KNMI Sector Klimaatonderzoek en Seismologie

Onderzoeksprogramma

Strategie Klimaatonderzoek 2002 – 2006

Oktober 2001
 
 
Samenvatting 

Als nationaal onderzoeks- en informatiecentrum voor klimaat en klimaatveranderingen richt het KNMI zich op het waarnemen, begrijpen en voorspellen van veranderingen in het klimaatsysteem. De keuze van onderzoeksthema's is gebaseerd op de stand van zaken in het (inter)nationale klimaatonderzoek en op vragen vanuit overheid en samenleving: 1. Hoe verandert het klimaat; 2. Waardoor verandert het klimaat; 3. Hoe ziet het toekomstig klimaat eruit. In deze nota worden specifieke onderzoeksdoelen voor 2006 geformuleerd: 1. Het verwerven van noodzakelijke waarnemingsgegevens (monitoring); 2. Beter inzicht in de werking van het klimaatsysteem, de oorzaken van klimaatvariaties en in de voorspelbaarheid van het klimaat; 

3. Betere voorspellingen, i.h.b. van natuurlijke schommelingen (voor zover voorspelbaar) en van antropogene veranderingen in het regionale klimaat en klimaatextremen. Adviezen voor samenleving en beleid (mitigatie en adaptatie) zullen worden opgesteld in overleg met de afnemers. Het onderzoek wordt uitgevoerd in nauwe samenhang met relevant onderzoek elders.


 

1. Inleiding

Dit onderzoeksprogramma presenteert de hoofdlijnen en de globale doelen van het klimaatonderzoek in de Sector Klimaatonderzoek en Seismologie (KS) van het KNMI. Deze zullen verder worden uitgewerkt in de (meerjarenwerk)plannen. De onderzoeksstrategie richt zowel op de beantwoording van vragen vanuit overheid en samenleving, als op een hoogwaardige bijdrage aan de internationale wetenschappelijke inspanning. De belangrijkste uitkomst van het onderzoek zal zijn beter begrip van klimaat en klimaatveranderingen. Deze kennis is instrumenteel bij alle beleid dat zich richt op duurzame ontwikkeling in een veilig milieu. Bij het opstellen van het onderzoeksprogramma is rekening gehouden met de aanbevelingen die een internationale reviewcommissie in 2000 gedaan heeft.

2. Missie

De missie van het klimaatonderzoek is:

Fungeren als nationaal onderzoeks- en informatiecentrum voor klimaat en klimaatverandering op een erkend hoog wetenschappelijk niveau. Deze missie roept een aantal vragen op: welke informatie wil het KNMI kunnen geven; voor welk onderzoek kiezen we en welk niveau trachten we te realiseren. Op deze vragen zullen we hieronder antwoord geven.

3. Vragen en hoofdlijnen van onderzoek

De meest gestelde vragen vanuit overheid en samenleving (zie appendix) zijn in te delen in drie categorieën:

  1. Hoe verandert het klimaat: vragen naar waarneming en beschrijving van het huidige en het verleden klimaat, in Nederland en elders op aarde.
  2. Waardoor verandert het klimaat: begrijpen we de oorzaak van natuurlijke en door de mens veroorzaakte klimaatveranderingen?
  3. Hoe ziet het toekomstig klimaat eruit: korte termijn klimaatverwachtingen van seizoenen tot enkele jaren, en verwachtingen op langere termijn vooral op West-Europese ruimtelijke schaal.
Bij deze drie categorieën behoren drie gebieden van onderzoek.

3.1 Hoe verandert het klimaat?

Het onderzoek gericht op het beantwoorden van deze vraag omvat het monitoren en beschrijven van het opgetreden klimaat. Onder klimaatmonitoring wordt verstaan het langdurig en consistent waarnemen van klimaatvariabelen en grootheden die het gedrag van het klimaatsysteem bepalen. Doel van monitoring is het vaststellen van langzame variaties van het klimaat, op tijdschalen van seizoen tot eeuwen. Daarnaast is waarneming van snelle processen in het klimaatsysteem van belang voor zover deze van betekenis zijn voor de bepaling van klimaatvariabiliteit. Aangezien het klimaatsysteem een mondiaal samenhangend systeem vormt, is het monitoren van het klimaat een internationale activiteit (Global Climate Observing System: GCOS en Global Atmosphere Watch: GAW). Deze mondiale waarnemingssystemen maken gebruik van zowel in-situ metingen als van remote sensing vanaf de grond en vanuit satellieten. Klimaatbeschrijving omvat onder meer interpolatie in ruimte en tijd en het berekenen van normalen en extreemstatistieken.

