Achtergrond

Stijging wereldgemiddelde temperatuur

De langjarige trend gaat door

De 12-maands gemiddelde wereldgemiddelde temperatuur van januari 2011 tot en met december 2011 is op 0,45 graden boven het gemiddelde van 1951-1980 uitgekomen gebaseerd op directe metingen met thermometers. Als een schatting van de temperatuur in gebieden zonder thermometers, met name de poolgebieden, in rekening wordt gebracht is dit 0,51 graden. Beide waardes liggen een tiende graad onder de trend van de afgelopen 30 jaar door de sterke La Niña in de winter 2010/2011. La Niña is een natuurlijke klimaatvariatie waarbij het oppervlaktewater in de Stille Oceaan langs de evenaar afkoelt, de tegenhanger van El Niño. La Niña zorgt met een vertraging van 3-6 maanden voor een lagere wereldgemiddelde temperatuur, El Niño voor een hogere. Als voor El Niño en La Niña gecorrigeerd wordt is de temperatuur stijging veel gladder, onderbroken door de effecten van grote vulkaanuitbarstingen in de tropen. De langjarige trend sinds 1975 ligt tussen de 0,15 en 0,20 ºC per tien jaar. Gezien de zwakke La Niña van 2011/2012 is de verwachting dat 2012 ook iets onder de trendlijn zal vallen.

Schattingen van het verloop van de wereldgemiddelde temperatuur van het Hadley Centre en de Climate Research Unit (HadCRUT4), NOAA/NCDC, NASA/GISS en de ECMWF ReAnalysis (ERA) 1900-2011.
Schattingen van het verloop van de wereldgemiddelde temperatuur van het Hadley Centre en de Climate Research Unit (HadCRUT4), NOAA/NCDC, NASA/GISS en de ECMWF ReAnalysis (ERA) 1900-2011.

Verschillende berekeningen
Als maat voor de opwarming van de aarde wordt vaak de wereldgemiddelde temperatuur gebruikt. Die is veel minder afhankelijk van de grilligheid van het weer dan de temperatuur op één punt, of de temperatuur gemiddeld over een kleiner gebied. Een probleem is dat niet overal op aarde standaard-thermometers staan. Met dit probleem wordt op verschillende manieren omgaan. De NASA/GISS schatting van de wereldgemiddelde temperatuur is gebaseerd op een ruwe gok van wat in die gebieden de temperatuur is geweest, de Hadley Centre/CRU schatting laat de gebieden zonder metingen helemaal weg (NOAA/NCDC kiest een tussenweg). Een nieuwe berekening van de wereldgemiddelde temperatuur komt uit de ECMWF heranalyse (ERA), hierin wordt de tempratuur op 2m berekend uit alle beschikbare waarnemingen (aan de grond, weerballonnen, satellieten, vliegtuigen) en een modern weermodel, hetzelfde dat gebruikt wordt om de 10-daagse verwachting te berekenen. De zeewatertemperatuur wordt voorgeschreven. Deze reeks is sinds vanaf het begin van goede satellietmetingen, 1979, beschikbaar.

De laatste jaren is het noordpoolgebied sterk opgewarmd: in de zomer van 2011 was een recordhoeveelheid ijs gesmolten, in 2007 maar weinig minder. Hierdoor lopen de schattingen inclusief en exclusief dit gebied de laatste jaren wat uit elkaar, zie Figuur 2.

Schattingen van het verloop van de wereldgemiddelde temperatuur van het Hadley Centre en de Climate Research Unit (HadCRUT4), NOAA/NCDC, NASA/GISS en de ECMWF ReAnalysis (ERA) 1900-2011.
Schattingen van het verloop van de wereldgemiddelde temperatuur van het Hadley Centre en de Climate Research Unit (HadCRUT4), NOAA/NCDC, NASA/GISS en de ECMWF ReAnalysis (ERA) 1900-2011.

Naast de continue stijging de laatste tientallen jaren vertoont de wereldgemiddelde temperatuur ook jaar op jaar fluctuaties als gevolg van natuurlijke variaties van het klimaat. De belangrijkste factoren zijn El Niño, vulkaanuitbarstingen, en het weer. 

