Het verband tussen Temperatuur- en Zeespiegelstijging

GLOBAL SEA LEVEL FALLS

Global sea level dropped six millimeters in 2010 and has continued to drop in 2011, NASA satellite instruments report. The NASA Jet Propulsion Laboratory reports “the rise of the global ocean has been remarkably steady” since satellite instruments began measuring sea level in 1993, which counters alarmist assertions of an acceleration in sea-level rise.  While the 2010 – 2011 decline in global sea level is almost certainly of a temporary nature, it may force a downward revision of the long-term pace of sea-level rise.

Bron: hier en hier

Het is ronduit verfrissend om een dergelijk bericht te krijgen van het doorgaans zo alarmistische NASA. De geconstateerde feiten zijn overigens veel minder opzienbarend dan de conclusie dat ze aanleiding zouden kunnen zijn tot het bijstellen van de lange termijn voorspellingen van het IPCC.  En dat stelt NASA? Het moet niet veel gekker worden!

Die conclusie over het IPCC deel ik overigens niet. Er zijn erg veel redenen om die voorspellingen bij te stellen, maar de recente (hoewel best dramatische) zeespiegeldaling zegt helemaal niets over de lange termijn trend. Laten we eerst eens kijken hoe die door NASA verklaard wordt. Dat is namelijk een uitstekend bruggetje naar mijn uitleg over het verband tussen zeespiegel- en temperatuurstijging!             

Altijd weer die Niño’s en Niña’s…

Het onderschrift bij bovenstaande figuur luidde:

The red line in this image shows the long-term increase in global sea level since satellite altimeters began measuring it in the early 1990s. Since then, sea level has risen by a little more than an inch each decade, or about 3 millimeters per year. While most years have recorded a rise in global sea level, the recent drop of nearly a quarter of an inch, or half a centimeter, is attributable to the switch from El Niño to La Niña conditions in the Pacific. The insets show sea level changes in the Pacific Ocean caused by the recent El Niño and La Niña

De verklaring hiervoor is dat een El Niño droger is waardoor er minder water naar de continenten wordt afgevoerd door regen, waardoor de zeespiegel extra stijgt. Dat zie je ook in de grafiek in ’98. Daarna volgt een La Niña, die juist met extra neerslag gepaard gaat, en dus een tegengesteld effect heeft. Volgend jaar stijgt de zeespiegel dus weer gewoon.

Er is zelfs gemeten waar al dat water precies gebleven is:

 

Niks aan de hand, dat stroomt allemaal weer naar zee (?)

In de uitleg van NASA lezen we verder:

But for those who might argue that these data show us entering a long-term period of decline in global sea level, Willis cautions that sea level drops such as this one cannot last, and over the long-run, the trend remains solidly up. Water flows downhill, and the extra rain will eventually find its way back to the sea. When it does, global sea level will rise again.

De scherpzinnige lezer heeft gezien dat er hier een addertje onder het gras zit! Want op de kaart is duidelijk te zien dat twee van de donkerblauwe gebieden binnen de poolcirkel liggen: Noord Rusland en Groenland. Donkerblauw wil overigens zeggen: 50 kg per m2 méér watermassa dan vorig jaar. En die massa is in die twee gebieden niet als regen gevallen, maar in de vorm van een 50 cm dikkere laag sneeuw dan vorig jaar. In lage gebieden in Noord Rusland zal daar deze zomer een deel van smelten en afgevoerd worden, maar in Groenland ligt het grotendeels op een hoogte waar al méér dan 120.000 jaar geen afsmelt is opgetreden. Door bewegingen in de ijsmassa komt dit uiteindelijk ooit wel een keer in een gletsjer en daarna in zee terecht, maar op dat moment zitten we al weer in de nieuwe ijstijd.