Het KNMI zal aan de beantwoording hiervan de volgende bijdragen leveren:

Deze onderzoeksdoelen vallen voor een deel samen met die van de sector Waarnemingen en Modellen (WM); een deel van het werk wordt daar ook uitgevoerd.

3.2 Waardoor verandert het klimaat?

De door de mens veroorzaakte klimaatverandering kan alleen begrepen en vastgesteld worden tegen de achtergrond van de natuurlijke klimaatverandering. Dit vereist onderzoek naar en modellering van klimaatprocessen en studie van interacties in het klimaatsysteem. Het KNMI zal hieraan bijdragen door onderzoek aan de volgende drie thema's:

3.3 Wat is de verwachting voor de komende tijd?

De toekomst van ons klimaat is van groot maatschappelijk belang. Mondiale klimaatverwachtingen worden gemaakt met behulp van complexe gekoppelde klimaatmodellen. De tijdschaal van de verwachting varieert van seizoenen tot eeuwen. Ontwikkelingen op de tijdschaal van seizoenen worden vooral bepaald door dynamische interacties tussen oceaan en atmosfeer. Op langere tijdschalen is de ontwikkeling van de stralingsforcering een belangrijke factor. Het KNMI-onderzoek heeft hierbij de volgende zwaartepunten:

3.4 Begrenzing van het onderzoek

Het onderzoek bij het KNMI richt zich vooral op studie van het klimaatsysteem. Het zal zich niet direct richten op de vraag naar de gevolgen van klimaatveranderingen en ook niet op onderzoek naar beleidsopties. Het zal wel informatie leveren die is toegesneden op gebruik door impactonderzoekers en beleidsmakers.

4. Aanpak

Het onderzoek wordt uitgevoerd in een aantal gespecialiseerde afdelingen. Diepgaande disciplinegewijze kennis is namelijk essentieel voor de uitvoering van het programma.

4.1 Atmosferische onderzoek

Het werk in deze afdeling is gericht op het waarnemen, modelleren en begrijpen van de warmte- en waterhuishouding van de atmosfeer. Onderzoek naar de warmtehuishouding omvat het bestuderen van het natuurlijke en anthropogene broeikaseffect, i.e. van stralingstransporten in relatie tot broeikasgassen, wolken en aerosolen en van warmtetransporten samenhangend met kleinschalige dynamica. Onderzoek naar de waterhuishouding betreft verdamping van water aan het aardoppervlak, wolken- en neerslagvorming en de waterhuishouding van de bodem en van rivieren. Een belangrijk deel van het werk is gericht op het ontwikkelen en toepassen van nieuwe remote-sensing systemen voor het waarnemen van de warmte- en waterhuishouding van de atmosfeer, zowel vanuit satellieten als vanaf de grond. Het grondstation Cabauw zal worden ontwikkeld tot een nationaal en internationaal erkend meetstation op het gebied van wolken, aerosolen, straling, de structuur en dynamica van de grenslaag, en, in samenwerking met AS, van de atmosferische samenstelling. Modelonderzoek is vooral gecentreerd rond een regionaal klimaatmodel (RACMO), dat verwant is aan het regionale weersvoorspelmodel HIRLAM. Het is het streven om RACMO toe te gaan passen voor het ontwikkelen van regionale klimaatscenario's. Mondiale modelontwikkeling vindt vooral plaats in samenwerking met derden (ECMWF, ECHAM).

