Wanneer komt er weer afkoeling in het Noordpool-gebied?

Auteur: Javier Vinós.

Vertaling: Henry Pool.

Dit is het verhaal van een zoektocht naar een weinig bekend fenomeen genaamd: natuurlijke klimaatverandering. Een zoektocht die me jaren heeft bezig gehouden.

Allereerst keek ik naar het IPCC voor een antwoord. Zij zijn verondersteld om alle antwoorden over klimaatverandering te hebben. Het IPCC heeft geconcludeerd dat de recente klimaatverandering voornamelijk veroorzaakt wordt door de uitstoot van broeikasgassen van menselijke oorsprong.

Figuur 1. De correlatie tussen CO2 concentratie en de globale oppervlaktetemperatuuranomalie.

Hun hoofd argument en belangrijkste bewijs is dat beide CO2-concentraties en wereldwijde temperatuur in de loop van de tijd samen zijn toegenomen. De correlatie is over het algemeen goed, hoewel niet zo goed tussen 1915 en 1945, toen de opwarming van het begin van de 20ste eeuw plaatsvond, en ook niet tijdens de afkoelingsperiode in het midden van de 20e eeuw die volgde [en tot ca. 1979 duurde].

Een toename van het CO₂ -gehalte versterkt het broeikaseffect. Op een planeet zonder broeikasgassen wordt de kortegolf zonnestraling als langegolf thermische straling van het oppervlak teruggevoerd naar de ruimte. Wanneer broeikasgassen in de atmosfeer aanwezig zijn, absorberen en zenden ze langegolfstraling uit. Dit proces zorgt ervoor dat de gemiddelde hoogte van de emissie naar de ruimte hoger wordt. Als de planeet een atmosfeer heeft met een positieve vervalsnelheid waarbij de temperatuur daalt naarmate de hoogte toeneemt, zoals de troposfeer doet, moet het oppervlak opwarmen terwijl de gemiddelde emissiehoogte omhoog beweegt om alle energie die van de zon wordt ontvangen naar de ruimte terug te brengen. Verdubbeling van de hoeveelheid CO₂ resulteert dan in een hogere gemiddelde emissiehoogte en een verhoogde opwarming van het oppervlak.

Figuur 2. Het verdubbelen van de broeikasgasconcentratie verhoogt de gemiddelde emissiehoogte.

Het broeikaseffect hangt af van een positieve vervalsnelheid en een verandering in de gemiddelde emissiehoogte. Daarom werkt het niet boven Antarctica, waar het oppervlak over het algemeen kouder is dan de atmosfeer. Het broeikaseffect gaat daar dus negatief en koelt af in plaats van op te warmen. De toename van CO2 zorgt volgens de broeikastheorie voor relatief kleine hoeveelheid directe opwarming:

Figuur 3. Zeer weinig opwarming is direct te wijten aan extra door de mens gegenereerde CO2; het meeste is afkomstig van veronderstelde positieve feedbacks. Maar het terug in de tijd projecteren van de IPCC CO2-hypothese resulteert in veel meer afkoeling dan werd waargenomen.

Het grootste deel van de opwarming wordt zogenaamd geproduceerd door slecht bekende feedbacks, waarvan de bijdrage aan de opwarming niet kan worden gemeten omdat deze niet kan worden onderscheiden van het signaal.

Nog minder bekend is de bijdrage van negatieve feedbacks. Deze moeten wel bestaan omdat stabiele systemen, zoals het klimaat op aarde, worden gedomineerd door negatieve feedbacks. Het Iris-effect werd voorgesteld door professor Richard Lindzen, en we zullen later zien dat ikzelf arctische opwarming voorstel als een negatieve feedback.

Laten we aannemen dat alle waargenomen opwarming wordt geproduceerd door de CO2 -toename. Het IPCC gaat hier in klimaatgevoeligheidsstudies ten onrechte van uit, dus doen wij dat ook even. Het grootste deel van de opwarming zou dan moeten komen van feedbacks.