Extra opwarming door El Niño
Vooral El Niño heeft een grote invloed op de wereldgemiddelde temperatuur. Een uitzonderlijk sterke El Niño heeft een extra zetje gegeven aan de wereldgemiddelde temperatuur van 1998. In 2008 was de situatie juist omgekeerd, een vrij sterke La Niña had een matigende invloed op de wereldgemiddelde temperatuur, waardoor de opwarming tijdelijk iets werd gecompenseerd. 2010 was weer warmer door El Niño in de winter van 2009/2010. Hoewel deze minder sterk was dan in 1997/1998 is de temperatuur toch hoger uitgevallen door de onderliggende trend.

Uit onderzoek blijkt dat de wereldgemiddelde temperatuur bijna 0,1 graad toeneemt een half jaar nadat El Niño een sterkte van 1°C heeft. Omgekeerd neemt de wereldgemiddelde temperatuur na La Niña in dezelfde mate af. In 1998 was het wereldgemiddeld dus ongeveer 0,25°C warmer door de zeer sterke El Niño, en in 2008 rond de 0,15°C koeler door La Niña. 

Om een duidelijker beeld te krijgen van de opwarming van de aarde kunnen we deze schatting van de invloed van El Niño en La Niña van de wereldgemiddelde temperatuur aftrekken. De schommelingen door deze verschijnselen hebben niets met de opwarming te maken en middelen in het verloop van de wereldgemiddelde temperatuur over de lange duur uit.

Figuur 2: Als figuur 1, maar in eerste benadering gecorrigeerd voor de invloed van El Niño en La Niña.
Figuur 2: Als figuur 1, maar in eerste benadering gecorrigeerd voor de invloed van El Niño en La Niña.

Afkoeling door vulkanen
In de wereldgemiddelde temperatuur zonder El Niño (Figuur 2) zijn een aantal pieken naar beneden goed zichtbaar. Deze zijn veroorzaakt door grote vulkaanuitbarstingen, die zwavel in de hogere luchtlagen brengen, boven de wolken. De zwavelverbindingen vormen na een paar maanden stofdeeltjes die niet uitregenen. Deze stofdeeltjes houden een jaar of twee een gedeelte van de zonnestraling tegen, waardoor het wereldgemiddeld afkoelt. De duidelijkste piek is na de uitbarsting van Pinatubo in 1991, die 20 miljoen ton zwaveldioxide en as de stratosfeer inschoot. De wereldgemiddelde temperatuur is daardoor in 1992 zo'n 0,3°C lager geweest. Ook Gunung Agung (1963) en El Chichon (1982) hebben een duidelijke afkoeling veroorzaakt. 

De zon
De zonnestraling die de aarde bereikt varieert een klein beetje met de ongeveer elf jaar lange zonnecyclus. Dit is als je heel goed kijkt terug te zien in de wereldgemiddelde temperatuur, maar het effect is klein, ongeveer 0.05 ºC voor de sterke veranderingen van 1940-2000. Sinds 1960 neemt de zonneactiviteit in sterkte af, tegen de temperatuurtrend in.

Het weer
Tenslotte is het er het weer. Vooral de variaties in winterweer in Azië werken door in de wereldgemiddelde temperatuur. Azië is heel groot, wat betekent dat het een extreem landklimaat heeft met grote temperatuurvariaties, vooral in de winter. Door de grote oppervlakte werken die ook relatief sterk door in de wereldgemiddelde temperatuur. Weervariaties zorgen er voor dat de wereldgemiddelde temperatuur van jaar tot jaar gemiddeld 0,1°C van de langjarige trend afwijkt, soms veel meer. 

De laatste vijftien jaar
Figuur 2 laat zien dat als de poolstreken worden meegenomen (GISS data, rode lijn), de wereldgemiddelde temperatuurstijging zonder de invloed van El Niño en La Niña doorgaat, hoewel iets minder snel dan de lange-termijn ternd, de trend over 1997-2011 is 0.11 ºC. Het verschil met de langjarige trend is te verklaren met de afname van de hoeveelheid zonnestraling vanaf het zonnevlekkenmaximum rond 2000 tot het diepe minimum rond 2009. Ook andere factoren, zoals de toenemende luchtvervuiling in Azië, waterdamp in stratosfeer of de afkoeling van zeewater rond Antarctica, kunnen een rold gespeeld hebben.
 

