Atmosferische vingerafdruk

 Het IPCC is van mening dat de verandering in instraling van de zon in de afgelopen 60 jaar nul is......

6-4-2022

Atmosferische vingerafdruk

Auteur: Andy May.

Het IPCC is van mening dat de verandering in instraling van de zon in de afgelopen 60 jaar nul is en geen trend vertoont buiten de normale ~11-jarige zonnecyclus. Professor David Caroly schrijft, dat we met zekerheid kunnen uitsluiten dat de zon verantwoordelijk is voor de recente opwarming, aangezien de stratosfeer dan opwarmt terwijl hij afkoelt. De afkoeling van de stratosfeer terwijl de troposfeer opwarmt, wordt soms de “atmosferische vingerafdruk” van de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde genoemd. Karoly was een pionier op dit onderzoeksgebied (Karoly, 1989) en (Karoly, 1987).

Figuur 1. De AR6-grafiek van de verandering in effectieve stralingsforcering van 1750 tot 2019. Er wordt aangenomen dat verandering in zonneforcering in de afgelopen 270 jaar in wezen nul is en mogelijke veranderingen in bewolking worden helemaal niet meegerekend, behalve als positieve feedback voor oppervlakte verwarming. Het watermerk staat op de originele AR6, ook al is het de definitieve versie.

Figuur 1 toont de AR6-interpretatie van de componenten van de opwarming van de aarde sinds 1750. Het bijzondere aan deze interpretatie is dat de zon, die een veranderlijke ster is, constant wordt verondersteld van 1750 tot 2019, en dat de bewolking ook constant wordt verondersteld, behalve als positieve feedback voor oppervlakteverwarming. Beide veronderstellingen zijn controversieel, maar niet grondig onderzocht in de AR6. De aanname van de constante zon wordt betwist door Ronan Connolly en anderen [1], en de veronderstelling van constante bewolking wordt betwist door Henrik Svensmark en collega’s [2].

De afkoeling van de stratosfeer door een hogere concentratie CO2 is logisch. CO2 is een belangrijke bron van thermische straling in de stratosfeer, en meer ervan zou die laag moeten koelen. Evenzo, als de intensiteit van zonnestraling zou toenemen, zouden zuurstof en ozon in de stratosfeer meer UV-straling absorberen, wat de stratosfeer zou moeten verwarmen, niet afkoelen.

Het idee dat dit patroon “een waarneembare menselijke invloed op het mondiale klimaat aangeeft” (IPCC, 1996, p. 439) is echter zeer controversieel. Er zijn alternatieve verklaringen voor de waargenomen afkoeling van de stratosfeer. Karoly suggereert dat de “afname van de hoeveelheid ozon in de stratosfeer” (Karoly, 1987) verantwoordelijk kan zijn voor de afkoeling. Er zijn verschillende andere mogelijke verklaringen of problemen met de gebruikte gegevens, zoals beschreven door John Daly (Daly J.L., 1997). Een kort artikel in Nature in 1996 vatte de hele controverse over “atmosferische vingerafdrukken” treffend samen en is vandaag de dag nog steeds relevant. Hieronder staat een citaat uit het artikel, geschreven door Neville Nicholls:

Het onderzoek van Santer et al. en de studies die in de tweede IPCC-beoordeling worden aangehaald, geven aan dat een antropogene component van de wereldwijde klimaatverandering – de “antropogene vingerafdruk” – in de waargenomen gegevens kan voorkomen. Er moet echter worden opgemerkt dat dit signaal het gecompliceerde patroon van veranderingen is dat het gevolg is van de gecombineerde effecten van aantasting van de ozonlaag in de stratosfeer en verhoogde concentraties van broeikasgassen en sulfaataerosolen. Dit betekent niet dat het effect van een van deze factoren is bewezen. Er zijn nog veel onzekerheden in dit werk, dat Santer et al. en worden toegekend in de tweede IPCC-beoordeling. Er zijn onzekerheden in de schattingen van de omvang en patronen van de verschillende natuurlijke en door de mens veroorzaakte factoren die het klimaat kunnen beïnvloeden. De klimaatmodellen zijn allesbehalve perfect. Er zijn ook problemen met de temperatuurwaarnemingen: veel van de overeenkomst tussen het model en de waargenomen veranderingen is te wijten aan het asymmetrische patroon van opwarming tussen de hemisferen, en het vinden van deze asymmetrie hangt af van de relatief weinig waarnemingen van troposferische temperaturen op het zuidelijk halfrond. Het is bekend dat deze waarnemingen worden beïnvloed door veranderingen in instrumentatie, dus er is meer werk nodig om de mogelijkheid uit te sluiten dat de waargenomen asymmetrie het resultaat is van dergelijke veranderingen.” (Nicholls, 1996)