In figuur 4 zien we hoe dit voor het IPCC zou moeten werken met een gemiddelde geschatte klimaatgevoeligheid van 3° Celsius per verdubbeling van CO₂. Dit resultaat kan niet correct zijn. Naast het ontkennen van een natuurlijk klimaatveranderingseffect, zou het het pre-industriële klimaat veel kouder maken dan wat het eigenlijk was.

Figuur 4. Het IPCC gaat ervan uit dat bijna alle opwarming van de aarde sinds 1750 door de mens wordt veroorzaakt.

Klimaatwetenschappers die deze rapporten schrijven, verdedigen dat alle klimaatverandering sinds 1750 een menselijke oorsprong heeft. Zo’n absurde bewering tart het gezond verstand, maar dit is de uitkomst die hun modellen rechtstreeks van de theorie produceren. Er is maar één mogelijke conclusie. Hun theorie is verkeerd of onvolledig en hun modellen werken niet.

Het antwoord van het IPCC is dus dat natuurlijke klimaatverandering zo zwak is dat het geen rol speelt. Ze gaan ervan uit dat alle recente klimaatverandering een menselijke oorsprong heeft, en het grootste deel ervan is te wijten aan veranderingen in broeikasgasniveaus.

Het is nu tijd om naar het verleden te kijken om te zien waartoe natuurlijke klimaatverandering in staat was en is.

Figuur 5 toont in zwart de wereldwijde temperatuurveranderingen in de afgelopen 50 miljoen jaar van een beroemd artikel in Science, en in rood worden de CO2-concentraties weergegeven van een verzameling proxy’s verkregen uit een artikel in Nature Geoscience van Beerling &Royer.

Figuur 5. Geschatte wereldwijde temperatuur, in zwart, en geschatte gemiddelde CO2-concentratie, in rood, voor de afgelopen 52 miljoen jaar.

Ondanks beweringen van het tegendeel door sommige auteurs, tonen de gegevens duidelijk aan dat temperatuur en CO₂ gedurende miljoenen jaren in tegengestelde richting bewogen. Er is veel minder overeenstemming dan correlatie in deze grafiek. De blauwe driehoek benadrukt een groot verschil die meer dan 10 miljoen jaar lang is.

Aan het einde van het Eoceen bevroor Antarctica in minder dan een miljoen jaar en nam de wereldwijde temperatuur een duik, in een tijd dat de CO₂-concentraties op de hoogste niveaus waren in de afgelopen 52 miljoen jaar.

Toen, van het Midden-Oligoceen tot het Midden-Mioceen-Klimaat-Optimum, warmde de planeet behoorlijk op. Niemand heeft kunnen verklaren dat CO₂ daalde tot niveaus die aanzienlijk lager waren dan wat we vandaag hebben, aan het brede uiteinde van de blauwe driehoek in de figuur. Dit wordt besproken in mijn boek, waar ik voorstel dat het te wijten was aan tektonische veranderingen die het atmosferische warmtetransport beïnvloeden.

Nauwkeurig onderzoek van de afgelopen 11 duizend jaar laat zien dat de slechte overeenkomst tussen temperatuur en CO2 tot onlangs voortduurde, zoals te zien is in figuur 6.

Figuur 6. Geen correlatie tussen CO₂ en temperatuur in de afgelopen 11.000 jaar.

De zwarte curve is een temperatuurreconstructie van 72 proxy’s gepubliceerd in een beroemd Science-artikel uit 2013, maar iets anders door mij geanalyseerd. De gegevens zijn hetzelfde als oorspronkelijk gepubliceerd, maar ik heb ze uitgedrukt in standaardafwijkingen van het gemiddelde voor elke proxy. Ik denk niet dat het mogelijk is om de temperatuur van de planeet in die tijd precies te kunnen weten, als we de temperatuur van de planeet in de 19e eeuw niet eens precies kunnen weten. Trek geen overhaaste conclusies over het einde van de curve, omdat deze het heden niet bereikt.