4.2 Oceanografisch onderzoek

De oceaan speelt een belangrijke rol in het klimaatsysteem. Het werk in de afdeling richt zich op de grootschalige oceaancirculatie, de variabiliteit van oceaanstromen, de grootschalige interactie van de oceanen met de atmosfeer, en op de processen die een rol spelen in de lucht/zeewisselwerking. Experimenteel onderzoek naar kleinschalige lucht/zeewisselwerking geschiedt op de Meetpost Noordwijk. Er wordt naar gestreefd dit platform te ontwikkelen tot een internationaal erkende onderzoeks- en waarnemingsfaciliteit. Doelen van het onderzoek zijn: een beter begrip van de grootschalige oceaancirculatie, verbetering van relevante parametrisaties, beter begrip van de variabiliteit van de oceaan en van de invloed van de oceaan op het gekoppelde klimaatsysteem, en de ontwikkeling van data assimilatiemethodes.

4.3 Atmosferische samenstelling

De veranderende samenstelling van de atmosfeer is een belangrijke factor in de door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Het onderzoek op dit gebied omvat modellering, processtudies en waarneming van de mondiale atmosfeersamenstelling, met name vanuit satellieten. De komende jaren zal dit onderzoek een belangrijke impuls krijgen door de lancering van de instrumenten SCIAMACHY, OMI en GOME-2. Nauw verwant hiermee is de bepaling van de huidige en reconstructie van de vroegere stralingsforcering. Dit is van belang voor de reconstructie en de detectie en attributie van de natuurlijke en antropogene klimaatvariaties. Concrete doelen zijn dan ook de detectie en projectie van veranderingen in de samenstelling van de troposfeer en stratosfeer.

4.4 Variabiliteitsonderzoek

Het onderzoek van deze afdeling richt zich op de grootschalige dynamica, en de voor het begrijpen daarvan benodigde fysica, van de atmosfeer en van het gekoppelde atmosfeer/oceaansysteem. Concrete doelen zijn: het bestuderen van patronen van variabiliteit en de onderliggende mechanismen, het begrijpen van klimaatveranderingen in het recente geologische verleden en ten gevolge van antropogene forcering, en het bestuderen van de voorspelbaarheid van het klimaatsysteem. Het werk omvat de ontwikkeling van een mondiaal z.g. Intermediate Complexity Model.

4.5 Klimaatanalyse

Deze afdeling houdt zich bezig met klimaatanalyse, de reconstructie van het verleden klimaat aan de hand van historische gegevens, en met de ontwikkeling van klimaatscenario´s ten behoeve van impactstudies. De werkwijze is die vanuit de statistische klimatologie. Bij klimaatanalyse en –scenario´s ligt de nadruk op variabiliteit en extremen; bij klimaatreconstructie op hoge tijdsresolutie. Zowel de analyse van het huidige klimaat als het opstellen van klimaatscenario´s gebeurt in nauwe samenspraak met instituten die verantwoordelijk zijn voor het waterstaatkundig beleid in Nederland, met name RIZA en RIKZ.

4.6 Afdelingsoverschrijdende activiteiten

Om de synergie tussen de afdelingen te verbeteren, conform de aanbevelingen van de reviewcommissie, zijn drie afdelingsoverschrijdende thema's geselecteerd die elk zijn gekoppeld aan een der drie bovenbeschreven hoofdgebieden van onderzoek. Deze afdelingsoverschrijdende thema's zijn:

Gedetailleerde werkplannen voor deze thema's zullen deel uit maken van de (meerjaren)werkplannen.

4.7 Klimaatmodellen

Numerieke modellen zijn onmisbare, hulpmiddelen bij het klimaatonderzoek. Een gezamenlijk beleid op het gebied van numerieke modelontwikkeling kan de coherentie van het onderzoeksprogramma en de samenwerking tussen de afdelingen bevorderen. De selectie van modellen en de prioriteiten in de modelontwikkeling vloeien voort uit de gekozen onderzoeksstrategie. Bij de uitwerking van de hoofdlijnen van onderzoek zal speciale aandacht worden besteed aan de benodigde modellen en de wijze waarop deze zullen worden verkregen of ontwikkeld. Het gaat daarbij om een drietal modellijnen:

De door OC&W via COACh tijdelijk gefinancierde modelondersteuning werpt zijn vruchten af en leidt tot grotere coherentie in de modelontwikkeling, zowel binnen KS als tussen CKO partners. Er zal worden gestreefd naar voortzetting of wellicht uitbreiding in CKO verband.

