMI

De blauwe lijn is de LWD, de langgolvige straling die vanuit de atmosfeer naar de aarde gericht is. Dit is het broeikaseffect, veroorzaakt door enkele broeikasgassen zoals waterdamp (de belangrijkste) en CO2. Verder spelen wolken ook een belangrijke rol in de LWD. Iedereen weet uit ervaring da een bewolkte nacht afkoeling tegengaat. De LWD volgt de seizoenen, wat logisch is: ’s zomers warmt de grond extra op, waardoor er meer LWU is die op zijn beurt weer zorgt voor een grotere LWD.

De zwarte lijn is de LWU, de infrarood straling ie het gevolg is van de opwarming van het aardoppervlak. De LWU is vrijwel altijd groter dan de LWD: het aardoppervlak wordt verwarmd door de LWD + net SW overdag + aanvoer van energie van elders door de wind.

De streepjeslijnen zijn de lineaire trendlijnen van LWD en LWU, en hun verloop wekt verbazing want er is geen toename van de trend. Sterker, de trends zijn beide licht negatief, maar dat is zo weinig dat dat de trend statistisch niet significant is. Dat er geen trend omhoog is is verbazingwekkend omdat het atmosferisch CO2 gehalte tussen 2001 en 2020 gestegen is van 371 ppm naar 414 ppm, wat goed zou moeten zijn voor een stralingsforcering van 0,5 W/m2. Mogelijke oorzaak kan een afname van de bewolking zijn, en/of veranderingen van het waterdampgehalte van de atmosfeer. In elk geval laat het wel zien dat in Cabauw CO2  van 2001 tot 2020 zeker niet een dominante factor is.

Fig.6    Data: KNMI

Figuur 6 toont de naar beneden gerichte global irradiation (SWD) en de naar boven gerichte SWU, het gedeelte van de SWD dat aan het aardoppervlak reflecteert. Opvallend is dat de SWD ’s zomers sterke verschillen kent van jaar tot jaar, vooral als gevolg van zomerse verschillen in bewolking. De onderzijde van de rode lijn ligt nagenoeg op de lineaire trendlijn: ’s winters is de instraling klein en is de bewolking in dat jaargetijde meestal prominent aanwezig. De lineaire trendlijn van de SWD toont een behoorlijk sterke stijgende trend van 8,6 W/m2, waarover in het vorige artikel van 4 februari 2023 al voldoende geschreven is. De trend van de SWU is ongeveer half zo groot als die van SWD.

Fig.7    Data: KNMI

De grafiek van figuur 7 is afgeleid van figuur 6. De oranje lijn is de net SW, dus SWD minus SWU. De paarse lijn is de albedo, de reflectiewaarde van het aardoppervlak in %. De opwaartse trend is 0,0179x, dat is 4,3 W/m2 van 2001 t/m 2020. Dat is de helft van de SWD, wat hopelijk geen verbazing zal wekken. De albedo laat een viertal grote uitschieters en enkele kleine zien. Alle in de winter, dus ik ga er van uit dat dat het gevolg is van de aanwezigheid van een sneeuwdek. De albedo neemt licht toe en is gemiddeld zo’n 24%. Dat is iets hoger dan normaal voor grasland wordt aangenomen (18 a 20%).

Later wat meer details over de langgolvige stralingsdata van Cabauw.

Fig.1    Screenshot NOS journaal

Media als tv, radio en kranten waarschuwen regelmatig voor fake nieuws. Het is opmerkelijk dat dan met name misinformatie bedoeld wordt op het internet, vooral bij social media. Zelden of nooit wordt de hand in eigen boezem gestoken. Dat verbaast me, want traditionele media zijn niet vrij van smetten. Daarom ben ik zeker ook op mijn hoede bij traditionele media.

Op het gebied van klimaat is de berichtgeving vaak slecht en alarmistisch. Zo is de Volkskrant berucht vanwege de bijna activistische wijze waarop er over klimaat-items wordt bericht, maar radio en tv kunnen er ook wat van. Ik vermijd dergelijke misinformatie zo veel als mogelijk, maar soms ontkom ik er niet aan en zie bij het zappen even een flard langskomen. Dat gebeurde kort geleden ook weer, op vrijdag 17 februari j.l. bij het NOS journaal van 18 uur (vanaf 10:00) .

Het was een kort item over Antarctica. Ik heb een paar screenshots genomen en het commentaar erbij uitgeschreven, dat uit 3 zinnen bestaat: “ Sinds de eerste metingen begin jaren ’70 heeft er nog nooit zo weinig ijs op Antarctica gelegen. Het is daar nu zomer en er ligt relatief weinig ijs, maar dit is wel heel weinig. Er ontbreekt nu een gebied met zeeijs ter grootte van 21 x Nederland.”

Fig.2    Bron: NASA

Een argeloze kijker wordt hier volstrekt op het verkeerde been gezet. Antarctica is een continent, bedekt met landijs dat gemiddeld zo’n 2200 m dik is. Op de sommige plaatsen bereikt het landijspakket een dikte van bijna 4800 m. Met die hoeveelheid landijs gebeurt vrij weinig. De bewering van het NOS journaal dat er al vanaf begin jaren ’70 aan dat landijs gemeten wordt lijkt me onjuist. Pas vanaf 1992 wordt er met behulp van satellieten aan het landijs gemeten, in eerste instantie met behulp van altimetrietechnieken, vanaf 2002 met gravimetrietechnieken (satelliet Grace).

De grafiek van figuur 2 ziet er dramatisch uit, maar is het niet: met een totale ijsmassa van 27.000.000 Gt zou met het tempo van de afname sinds 2002 (169 Gt/jaar) meer dan 150.000 jaar duren voordat het ijs op Antarctica verdwenen is. Gezien de zeer korte periode dat er serieus gemeten wordt aan het Antarctische landijs is het volstrekt onzeker of de lichte afname die we zien sinds 2002 ook werkelijk een trend is die doorzet. Er lijkt in 2020 een trendbreuk waarneembaar, maar niets is zeker in dergelijke korte meetreeksen.

Fig.3    Bron: King et al 2012

Figuur 3 is afkomstig van een artikel van King et al in Nature, en toont per afstroombekken op Antarctica de veranderingen in de massabalans op basis van de Grace data tussen 2002 en 2010. Die massabalans is de uitkomst van wat er aan ijs bijkomt (door sneeuw) minus wat er door afstroming van ijs afgaat.  Een klein beetje verdwijnt door sublimatie en smelt. King et al: “We resolve 26 independent drainage basins and find that Antarctic mass loss, and its acceleration, is concentrated in basins along the Amundsen Sea coast. Outside this region, we find that West Antarctica is nearly in balance and that East Antarctica is gaining substantial mass.”

Fig.4    Bron: Singh et al 2020

Recent onderzoek van Singh et al in Nature wijst uit dat het Antarctische continent de laatste zeven decennia niet is opgewarmd, ondanks een constante toename van de atmosferische concentratie van broeikasgassen. Figuur 4 toont de gemiddelde oppervlaktetemperatuur anomalie op Antarctica over de periode 1984-2014 vergeleken met de periode 1950-1980.
De hoogtelijnen tonen de hoogte boven zeeniveau (in m).