Heeft deze extra opslag van water in Groenland door de La Niña een grote invloed op de trend van de zeespiegelstijging? Nee, die zal amper merkbaar zijn. Maar het toont wél aan dat kleine veranderingen in het neerslagpatroon grote invloed hebben op de zeespiegelstijging, en dat  is een prachtig bruggetje naar waar het wél om gaat!

Wat bepaalt de zeespiegelstijging dan wél?

Er zijn drie factoren die samen de mate van zeespiegelstijging op langere termijn bepalen:

1. De vertraagde opwarming van de oceanen na het einde van de laatste ijstijd.

De oceanen hebben een dermate grote warmtecapaciteit dat ze 20.000 jaar na de laatste ijstijd nog lang niet op de gemiddelde temperatuur van de atmosfeer zitten. Elk jaar warmen ze dus een beetje op, en daardoor zetten ze uit. Dit leidt tot een stijging van ca 12 cm per eeuw. De fluctuerende temperatuur van de atmosfeer van de laatste honderd jaar heeft hier weinig invloed op.

2. De sneeuwval in gebieden boven de sneeuwgrens.

De luchttemperatuur daalt in droge lucht ongeveer 10 graden per kilometer hoogte. Zowel op Antarctica als in Groenland bevinden de sneeuwvlakten zich op 2 tot 3 km hoogte, waar het dus altijd bitter koud is. Temperatuurvariaties op zeeniveau van enkele graden kunnen gletsjers laten smelten, maar hebben op 3 km hoogte bij een temperatuur van –30 C (op Antarctica zelfs tot – 80C) nooit smelten tot gevolg. In beide gebieden is er op deze hoogte dan ook nog nooit een jaar sneeuwval weggesmolten, ondanks periodes met véél hogere temperaturen dan nu, want we vinden elk jaar terug in de ijskern boringen, in Groenland tot 125.000 jaar geleden, op Antarctica tot 800.000 jaar geleden.

3. Het afsmelten van ijs in lage gebieden.

Variabel zijn hierbij voornamelijk de gletsjers.

Het verschil tussen sneeuwval en afsmelten is al geruime tijd ongeveer 7 cm per eeuw. Samen met de uitzetting is dat 19 cm per eeuw, en er is geen enkele aanwijzing dat daar enige versnelling in optreedt.

 

Korte termijn fluctuaties

Mijn verklaring klopt niet met het eerste plaatje: daar is sprake van een trend van 32 cm per eeuw. Dat is véél meer dan de door mij genoemde 19 cm.

De oorzaak daarvan ligt in korte termijn fluctuaties, die waarschijnlijk te maken hebben met variaties in de zonneactiviteit. Daardoor zit er op de trend een rimpel van maar liefst ca +/-25 cm per eeuw gesuperponeerd. Je kunt dus naar willekeur een periode uitzoeken met een veel hogere en een veel lagere stijging dan 19 cm per eeuw, en daar wordt soms ook gretig gebruik van gemaakt om een dramatische toename van de stijging mee te suggereren.

In het plaatje zie je in rood de (decadal) satellietmetingen uit het eerste plaatje tot 2007. De afname van de stijging tekent zich al duidelijk af, en is inmiddels blijkbaar zelfs even onder de nul gedoken. Maar dat zegt dus niets.

Het effect van global warming op de zeespiegel

Stel dat de aarde verder op zou warmen, om wat voor reden dan ook, wat gebeurt er dan met de drie genoemde  factoren?

1. De uitzetting van de oceanen gaat gewoon  door, of het nu één of anderhalve  graad warmer wordt, met ca 12 cm per eeuw.

2. De neerslag neemt toe: de temperatuur van het wateroppervlak neemt toe, waardoor er meer water verdampt, en dus ook weer als regen of sneeuw omlaag komt. Dit effect is blijvend: zolang het warmer is, blijft er meer sneeuw vallen en zich opstapelen in Groenland en Antarctica.

3. De afsmelt van gletsjers neemt ook toe. Maar dit effect is niet blijvend: wanneer de gletsjers weggesmolten zijn tot de ter plaatse geldende sneeuwgrens, stopt de versnelde afsmelting.