Neville Nicholls was, net als David Karoly en Benjamin Santer, een van de auteurs van het kritische hoofdstuk 8 van het tweede IPCC-rapport, vaak aangeduid als SAR (IPCC, 1996, blz. 407). In dit hoofdstuk is de ‘atmosferische vingerafdruk’ gebruikt om het verband tussen de opwarming van de aarde en de uitstoot van broeikasgassen door de mens te rechtvaardigen. Zoals Nicholls schrijft, levert de zogenaamde “atmosferische vingerafdruk” “het sterkste bewijs tot nu toe dat mensen het wereldwijde klimaat kunnen hebben beïnvloed” (Nicholls, 1996). Om Nicholls te parafraseren, betekent dit echter niet dat de effecten van door de mens veroorzaakte broeikasgassen zijn bewezen. Het is logisch om aan te nemen dat een toename van broeikasgassen dit effect heeft, en het is logisch om aan te nemen dat mensen aanzienlijke broeikasgassen aan de atmosfeer hebben toegevoegd, maar dat is het dan ook. We hebben al aangetoond dat wanneer klimaatmodellen door de mens veroorzaakte broeikasgassen in hun modellen opnemen, ze de opwarming van de mid-troposfeer in de tropen overschatten (zie Fig. hier, in Duitse vertaling bij EIKE hier). Logische speculatie is geen bewijs.

Het ontwerp van hoofdstuk 8, goedgekeurd door de auteurs van het hoofdstuk, waaronder Nicholls, Karoly en Santer, in juli 1995, beweerde niet dat de atmosferische vingerafdruk aantoonde dat mensen bijdragen aan de opwarming van de aarde. In plaats daarvan zei het dat de opwarming tot dusverre binnen het normale bereik van klimaatvariabiliteit was, zodat menselijke invloed niet kon worden bepaald. Later, in november van hetzelfde jaar, werden de conclusies van hoofdstuk 8 gepubliceerd op aandringen van politici en zonder de goedkeuring van de wetenschappers die het hoofdstuk schreven, gewijzigd.

Dit is de achtergrond van de bovenstaande verklaring van Nicholls en vele andere protesten van geleerden tegen de wijzigingen in het hoofdstuk (mei 2020c, pp. 230-238).

Eén regering, waarschijnlijk de VS, insisteerde dat hoofdstuk 8 specifiek zou stellen dat de mens klimaatverandering veroorzaakte. De leider van de SAR-exercitie, John Houghton, stond erop dat de IPCC-procedures werden gevolgd en dat regeringen, d.w.z. de politici het laatste woord hadden, niet de wetenschappers (Houghton, 1996). De IPCC-rapporten zijn wetenschappelijk of politiek, ze kunnen niet beide zijn. Wetenschappers waren het er al over eens dat ze er niet zeker van konden zijn dat de mens het klimaat beheerste, omdat ze niet wisten hoe groot de natuurlijke variabiliteit was. Politici stonden erop dit te veranderen, en dat deden ze ook. Dit incident heeft, meer dan enig ander in de geschiedenis van het IPCC, zijn reputatie als onafhankelijke en onpartijdige rapporteur over de stand van de klimaatwetenschap aan diggelen geslagen. Eerst werd gezegd dat de atmosferische vingerafdruk geen bewijs was van menselijke invloed, maar toen was het dat wel. Het verdient een nadere beschouwing.