De figuur laat zien dat slechts een klein deel van het continent, met name het schiereiland West Antarctica, opwarming vertoont. Het grootste deel van Antarctica laat afkoeling zien. De grote hoogteligging van de Antarctische ice sheet zou daar een belangrijke rol in spelen.

De eerste twee zinnen van het NOS-commentaar ( “ Sinds de eerste metingen begin jaren ’70 heeft er nog nooit zo weinig ijs op Antarctica gelegen. Het is daar nu zomer en er ligt relatief weinig ijs, maar dit is wel heel weinig.”) zijn dus volstrekte onzin. Maar in de laatste zin ( “ Er ontbreekt nu een gebied met zeeijs ter grootte van 21 x Nederland.” )  komt de aap uit de mouw: het gaat helemaal niet over het ijs op Antarctica maar over het zeeijs (drijfijs) rondom Antarctica. Dat zeeijs neemt ’s winters toe en ’s zomers af:

Fig. 4    Bron: NRLSSC

Figuur 4 is een animatie van de veranderingen van de oceaantemperatuur en het zeeijs oppervlak gedurende een jaar van eind 2017 tot eind 2018. Het continent Antarctica wordt aangegeven met de beige kleur en het zeeijs rondom het continent met een lichtgrijze kleur. Dat zeeijs kent een minimum oppervlakte rond eind februari.

Fig.5    Screenshot NOS journaal 17-2-2023

Het screenshot van figuur 5 toont het kaartje dat het NOS journaal aan het einde van het bericht liet zien. Die vreemde blauwe vlekken rond Antarctica zijn bij nadere inspectie blauwe kaartjes van Nederland , waarschijnlijk 21 😉 ( “ Er ontbreekt nu een gebied met zeeijs ter grootte van 21 x Nederland.” ).  Ik denk dat het de  bedoeling is dat die kaartjes op die plekken liggen waar nu geen zeeijs is maar ‘normaal gesproken’ wel. Maar zeker weet ik dat niet, ik heb nog nooit zo’n raar kaartje gezien. De vergelijking met 21x het oppervlak van Nederland moet waarschijnlijk de dramatiek verhogen. En wat betekent ‘normaal gesproken’?

Fig.6    Bron: NSIDC

Is het oppervlak zeeijs rond Antarctica werkelijk dramatisch laag? Figuur 6 is de meest recente grafiek en is bijgewerkt t/m 18 februari 2023. De grafiek laat zien dat er van een dramatische situatie geen sprake is. Het zeeijs-oppervlak was volgens de grafiek op 18 februari 1,846 miljoen km2 (blauwe lijntje linksonder). Het oppervlak van Nederland is 41.543 km2. Het zeeijs rond Antarctica had dus een oppervlak van ruim 44x het oppervlak van Nederland. In 2022 was dat niet veel meer.

Conclusie: het NOS journaal heeft een bericht de wereld ingestuurd dat onjuiste informatie geeft en suggestief is. Men haalt landijs en zeeijs door elkaar, zodat het lijkt alsof het ijs op Antarctica dramatisch vermindert. En als het zeeijs-oppervlak een klein beetje lager is dan afgelopen jaar spreekt men van een oppervlak ter grootte van 21x Nederland die zou ontbreken. Hoezo ‘ontbreken’, overigens?

Onlangs verscheen op deze website een stuk over de Labrijnreeks. Daarin was te zien dat vanaf het begin van de reeks in 1706 de jaartemperatuur t/m 1988 geen trend vertoonde. Figuur 1 is het laatste stuk van die Labrijnreeks en beslaat de periode vanaf 1901 t/m 2022.

Fig.1  Data: KNMI

Het eerste stuk van 1901 t/m 1988 gaat licht opwaarts maar die trend is statistisch niet significant. Vanaf 1989 t/m 2022 is de trend echter sterk (2,9 °C/eeuw) en levert van 1989 t/m 2022 in De Bilt een temperatuurstijging van 1 °C . Inclusief de temperatuursprong 1988-1989 leverde dat een temperatuurtoename op van 1,6 °C.

De temperaturen in figuur 1 zijn gebaseerd op de dagelijkse Tg van station De Bilt. De gemeten temperaturen van 1901 tot 1 september 1951 zijn door het KNMI in 2016 gecorrigeerd (gehomogeniseerd). Door Dijkstra et al (2022) is aangetoond dat er daarbij sprake was van overcorrectie. Het KNMI heeft als reactie hierop aangegeven dat die homogenisatie in 2023 opnieuw bekeken gaat worden. Ik gebruik hier derhalve de gemeten (niet gehomogeniseerde) temperaturen.

Als het over opwarming of klimaatverandering gaat dan denken veel mensen automatisch dat die sterke toename wel het gevolg zal zijn van de uitstoot van CO2 door de mens. Gezien de eenzijdige berichtgeving over dat onderwerp is dat overigens niet verbazingwekkend. Nu is het zeker juist dat CO2 een broeikasgas is, het is na waterdamp zelfs het sterkste broeikasgas en het staat vast dat  broeikasgassen de temperatuur aan het aardoppervlak verhogen. De cruciale vraag is echter hoe groot dat CO2-effect is en welke andere factoren mogelijk een rol spelen bij die opmerkelijke opwarming in De Bilt. Anders dan radio, tv en kranten vaak melden is daar in de wetenschappelijke wereld nog veel onzekerheid over.

Ik ga proberen meer zicht te krijgen op die opvallende stijging van de temperatuur in De Bilt vanaf 1989 en kijk eerst naar de straling.

Straling

Fig.2  Naar: KNMI

De zon levert voor bijna alle processenaan het aardoppervlak de benodigde energie, direct of indirect. De energiestromen die daarmee gemoeid zijn worden vaak zichtbaar gemaakt in de zogenaamde stralingsbalans (figuur 2). ‘Balans’ slaat op het evenwicht tussen wat het aarde-atmosfeersysteem binnenkomt en wat het systeem verlaat. Binnen komt kortgolvige straling van de zon (341 W/m2), er uit gaan een deel van het zonlicht dat gereflecteerd wordt plus langgolvige (warmte-)straling. Die warmtestraling ontstaat door absorptie van zonlicht door het aardoppervlak en deeltjes in de atmosfeer.

De straling van de zon (kortgolvige straling) is gemiddeld 341 W/m2 aan de top van de atmosfeer (TOA) en wordt op zijn neerwaartse weg door de dampkring gedeeltelijk teruggekaatst naar de ruimte door wolken en aërosolen in de atmosfeer (79 W/m2) en een deel ervan wordt in de atmosfeer geabsorbeerd (78 W/m2). Wat overblijft (184 W/m2) valt in op het aardoppervlak en wordt globale straling genoemd. Een deel (23 W/m2) wordt door het aardoppervlak gereflecteerd en verlaat ongebruikt de dampkring, samen met de door wolken en aerosolen weerkaatste kortgolvige straling.

Fig.3    Bron: ECMWF

De globale straling minus de reflectie aan het aardoppervlak is het deel van de kortgolvige straling die het aardoppervlak verwarmt. Dat wordt de netto kortgolvige straling genoemd en is in de stralingsbalans 161 W/m2 groot. Dat is de waarde van de gemiddelde netto kortgolvige straling op aarde. De netto kortgolvige straling op een bepaalde plaats is onder andere afhankelijk van breedteligging, het seizoen en de albedo (reflectiewaarde) van het aardoppervlak ter plaatse. Figuur 3 laat de ruimtelijke verschillen in waarde zien van de netto kortgolvige straling. Het zal niet verwonderlijk zijn dat de waarden gemiddeld het hoogst zijn in de tropen en het laagst op de polen. De smalle lichtere strook boven de oceanen nabij de evenaar toont de ITCZ (intertropische convergentiezone) waar door botsende passaten een sterke opwaartse luchtstroom ontstaat met enorme onweerswolken die instraling belemmeren.

Aan de rechterzijde van de stralingsbalans (fig. 2) is de langgolvige straling zichtbaar die het gevolg is van de opwarming van het aardoppervlak en de atmosfeer door de kortgolvige straling van de zon. Door wolken en broeikasgassen wordt warmtestraling (IR) die vanaf het aardoppervlak omhoog gaat grotendeels geabsorbeerd en direct naar alle kanten uitgestraald, deels gericht op het aardoppervlak. Daardoor neemt de temperatuur aan het aardoppervlak toe, het zogenaamde broeikaseffect. Zonder dat broeikaseffect zou de gemiddelde temperatuur op aarde -18 °C zijn en dus onleefbaar koud. Een klein deel van de langgolvige straling vanaf het aardoppervlak, 40 W/m2, vindt overigens ongehinderd zijn weg naar de ruimte door het zogenaamde atmosferisch venster. Wie nieuwsgierig is hoe de langgolvige straling buiten het atmosferisch venster toch zijn weg naar de ruimte weet te vinden leest boven in het menu onder “Feiten” de pagina “Broeikastheorie”.

Fig.4    Bron: ECMWF

In de stralingsbalans van figuur 2 is te zien dat de neerwaartse langgolvige straling gemiddeld 333 W/m2 is en de opwaartse langgolvige straling 396 W/m2. Het verschil, de netto langgolvige straling vanaf het aardoppervlak is dus 63 W/m2. Samen met de energiestromen van voelbare en latente warmte verlaat dus 160 W/m2 energie in de vorm van langgolvige straling (warmtestraling) het aardoppervlak, (bijna) gelijk aan wat er aan netto kortgolvige straling (zonlicht) binnenkwam. Figuur 4 toont de netto langgolvige straling aan het aardoppervlak. Het  – teken betekent dat er vanaf het aardoppervlak gezien meer uitgaat dan inkomt. Woestijnen hebben de hoogste langgolvige straling ‘up’ door het nagenoeg ontbreken van wolken en de hele lage waterdampconcentraties in woestijnlucht.

De Wet van Stefan Boltzmann geeft aan hoe de stralingskracht van een voorwerp afhangt van de temperatuur en de grootte van het oppervlak van een hemellichaam:

P =σAT⁴

Waarbij P = vermogen in Watt, σ = constante 5,670373·10^-8  , A = oppervlak in m² en T = temperatuur in K.

Vullen we deze formule in met P van de uitgaande langgolvige straling ( 239 W/m2), bekend door satellietmetingen), dan is de temperatuur van de aarde 255 K, dus -18 °C. Dat is de stralingstemperatuur van het systeem aarde, dus inclusief de atmosfeer. We schatten de gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak op 15 °C, dus de temperatuur van de dampkring op grotere hoogte moet dan veel lager zijn dan het aardoppervlak om gemiddeld op -18 °C uit te komen. Dat klopt ook: op 10 km hoogte zijn temperaturen van ongeveer -50 °C heel gewoon. Dat verschil tussen de berekende temperatuur van -18 °C en de gemeten temperatuur van +15 °C aan het aardoppervlak is dus het gevolg van het broeikaseffect. In werkelijkheid is het verschil nog groter, maar dat wordt deels gedempt door de stromen van voelbare (convectie, 17 W/m2) en latente warmte (verdamping, 80 W/m2) vanaf het oppervlak. Leven op aarde is mogelijk dankzij het broeikaseffect.

Fig.5    Bron: ECMWF

Figuur 5 toont de ruimtelijke verdeling van de temperatuur aan het aardoppervlak, gemiddeld over een jaar. De temperatuur is uiteraard afhankelijk van de waarden van de kort- en langgolvige straling die hiervoor besproken zijn. Maar de temperatuurverdeling op aarde wordt ook sterk beïnvloed door transport van warmte door zeestromen en winden. Zonder dat transport zou het in de tropen aanzienlijk warmer zijn en op de polen aanzienlijk kouder. De figuur laat ook het effect zien van de Golfstroom/Noord-Atlantische Drift, de warme zeestroom die vanaf de Caraïbische Zee  langs de West-Europese kust stroomt en warmte vanuit de tropen tot in de Arctische Zee brengt. Die zeestroom zorgt voor een extra opwarming van Europa van ongeveer 10 °C, waardoor voedsel verbouwen hier mogelijk is.

De Bilt

Fig.6    Data: KNMI

Terug naar De Bilt, waar ik bekijk welke invloed de zon vanaf 1950 heeft gehad op de temperatuurontwikkeling aldaar. Alle energiestromen van de stralingsbalans uit figuur 2 zijn natuurlijk ook in De Bilt werkzaam, alleen de waarden verschillen. Omdat de cijfers van de globale straling in De Bilt pas vanaf 1958 beschikbaar zijn analyseer ik de periode van 1950 t/m 2022. De lineaire trend van 1950 t/m 1988 is klein en statistisch niet significant. Dat geldt niet voor de periode 1989-2022. De temperatuursprong van 1988-1989 was 0,66 °C en de temperatuurstijging van 1989 t/m 2022 was 1 °C.

Fig.7    Data: KNMI

Zoals ik al enkele malen eerder op deze website heb laten zien  heeft de invallende kortgolvige straling zeker veel -zo niet alles- te maken met de temperatuursprong en de stijging na de sprong. Globale straling is het totaal van direct en diffuus zonlicht dat in De Bilt binnenvalt. Diffuus licht ontstaat door verstrooiing van zonlicht door gassen, deeltjes en wolken. Ruwweg is zo’n 60% van het invallende licht in De Bilt diffuus en de rest direct.

De grafiek van figuur 7 toont het verloop van de globale straling Q in De Bilt van 1958 t/m 2022. Vergelijking tussen figuur 6 (temperatuur) en figuur 7 (globale straling) laat zien dat de ligging van de breuk in beide grafieken identiek is. De sterke opwaartse trend van 1989 t/m 2022 levert een toename van de globale straling op van maar liefst 16 W/m2.

Fig.8    Data: KNMI

Figuur 8 toont het verloop van het aantal zonuren per jaar vanaf 1950. Ook hier de opvallende breuk eind jaren ’80. De sterke trend in het tweede deel van de reeks laat zien dat vanaf 1989 het aantal zonuren is toegenomen van 1540 uren tot 1893 zonuren eind 2022. Een formidabele toename met 353 zonuren, dat is maar liefst 23% meer zonuren in de periode na de breuk.

Fig.9    Data: KNMI

Bovenstaande grafiek toont zowel Q (globale straling) als SQ (zonuren) op station De Bilt. R2=0,9, dus de correlatie tussen SQ en Q is zeer sterk. Dat is niet verwonderlijk, directe zonnestraling levert (veel) meer instraling op waardoor de globale straling Q automatisch groter wordt. De globale straling ‘volgt’  dus de zonuren.

