Warme wereldzeeën

Het bewijs voor het versterkte broeikas-effect, zo wijzen klimaatmodellen uit, is terug te vinden in de oceanen. Die worden onmiskenbaar warmer en dat komt door de mens.

Twee onafhankelijk werkende Amerikaanse onderzoeksgroepen hebben een nieuwe en overtuigende bevestiging gevonden van de stelling dat de aarde opwarmt als gevolg van het versterkte broeikaseffect. Het blijkt dat de feitelijke opwarming van de oceanen, zoals die vooral sinds 1950 wordt gemeten, verloopt volgens een patroon dat tot in detail de voorspellingen volgt van twee moderne klimaatmodellen, als daarin het effect van stijgende concentraties broeikasgassen wordt meegerekend. Niet eerder slaagden modellen erin een zo goede overeenstemming tussen waarnemingen en berekeningen aan de oceanen te produceren.

Beide onderzoeksgroepen publiceren deze week in Science (13 april). Een onderzoeksgroep aangevoerd door de oceanograaf Sydney Levitus van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) werkte samen met de modellenmakers van het Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL). Levitus c.s. plaatste een eerdere compilatie van àlle bekende temperatuurmetingen aan de oceanen (zie Science, 24 maart 2000) in een breder kader. Zij vergeleken de door hen berekende opwarming van al het mondiale oceaanwater (tot een diepte van 3000 meter) in de periode 1955-1996 met de opwarming of warmteopname van alle andere componenten van het aardse klimaatsysteem.

De oceanen zijn volgens Levitus' studie van een jaar geleden in de genoemde periode totaal 18210 joule warmer geworden. Dat is meer dan 25 keer zoveel als de opwarming die voor dezelfde periode voor de atmosfeer is berekend: 6,610 joules. Andere componenten van het klimaatsysteem namen nog minder warmte op, zoals ruwe, maar desondanks overtuigende berekeningen laten zien. Er kan nog een met de atmosferische opwarming vergelijkbare warmtehoeveelheid zijn opgenomen bij de teruggang van de grote continentale gletsjers van Groenland en de zuidpool en ook het smelten van het zeeijs rond de zuidpool (dat zich tussen 1950 en 1970 zo'n 300 kilometer terugtrok) kan 3,210 joules hebben gekost.

Maar alle andere relevante processen, zoals de gestage inkorting van de berggletsjers en de aantasting van het zeeijs rond de noordpool zinken qua warmte-opname in het niet bij de eerste processen. De prettig-heldere conclusie is dat de opwarming die de afgelopen halve eeuw in het aardse klimaatsysteem te meten viel vrijwel volledig in de oceanen is terug te vinden.Daarmee staat vast dat een `bewijs' voor het broeikaseffect in de eerste plaats in de oceanen gezocht moet worden.

Levitus c.s. vergeleek het patroon van de oceanische opwarming (het verloop in de tijd) met de uitkomsten van de nieuwste versie van een oceaan-atmosfeer gekoppeld GFDL-klimaatmodel. Dat model werd geladen met stijgende concentraties broeikasgassen en sulfaat-aerosol (industriële zwaveluitstoot die doorgaans een koelend effect heeft) en de natuurlijke effecten van een variabele zonne-intensiteit en van vulkaanuitbarstingen. Daarna werden de uitkomsten vergeleken met een `run' waarin de invloed van de zon en van vulkaanuitbarstingen buiten beschouwing bleef.

Als alle effecten, zowel de antropogene als de natuurlijke, in rekening werden gebracht werd een `voortreffelijke overeenkomst' tussen model en werkelijkheid gevonden. Liet men de natuurlijke effecten weg, dan voorspelden de modellen een oceanische opwarming die 70 procent te hoog lag. Daaruit viel af te leiden dat zware vulkaanuitbarstingen (die veel stof in de stratosfeer brengen) een formidabel effect hebben op de warmtehuishouding van de oceanen.

flux-adjustment

Een klein, maar volgens scherpslijpers bedenkelijk tekort dat het gebruikte GFDL-model gemeen heeft met de meeste andere oceaan-atmosfeer gekoppelde klimaatmodellen, is dat het een `flux-adjustment' nodig heeft. De in de modellen aangenomen uitwisseling van warmte, water en impuls (als wind-effect) tussen atmosfeer en oceaan moet soms kunstmatig wat worden bijgesteld om te voorkomen dat onrealistische klimaatveranderingen worden berekend. Door deze `flux-correctie' is de voorspellende waarde van veel modellen altijd wat onzeker.

De onderzoeksgroep van Tim Barnett van het Scripps Institution of Oceanography, die het tweede Science-artikel voor zijn rekening nam, gebruikte een geavanceerd gekoppeld klimaatmodel (het Parallel Climate Model, ontwikkeld door een aantal Amerikaanse universiteiten en federale laboratoria) dat geen flux-aanpassing nodig heeft. Ook deze groep ging uit van de compilatie van historische temperatuurmetingen van Levitus. Anders dan deze zelf combineerde men niet alle metingen tot één getal voor de warmte-inhoud van alle oceanen tezamen maar werd de afzondelijke opwarming onderzocht van de vijf voornaamste oceaangebieden (de Indische Oceaan en het noorden en zuiden van de Grote en de Atlantische Oceaan). Bovendien is voor twee gebieden (het noorden van de Atlantische en de Grote Oceaan) ook het geregistreerde temperatuurverloop in de diepte (tot 2000 meter diep) vergeleken met de modelberekeningen.

Met inachtneming van de aannemelijke natuurlijke variatie in temperatuurwaarden komen Barnett c.s. tot de uitspraak dat het voor meer dan 95 procent zeker is dat de waargenomen opwarming géén uiting van natuurlijke variatie is en dat met een betrouwbaarheid van meer dan 95 procent kan worden aangenomen dat antropogene invloeden er aan hebben bijgedragen. (Het is frappant dat dit resultaat is behaald zonder dat in het PCM-model de effecten van variabele zonne-activiteit en die van vulkaanuitbarstingen werden meegeteld.)

De onderzoeksgroep van Barnett durft te veronderstellen dat er geen ander klimaatmodel is dat de veranderde warmteinhoud van de oceanen zo mooi voorspelt als het PCM-model en dat daardoor ook de PCM-voorspelling van de atmosferische opwarming sterker is dan die van enige ander model. Als dat juist is kan het vèrstrekkende gevolgen krijgen omdat het model maar een heel bescheiden opwarming verwacht.

    • Karel Knip