5. Externe gerichtheid

Het onderzoek van het KNMI is gericht enerzijds op afnemers van informatie en advies, met name bij overheid en samenleving, anderzijds op de internationale wetenschappelijke gemeenschap en (inter)nationale wetenschappelijke netwerken.

5.1 Afnemers van informatie en advies

KS ondersteunt het overheidsbeleid op het gebied van klimaat en milieu door het verstrekken van wetenschappelijke rapporten en adviezen. De nadruk ligt daarbij op het eigen ministerie van V&W en op het ministerie van VROM. KS draagt niet zelf bij aan inhoudelijke beleidsontwikkeling maar bewaakt i.h.b. de kwaliteit van de wetenschappelijke onderbouwing van het beleid. De samenwerking met het eigen ministerie zal de komende jaren worden versterkt, vooral op het gebied van het waterbeheer en de kustverdediging.

KS verstrekt ook voorlichting over klimaat en klimaatverandering aan de Nederlandse samenleving middels bijeenkomsten, rapporten, persberichten, en bijdragen aan onderwijs op alle niveaus Tegelijk met het meerjarenwerkplan zal een communicatieplan worden opgesteld.

5.2 De internationale wetenschappelijke gemeenschap

Publicatie van de wetenschappelijke resultaten in toonaangevende internationale tijdschriften en presentatie op internationale conferenties zijn belangrijk voor het vastleggen en verspreiden van de op het KNMI ontwikkelde kennis. Deze activiteiten vormen ook de basis waarop de kwaliteit en de productiviteit van het onderzoek getoetst kan worden.

Het World Climate Research Programme (WCRP) is het belangrijkste programmatisch raamwerk voor het klimaatonderzoek van KS. Daarnaast worden bijdragen geleverd aan het International Geosphere Biosphere Programme (IGBP) en aan het Global Climate Observing System (GCOS) en de Global Atmosphere Watch (GAW), beide programma's van de Wereld Meteorologische Organisatie WMO op het gebied van waarnemingen en monitoring van het klimaatsysteem. KS streeft naar verdere vergroting van de zichtbaarheid van zijn onderzoek in de rapporten van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) en naar directe deelname van medewerkers aan het opstellen van de IPCC rapporten, als auteur, contributor of reviewer.

Door bij te dragen aan het functioneren van deze internationale wetenschappelijke organisaties en netwerken kan het KNMI sturing geven aan de internationale programma´s en draagt het bij aan het openbare internationale reservoir van kennis. Omgekeerd krijgt het KNMI op deze wijze veelal vrije toegang tot internationale data, kennis en modellen. Deelname aan organen van deze organisaties is derhalve essentieel voor het vervullen van de missie. KS zal deelnemen aan het functioneren van die organisaties die aanwijsbaar bijdragen aan de beantwoording van de hoofdvragen uit dit onderzoeksprogramma.

Modelontwikkeling vindt in nationale en internationale kaders plaats. Daartoe werkt KS samen met zusterinstituten in binnen- en buitenland, waaronder het ECMWF. Er is ook een trend naar de vorming van Europese netwerken. Het KNMI streeft naar het verwerven van een rol in relevante netwerken op het gebied van de klimaatmodellering en klimaatmonitoring.

5.3 Nationale samenwerkingsverbanden

Het KNMI maakt deel uit van het Centrum voor Klimaatonderzoek (CKO), het formele samenwerkingsverband met het Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek Utrecht (IMAU) en het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM), en zal streven naar een evaluatie en een zodanige aanpassing van de CKO overeenkomst dat de wetenschappelijke samenwerking optimaal zal worden bevorderd.

Ook met andere nationale instituten, zoals het Climate Change en Biosphere (CCB) programma, Wageningen, de Stichting Ruimte Onderzoek Nederland (SRON) en het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), en vooral ook met de departementale zusterinstituten, het Rijksinstituut voor Kust en Zee (RIKZ) en het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA), zullen strategische banden worden versterkt in het kader van programma's zoals het derde vervolgprogramma van het Nationaal Onderzoeksprogramma Klimaatverandering (NOP), het Gebiedsbestuur Aard- en Levenswetenschappen (NWO/ALW) en het Kennis Infrastructuur Programma van de Interdepartementale Commissie Economische Structuurversterking (ICES/KIS).