Maar wacht eens, als de neerslag doorgaat, en de smelt afneemt, dan wil dat dus zeggen dat er bij langdurige opwarming na een zekere tijd juist een afname van de zeespiegelstijging optreedt?

Dat is inderdaad zeer waarschijnlijk. Ook in sommige IPCC scenario’s is er sprake van een veel lagere zeespiegelstijging dan de laatste eeuwen, als gevolg van de verwachte opwarming van de aarde. In 2001 werd als ondergrens zelfs 9 cm per eeuw aangehouden, tegenover de huidige 19 cm.

Anekdotisch hierbij is het feit dat de Kilimanjaro tijdens de laatste ijstijd 100.000 jaar lang kaal geweest is, en pas 12.000 jaar geleden, in de warmste periode van het dit interglaciaal, een ijskap kreeg. Mount Everest in de Himalaya  is zelfs nog maar 8.000 jaar met ijs bedekt. Op beide bergen is het boven de 3 à 4 km hoogte koud genoeg voor eeuwige sneeuw, maar als die onvoldoende valt, vormt zich geen ijskap. En in ijstijden is er véél minder neerslag dan tijdens de warme interglacialen. Pas toen door de opwarming na de ijstijd de aarde warm genoeg was voor voldoende neerslag werden dus deze ijskappen gevormd.

 

De ijskap van Groenland, het smeltende “overblijfsel uit de ijstijd”

In zijn boek “Hoezo klimaatverandering” schreef Professor Pier Vellinga onlangs:

Wat als de temperatuur met 3 tot 4 of nog meer graden stijgt?

……Het smelten van de ijskappen op Groenland en Antarctica zal waarschijnlijk niet meer stoppen. Dit geldt vooral voor de ijskap van Groenland. Die ijskap is een overblijfsel uit de laatste ijstijd, die zichzelf door haar hoogte kan handhaven.

Dat klinkt aannemelijk, maar gezien bovenstaande paragraaf ruikt u natuurlijk al onraad! Het ligt namelijk voor de hand dat ook in Groenland de warme periode tot juist méér sneeuwval geleid heeft. Welnu: dat klopt, en niet zo’n beetje ook! Want wat zien we op de uitstekende site van de Universiteit van Kopenhagen:

Op dit plaatje ziet u dat de ijskap van Groenland, opgebouwd in 100.000 jaar ijstijd, bij de sterke opwarming daarna niet begon te smelten, zoals Vellinga suggereert, maar in slechts 12.000 jaar zelfs bijna verdubbeld is! Aan de temperatuurlijn zie je ook prachtig de opwarming na de laatste ijstijd, en de geleidelijke afkoeling die alweer 10.000 jaar aan de gang is. Met als toegift het ijs dat nog over is uit de tijd van het flink warmere vórige interglaciaal, het Eemian!

De neerslag en dus ook de sneeuwopslag per jaar in Groenland is dus blijkbaar verveelvoudigd door de opwarming.
Nog duidelijker is dit te zien in de GISP 2 data. Onderstaande grafieken zijn rechtstreeks uit de GISP 2 database overgenomen en betreffen  sneeuwopbouw en temperatuurverloop  over de laatste 50.000 jaar in midden-Groenland. Links het heden en het warme interglaciaal van de laatste 12000 jaar:

Uit de grafieken blijkt dat er inderdaad een tipping point is in Groenland, namelijk dat boven een bepaalde temperatuur de neerslag en dus de sneeuwopbouw sterk toenemen!

Vellinga’s theorie dat Groenland door afsmelting van de hoge ijskap op een tipping point afsnelt, waarna de zeespiegel zeven meter zal stijgen, is leuk bedacht, maar niet meer dan fantasie. De laaggelegen gletsjers zullen smelten, er zal extra ijs vanuit de hoogvlakte wegstromen, maar door de voortdurende hogere neerslag in de hoge gebieden zal er netto weinig tot geen bijdrage aan de zeespiegelstijging zijn, eerder het omgekeerde.

