Zeespiegel

 

Inderdaad, de zeespiegel stijgt. En dat doet hij al 10.000 jaar, sinds het einde van de laatste ijstijd, het Weichselglaciaal. Niet vanwege de vele dikke mensen die er in baden natuurlijk, zoals bovenstaande cartoon uit een presentatie van Kirkby doet vermoeden.

Het zeeniveau is de gemiddelde hoogte van de zeespiegel. Het zeeniveau wordt beinvloed door twee faktoren: het volume water op aarde en een combinatie van de gemiddelde temperatuur en de saliniteit van het water. De laatstgenoemde factoren bepalen de gemiddelde dichtheid van het oceaanwater. Veranderingen in het absolute zeeniveau (het zogenaamde eustatische zeeniveau) zijn een normaal verschijnsel, zowel op geologische schaal bezien als in de huidige tijd.  Als er veel ijs op de poolkappen en in gletsjers is opgeslagen daalt de zeespiegel, zoals gedurende ijstijden is het zeeniveau tot meer dan 100m lager dan momenteel.

Als er klimaatverandering in de vorm van temperatuurstijging optreedt, zal een deel van het landijs smelten en zal het zeewater warmer worden. In beide gevallen stijgt het absolute zeeniveau. Bij temperatuurdaling, zoals tijdens een glaciaal (ijstijd) daalt het zeeniveau.

Op de figuur hieronder is te zien dat al aan het einde van het Weichselglaciaal, zo rond 14.400 jaar geleden, er een sterke stijging van het eustatisch zeeniveau optreedt. Vanaf ongeveer 7000 jaar geleden treedt er een fase in van een meer geleidelijke stijging als gevolg van afvlakking van temperatuurstijging op aarde en het feit dat tegen die tijd de uitgestrekte landijsmassa’s van Oost-Canada en Scandinavie afgesmolten zijn.

Op de figuur hieronder is die knik in de eustaische stijging goed te zien. Vanaf het begin van onze jaartelling (2000 jaar geleden) is de stijging gering en gemiddeld nog maar zo’n 20 cm per eeuw.

Op de onderste figuur is het gemiddeld verloop van het eusatisch zeeniveau weergegeven van 1904 tot 2004.  Het zijn gegevens van een studie van S.Holgate uit 2007 ( Holgate, S. J. (2007) “On the decadal rates of sea level change during the twentieth century”, Geophysical Research Letters, 34, L01602 ), met een meer recente aanvulling uit 2009 (Simon Holgate, Decadal rates of sea level change during the twentieth century, Proudman Oceanographic Laboratory, Liverpool, UK  ).  Duidelijk is te zien dat er op wat hobbeltjes na de afgelopen eeuw geen enkele sprake is van versnelling van de zeespiegelstijging.

Op de figuur hieronder is de relatieve zeespiegelstijging in Den helder getoond. Het relatieve zeeniveau hangt behalve van de eustasie ook af van de beweging van de aardkorst en de aanvoer van sediment naar de zeebodem. Als er veel sediment op de bodem blijft liggen, zal de zeebodem hoger komen te liggen en het relatieve zeeniveau dalen. Als de aardkorst naar beneden beweegt (subsidentie) zal het relatieve zeeniveau juist toenemen. Het zeeniveau kan daardoor lokaal veranderen terwijl het absolute zeeniveau gelijk blijft.

De University of Colorado  houdt al sinds jaar en dag data bij van diverse zeegegevens, waaronder  zeespiegelgegevens. Sinds zeer lange tijd worden van de zeespiegel zogenaamde getijdemetingen bjgehouden op veel plaatsen langs de kusten van alle continenten. Sinds 1992 zijn er bovendien satellietgegevens over de zeespiegel beschikbaar, toen  de TOPEX/POSEIDON  satelliet de ruimte in ging . Deze satelliet heeft gefungeerd van 1992 tot 2005. Vanaf 2001 is er bovendien de Jason-1 , die als opvolger van de TOPEX/POSEIDON bedoeld was.  De Jason meet het zeeniveau elke 10 dagen, met een nauwkeurigheid van 3 a 4 mm. Deze satellietgegevens plus de getijdegegevens worden door de Universiteit gebruikt om onderstaande grafiek samen te stellen.

Duidelijk is de afvlakking te zien die vanaf 2002 plaatsvindt.

Dat Pier Vellinga van de Universiteit Wageningen het soms niet zo nauw neemt met meetgegevens is hier al eens eerder onderwerp van bespreking geweest. Vellinga heeft een boodschap te verkondigen, en dan heiligt het doel klaarblijkelijk de middelen.

Gisteren was het weer zo ver. In de aardige televisiereeks over de Waddenzee mocht Vellinga iets vertellen over de zeespiegelstijging en uiteraard de gevaren daarvan in het kader van de door hem gevreesde opwarming. Die uitzending kanhier bekeken worden.


Bron: NCRV uitzending gemist

Op het screenshot hierboven geeft Vellinga aan hoe groot de zeespiegelstijging is geweest in de Waddenzee vanaf de oplevering van de Afsluitdijk in 1932. Ik schat de afstand tussen zijn handen op ongeveer 60 cm. Dat leek met wat overdreven.

In Den Helder wordt al sinds jaar en dag de hoogte van de zeespiegel bijgehouden. Op de site van Rijkswaterstaat is via de webapplicatie Waterbase deze meetreeks van jaar tot jaar tot in detail te volgen.

Op onderstaande grafiek is zijn de maandelijkse gemiddelde zeehoogten in Den Helder weergegeven van 1865 tot 2000. In die periode is de relatieve zeespiegelstijging 14,4 cm/eeuw. Ongeveer 5 cm van deze stijging komt voor rekening van bodemdaling in Noord Nederland als gevolg van het opveren van Scandinavië na de laatste ijstijd. Dat betekent dat de eustatische zeespiegelstijging in Den Helder tussen 1865 en 2000 neerkomt op ongeveer 9 cm/eeuw. Voor een periode van 80 jaar (de leeftijd van de Afsluitdijk) is de relatieve zeespiegelstijging ongeveer 11,5 cm.


Bron: Hans Erren

Uit een rapport van Shell uit 2006 betreffende gaswinning in de Waddenzee komt de volgende grafiek. Het betreft de gemiddelde zeespiegelhoogte in Den Helder van 1870 tot 2005. Shell komt op een relatieve zeespiegelstijging van 22,4 cm/eeuw inclusief een waargenomen versnelling gedurende de laatste decennia. De oranje lijn zou de mondiale zeespiegelstijging weergeven. Voor een periode van 80 jaar betekent dit een stijging van ongeveer 18 cm.


Bron: Shell

Conclusie: Vellinga neemt het hier niet zo nauw met de waarheid: hij overdrijft de zeespiegelstijging de afgelopen 80 jaar met een factor 3 tot meer dan 5, afhankelijk van de gebruikte meetreeks. Dat is wel een hele ruime marge voor een wetenschapper.

 

 Zeespiegel Den Helder stijgt al 146 jaar constant

den helder1

De zeespiegel bij Den Helder wordt al vanaf 1865 meerdere malen per dag gemeten. De gegevens zijn van PSMSL, de instantie die de meetgegevens van vrijwel alle getijdemetingen bijhoudt.  Met behulp van deze gegevens berekent men dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse gemiddelden. In bovenstaande figuur heb ik de jaarlijkse gemiddelden uitgezet in een grafiek. Tevens heb ik een lineaire trendlijn door Excel laten berekenen en tekenen. Dat is de zwarte lijn. Zoals u ziet is er geen versnelling in de zeespiegelstijging te bekennen. De verticale schaal is gebaseerd op de zogenaamde RLR,  Revised Local Reference, de standaardisatie die  PSMSL toepast op de meetgegegevens.

Waarom is het feit dat er geen versnelling te constateren valt bijzonder? Omdat het IPCC in haar rapport uit 2007 stelde:  “ Satellite altimetry… shows that since 1993, sea level has been rising at a rate of around 3 mm/yr, significantly higher than the average during the previous half century. Coastal tide gauge measurements confirm this observation.”. Dat had het IPCC natuurlijk niet zelf verzonnen, maar gehaald uit een toen recente publicatie van Church en White uit 2006, A 20th century acceleration in global sea-level rise. Natuurlijk kan men tegenwerpen dat Den Helder niet de wereld is, maar ik zal een volgend keer laten zien dat het verloop van de zeespiegelstijging in Den Helder eerder regel dan uitzondering is op aarde.

De jaarlijkse schommelingen zijn tamelijk groot, zodat de R-kwadraat van de lineaire trendlijn niet groter is dan 0,7625. De blauwe lijn lijkt heel fraai de lineaire trendlijn te volgen. Om te zien of er in de data toch geen sprake is van een versnelling in de zeespiegelstijging zoals het IPCC en Church en White beweren, heb ik hieronder voor dezelfde date een exponentiele trendlijn ingetekend. Zoals te zien is, is deze vrijwel kaarsrecht, hetgeen ook bevestigd wordt door r2= 0,7624. Een afwijking van de r2 van de lineaire trendlijn van slechts 1/1000  !