Die zonuren worden berekend uit de data van de globale straling. De WMO (World Meteorological Organization) definieert zonneschijnduur als de periode waarin de directe zonne-instraling een drempelwaarde van 120 W/m2 overschrijdt.

Q (globale straling) is een belangrijke parameter als het gaat om de temperatuur op een bepaalde plaats. Het aantal zonuren per jaar is een mooie proxy voor de bewolking. Meer bewolking betekent immers minder direct zonlicht. Het is daarom niet moeilijk om in te zien dat de spectaculaire toename sinds 1989 van het aantal zonuren met maar liefst 23% het gevolg is van een sterke afname van de bewolking.

Fig10    Bron: KNMI

De lucht boven Nederland wordt met name in het zomerhalfjaar steeds zonniger en droger, schrijft het KNMI. Bij lagere relatieve vochtigheid raakt de lucht minder snel verzadigd met waterdamp, ontstaan er minder snel wolken en is er meer direct zonlicht. De grafiek van figuur 10 laat zien dat er gemiddeld 42 zonuren méér zijn als de relatieve vochtigheid 1 procent daalt.

Fig.11    Data: KNMI

Figuur 11 laat zien dat het verloop van de relatieve luchtvochtigheid in De Bilt aardig in de pas loopt met de toename van het aantal zonuren. De relatieve vochtigheid kent gemiddeld over de hele periode een aflopende trend, maar vooral vanaf eind jaren ’90 is de daling spectaculair.

Veranderende luchtcirculatie

De sterke stijging van de temperatuur in De Bilt vanaf 1989 is dus vooral het gevolg van toegenomen globale straling. En die toegenomen globale straling kan verklaard worden door afnemende bewolking. Hierboven zagen we dat de afgenomen relatieve vochtigheid daarbij een rol kan spelen. Maar wat is de oorzaak achter die afname van de bewolking en relatieve vochtigheid? Het KNMI zoekt het in en een tweetal zaken. Deels komt dit doordat er deze eeuw  in het zomerhalfjaar vaker hogedrukgebieden waren, met weinig wolken, veel zon en drogere lucht. De andere factor is de opwarming van het land, waardoor de bodem ‘s zomers droog wordt en door de afwezigheid van verdamping de temperatuur extra stijgt. Vochtige oceaanlucht warmt dan boven het land op en de relatieve vochtigheid daalt (KNMI).

Maar die extra opwarming ’s zomers boven het land door het ontstaan van een droge bodem lijkt  vooral het gevolg van meer hogedrukgebieden. Immers, in hogedrukgebieden valt minder neerslag en is de verdamping met name door de sterke toename van direct zonlicht groter. Natuurlijk spelen bij verdamping ook de luchttemperatuur en de windsnelheid ook een rol, maar direct zonlicht heeft een sterke invloed op de verdamping. De verdamping is vooral afhankelijk van de beschikbare hoeveelheid zonlicht en is daarmee in de zomermaanden belangrijk hoger dan gedurende de winter. De achterliggende oorzaak lijkt dus een verandering te zijn in de luchtcirculatie boven ons  deel van Europa.

Fig. 12    Bron: Pik Report No 119

Eind 19^e eeuw begon de Duitse weerdienst met het registreren van luchtcirculatiepatronen boven Europa. Bovenstaande tabel is afkomstig van een rapport van het Potsdam Institute Climate Impact Research (PIK) dat de classificatie van luchtcirculatietypen beschrijft. Die circulatiepatronen vormt de basis van de classificatie  die de Duitse meteorologische Dienst (DWD) vanaf het eind van de 19^e eeuw hanteert. De luchtcirculatie boven NW Europa wordt dan ingedeeld op basis van 29 zogenaamde Grosswetterlagen (GWL). Grosswetterlagen zijn een bron van nuttige informatie over luchtcirculatieveranderingen in de loop van de tijd. Ik heb daar in het verleden al vaker aandacht aan besteed, zie onder andere hier.

DWD vat de 29 GWL samen in een achttal Grosswettertypen en drie Zirkulationsformen. Die laatste zijn zonaal (west-oost gericht), meridionaal (noord-zuid of zuid-noord gericht) en mengvormen van die twee. Er is sprake van een zonaal circulatietype wanneer er een min of meer gelijkmatige west-oostelijke stroming bestaat tussen een subtropisch hogedrukgebied boven de Noord-Atlantische Oceaan en een subpolair lagedrukgebied. Stationaire, blokkerende hogedrukgebieden tussen 50 en 65 graden NB zijn kenmerkend voor het meridionale circulatietype, alsmede alle troggen met een noord-zuid noord-zuidas. De lucht beweegt dan van N naar Z en andersom.  Bij het gemengde circulatietype zijn de zonale en meridionale stromingscomponenten ongeveer even groot.

Om een en ander overzichtelijk te houden gebruik ik alleen indeling in de drie circulatietypen en bekijk de ontwikkeling daarvan in de loop der jaren voor elk van de seizoenen. Omdat de signalen nogal volatiel zijn heb ik ze ‘gesmoothed’ met een loess filter om langjarige trends goed te kunnen zien.

Fig.13    Data: DWD

Figuur 13 laat voor de lente zien dat de laatste decennia de meridionale luchtcirculatie sterk gestegen is ten koste van de gemengde luchtcirculatie. In de praktijk betekent dat meer dagen met warme lucht uit het zuiden. De meridionale aanvoer van lucht uit het N blijft gelijk. De zonale circulatie blijft min of meer stabiel.

Fig.14    Data: DWD

De zomer laat in de afgelopen halve eeuw een toename zien van het meridionale circulatietype ten koste van het gemende type. Dat betekent meer dagen met aanvoer van warme lucht vanuit het Z. De zonale (westelijke) circulatie neemt ’s zomers vanaf 1950 geleidelijk af.

Fig.15    Bron: DWD

De herfst vertoont vanaf ongeveer 1980 een sterk wisselend beeld,  vergeleken met de stabiele situatie in de 100 jaren daarvoor. De meridionale circulatie neemt vanaf de jaren ’80 sterk toe, vooral ten koste van de zonale circulatie.

Fig.16    Bron: DWD

In tegenstelling tot de drie andere seizoenen is de winter vanaf 1900 een toonbeeld van gelijkmatigheid. De drie circulatietypen tonen de laatste decennia geen opvallend verloop. Wel gaan de ups en downs van de meridionale circulatie – net zoals in de herfst- ten koste van de zonale circulatie.

Al met al is het beeld op basis van de GWL zodanig dat er de afgelopen decennia sprake is van sterke verschuivingen in de luchtcirculatie boven West Europa. Dat was overigens ook – maar in mindere mate- het geval aan het begin van de 20^e eeuw.

Fig.17    Bron: Pik Report No 119

Figuur 17 zet twee trends tegenover elkaar: de afnemende invloed van GWL met een noordcomponent en de toenemende invloed van GWL met een zuidcomponent. Veel duidelijker kan het niet: de luchtcirculatie in Europa wordt vanaf de jaren ’50 zuidelijker en dus warmer.

Wiskundestudent Jippe Hoogeveen heeft niet zo lang geleden een klimaatmodel gemaakt dat net zoals de GWL van de Duitse meteorologische dienst rekening houdt met de brongebieden en  aanvoerroutes van binnenstromende lucht, maar dat heeft hij weten te vatten in een wiskundig model. Samen met zijn vader (wiskundige aan de universiteit van Utrecht) heeft hij zijn klimaatmodel kunnen publiceren.