Ruimtelijke verdeling van de trends over de afgelopen 15 jaar

In figuur 4a is uitgezet welke gebieden van de aarde de afgelopen 15 zijn opgewarmd en welke afgekoeld. Deze verschillen zijn veel groter dan het wereldgemiddelde, dat met 0.009 graad per jaar ruim in het grijze gebied valt. Zoals al eerder genoemd zijn de poolgebieden veel sterker opgewarmd dan het wereldgemiddelde. De sterk afkoelende invloed van El Niño over deze periode is terug te zien in de oostelijke Stille Oceaan. Ook het zeewater rond Antarctica is afgekoeld. De lichte afkoeling van de zeeën ten oosten van Azië zou kunnen samenhangen met de toegenomen luchtvervuiling in de regio.

Figuur 4a: Patroon van de op warming 1998-2011 in de ERA heranalyse.
Figuur 4a: Patroon van de op warming 1998-2011 in de ERA heranalyse.

Vergelijking met klimaatmodellen
Sinds het midden van de jaren '70 van de vorige eeuw is er een sterke opwarming zichtbaar in de wereldgemiddelde temperatuur. Figuur 3 laat de lineaire trend zien over de periode 1975-2011 in de waarnemingen en de klimaatmodellen die voor het volgende IPCC rapport gebruikt worden. Het gemiddelde van alle klimaatmodellen ligt binnen de foutenmarges van de waarnemingen, hoewel aan de hoge kant (0.21 K/yr). Omgekeerd ligt de centrale waarde van de waarnemingen ruim binnen het ensemble. De voornaamste reden dat de klimaatmodellen zo verschillen is de onzekerheid hoe luchtvervuiling door roet en stofdeeltjes bij de grond de temperatuur beïnvloeden. Er zijn sterke aanwijzingen dat de klimaatmodellen een te sterke afname van deze vorm van luchtvervuiling aannemen. Daardoor stijgt de temperatuur in de modellen waarschijnlijk te sterk. Dit staat los van de sterkte van de opwarming tot 2100, die gedomineerd wordt door onzekerheid hoe CO2de temperatuur beïnvloedt.

Figuur 3: Trend in de wereldgemiddelde temperatuur over 1975-2011 in graden per jaar in de waarnemingen (GISS, NCDC en HadCRUT4) en de klimaatmodellen die gebruikt worden voor het vijfde IPCC rapport (CMIP5).
Figuur 3: Trend in de wereldgemiddelde temperatuur over 1975-2011 in graden per jaar in de waarnemingen (GISS, NCDC en HadCRUT4) en de klimaatmodellen die gebruikt worden voor het vijfde IPCC rapport (CMIP5).

De trends over de kortere periode 1998-2011, Figuur 4, hebben veel grotere onzekerheden, zowel in de waarnemingen als de modellen. De waargenomen temperatuurstijging over deze periode is uiteraard lager dan de gemiddelde trend: hij is uitgekozen zodat het eerste jaar sterk beïnvloed is door de sterkste waargenomen El Niño, en het laatste jaar door een sterke La Niña. De modellen simuleren El Niño en La Niña in andere jaren. Toch ligt ook in dit maximaal ongunstig gekozen tijdvak het ensemblegemiddelde nog net binnen de foutengrenzen van de waarnemingen die ook het noordpoolgebeid meenemen (GISS en ERA) en de centrale waarde van de waarnemingen nog net binnen het ensemble van klimaatmodellen.

Figuur 4: Als Figuur 3, maar voor de periode 1998-2011.
Figuur 4: Als Figuur 3, maar voor de periode 1998-2011.

De belangrijkste factor in de langjarige temperatuurstijging, de CO2concentratie, ligt dicht bij de IPCC scenario's die eind jaren negentig gemaakt zijn. Ook deze concentraties worden door El Niño en La Niña beïnvloed: tijdens El Niño nemen de oceaan en het land minder CO2 op (zichtbaar als een positieve afwijking in de concentraties in 1998), terwijl bij La Niña de oceaan en het land juist meer CO2 opnemen (relatieve terugval in 1999). Ook mondiale schommelingen in de economie zijn zichtbaar als kleine schommelingen rond de trend (de crises van 2001, 2008-2011 zijn net zichtbaar).

Figuur 5: CO2 concentraties in de vrije atmosfeer zoals gemeten op Mauna Loa, en in een aantal IPCC SRES scenario's die eind jaren 1990 gemaakt zijn voor het derde en vierde IPCC rapport.
Figuur 5: CO2 concentraties in de vrije atmosfeer zoals gemeten op Mauna Loa, en in een aantal IPCC SRES scenario's die eind jaren 1990 gemaakt zijn voor het derde en vierde IPCC rapport.
Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen