Klimaat

Veelgestelde vragen

Waarnemingen

09-09-2008

Klopt de 'hockeystick' ?

Reconstructies van de gemiddelde temperatuur op het noordelijk halfrond geven aan in hoeverre de huidige klimaatverandering uniek is. Er is veel discussie geweest over een grafiek die vanwege de vorm ´de hockeystick´ wordt genoemd: vanaf het jaar 1000 neemt de temperatuur geleidelijk af (de steel van de hockeystick) om vervolgens vanaf ongeveer 1900 sterk te stijgen (het blad). De uitkomst van deze discussie is dat we rekening moeten houden met grotere onzekerheidsmarges. Maar er is geen reden om de basale vorm van de hockeystick te veranderen. Ook andere studies laten dit temperatuurverloop in het afgelopen millennium zien.

We weten steeds meer over de temperatuurontwikkeling in het afgelopen millennium, ook al is er nog veel onbekend. De informatie die gebruikt wordt voor reconstructies, komt van boomringen, ijs dat door de eeuwen heen gevormd is, koraal, historische documenten en afzettingen in zeeën, meren en op land. Verschillende studies geven een vergelijkbare trend aan (zie figuur 1).


Figuur 1: Reconstructies van de temperatuur op het Noordelijk Halfrond ten opzichte van het gemiddelde uit de periode 1961-1990. De lijnen vertegenwoordigen verschillende publicaties die zijn gebaseerd op meerdere bronnen, waaronder boomringen. De zwarte lijn vertegenwoordigt directe temperatuurmetingen. Bron: IPCC 2007, figuur 6.10 b.

In het derde IPCC rapport (2001) werd een klein aantal reconstructies besproken van de gemiddelde temperatuur op het Noordelijk Halfrond tijdens de afgelopen 600 tot 1000 jaar. Eén van deze reconstructies werd opgenomen in de samenvatting voor beleidsmakers. Het ging om de grafiek die in 1999 is gemaakt door Michael Mann en die vanwege zijn vorm de ‘hockeystick’ wordt genoemd (zie figuur 2).

Figuur 2: Het temperatuurverloop volgens de hockeystick van Mann et. al., met jaarlijkse waarden (blauw) en het 40-jaar lopend gemiddelde (zwarte lijn). Ook de gemeten jaarlijkse waarden zijn aangegeven (rood). Bron: IPCC, SPM, 2001

Kritiek
De kritiek op de hockeystick werd in 2003 aangezwengeld door de wetenschappers McIntyre en McKitrick. Zij waren het vooral oneens met de statistische methode die gebruikt is. Daarnaast is er een verschil tussen de gemeten temperaturen in de periode na 1950 en het temperatuurverloop dat een deel van de reeksen met boomringen laat zien..

Statistische techniek
Gegevens van ondermeer boomringen, koralen en ijskernen worden met behulp van statistische methoden verwerkt in een grafiek die het verloop van de gemiddelde temperatuur weergeeft. Hierbij kan gekozen worden voor verschillende methoden.

Mann gebruikte voor zijn hockeystickgrafiek een mix van verschillende statistische methodes waarvan een deel onduidelijk was. Onderzoek wijst uit dat de keuze voor de ene of de andere statistische methode weinig invloed heeft op het eindresultaat. In figuur 1 zijn verschillende temperatuurreconstructies opgenomen, waarvoor verschillende methoden gebruikt werden, en we zien dat de vorm van de hockeystick globaal in tact blijft.

Daarnaast heeft de standaardisatie van de gegevens uit het verleden vragen opgeroepen. Standaardiseren houdt in dat de gegevensreeks een gemiddelde van nul krijgt en een standaardafwijking van één. Dit kan gedaan worden voor zowel deelperioden als voor de gehele periode. Michael Mann standaardiseerde de gegevens voor de periode 1902 tot 1980 in plaats van de hele periode die de grafiek beslaat.

De critici McIntyre en McKitrick (2005) stelden dat de hockeystickvorm hiervan het gevolg was. Latere studies toonden echter aan dat de het verloop van de grafiek nauwelijks beïnvloed wordt door de keuze van de standaardisatieperiode.