De rode curve is de CO2-concentratie uit Antarctische kernen. Het bereik in CO2-niveaus is klein, ongeveer 20 ppm, wat de verandering is die we vandaag in minder dan een decennium krijgen. Zelfs dan doet CO2 altijd het tegenovergestelde van temperatuur, namelijk het daalt wanneer de temperatuur hoog blijft en stijgt het wanneer de temperatuur daalt.

Proxy’s uit verschillende delen van de wereld weerspiegelen soms belangrijke veranderingen in temperatuur, wind en neerslag. De veranderingen voor verschillende soorten proxy’s uit verschillende regio’s van de wereld onthullen meer dan 20 abrupte klimaatgebeurtenissen in de afgelopen 11.000 jaar ofwel ongeveer twee per millennium. Dit zijn tijden waarin klimaatparameters veel sneller veranderen dan de basislijnverandering van de lange termijn.

Ze lijken verschillende oorzaken te hebben, en veranderingen in broeikasgassen kunnen alleen een oorzaak zijn voor de laatste. Ik zal deze lijst niet bespreken, dat staat allemaal in mijn boek.

Maar vier van de grootste vonden plaats toen de zonneactiviteit erg laag was en worden gescheiden door veelvouden van 2500 jaar. De laatste drie zijn gescheiden door bijna die hoeveelheid tijd, en de eerste twee door bijna 5000 jaar, zoals weergegeven in figuur 7.

Figuur 7. Vier grote abrupte klimaatgebeurtenissen in het Holocene.

Kijken we naar de temperatuurreconstructie, zien we dat deze vier gebeurtenissen tot de grootste behoorden in termen van het temperatuureffect. De laatste staat bekend als de Kleine IJstijd, die samenvalt met de “pre-industriële” periode van het IPCC.

In figuur 7 hebben we de radiokoolstofcurve (paars en blauw) toegevoegd. Het is gebouwd sinds de jaren 1960 door duizenden wetenschappers en is rotsvaste wetenschap. Het is de basis voor koolstofdatering. Wetenschappers meten de verhouding van ¹⁴C (koolstof-14) tot ¹²C (koolstof-12) in hun monster en stellen een radiokoolstofdatum vast. Ik heb dat niet in de verticale as gezet om de grafiek te vereenvoudigen. Vervolgens gebruiken ze deze curve om deze radiokoolstofdatum te vertalen naar een kalenderdatum.

Soms wordt de zonneactiviteit gedurende een lange tijd erg laag en komen er meer kosmische straling op aarde aan die meer ¹⁴C produceert, en de radiokoolstofklok loopt sneller waardoor de monsters er jonger uitzien dan ze zijn. Dit levert de vreemde hobbels in de curve op. Ze komen overeen met grote zonneminima.

De vier klimaatgebeurtenissen vallen samen met vier van de grootste grote zonneminima uit het verleden. Ze zijn van het Spörer-type, die langere tijd lopen en waar de zonneactiviteit het meest vermindert.

Er is een recente studie over de vroegere menselijke bevolking op de Britse eilanden. De menselijke bevolking neemt toe na de aankomst van boeren op de Britse eilanden en bevolkingsgetallen tonen een zeer goede overeenkomst met de temperatuurreconstructie. Verschillende van de veranderingen in bevolking (rood) vallen samen met de veranderingen in de grafiek. Als we kijken naar de laatste drie grote klimaatgebeurtenissen, zien we een aanzienlijke bevolkingsafname die samenvalt met klimaat. Kijk hoe de rode bevolkingscurve daalt.

Deze overeenkomst tussen onafhankelijke bronnen heet conciliatie en het zegt ons dat we naar een echt fenomeen kijken. Wanneer de zonneactiviteit lange tijd afneemt, neemt het klimaat een duik en lijden de mensen. Geen enkele andere verklaring kan gerelateerd worden met deze gegevens. Paleoklimatologen hebben dit al lang erkend. Ze schreven de hele tijd in hun artikelen (zie een lijst van de belangrijkste hier) over de zonnemodulatie van het klimaat op duizend- of honderdjarige tijd vlakken. Ze koppelen lage zonneactiviteit aan afkoelingsgebeurtenissen en ze praten zelfs over cyclische veranderingen veroorzaakt door kleine variaties in zonnestraling.