De trends in satelliettemperaturen in de lagere stratosfeer, middelste troposfeer en lagere troposfeer worden weergegeven in figuur 2. De luchttemperatuur in de stratosfeer (weergegeven in blauw), zoals gemeten door satellieten, wordt beïnvloed door andere factoren dan de temperatuur in de troposfeer, vandaar de grote afwijkingen van de trends in de jaren zeventig tot begin jaren negentig. Sinds het midden van de jaren negentig delen de stratosfeer en de middentroposfeer hetzelfde patroon. Ze koelen allebei af naarmate de lagere troposfeer opwarmt. Een deel van dit patroon kan te wijten zijn aan menselijke CO2-emissies, maar kunnen we daar zeker van zijn? In één woord: nee. Er zijn veel natuurlijke factoren die bijdragen aan de afkoeling van de bovenste atmosfeer, waaronder minder ozon, dat bijdraagt ​​aan de opwarming door ultraviolette (UV) straling te absorberen:

Figuur 2. UAH-satelliettemperatuurtrends in de wereldwijde lagere stratosfeer en lagere en middelste troposfeer.

Benjamin Santer beschrijft in PNAS 2013 een computermodelstudie [3] die hij deed, waarbij hij gebruik maakte van het emissiescenario RCP8.5, dat inmiddels in diskrediet is geraakt. Jianliang Wang toonde aan dat er niet genoeg fossiele brandstoffen zijn om dit emissiescenario tegen 2100 vol te houden. [4]

Santer et al. geven toe dat hun “volledig natuurlijke” modellen (zonder menselijke invloed) stratosferische afkoeling en lagere troposferische opwarming voorspellen, net als hun antropogene modellen, maar zeggen dat de overeenstemming met waarnemingen niet zo goed is.

Zoals weergegeven in figuur 2, warmt de middelste troposfeer op van het midden van de jaren zeventig tot het midden van de jaren negentig en koelt vervolgens samen met de stratosfeer af tot 2020. De middelste troposfeer volgt de helft van de tijd de lagere troposfeer en de stratosfeer de rest van de tijd. De modellen van Santer, die rekening houden met een antropogeen effect, laten zien dat de middelste troposfeer vanaf het jaar 2000 in hetzelfde tempo opwarmt als de lagere troposfeer. Zijn “All Natural“-model laat zien dat het redelijk vlak blijft. Beide modellen passen niet bij de waarnemingen. Dus zijn bewering dat het atmosferische temperatuurprofiel “afdoend bewijs levert van waarneembare menselijke invloed op de thermische structuur van de atmosfeer” lijkt te worden ontkracht. We zijn het erover eens dat het logisch is dat extra CO2 de lagere troposfeer zal opwarmen en de stratosfeer zal afkoelen, maar logische speculatie is geen bewijs. Waarom klopt zijn mid-troposfeermodel niet? Vergelijk figuur 3(B) met figuur 2.

Figuur 3. Santer’s modellen voor de (C) lagere en (B) middelste troposfeer en voor de (A) stratosfeer. Rood is natuurlijk plus antropogeen en blauw is alleen natuurlijk. De dalingen in de troposfeer en de pieken in de stratosfeer zijn het gevolg van gemodelleerde vulkaanuitbarstingen.

De verdeling van opwarming en afkoeling in deze drie delen van de atmosfeer is zeer complex en slecht begrepen. Het is niet alleen menselijke invloed. Als het temperatuurprofiel een antropogeen signaal bevat, is het nog niet mogelijk geweest om dit te detecteren of te meten. Santer beweert dat zijn resultaten statistisch significant zijn, maar alleen als we zijn aannames accepteren dat de modellen robuust zijn en dat de zon en andere natuurlijke invloeden onbeduidend zijn.

Een ander argument van David Karoly is dat een toename van zonneverwarming zou leiden tot meer opwarming gedurende de dag en in de zomer. Maar het tegenovergestelde is waar: de opwarming is waarschijnlijker ’s nachts en in de winter, wat suggereert dat een opwarmende zon niet de oorzaak is.

De opwarming van de winter en de nacht is echter ook consistent met toenemende bewolking, en meer bewolking is waarschijnlijk naarmate de wereld opwarmt. De zon varieert niet alleen in zijn totale stralingsvermogen of “TSI” (Total Solar Irradiance). De deeltjesemissie van de zon, de zonnewind, varieert ook, evenals de intensiteit van het magnetische veld van de zon.

Bovendien omvat de TSI alle stralingsgolflengten, en de golflengte, of de wederzijdse frequentie ervan, speelt een grote rol in de manier waarop straling het klimaat beïnvloedt. De hoogenergetische, hoogfrequente UV (ultraviolette) straling van de zon varieert veel meer dan de totale straling (Krummheuer & Kriviva, 2015). Al deze fluctuaties beïnvloeden het klimaat op aarde op manieren die slecht worden begrepen en waarover veel wordt gedebatteerd.

Hoewel de ongeveer 11-jarige zonnecyclus bestaat en een van de weinige dingen is waar alle astrofysici het over eens zijn, staat de verandering van de zon op de lange termijn ter discussie. Het IPCC, Judith Lean, Leif Svalgaard en David Karoly geloven dat er geen langetermijntrend is, althans niet in de laatste 300 tot 400 jaar. Je gaat er vanuit dat het heel vlak is of mogelijk iets aflopend. William Happer en vele astronomen, zoals Willie Soon en Nicola Scafetta, geloven dat er een langetermijn- of ‘seculiere’ trend is en dat de variabiliteit van de zon een belangrijke rol speelt bij de opwarming van de aarde. Over dit debat hebben we al eerder geschreven, een samenvatting vind je hier. Voor een uitleg van de verschillende manieren waarop de zon ons klimaat kan beïnvloeden, evenals een bespreking van proxy’s voor zonneactiviteit, klik hier.

Samenvatting

Het debat over de oorzaak van de recente opwarming van het aardoppervlak blijft onopgelost. Er zijn verschillende redenen waarom de huidige waarnemingen, waaronder afkoeling van de stratosfeer, geen uitsluitsel geven. Ten eerste is de totale stralingsonbalans of “forcering” die nodig is om het aardoppervlak in de afgelopen paar honderd jaar met één graad op te warmen extreem klein, slechts 3-4 W/m2. Dit is niet op te sporen met de huidige technologie; onze metingen zijn daarom niet zinvol. Net als in 1995, toen het SAR-rapport werd geschreven, weten we nog steeds niet hoe groot de natuurlijke variabiliteit is. Zolang we niet weten wat de natuur met ons klimaat kan en doet, kunnen we geen menselijke invloed ontdekken. Alle pogingen om natuurlijke klimaatverandering te modelleren gaan ervan uit dat er geen natuurlijke opwarming of afkoeling op de lange termijn is en dat alle opwarming het gevolg is van menselijke activiteit. De enorme schommelingen in het klimaat vóór de menselijke ontwikkeling weerleggen deze veronderstelling.

Het tweede grote probleem is dat we niet weten wat de langetermijntrend voor de zon is. Neemt de stralingskracht van de zon toe? Of wordt het minder of blijft het gelijk? Onze waarnemingen van de zonne-output zijn niet nauwkeurig genoeg om dit te zien. Bovendien weten we niet hoe de zon ons klimaat beïnvloedt. Is het totale uitgestraalde vermogen het enige dat telt? Onwaarschijnlijk. Ongetwijfeld spelen het zonnemagneetveld en de frequentiemix van de zonne-output een rol, en zeker ook de zonnewind. Maar we zijn niet in staat om deze effecten te modelleren zoals in Connolly et al. besproken. Eén ding is zeker: het is dwaas om aan te nemen dat de zon en de variabiliteit van de zon ons klimaat niet beïnvloeden. Niettemin ligt deze veronderstelling ten grondslag aan de conclusie van het IPCC dat de mens de opwarming van de aarde veroorzaakt.

***

Een groot deel van deze ‘posting’ is een uittreksel van mijn laatste boek: The Great Climate Debate, Karoly v Happer.

De literatuurverwijzingen kunnen hier worden gedownload.

1. (Connolly et al., 2021). Connolly, et al. exhaustively examine the peer-reviewed literature on how variations in the Sun affect our climate and show that anywhere from 100% to 0% of the recent warming could be due to solar variability. The IPCC assumption of zero is not “settled science.”
2. (Svensmark, Force Majeure, The Sun’s role in climate change, 2019) and (Svensmark, Influence of Cosmic Rays on Earth’s Climate, 1998)
3. (Santer, et al., 2013)
4. (Wang, Feng, Tang, Bentley, & Höök, 2017)

***

Bron hier.