Soms wijken boomringen af
Op basis van boomringen kan geschat worden hoe hoog de temperatuur in een bepaalde zomer is geweest. Een boom, die groeit op een plek die nog net warm genoeg is om groei mogelijk te maken (dicht bij de boomgrens of aan de rand van de toendra), groeit namelijk over het algemeen harder als het warm is. Daarom zijn de boomringen van die bomen uit warmere jaren gemiddeld dikker.

Sommige reeksen van boomringen wijken in de tweede helft van de twintigste eeuw af van de opwarming die met meetinstrumenten zijn waargenomen. Als op basis van dezelfde reeksen de temperatuur van vóór 1950 wordt bepaald, dan kloppen de berekeningen wel met de gemeten temperatuur (temperatuurmetingen zijn beschikbaar vanaf de tweede helft van de 19e eeuw). Het verschil tussen gemeten temperaturen en temperaturen die zijn geschat op basis van boomringen in het laatste deel van de 20e eeuw, heet het divergentieprobleem.

Het probleem doet zich slechts voor bij een deel van de boomringen die gevoelig zijn voor temperatuur. Bovendien zijn de verschillen in de direct en indirect verkregen informatie over de temperatuur alleen zichtbaar over perioden van tientallen jaren. De veranderingen van jaar-tot-jaar in de aangroeidikte blijken ook in dit deel van de boomringen goed overeen te komen met de snellere variaties in de gemeten temperatuur.

Oorzaak
De oorzaak van de temperatuurverschillen tussen de metingen en die op basis van een deel van de reeksen met boomringen na 1950 worden geanalyseerd, wordt gezocht in de statistische techniek van standaardisering. De reden voor gebruik van deze techniek is om te voorkomen dat niet klimaatgerelateerde variaties in de boomringen doorwerken in de geanalyseerde temperatuurreconstructie. Een voorbeeld van deze natuurlijke variaties zijn verschillen in de diktes van boomringen door veranderingen in de directe omgeving van de boom, bijvoorbeeld door een toename in de groei als de buurman van de boom omvalt.

Het probleem bij het gebruik van de statistische techniek om de invloed van deze variaties niet te laten doorwerken in temperatuurreconstructies, is dat de temperatuurstijging die het gevolg is van klimaatverandering door deze techniek ook (deels) uit de gegevens gefilterd wordt. Er zijn intelligentere methoden voor standaardisering die de wel en niet gerelateerde variaties aan klimaatveranderingen beter kunnen scheiden.

Middeleeuwen
Sommige critici stellen dat het divergentieprobleem veroorzaakt wordt doordat het bij toenemende temperaturen droger wordt. Door de droogte zouden de bomen minder groeien, waardoor de samenhang tussen groei van de boomringen en temperatuur minder direct is. Als dit zo zou zijn, dan zou het ook kunnen dat het in de warme periode tijdens de Middeleeuwen (het Middeleeuws Warm Optimum) warmer is geweest dan tot nu toe op basis van de boomringen wordt verondersteld. Dit zou betekenen dat de warme temperaturen van vandaag de dag minder uniek zijn dan we nu denken.

Het is niet waarschijnlijk dat dit effect, waar critici op wijzen, groot is. Tijdens de Middeleeuwen was het waarschijnlijk niet warmer dan wetenschappers tot nu toe op basis van boomringen (en andere gegevens) inschatten. Dit blijkt uit twee argumenten:

1. Het divergentieprobleem doet zich voor bij bepaalde reeksen met boomringen, die niet teruggaan tot de warme periode in de Middeleeuwen. De boomringreeksen met het divergentieprobleem dragen dus niet bij aan de schatting van de temperatuur tijdens de Middeleeuwen.
2. Boomringen die duizend jaar terug gaan zijn schaars. De warmte van het Middeleeuws Warm Optimum deed zich waarschijnlijk vooral voor tijdens het groeiseizoen en op hogere breedtegraden (richting de polen). Dit is precies het gebied waar de lange reeksen met boomringen vandaan komen. Dit leidt ertoe dat de temperatuur in deze periode eerder te hoog wordt ingeschat dan te laag.