Het zijn goede wetenschappers in hun vakgebied, maar niemand luistert naar hen. Dit is verkeerd en we kunnen niet uitleggen waarom ze worden genegeerd. Waarom is de zonne/klimaat relatie niet beter onderzocht? Ik heb naar meer dan honderd artikelen gekeken om te zien wat de verschillende proxy’s rapporteerden dat er in verschillende delen van de wereld gebeurde tijdens deze vier abrupte klimaatgebeurtenissen. Het verbaast me zeer dat dit nog niet eerder is gedaan. Waarom moest een moleculaire bioloog dit onderzoek doen?

Het resultaat komt precies overeen met een volledige reorganisatie van de atmosfeer, die enkele decennia tot een eeuw duurt en ernstige afkoeling veroorzaakt. De Hadley-cel trekt samen, de polaire cel zet uit, de temperatuurgradiënt tussen de evenaar en de polen wordt groter en meer warmte wordt poolwaarts getransporteerd, waardoor de noordelijke middelste breedtegraden worden afgekoeld. Zie figuur 8.

Figuur 8. De reorganisatie van de atmosfeer die plaatsvindt door abrupte klimaatgebeurtenissen, veroorzaakt door clusters van lange zonneminima.

Het Noordpoolgebied warmt aanvankelijk op door toegenomen warmtetransport, maar naarmate er in de winter meer energie verloren gaat aan de polen, begint de hele planeet af te koelen, ook in het Noordpoolgebied. Het effect is het sterkst op de noordelijke middelste breedtegraden.

Hoe langer de situatie duurt, hoe kouder de planeet wordt, ondanks dat de zonneactiviteit op hetzelfde lage niveau blijft, niet veel lager dan tijdens een regulier zonneminimum zoals in 2009. Het is alsof je in de winter een deur opent voor of een minuut of zes uur. In het tweede geval wordt het huis veel kouder.

Het herstel van deze atmosferische reorganisatie is ook langzaam en resulteert in een lange periode van opwarming zodra de zonneactiviteit weer normaal wordt.

Eerdere klimaatanalyses vertelden ons al dat klimaatverandering en veranderingen in CO2 meestal niet correleren. De meest abrupte klimaatgebeurtenissen die we in het verleden kunnen identificeren, vonden plaats in afwezigheid van betekenisvolle veranderingen in broeikasgassen, terwijl we juist wel verschillende van de gebeurtenissen in verband kunnen brengen met veranderingen in de zonneactiviteit.

Laten we dus eens kijken wat de wetenschap ons kan vertellen over natuurlijke klimaatveranderingen die nu plaatsvinden. Dit is de natuurlijke klimaatverandering die dus volgens het IPCC er niet toe doet.

De AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) wordt gedefinieerd als een oscillerende verandering in de temperatuur van het zeeoppervlak in de Noord-Atlantische Oceaan. Figuur 9 is een afbeelding die laat zien dat tijdens een warme AMO, de warmte-accumulatie op de middelste breedtegraden een probleem met warmtetransport veroorzaakt.

Figuur 9. Zeeoppervlak temperaturen tijdens een warme AMO.

De energietoevoer naar het klimaatsysteem is van jaar tot jaar bijna constant, maar het energietransport is dat niet, en warmte hoopt zich op bepaalde tijden in bepaalde regio’s op, zoals we zien in figuur 9.

Hel plaatje laat dus zien hoe warmte uit het equatoriale gebied wordt gehaald en poolwaarts wordt gericht, en per de definitie van de AMO, richt figuur 9 zich op de Atlantische Oceaan. Wanneer we ons richten op de Stille Oceaan, zien we iets soortgelijks dat we de Pacific Decadal Oscillation of PDO noemen.