Naast deze brede samenwerkingsverbanden zijn specifieke samenwerkingverbanden gevormd rond de meetfaciliteit in Cabauw (CESAR: Cabauw Experimental Site for Atmospheric Research) en rond het Ozone Monitoring Instrument (OMI) project. Vorming van een soortgelijk verband rond de meetpost Noordwijk zal worden nagestreefd.

5.4 Universiteiten

KS hecht groot belang aan een goede samenwerking met de universiteiten. KNMI betrekt afgestudeerden en postdocs van de universiteiten en verkrijgt in samenwerking toegang tot de subsidiëring door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Daartegenover begeleidt KS studenten en promovendi en geeft het universitaire onderzoekers vrije toegang tot gegevens en faciliteiten. KNMI participeert als geassocieerd lid in de Buys Ballot onderzoeksschool. KNMI streeft er ook naar deeltijdposities op het niveau van UHD of hoogleraar te verwerven of te behouden.

6. Synergie binnen het KNMI

6.1 Binnen KS

De eerder beschreven afdelingsoverschrijdende thema’s zullen de synergie binnen KS verder versterken.

6.2 Binnen het KNMI

Voor het vervullen van zijn missie heeft KS ondersteuning nodig van de sectoren WM en Meetinstrumenten en Infrastructuur (MI). Tegelijkertijd beschikt KS over kennis en ervaring op het gebied van weer en klimaat, modellen en meetmethoden die in de andere sectoren kunnen worden toegepast. Het management team heeft opdracht gegeven tot de ontwikkeling van een KNMI-brede strategie voor onderzoek en ontwikkeling, waarin zal worden aangegeven hoe deze wisselwerking kan worden versterkt.

7. Personeel, organisatie en interne communicatie

7.1 Personeel

Omdat het klimaatonderzoek een internationale aangelegenheid is, streeft het KNMI naar een hoog wetenschappelijk niveau, naar internationale maatstaven. Werving, opleiding, behoud en doorstroming van medewerkers zijn daarom van groot belang. Door een aantal maatregelen wil het KNMI het personeelsbeleid verder verbeteren. Zo zullen voor nieuwe medewerkers opleidingsplannen opgesteld worden. Jaarlijks wordt in het kader van de plancyclus een personeelsplan opgesteld waarin de inzet van vaste en tijdelijke medewerkers wordt gepland, uitgaande van de kwaliteit en ambitie van de medewerkers en de behoefte van de organisatie. Regelmatig worden de kwaliteiten en ambities van medewerkers getoetst aan de mogelijkheid en wenselijkheid van een KNMI-brede mobiliteit. Van managers en projectleiders wordt verwacht dat zij zich trainen en ontwikkelen.

7.2 Organisatie

KS wil geen zware projectorganisatie worden. De afdelingen zijn de basis van de organisatie. De werkzaamheden worden gestructureerd in productclusters, aangestuurd vanuit de meest betrokken afdeling. Concrete doelen, inzet van menskracht en middelen en planning zullen in de werkplannen worden vastgelegd. Bewaking van voortgang en begroting en bijsturing behoren tot de belangrijkste taken van de afdelingshoofden. De uitvoering van de afdelingsoverschrijdende thema´s zal door het sectoroverleg worden bewaakt.

Verwerven van additionele externe financiering zal worden aangemoedigd, mits passend binnen de missie en dit onderzoeksprogramma en mits de benodigde begeleiding en huisvesting aanwezig is.

KS streeft naar eenvoudige en doelmatige administratieve procedures en werkt actief mee aan de KNMI-brede verbetering van administratief en financieel beheer.

7.3 Interne communicatie

Goede interne communicatie is belangrijk voor het welbevinden van de medewerkers en voor de kwaliteit van het werk. Daarom zal hieraan expliciet aandacht worden besteed:

Appendix: Voorbeelden van vragen vanuit beleid en samenleving

(Tussen haakjes de vragenstellers)