Zijn model is sterk afwijkend van de methodiek van de GWL, daarom is vergelijken lastig. Maar het model van Jippe laat zien dat er  de afgelopen decennia sprake is van grote verschuivingen in de brongebieden van met name de maritieme luchtsoorten:  meer W en SW en minder NW en N. De continentale luchtsoorten laten vooral in de zomer een toename uit de warmere hoek zien (E, SE, S). Dat alles betekent meer aanvoer van warmte dan voorheen.

Fig.18    Bron: Hoogeveen et al 2022

Dat het model van Jippe en zijn vader deugt laat figuur 18 zien. In rood de voorspelling van de jaarlijkse temperatuur in De Bilt door het model, in zwart de gemeten jaartemperatuur in De Bilt. De grafiek toont een zeer goede fit met een R kwadraat van 0,85. Volgens Jippe verklaart luchtcirculatie het grootste deel van de recente opwarming in Nederland. Opvallend was dat in het onderzoek van Hoogeveen et al CO2 in de recente opwarming van Nederland geen rol van betekenis lijkt te spelen.

Zoals we al zagen leverde in De Bilt de sterke opwaartse trend van de globale straling  van 1989 t/m 2022 een toename van de straling op van 16 W/m2. Hoe zit dat met CO2? Verdubbeling van CO2 veroorzaakt volgens het IPCC een stralingsforcering van 3,7 W/m2 . Recente gedetailleerde radiative transfer calculations kwamen tot een vergelijkbare schatting. (Myhre et al 2017). Dus 16 W/m2 erbij door extra zonlicht is heel veel.

Fig.19    Naar: Myhre et al 2017

Sterker nog: in de periode 1989-2022 steeg het atmosferisch CO2-gehalte op Mauna Loa van 353,2 ppm naar 418,6 ppm (bron: NOAA). De grafiek van figuur 19 laat zien dat die stijging van het CO2-gehalte van 1989 t/m 2022 met 65,4 ppm een extra radiative forcing teweeg bracht van 0,9 W/m2. Vergelijk dat eens met de extra radiative forcing van de toegenomen globale straling in De Bilt in de periode 1989-2022 met 16 W/m2!

Conclusie: de opvallende grote stijging van de temperatuur op station De Bilt tussen 1989 en 2022 is grotendeels het gevolg van de sterk toegenomen globale straling, die op zijn beurt vooral het gevolg is van wijzigingen in de grootschalige luchtcirculatie boven Europa en het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan.

Een volgende keer meer aandacht voor de langgolvige kant van de stralingsbalans en de situatie in Europa.

Psycholoog dr. Jordan B. Peterson bevraagt klimaatonderzoeker dr. Richard Lindzen. Ze duiken in de feiten en onzin over klimaatverandering, de modellen die worden gebruikt om die te voorspellen, de sombere toestand van de academische wereld en de gepolitiseerde wereld van de “professionele” wetenschap.

Jordan Peterson kan heel goed luisteren en toont een verbazingwekkend vermogen om kennis en begrip te krijgen over een onderwerp dat niet zijn vakgebied is. Richard Lindzen is een erudiete wetenschapper die meer dan 30 jaar professor was aan het MIT en zijn sporen meer dan verdiend heeft met honderden publicaties. Hij neemt geen blad voor de mond en prikt met gemak door onzinnige beweringen over klimaatverandering. Het is een genoegen om naar iemand te luisteren die weet waar hij het over heeft als het over klimaat gaat.

Een juweeltje van een gesprek tussen twee hoog opgeleide en intelligente mannen. Niet te missen!

Hoe werkt dat eigenlijk, een overheid die af wil van heel veel boerenbedrijven en een bevolking die daar in meerderheid weinig voor voelt? Bekijk de documentaire van Marijn Poels en verbaas je over de macht van bepaalde ngo’s die samen met de overheid de dienst lijken uit te maken. En verbaas je ook over de Postcodeloterij die daar een opvallende rol in speelt.

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

De Labrijnreeks, ook wel de Zwanenburg/De Bilt reeks genoemd,  is een van de langste temperatuurreeksen ter wereld en begint in 1706. Het is een samengestelde reeks, een samenvoeging van reeksen van een zestal stations: Delft, Rijnsburg, Zwanenburg, Haarlem, Utrecht en De Bilt:

Fig.1    Bron: KNMI

Het laatste deel van de reeks zijn de KNMI data vanaf 1898 in De Bilt, vrijwel volledig de ‘moderne’  data vanaf 1901 bevattend. Er is al het nodige werk verzet om van deze heterogene datareeksen een min of meer consistente reeks te maken. Dat heeft niet zozeer te maken met de kwaliteit van de thermometers (die over het algemeen goed was) maar vooral met de wisselende omstandigheden op de diverse locaties. Ook de tijdstippen van meten waren niet voortdurend gelijk, er moest dus ook gestandaardiseerd worden. Al met al kan gesteld worden dat je de oudere Labrijndata met enige voorzichtigheid moet hanteren. Voor gemiddelde jaartemperaturen geldt dat voorbehoud natuurlijk minder dan voor maand- en vooral etmaaldata.

Fig.2    Bron: KNMI

Bovenstaande grafiek geeft de Labrijn jaartemperatuur (verticaal) weer t/m 2022 met loessfilter van 10 jaar. Opvallend is dat de reeks eind jaren ’80 van de vorige eeuw een trendbreuk laat zien.  Van 1706 tot eind jaren ‘80 is er nauwelijks sprake van een langjarige trend van 0,1 °C/100 jaar, daarna schiet de trend omhoog naar bijna 3 °C/100 jaar.

Jammer is dat de Labrijnreeks niet nog wat langer is, want vooral in het begin van de reeks is er in het temperatuursignaal sprake van behoorlijk grote schommelingen. Gelukkig beschikt Metoffice in GB over een reeks die nog langer is dan de Labrijnreeks, de zogenaamde CET (Central England Temperature). De CET  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.

Fig.3    Bron: Parker et al 1991

Natuurlijk zijn ook in de CET-reeks de oudere data onbetrouwbaarder dan recente data. Maar de CET reeks is- anders dan de Labrijnreeks waar de afzonderlijke stationreeksen aan elkaar geplakt zijn- een ensemble van stations. Dat verkleint de afwijkingen doordat er gemiddeld wordt. Bovendien maken we gebruik van jaargemiddelde temperaturen.

Fig.4    Data: Metoffice

https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadcet/data/meantemp_monthly_totals.txt

Dat de Labrijnreeks van goede kwaliteit is wordt duidelijk als we de Labrijnreeks (loess met 10-jarig filter) vergelijken met CET  loess smoothing.

Fig.5    Data: KNMI en Metoffice

CET en Labrijn volgen elkaar heel mooi, met hier en daar wat opvallende afwijkingen zoals de laatste 10 jaren en begin 19^e eeuw, waarschijnlijk als gevolg van het feit dat De Nederlandse stations wat meer landinwaarts liggen. De correlatiecoëfficiënt R2 tussen beide lijnen is hoog: 0.81 .