 

den helder2

Dat alarmisten ons graag willen laten geloven dat de zeespiegel vanwege AGW veel harder stijgt dan vroeger heb ik hier al vaker aan de kaak gesteld. Ik denk bijvoorbeeld aan professor Pier Vellinga uit Wageningen die op de televisie de zeespiegelstijging van de afgelopen 80 jaar met een factor 7 (!) overdreef .

De Deltacommissie onder leiding van Cees Veerman ( de man die overal verstand van heeft) voorspelt een maximale zeespiegelstijging van maar liefst 135 cm voor het eind van de eeuw.  De zeespiegelstijging in Den Helder is de afgelopen 100 Jaar niet meer dan 15 cm gestegen.  Dat betreft de relatieve zeespiegelstijging, dus inclusief de bodemdaling ter plaatse van ongeveer 5 cm/eeuw. En van een versnelling is nog steeds geen sprake. De zee moet dus voortmaken!

 

Zeespiegel in de rest van de wereld

Conclusie is dat de zeespiegelstijging in Den Helder tussen 1865 en 2012  geen enkele versnelling laat zien.
De data waarop de grafiek van Den Helder gebaseerd is komt van PSMSL  in Groot Brittannië  en NOAA in de USA.

PSMSL en NOAA baseren hun reeksen op  data die komen van diverse organisatie in veel landen.  Zo levert Rijkswaterstaat de data van Den Helder. Hieronder ziet u een lijst van meetstations die PSMSL gebruikt, inclusief zeeniveautrends:

tabel sl1
Bron:  PSMSL en NOAA

Het betreft 194 meetstations.  Om beter zicht te krijgen op de trends in zeespiegelstijging heb ik de data van de stations in Excel ingevoerd.  Daarvoor heb ik alleen die stations gebruikt waarvan de data doorlopen tot na 2005. Er blijven dan 147 stations over. Dit zijn de resultaten:

sealevel3

De meeste trendwaarden liggen ergens tussen 0 en 4. Opmerkelijk is dat er vrij veel stations zijn die over de gemeten periode een negatieve stijging vertonen, en relatieve zeespiegeldaling dus. Vooral aan het begin van de grafiek is een dergelijke cluster te zien. Dat zijn alle meetstations in Scandinavië. Scandinavië veert sinds het einde van de laatste ijstijd (10.000 jaar geleden) op als gevolg van het afsmelten van de Scandinavische ijskap. Dat effect, glacio-isostasie genoemd, is zo sterk dat het stijgen van het land sneller gaat dan de absolute zeespiegelstijging.

Ook sommige Candese meetstations vertonen dit beeld als gevolg van het afsmelten van de Canadese ijskap. Verder is er nog een aantal meetstations dat vanwege subductie een sterke stijging van het land vertoont en derhalve een negatieve zeespiegelstijging.
Voorbeelden daarvan zijn te o.a. vinden in Japan. Aan de bovenkant  van de grafiek zijn ook uitschieters te zien. Deze meetstations tonen een opvallend grote relatieve zeespiegelstijging. Deze meetstations ondervinden een sterke daling van het land als gevolg van subductie, of als gevolg van sterke sedimentatie.

Probleem blijft dat alle meetstations op een of andere wijze beïnvloed worden door bodemdalingen en –stijgingen. Gemiddeld over de gehele aarde zou de bodemdaling theoretisch de 0 moeten naderen. Als we uitgaan van een perfect gelijkmatige geografische en geologische spreiding van alle meetstations dan zou de eerste grafiek bruikbaar zijn om de gemiddelde absolute zeespiegelstijging te berekenen. Die zou in dat geval  0,68 zijn, dus 6,8 cm/eeuw. Maar de meetstations liggen niet perfect gelijkmatig verspreid: er zijn relatief veel stations in Europa en Noord-Amerika, en relatief weinig in Afrika. Men kan er dus van uit gaan dat de ongelijkmatige spreiding de grafiek beïnvloedt.

Opvallend blijft dat de meeste stations een trend aangeven tussen 0 en 4. Ik vermoed daarom dat ergens in deze wolk de gemiddelde absolute zeespiegelstijging verborgen ligt. Daarom ga ik de extreem afwijkende stations buiten beschouwing laten. Ik heb alle stations met een negatieve waarde verwijderd, alsmede alle stations met een trend van > 4 . Dit is volkomen arbitrair en wetenschappelijk onverantwoord, daar ben ik me van bewust. Maar wil een beeld krijgen van de globale zeespiegeltrend.    Het resultaat is dit:

sealevel4

De rode lijn is de gemiddelde waarde van de trends van de overgebleven  102 meetstations: 1,56.  Ik schat dat dit nog aan de hoge kant is.