Het stijgende deel van de AMO duidt op minder poolwaarts transport, dus warmte hoopt zich op in dat bassin. Het dalende deel geeft het tegenovergestelde aan.

Als we kijken naar de cumulatieve en gedetrendeerde PDO (figuur 10, middenpaneel) zien we dat de fasen vrij goed overeenkomen met de AMO, met enkele verschillen tussen bekkens.

Figuur 10. De Atlantische Multidecadale Oscillatie (AMO) vergeleken met de gedetrendeerde cumulatieve Pacific Decadal Oscillation (PDO) en de wereldwijde gemiddelde oppervlaktetemperatuur anomalie (Hadcrut 4).

Zoals werd ontdekt in de jaren 1990, hebben deze oscillaties een sterke invloed op de wereldwijde temperatuur. Als we de temperatuurgegevens bekijken (onderste paneel in figuur 10), kunnen we zien dat het effect ongeveer 0,3° Celsius is.

Het IPCC is alleen geïnteresseerd in het prentje dat ik in het onderste deel van figuur 10 heb laten zien. Dat betekent dat ze aannemen dat de oceanische oscillatie stationair is, wat het niet is. Het had niet dezelfde amplitude en periode tijdens de Kleine IJstijd. De amplitude van de oscillatie werd een stuk sterker rond 1850, toen de opwarming van de aarde begon, wat suggereert dat het bijdroeg aan de opwarming van de aarde.

Dan komen we nu bij El Niño…

El Niño maakt deel uit van het warmtetransportsysteem. Wanneer te veel warmte zich ophoopt in de tropische Stille Oceaan, verplaatst El Niño het naar de atmosfeer.

Figuur 11. Links vergelijken we La Niña (blauw) met ENSO Neutral (oranje) en jaarlijkse zonnevlekken (grijs). ENSO neutraal en La Niña wisselen elkaar af. Lage zonnevlekactiviteit suggereert normaal gesproken La Niña. Het rechterpaneel is een frequentieplot van ENSO-gebeurtenissen.

Gekleurde vierkanten in de figuur vertegenwoordigen de relevante conditie voor elk jaar. Wanneer we de frequentie voor elke gebeurtenis afzonderlijk analyseren, ontdekken we dat de frequentie van La Niñas (in blauw) sterk anticorreleert met de frequentie van neutrale jaren (in oranje). (Er is geen rode curve omdat El Niño frequentie niet wordt weergegeven, de grijze curve is de zonnecyclus).

El Niños vinden plaats wanneer er voldoende warm water is opgehoopt, maar de rest van de jaren wordt de beslissing om een La Niña of een neutraal jaar te zijn sterk beïnvloed door de zonnecyclus. Neutrale jaren volgen op zonneactiviteit, terwijl La Niñas het tegenovergestelde doen.

Dit komt tot uiting in een frequentieanalyse van El Niño door een piek in temperatuurverandering bij de 11-jarige frequentie (rechterpaneel van figuur 11). De grafiek is afkomstig uit een artikel uit 2010 dat deze piek niet noemt, alleen de andere.

Door de manier waarop zonnestraling op aarde aankomt, komt er meer energie het klimaatsysteem binnen via de tropen dan er uitkomt. Over de rest van de planeet verlaat meer energie het klimaatsysteem dan er binnenkomt. Om te voorkomen dat de tropen continu opwarmen en de rest van de planeet continu afkoelt, moet warmte poolwaarts worden getransporteerd.

Dit warmtetransport is verantwoordelijk voor wat wij het weer en de hydrologische cyclus noemen. Alles gebeurt omdat er energie door het systeem loopt. Gemiddeld verlaat energie het klimaatsysteem op een hogere breedtegraad dan waar het binnenkomt, zoals weergegeven in het linkerpaneel van figuur 12.

Figuur 12. Poolwaarts meridionaal transport van energie. De rechtergrafiek toont de splitsing tussen zeetransport en atmosferisch transport. Behalve in de diepe tropen doet de atmosfeer het meeste transport.