De geologie van de ijskuip

Vellinga stelt dat het ijs in Groenland aan het smelten is, dat daardoor de hoogte ervan afneemt, en het daardoor zo laag komt te liggen dat er regen valt ipv sneeuw. Dat is het door hem aangekondigde tipping point. Maar in werkelijkheid was Groenland ooit een hooggebergte. Toen zich daarop een enorme ijskap ontwikkelde, werd de massa daarvan in het midden zo groot dat de aardkorst eronder indeukte. De bergen aan de rand bleven staan en vormen nu een soort kuip. Inmiddels is de ijskap 3 km dik, en bevindt de bovenlaag zich op 3 km hoogte. De bodem is dus ongeveer zeeniveau. Dat geldt precies zo voor Antarctica.

 

Het bleef echter maar sneeuwen, en het ijs werd zo hoog dat het over de bergen naar zee begon te schuiven. Daarbij werden gletsjerdalen uitgesleten in het gebergte.  Dit ijs daalt af tot een hoogte waar het nog maar een klein gedeelte van het jaar vriest. Er stelt zich hier een zeer wankel evenwicht in tussen aanvoer, “koudecapaciteit” en afsmelten. Door de vrij vlakke loop van de gletsjers houdt een stijging van  de sneeuwgrens met 50 meter (dus bij 0,5 graad hogere temperatuur) al gauw vele kilometers afsmeltende gletsjers in, en omgekeerd.

De “kuip” houdt ook een bescherming in van de opgeslagen ijsvoorraad. De  doorsteek van gletsjers geeft bij hoge temperaturen lokaal een versnelde afvoer, maar de toegenomen neerslag vult de kuip dan ook weer extra snel bij, waardoor het netto effect op de zeespiegel erg beperkt blijft. Een dramatische afsmelting is gezien de altijd zeer lage temperatuur op 3 km hoogte onmogelijk, en daar is ook in veel warmere periodes dan nu aantoonbaar geen sprake van geweest. Integendeel, zoals we al zagen.

 

Stijgt de zeespiegel op dit moment door Groenland?

De afsmelt die op dit moment aan de zuidkant van Groenland optreedt is spectaculair. Dit lage gebied wordt zoals gezegd sterk beïnvloed door kleine temperatuurveranderingen. Het zou me dan ook niets verbazen als er op dit moment (tijdelijk) een flinke netto bijdrage zou zijn aan de zeespiegelstijging door Groenland.

Maar het KNMI kwam onlangs met een rapport waarin dat weerlegd wordt:

Negenennegentig percent van al het landijs ligt opgeslagen in de ijskappen van Groenland en Antarctica. Gletsjers en andere – kleinere — ijskappen, bijvoorbeeld in de Canadese Arctische eilanden, Alaska of Patagonië, vertegenwoordigen slechts 1% van het totaal. Deze gebieden worden dan ook vaak over het hoofd gezien in studies over zeespiegelstijging. “Onze studie benadrukt het belang van deze regio’s.”, volgens hoofdauteur Alex Gardner. “Ondanks hun kleine afmetingen zijn ze verantwoordelijk voor net zoveel — of zelfs meer — zeespiegelstijging als Groenland en Antarctica samen. De ijsgebieden in de Canadese poolgebieden namen hiervan de laatste jaren de hoofdmoot voor hun rekening”, voegt Bert Wouters van het KNMI toe.

Dit toont aan dat er, zelfs in de huidige periode van sterke afsmelting van de lage gebieden van Groenland en Antarctica, netto amper sprake is van ijsmassaverlies: als die twee samen minder bijdragen dan de andere smeltbronnen, is dat dus samen niet meer dan ca 3 cm per eeuw. Dat wordt niet zomaar opeens 40 cm, wat nodig is voor het hogere bereik van de IPCC voorspellingen. Eerder zal het zo zijn dat dit op de langere termijn, wanneer het lage ijs is weggesmolten, zoals dat in de warme middeleeuwen het geval was, zal omslaan in een netto toename van de ijsmassa en de facto een afname van de zeespiegelstijging.