Bij vergelijking van beide reeksen in figuur 5 blijkt dat het eerste deel van de CET reeks tot 1706 (dat ontbreekt in de Labrijnreeks) laat zien dat er vanaf 1695 gedurende een periode van ongeveer 40 jaar er sprake is van een opvallende stijging, vergelijkbaar met die aan het einde van de grafiek:

Fig.6    Data: Metoffice

De eerste sprong (t1) laat een temperatuurstijging zien van 1,5 °C, t2 van ongeveer 1,2  °C.  Beide periodes beslaan ongeveer 40 jaar. Gezien het synchrone verloop van Labrijn en CET lijkt het aannemelijk dat de temperatuursprong van 1695-1734 ook in Nederland aanwezig geweest moet zijn.

Fig.7    Data: Metoffice

Minstens zo interessant is de grafiek van figuur 7, die de 30-jarige moving trend weergeeft. Van elk jaar is de lineaire trend (in °C/100y) weergegeven van het voorafgaande tijdvenster van 30 jaren. Zo is in het laatste jaar 2022 de trend (1,81 °C/100y) weergegeven van de periode 1993-2022, et cetera. Daarbij vallen 2 toppen op: 1720 met een moving trend van 4,92 °C/100y en 2007 met een moving trend van 5,23 °C/100y. De dalen zijn 1756 met een negatieve moving trend van -3,90 °C/100y en 1892 met een moving trend van -3,98 °C/100y.

Fig.8    Bron: Luterbacher et al 2016

Wil je nog verder terug in de geschiedenis dan moet je je toevlucht zoeken in zogenaamde proxies, zoals Luterbacher et al deden. De grafiek in figuur 8 laat  hun reconstructie zien van o.a. de zomertemperatuur (blauwe lijn) in Europa vanaf 800 n.Chr.  De gemiddelde Europese zomertemperaturen in de relatief warme MCA (‘Medieval Climate Anomaly’, 900–1200 CE) waren bijna net zo hoog als in de laatste helft van de 20^e eeuw.

De relatief koele periode Little Ice Age bestrijkt de periode 1250 tot 1800. Na het Last Maunder Minimum (rond 1700) veert de zomertemperatuur weer op. Zowel  de Labrijnreeks als de CET volgen dus grotendeels de opwarming die plaatsvindt na de LIA. Interessante vraag blijft natuurlijk in welke mate het temperatuurverloop van de Labrijnreeks (sinds 1706) en de CET (sinds 1659) het gevolg zijn van natuurlijke factoren en in welke mate van antropogene factoren.

Fig.9    Bron: Wikipedia

Tot de 20^e eeuw is de invloed van de mens op het klimaat beperkt geweest. De schommelingen van de zomertemperatuur in Europa zoals gereconstrueerd door Luterbacher et al (fig.8) volgen opvallend goed de schommelingen in de zonneactiviteit. Paleoklimatologen als Bas van Geel van UvA waren al vroeg op de hoogte van de correlatie tussen de zonneactiviteit en het klimaat, zie onder andere hier.

Die correlatie loopt via schommelingen in de hoeveelheid 14C zoals te zien figuur 9. Horizontaal is de tijd uitgedrukt in jaren Before Present. BP = 1950 in de christelijke jaartelling. Verticaal zijn de schommelingen in het 14C isotoop. Minder zonneactiviteit (zonnevlekken) betekent een zwakker zonnemagnetisch veld. Daardoor kan kosmische straling beter de aarde bereiken en wordt in de hogere atmosfeer meer van het onstabiele 14C gevormd. Dat verschijnsel is niet alleen bruikbaar om organisch materiaal te dateren (aan de hand van de halfwaardetijd van 14C) maar lijkt ook het klimaat te sturen. Onder andere de Deense natuurkundige Svensmark heeft daar in het recente verleden onderzoek naar gedaan.

Vanaf het begin van de 20^e eeuw wordt de emissie van CO2 in de atmosfeer een factor, alhoewel het nog vele jaren zou duren voordat CO2 in klimaatverandering de status kreeg die het momenteel heeft.. Het IPCC is van mening dat het zeker is dat vanaf 1950 de dominante oorzaak voor klimaatverandering de CO2-emissie door de mens is. Merkwaardig is dat daarmee automatisch de natuurlijke oorzaken van klimatologische variabiliteit terzijde worden geschoven en genegeerd.

Fig.10    Data: European Environment Agency  en NOAA (vanaf 1959)

De grafiek van figuur 10 laat de groei zien van CO2 in de atmosfeer sinds 1750 (278 ppm) t/m 2022 (419 ppm). Een groot deel van die groei wordt toegeschreven aan de uitstoot van CO2 door menselijke activiteiten. Een kleiner deel is afkomstig van de oceanen die bij stijgende watertemperaturen CO2 afstaan aan de atmosfeer.

Fig.11    Bron: ourworldindata

De grafiek van figuur 11 toont de berekende CO2 emissies (voornamelijk afkomstig van fossiele brandstoffen en cementindustrie). De CO2-emissies komen pas goed op gang vanaf 1950. Het dipje rechts bovenaan is het gevolg van verminderde emissies als gevolg van de coronacrisis. Het dunne verticale zwarte lijntje toont de hoogte van CO2-emissies in 1988.

Lutenbacher et al toonden in figuur 8 de reconstructie van de zomertemperatuur in Europa vanaf 800 tot 2000 n. Chr. Daar is te zien dat vanaf het Late Maunder Minimum begin 18^e eeuw er vanaf 1900 er sprake is van een sterke stijging van de zomertemperatuur. Ik was benieuwd of dat in de Labrijnreeks ook te zien is.

Fig.11    Data: KNMI

In de grafiek van figuur 11 valt een paar dingen op. Zo is de zomer van 2018 de warmste van de hele reeks, maar ik tel sinds 1706 maar liefst 19 jaren met een zomertemperatuur in Nederland hoger dan 18 °C. De nummers 2 en 3 zijn de zomers van 1826 en 1947, beide 18,7 °C. 1947 uiteraard op basis van de niet gehomogeniseerde data van het KNMI.

Verder is opvallend dat de zomertemperaturen van 1706 t/m 1988 geen enkele trend vertonen.  Vanaf 1989 is er sprake van een duidelijke trendbreuk en wordt de trend 3,55 °C/eeuw. Dat is  opvallend, zeker als je dat vergelijkt met de ontwikkeling in de tijd van het atmosferisch CO2 (figuur 10) en van de CO2-emissies (figuur 11). Er is veel meer aan de hand dan toename van het CO2-gehalte. Met CO2 als dominante factor verklaar je het temperatuurverloop in Engeland en Nederland niet zoals we dat hiervoor zagen bij de CET-reeks en Labrijnreeks. De lange vlakke trend en de sterke trendbreuk rond 1988-1989  kunnen niet verklaard worden met behulp van het broeikasgas CO2. Zie o.a. hier.

Paleoklimatoloog Bas van Geel schreef al in 2004:  “In feite is het klimaat nooit werkelijk stabiel geweest en het is dan ook maar de vraag of de nadruk die de laatste jaren gelegd wordt op het versterkt broeikaseffect wel terecht is. Het is namelijk niet onwaarschijnlijk dat de temperatuurstijging van de afgelopen decennia voornamelijk veroorzaakt werd door de toegenomen zonneactiviteit. De aanwijzingen die we – via paleo-onderzoek – hebben voor de zon als sturende factor bij natuurlijke klimaatveranderingen zijn in elk geval zo sterk dat het hedendaagse en het toekomstige klimaat waarschijnlijk ook voor een belangrijk deel door fluctuaties in zonneactiviteit worden, respectievelijk zullen worden bepaald.”

“Een hittegolf in januari: 40 graden vonden we shocking, dit is net zo’n moment‘ kopte onlangs de website van RTL. Ook sommige weermannen en -vrouwen gingen her en der los vanwege het opvallend zachte weer van de afgelopen dagen.

“Buitenlandse meteorologen maken zelfs melding van ‘de ergste hittegolf ooit.’ ” schreef journalist Ischa Gerrits in het RTL artikel. Terecht? Natuurlijk niet. Zo is het gebruik van het begrip ‘hittegolf’ in de winter volstrekte onzin. Dat begrip is voor ons land door het KNMI netjes beschreven: een hittegolf is een opeenvolging van in De Bilt minimaal 5 zomerse dagen (≥ 25,0 °C), waarvan minimaal drie tropische dagen (≥ 30,0 °C).

Als je het hele bericht van Ischa Gerrits leest begrijp je dat je vooral bang zou moeten zijn. De angstmachine werkte even op volle toeren en het mantra is:  de mens stoot CO2 uit, CO2 bepaalt de temperatuur op aarde en dus gaan we naar de knoppen. Meteoroloog Middendorp gooit er in het RTL bericht nog een schepje bovenop: “We halen straks ook een keer de 20 graden in januari. Het gaat echt de verkeerde kant op, want dit draai je niet zomaar om.”

De hoogste tijd dus om eens even naar de data te kijken.

Fig.1    Data: KNMI

Ik concentreer me op de temperatuurgegevens van station De Bilt, waar op 31 december 2022 een dagrecord gebroken werd met een Tx (maximum etmaaltemperatuur) van 15,9 °C. In figuur 1 heb ik van alle decemberdagen vanaf 1901 t/m 2022 de Tx weergegeven, dat zijn de blauwe puntjes. De twee rode lijnen zijn de lineaire trendlijnen: van 1901 t/m 1980 en van 1981 t/m 2022.Van beide trends is de vergelijking weergegeven. In de eerste periode is nauwelijks sprake van een trend met 0,17 °C stijging over een periode van 80 jaren. De trend is bovendien statistisch niet significant. De periode 1981 t/m 2022 laat een trendstijging zien van 1,56 °C in een periode van 42 jaren. Deze trend is wel significant.

Al enkele keren heb ik op deze website laten zien dat die recente temperatuurstijging in ons land en in grote delen van Europa voornamelijk het gevolg is van een tweetal factoren. Door de sterke toename van de zon-instraling van 1979 t/m 2020 steeg die ssr in West-Europa met 9 W/m2 en in Oost-Europa zelfs met 12,4 W/m2. Ongekend grote forcings. In de tweede plaats is er vanaf eind jaren ’80 in Europa sprake van een opvallende wijziging van de luchtcirculatie, waardoor in de winter meer zachte lucht Europa binnenstroomt dan voordien. Zie o.a. hier en hier.

Overigens is in figuur 1 behalve de ‘record’ temperatuur van 15,9 °C ook het vorige record van 15,3 °C te zien, namelijk van 12 december 1977. Tx in De Bilt heeft er dus 46 jaren over gedaan om van 15,3 °C naar 15,9 °C te stijgen. Zou dit tempo van de temperatuurtoename zo  blijven dan duurt het nog meer dan 300 jaar voordat we de voorspelling van 20 °C in januari van meteoroloog Middendorp bereikt hebben (zie RTL artikel). Dergelijke vergezichten ontstaan vaak in het brein van mensen die ervan overtuigd zijn dat CO2 de dominante/enige factor is die de temperatuur stuurt. In werkelijkheid lijkt die CO2 invloed echter beperkt.

Fig.2    Data: KNMI

Figuur 2 toont het verloop van de temperatuur in De Bilt vanaf 1 december 2022 t/m 8 januari 2023. Tx is de maximum temperatuur,  Tg is de gemiddelde etmaaltemperatuur, Tn de minimum etmaaltemperatuur. De grote temperatuursprong van 18 naar 20 december j.l. is goed te zien, alsook de hoge Tx van 15,9 °C  op 31 december. Om te bepalen of die hoge temperatuur op oudejaarsdag uitzonderlijk was kunnen we de Tg van die dag vergeleken met de ‘normaal’, de  gemiddelde temperatuur gedurende de afgelopen 30-jarige klimaatperiode.

Fig.3    Data: KNMI

De zwarte lijn is de normaal van de betreffende periode. Heel fraai is de temperatuursprong halverwege december te zien. Op 31 december lag de temperatuur 10,4 graden boven de normaal, een opvallende hoge temperatuur dus. Maar laten we door al die opwarmingsverhalen het ijspretweer van de eerste paar weken van december niet vergeten, met in De Bilt op 13 en 17 december zelfs twee ijsdagen (max. temperatuur onder 0 °C). Op 13 december lag de Tg zelfs 8,5 graden onder de normaal. Overigens gebeurt het niet vaak dat de dagtemperatuur gelijk is aan de normaal, in december j.l. was dat op slechts 1 dag het geval. Dus zo normaal is die ‘normaal’ niet.

RTL journalist Ischa Gerrits wijst er in het artikel op dat ‘buitenlandse meteorologen’ spreken van ‘de ergste hittegolf ooit’:

Fig.4    Bron: RTL

Duik je er wat dieper in dan blijkt het angstwekkende kaartje niet afkomstig te zijn van een  ‘buitenlandse meteoroloog’ maar van een 18-jarige scholier Colin McArthy, geplaatst op zijn Twitteraccount.

Het kaartje geeft de temperatuur-anomalieën op 1 januari 2023 weer. Anomalieën zijn de afwijkingen ten opzichte van de klimatologische gemiddelden. Het manco van het kaartje van figuur 4 is dat het slechts een klein deel van de aarde laat zien. Zelfs Europa staat er niet helemaal op. Zoomen we uit dan levert dat een beter beeld op van de temperatuurverdeling op het Noordelijk Halfrond. Daardoor kun je zien wat er aan de hand is.

Figuur 5   Bron: Wetterzentrale

De kaart van figuur 5 (bron ECMWF) beslaat een groot deel van het Noordelijk Halfrond en toont de temperatuurverdeling op 9 januari. De meteorologische situatie is vergelijkbaar met die van de eerste januariweek van 2023. We zien een brede strook warme lucht afkomstig van de Atlantische oceaan die diep richting Noordpool penetreert. Dat is de relatief zachte en vochtige oceaanlucht die vanaf 20 december West-Europa in zijn greep heeft.

Vanuit de Noordpool stroomt zeer koude lucht Oost-Europa binnen. Op 8 januari betekende dat voor het gebied ten NO van Moskou temperaturen tot  -40 °C. Die uitloper van koude arctische lucht (‘finger of cold air’) ontbreekt op het kaartje van figuur 4 door de gekozen uitsnede. Dat geldt ook voor de uitloper van Arctische lucht die zich ten W van Europa bevindt en zich uitstrekt tot de grens tussen Canada en de USA. Een derde arctische uitloper is in Oost-Siberië te zien met uitlopers tot China.  Steeds zijn er tussen die uitlopers van arctische lucht uitlopers te zien van warme lucht die zich ver noordwaarts verbreiden.

Fig. 6    Bron: NOAA

De hiervoor beschreven situatie is kenmerkend voor een onstabiele polaire vortex (figuur 6 rechts). De polaire vortex is een lagedrukgebied van wervelende koude lucht boven de polen. In de winter breidt de polaire vortex op de Noordpool zich uit, waardoor koude lucht naar het zuiden wordt gedrukt.

Wanneer de polaire vortex stabiel is (links in figuur 6) houdt het de straalstroom in een cirkelvormige baan rond de aarde. Die polaire straalstroom is een band van hoge windsnelheid die een belangrijke rol speelt in de scheiding tussen koudere lucht in het noorden en warmere lucht in het zuiden. Maar wanneer de vortex verzwakt heeft de straalstroom onvoldoende kracht om zijn gebruikelijke koers aan te houden. Hij gaat dan golven. Daardoor breekt koude lucht richting zuiden en warme lucht krijgt de kans om ver richting Noordpool te stromen. Dat is de laatste weken het geval.

Fig.7    Bron: NASA

Bovenstaande animatie toont over een periode van 10 dagen arctische lucht die vanaf de Noordpool  naar het zuiden uitbreekt over Noord-Amerika. DE situatie lijkt op die van de zeer koude dagen rond Kerst in de USA. Het is makkelijk voor te stellen dat als er in het oosten van Canada en USA een uitbraak is van Arctische lucht, wij in West-Europa ons juist vaak in relatief zachte lucht bevinden. Een dergelijke situatie kan lang stand houden maar ook plotseling omslaan. Dan verplaatsen de fingers of cold air zich naar het oosten of worden korter. Dat gebeurde tussen 18 en 20 december toen de temperatuur in De Bilt een sprong maakte van meer dan 10 °C en plaats ontstond voor aanvoer van warme lucht uit het ZW.

Fig.8    Bron: Earth

Met behulp van website Earth is te reconstrueren waardoor er rond de jaarwisseling zeer zachte lucht over Nederland en de oosterburen werd uitgestort. Een straffe ZW wind voerde met relatief grote snelheid zeer zachte lucht vanuit het subtropische deel van de Atlantische Oceaan aan. De oppervlaktetemperatuur van de lucht boven het oceaanwater in het groene rondje was rond de 20 °C, ongeveer de temperatuur van het onderliggend wateroppervlak. Op weg naar Europa verliest de lucht wat warmte, maar was nog voldoende warm om in De Bilt 15,9 °C op de thermometers te toveren.

Fig.9    Bron: Earth

Enkele dagen na de zeer zachte jaarwisseling was de wind geruimd van ZZW naar W. In figuur 9 is te zien dat de luchttemperatuur boven het brongebied op 8 januari 2023 ten W van Ierland aanmerkelijk lager was dan een week eerder.

Kan ’s winters de aanvoer van zeer zachte lucht in de nabije toekomst vaker voorkomen? Jazeker, de temperatuur in Europa is de afgelopen decennia gestegen, dus hogere temperaturen dan in het begin van de vorige eeuw liggen voor de hand. Als men denkt dat de recente opwarming van Nederland en omgeving vooral of helemaal het gevolg is van de stijgende atmosferische CO2-gehaltes, dan worden andere signalen zoals de enorme toename van de instraling in Europa en de veranderingen in de luchtcirculatie boven Eurazië domweg genegeerd.

Bovendien vertoonden vele weerstations in Europa tot de ‘temperatuursprong’ eind jaren ’80 van de vorige eeuw geen of nauwelijks een trend, zie hiervoor grafieken in het vorige bericht.  Dat is des te opmerkelijker omdat het atmosferisch CO2-gehalte van 352 ppm in 1988 al meer dan 70 ppm hoger lag dan het pre-industriële niveau van 280 ppm.

RTL journalist Ischa Gerrits sprak tot slot ook met bioloog Arnold van Vliet van Wageningen Universiteit:

Van Vliet vertelt dat ruwweg de helft van alle planten en dieren op onze wereld leeft op 2,5 procent van de aarde, de zogenoemde ‘biodiversiteitshotspots’. Dat zijn bijvoorbeeld de Amazone en de Cerrado in Brazilië, maar ook het Middellandse Zeegebied. Omdat het klimaat zo snel verandert, komen die planten en dieren in grote problemen. Ze kunnen simpelweg niet snel genoeg mee veranderen, meeverhuizen naar nieuwe plekken, zo je wilt.

“Ecosystemen zijn in verval. Dat gebeurt al. De natuur staat onder druk”, zegt Van Vliet. “Klimaatverschuiving zorgt ervoor dat er geen bewegingsruimte meer is. Veel natuur rondom die hotspots is al weg. Ook bijvoorbeeld bij koralen zie je massale sterfte.” De tanende natuur baart Van Vliet wel zorgen. “Waar zie je nou nog grotere stukken echte natuur? In Nederland hebben we amper nog natuur. Het is bedroevend eigenlijk.”

Ik vermoed dat niet de helft van alle planten en dieren op die 2,5% van het aardoppervlak leeft, maar dat het over de helft van alle soorten gaat? Overigens zijn het juist de tropen die relatief weinig klimaatveranderingen vertonen. Zo vertoont een groot deel van Zuid-Amerika (tussen 0-30 ZB en 75-35 WL) sinds 1979 nog geen 0,5 °C temperatuurstijging. Dat is verbazingwekkend weinig, zeker als je bedenkt dat dit deel van de wereld onder grote expansiedruk staat van boskap, verstedelijking en de aanleg van infrastructuur. Het is vooral de leefomgeving van veel planten en dieren die drastisch verandert, veelal door menselijke activiteiten. Dat ‘niet kunnen meeverhuizen’ met snel veranderende klimaatfactoren is een broodje aap. Dat geldt overigens ook voor de gematigde zones.

Fig.10    Data:  ERA5 ClimateExplorer KNMI

https://climexp.knmi.nl/data/iera5_t2m_-35–75E_0–30N_n_1979:2023.dat

De obligate opmerking over stervende koralen konden in dit verhaal natuurlijk niet ontbreken. Jules de Waart wijdt daar in zijn boek “Geloof niet alles”  een paragraafje aan. Hij schrijft: “Hoe zit het met de koraalriffen? Dit is minder duidelijk [dan het onzinverhaal over tanende ijsbeerpopulaties RdV], maar ook hier lijken de alarmistische verhalen overdreven. Stormen en langdurig lage stand van het zeewater van de Grote Oceaan, als een gevolg van zogenoemde El Nino-condities, hadden in 2015 en 2016 grote schade aangericht aan het Great Barrier Reef. Maar de koralen blijken een grote veerkracht te hebben. Vanaf 2018 groeien ze weer aan. Ondanks opwarming, ondanks verdere vertroebeling van het water, ondanks de massale grootschalige visserij en de vangst van zeekomkommers voor de Chinese keuken.”

De laatste opmerking uit mond van bioloog Arnold van Vliet: “Waar zie je nou nog grotere stukken echte natuur? In Nederland hebben we amper nog natuur. Het is bedroevend eigenlijk.”  Daar is geen speld tussen te krijgen.