Wij begrijpen dit transport nog niet zo goed. Modellen doen het slecht om het te dupliceren.

De rechter grafiek laat zien hoeveel energie er op elke breedtegraad wordt getransporteerd. Het heeft een merkwaardige vorm omdat de evenaar slechts een lijn is en er heel weinig energie overheen wordt getransporteerd, en de polen zijn slechts een punt dat heel weinig zonne-energie ontvangt. De geometrie van de aarde dicteert dat het transport het grootst is bij ongeveer 35°, omdat daar warmte van de helft van het halfrond naar de andere helft wordt getransporteerd.

Dicht bij de evenaar transporteren de oceanen het grootste deel van de hitte naar de pool, maar kort daarna brengen de oceanen deze warmte over naar de atmosfeer, en op de middelste breedtegraden doet de atmosfeer het grootste deel van het poolwaartse warmtetransport. Op de hoge breedtegraden is de atmosfeer verantwoordelijk voor bijna al het poolwaartse warmtetransport.

Figuur 13. Nettowinst van energie (rood) en nettoverlies (blauw) per breedtegraad.

In figuur 13 zien we de netto flux van straling tijdens de winter op het noordelijk halfrond aan de bovenkant van de atmosfeer. Ik heb de grafiek omgekeerd, dus de nullijn vertegenwoordigt de top van de atmosfeer, dat wil zeggen de hoogte waar de gemiddelde inkomende energie van het noordelijk halfrond gelijk is aan de uitgaande energie. Het rode gebied is de netto-energie in het klimaatsysteem en het blauwe gebied is de netto-energie uit het systeem naar de ruimte. De grafiek is niet gecorrigeerd voor de geometrie van de aarde. De stippellijn is het temperatuurprofiel voor het oppervlak in Januari.

Uit figuur 13 blijkt duidelijk dat zowel het grotere energieverlies als de steilere temperatuurgradiënt in deze tijd van het jaar een veel groter warmtetransport naar de Noordpool vereisen. Als gevolg hiervan wordt de atmosferische circulatie, als de primaire warmteverhuizer, actiever tijdens de lokale winter op elk halfrond.

Zie het als een wip-wap. Meridionaal transport en atmosferische circulatie gaan van sterkste tijdens de winter op het ene halfrond naar het laagste zes maanden later. En deze wip-wap beïnvloedt de rotatiesnelheid van de planeet …

Figuur 14. De rotatiesnelheid van de aarde (als de verandering in de lengte van de dag in milliseconden) van 2000 tot 2002. Snellere rotatie is naar beneden. De winters op het zuidelijk halfrond worden weergegeven in blauwe en de winters op het noordelijk halfrond in rood.

Na de uitvinding van de atoomklok in de 50’s zijn we in staat om de lengte van de dag met microseconde-precisie vast te stellen sinds de jaren 1960. Alhoewel de halfjaarlijkse verandering in warmtetransport op beide hemisferen vergelijkbaar is, is de halfjaarlijkse verandering in rotatiesnelheid dat niet, omdat de verdeling van land en oceaan tussen hemisferen zeer asymmetrisch is. Let dus niet op het verschil in pijllengte, omdat dit niet gerelateerd is aan het probleem. Deze halfjaarlijkse verandering in de rotatiesnelheid van de aarde wordt beïnvloed door de zonnecyclus, zoals weergegeven in figuur 15. Dit effect is sinds de jaren 1960 elk decennium gemeld en nooit weerlegd, alleen veronachtzaamd.

Figuur 15. Veranderingen in de rotatiesnelheid van de aarde worden gemoduleerd door zonneactiviteit.

Hier citeer ik 3 rapporten in de afgelopen 12 jaar en 2 grafieken daarvan. In mijn boek heb ik alleen het effect gemeten tijdens de NH-winter, wat het grotere effect geeft dat wordt weergegeven met de continue zwarte curve. De stippelcurve is van Tatiana Barlyaeva et al. met behulp van een meer geavanceerde methode over de hele dataset.