Wat zegt het IPCC?

Voor de komende eeuw voorspelden de scenario’s in de opeenvolgende IPCC rapporten de volgende stijgingen van de zeespiegel:

Rapport 1990:     37 –  100 cm

Rapport 2001:     9  –  88 cm

Rapport 2007:    18 –  59 cm

Er vallen hierbij twee zaken op:

– De stijging wordt in elk opvolgend rapport aanmerkelijk lager ingeschat.

– Bij de laatste twee komen de laagste schattingen uit op een afname van de stijging, ondanks een hogere temperatuur.

Wat zeggen de deskundigen?

De twee meest vooraanstaande deskundigen op dit gebied zijn glacioloog en Spinoza winnaar Professor Hans Oerlemans,  en de Delftse expert satellietwaarneming en zeespiegelstijging Dr Ir Ernst Schrama. Oerlemans is overigens voorstander van CO2 uitstootbeperking vanuit het voorzorgsprincipe, maar ergert zich dermate aan het klimaatdebat dat hij er niet aan deelneemt. Schrama neemt regelmatig een zeer alarmistisch standpunt in op zijn (twitter)blog, en beschouwt de AGW hypothese zelfs als afdoende bewezen. Het lijkt me dus dat de conclusies van deze heren ook door alarmisten serieus genomen zouden moeten worden.

Wat zeggen deze experts vanuit hun eigen vakgebied over dit hoofdthema van de AGW hypothese van het IPCC?

Oerlemans stelt dat, zelfs bij sterk stijgende temperatuur zoals door het IPCC voorspeld wordt, het smelten van Antarctica weliswaar 40m zeespiegelstijging zou opleveren, maar dat daar minstens 14.000 jaar voor nodig zou zijn. Voor Groenland is dat respectievelijk 7 meter en 4.000 jaar. Alle gletsjers kunnen onder extreme omstandigheden wél snel smelten, in 40 tot 100 jaar, maar dat zou bij elkaar slechts leiden tot een zeespiegelstijging van 30 cm.

Schrama bevestigt dat er geen meetbare versnelling is van de zeespiegelstijging, ook niet als je de satellietwaarnemingen van nu koppelt aan havenmetingen uit het verleden.

Conclusies

• De zeespiegel stijgt zeer stabiel met gemiddeld ca 20cm per eeuw, en er is geen versnelling van die stijging meetbaar.
• De grote ijsvoorraden op Groenland en Antarctica zijn redelijk stabiel en het is waarschijnlijk dat ze bij hogere temperaturen eerder zullen aangroeien dan afsmelten, waardoor geen significante bijdrage aan de zeespiegelstijging te verwachten is.
• De huidige snelle afsmelting van laaggelegen ijsvoorraden leidt niet tot een sterke toename van de zeespiegelstijging, en zal na enige tijd sterk afnemen, wanneer het meeste lage ijs gesmolten is.
• Bij een zeer sterke temperatuurstijging is er theoretisch een eenmalige extra stijging van 30 cm in een eeuw mogelijk.
• Het in het laatste IPCC rapport genoemde bereik van de zeespiegelstijging van 18 tot 59 cm per eeuw, is uitgaande van enkel een maximale afsmelting niet volstrekt uit de lucht gegrepen, maar het hier beschreven mechanisme van de evenzeer toegenomen neerslag en alle metingen in ogenschouw genomen,  kan geconcludeerd worden dat de stijging zich helemaal onderin dit bereik zal bevinden.
• De door Vellinga in het rapport van de Deltacommissie genoemde vier meter stijging  in 2200 is volstrekt uit de lucht gegrepen en ook theoretisch onmogelijk.