 

De afwezigheid van enige versnelling in de zeespiegelstijging is niet in lijn met de opvatting dat de het globale zeeniveau gerelateerd is aan de globale temperatuur. Vermeer en Rahmstorf schreven in 2009:  “ When applied to observed data of sea level and temperature for 1880–2000, and taking into account known anthropogenic hydrologic contributions to sea level, the correlation is >0.99, explaining 98% of the variance. For future global temperature scenarios of the Intergovernmental Panel on Climate Change’s Fourth Assessment Report, the relationship projects a sea-level rise ranging from 75 to 190 cm for the period 1990–2100.  ”

vermeer0

Bovenstaande figuur uit de publicatie van Vermeer en Rahmstorf ,  “Global sea level linked to global temperature” (PNAS, 2009) ,toont met de rode lijn de gemeten zeespiegelstijging en –versnelling vanaf 1880. Er zijn twee periodes te herkennen met versnelling van de stijging: tussen 1930 en 1950, en vanaf 1980.

Ook Church en White herkennen in hun studie een versnelling rond 1930, de tweede versnelling vindt plaats na 1990. Zie hier en hier.
Omdat er in de relatieve zeespiegelstijging van Den Helder geen enkele versnelling te bespeuren valt, was ik benieuwd of dat elders op aarde anders zou zijn. Immers, de perioden van versnelling van de zeespiegel zouden ergens in de tide-gauge-data toch merkbaar moeten zijn? Ik wilde daarvoor gebruik maken van meetstations die over de afgelopen 100 jaar een continue meetreeks produceerden.  Daarvoor maakte ik wederom gebruik van de databank PSMSL.

church1

Om een indicatie te krijgen van de geografische spreiding van de gezochte data maakte ik gebruik van bovenstaande figuur uit de publicatie van Church en White uit 2011. Duidelijk is te zien dat er aan het begin van de 20e eeuw slechts een beperkt aantal meetstations was, met een sterke concentratie in Nederland, Duitsland,  Denemarken, Japan en de USA. Ik ben alle aangegeven locaties in de databank nagegaan en heb naast Den Helder nog 7 andere meetstations gevonden met een min of meer continue meetreeks vanaf 1910 tot 2010 :

Victoria, Canada
San Francisco, USA
New York, USA
Honolulu, USA
Balboa, Panama
Fremantle, Australië
North Shields, GB

Er zijn nog enkele meetstations met een meetreeks van (meer dan) een eeuw, maar die liggen dicht bij een van bovenstaande stations en leverden geen relevante meetgegevens op. Omdat ik niet in staat ben om sterke verticale bewegingen in de aardkorst statistisch te elimineren heb ik afgezien van meetstations die in sterke mate onderhevig zijn aan epirogenetische en tektogenetische bewegingen, zoals in Scandinavië en Japan. Omwille van de eenvoud ben ik ervan uitgegaan dat voor  de overgebleven meetstations geldt dat bodembewegingen gedurende de afgelopen eeuw constant waren. Ik ben immers alleen geïnteresseerd in een eventuele versnelling van de zeespiegel. Dit zijn de resultaten:

den helder 1910
victoria
san francisco
new york
honolulu
balboa
fremantle
north shields

 

Het beeld is in alle gevallen duidelijk: van een versnelling van de zeespiegelstijging is geen sprake. Omdat in alle grafieken te controleren heb ik behalve de lineaire trendlijn  (zwart) ook de exponentiele trendlijn (rood) in elke grafiek weergegeven. Beide lijnen vallen in alle grafieken vrijwel geheel samen. Van beide trendlijnen zijn de R2 –waarden in de grafieken weergegeven. Om te laten zien wat de lineaire trendlijn en exponentiele trendlijn doen als er in een meetreeks sprake is van een versnelling heb ik een eenvoudige lineaire meetreeks gemaakt, met tussen de horizontale waarden 9 en 13 een versnelling in de reeks . Het resultaat ziet u hier onder:

trend
Comclusie: in bovenstaande meetreeksen van tide-gauge-metingen over de gehele aarde  zijn geen versnellingen in de zeespiegelstijging waar te nemen. Dat staat dus haaks op de gegevens van Church en White, Vermeer en Rahmstorf en falsifieert de hypothese dat het globale zeeniveau  sterk gerelateerd is aan de globale temperatuur. De zeespiegelstijging lijkt zich niets aan te trekken van relatief korte ( enkele decennia) perioden van temperatuurstijging zoals die waargenomen zijn in de afgelopen eeuw.