Maaniepuulaasie met putswatermeting

De gemiddelde temperatuur van de aarde is moeilijk vast te stellen. Maar de metingen worden steeds beter.

Maar hoe warm het inmiddels op deze wereld is, dat weet bijna niemand. En hoe hoog de mondiaal gemiddelde temperatuur van de luchtschil om het aardoppervlak is, na eeuwen kolen stoken? Er is weinig belangstelling voor. ’t Schijnt rond de 15 graden te liggen.

Dat is de eerste les voor de geïnteresseerde die nu eindelijk eens precies weten wil hoe de aardse opwarming gemeten wordt. Die les is: klimatologen kijken niet naar absolute temperaturen maar meten en middelen temperatuurveranderingen. Ze inventariseren toe- of afnames (‘anomalieën’) ten opzichte van een zelf bepaald referentieniveau. Veertig jaar geleden vond je nog klimaatartikelen waarin de kleine algebra achter deze aanpak werd uitgelegd, nu niet meer. Maar wie een rekenvoorbeeld maakt, ziet snel genoeg hoe het werkt. De klimaatonderzoekers hadden destijds trouwens helemaal geen keus want ze wisten van grote delen van de wereld niet hoe warm het daar was.

Goed. Dit kan de buitenstaander volgen. Dat de bedoelde luchttemperaturen gemeten worden in weerhutten, dat binnen en buiten die hutten soms het een en ander verandert, ja, veranderen moet, hoe rottig dat ook is, dat begrijpt hij ook. Maar twee dingen zijn moeilijk te doorgronden. Hoe durft de klimatoloog een uitspraak te doen over mondiale stijgingen in de luchttemperatuur als hij enorme delen van de aarde niet bemonstert? En waarom gebruikt hij voor de zeegebieden niet de luchttemperatuur maar de watertemperatuur?

Het eerste probleem, dat van de beperkte dekkingsgraad, is aanvankelijk min of meer proefondervindelijk aangepakt. Toen in de jaren zeventig de eerste temperatuur-trendlijnen voor het noordelijk halfrond werden opgesteld werden de zeemetingen nog, als zijnde onvoldoende uitgewerkt, volkomen genegeerd. De landmetingen werden ondergebracht in het klassieke netwerk van lengte- en breedtecirkels. Voor zover daarbinnen waarnemingen waren gedaan werden voor rechthoeken van 5 breedtegraden bij 10 lengtegraden de temperatuurveranderingen bepaald. Daarna werd van alle rechthoeken samen het gemiddelde berekend, in aanmerking nemend dat de rechthoeken bij de polen heel smal worden. Natuurlijk wilde men weten of de gevonden trend wel representatief was voor het hele halfrond want het was evident dat het halfrond minimaal bemonsterd was. Maar het bleek, en hier zit de clou, dat voldoende grote submonsters uit de metingen (wisselende verzamelingen rechthoeken) steeds dezelfde trend lieten zien. Later is de benadering met zware statistiek onderbouwd. Bovendien kan de aanpak ook worden getoetst aan de hand van fictieve temperaturen die door klimaatmodellen zijn gegenereerd. Het probleem van de ‘incomplete coverage’ is opgelost.

Ook dankzij het feit dat de dekkingsgraad inmiddels sterk is verbeterd. De miljoenen metingen die zeelieden sinds 1880 verrichtten aan de temperatuur van zeewater dat in een puts werd opgeschept of als koeling de scheepsmotor werd ingezogen zijn inmiddels voor een groot deel verwerkt. Het is een heidens karwei geweest want er hebben zich veel fouten en slordigheden voorgedaan in de maritieme meterij. Het zeewater werd opgeschept in putsen die te koud waren geworden, de thermometer koelde af in de wind of werd warm van de zon, enzovoort. Ook bleken er systematische verschillen tussen putsmetingen en machinekamermetingen. De moderne meetboeien, die steeds meer gegevens aanleveren, hebben weer andere vaste afwijkingen. Maar het opschonen van de uiterst inhomogene reeksen metingen nadert zijn voltooiing.

De maritieme metingen aan de luchttemperatuur zijn al snel als grotendeels onbruikbaar afgeschreven, vooral de dagmetingen. Dat bleek geen bezwaar toen duidelijk werd dat de luchttemperatuur kon worden afgeleid uit de watertemperatuur. Preciezer: de trends (de anomalieën) in de één zijn gelijk aan de trends in de ander. Daarom worden watermetingen gebruikt voor het bepalen van de opwarming.

Ging het hem echt om deze vragen, peinst de lezer. Nee, niet helemaal. Er was ergernis blijven hangen over het foefje waarmee lui van de Amerikaanse meteorologsche dienst NOAA afgelopen juni in Science het ‘hiatus’ wegpoetsten. Het ‘hiatus’ is de – tijdelijke – stagnatie in de mondiale temperatuurstijging die zich rond 2000 ging aftekenen. Tussen 1975 en 2000 steeg de mondiale temperatuur met ongeveer 0,16 graad per decennium, opeens bleef daar bijna niets van over, zeker als je ging tellen vanaf het warme El Niño-jaar 1998. Klimaatsceptici haalden hun gelijk, maar ook het IPCC behandelde de stagnatie onverbloemd in zijn rapporten. ’t Werd afwachten waar het heen ging.

Toen kwam Thomas Karl c.s. van de NOAA. Hij had nog wat gesleuteld aan zeemetingen (dat kon toch nog) en de oude dekkingsgraad opgevoerd met metingen aan de noordpool (die bleken toch nog van invloed). Nu vond hij voor de periode 2000-2014 toch nog een temperatuurstijging van 0,11 graad per decennium. En kijk, schreef hij, vergelijk dat nu eens met de mondiale temperatuurstijging tussen 1950 en 1999: die was ook 0,11. Er is nooit een hiatus geweest.

De foef zat hem in het meetellen van de periode 1950-1975. Tussen 1943 en 1975 koelde de aarde af, daar is zelfs een verklaring voor gevonden. Wie de waarnemingen uit die periode meetelt drukt de trend. Een ‘problematische’ aanpak, noemde Kevin Trenberth dit in Science van 14 augustus. In de jaren zeventig heette het maaniepuulaasie.

Nu, het kan nog erger. Vorige week werd de hiatus nog een keer weggepoetst, nu door psycholoog Stephan Lewandowsky in Scientific Reports. Lewandowsky ontdekte dat het begrip ‘hiatus’ helemaal niet is gedefinieerd. Dat is ook leuk om te lezen.