Voor mij is dit enorm belangrijk. Voor zover ik me kan herinneren was alleen Superman in staat om de rotatie snelheid van de aarde te veranderen. Zwaartekracht ook, maar hier hebben we het over een kleine verandering, een tiende van een procent in zonnestraling. En toch vertelt het IPCC ons dat zo’n kleine verandering ons klimaat niet veel beïnvloedt…Welnu, hier is het onweerlegbare bewijs dat dit wel het geval is. De enigste manier waarop zonnestraling de rotatie snelheid kan veranderen, is door de wereldwijde atmosferische circulatie te veranderen. Wanneer de zonneactiviteit laag is, draait de aarde in de winter sneller, wat impliceert dat het de atmosferische circulatie sterker maakt en meer warmte naar de pool transporteert. En het tegenovergestelde gebeurt wanneer de zonneactiviteit hoog is. Dus gewoon wetenschappelijk bewijs toont aan dat oceanische oscillaties het klimaat en het meridionaal transport sterk beïnvloeden.

El Niño maakt ook deel uit van het transportsysteem en wordt ook gemoduleerd door zonneactiviteit. Dus de atmosferische circulatie in de winter wordt gemoduleerd door zonneactiviteit.

Na het raadplegen van vele duizenden artikelen, waarvan er meer dan 750 in mijn boek worden genoemd, kreeg ik het radicale idee dat natuurlijke klimaatverandering in wezen een verandering is in het transport van energie en dat wat er in de winter aan de polen gebeurt, de reden is waarom we ons in een ijstijd kunnen bevinden en omgekeerd een van de belangrijkste redenen kan zijn waarom de planeet de afgelopen eeuwen is opgewarmd. Ik noemde dit idee de Winter Gatekeeper-hypothese.

Wat deze hypothese stelt, is dat het belangrijkste deel van het natuurlijke klimaatveranderingsmechanisme op alle tijdschalen een aanhoudende verandering is in de hoeveelheid energie die naar de polen in de winter wordt getransporteerd. Op verschillende tijdschalen beïnvloeden verschillende factoren dit meridionale transport.

De polaire vortex fungeert als een energiebarrière voor de pool in de winter. Deze sterkte regelt hoeveel energie er elke winter verloren gaat aan de polen. Op honderdjarige tijdschalen is zonneactiviteit de belangrijkste factor die meridionaal transport reguleert. [Opmerking Henry Pool: Zie bv. ook https://www.climategate.nl/2019/10/84861/]. Het doet dit door de sterkte van de polaire vortex en de atmosferische circulatie in de winter te beïnvloeden. Zonneactiviteit werkt door stratosferisch ozon en verandert de planetaire flux die uiteindelijk de polaire vortexsterkte regelt. Zo werkt de Zon op het klimaat als een winterpoortwachter.

Aanhoudende lage zonneactiviteit veroorzaakt een verhoogd energieverlies door de planeet, afkoeling van de noordelijke middelste breedtegraden en opwarming van het Noordpoolgebied. Aanhoudend hoge zonneactiviteit heeft het tegenovergestelde effect.

Figuur 16. De stratosferische polaire vortex in Januari, als de temperatuurgradiënt in graden C per 100 km. 20 hPa is op een hoogte van ongeveer 23 km of 77.000 voet.

Figuur 16 is een grafische weergave van het concept: winterpoortwachter. Het toont de horizontale temperatuurgradiënt in graden Celsius per honderd kilometer in de stratosfeer tijdens de maand Januari. Iets soortgelijks gebeurt in de troposferische polaire vortex die doorloopt tot in de middelste troposfeer. Het gebied binnen deze barrière is in constante duisternis en extreem koud. Weinig van de warmte buiten passeert deze barrière, tenzij de vortex verzwakt.

Wat de sterkte van deze barrière beïnvloedt, vormt een winterpoortwachter, en de Zon handelt als zodanig. Figuur 16 komt uit een recent artikel van Svetlana Veretenenko. Haar werk ondersteunt mijn bevinding dat zonneactiviteit de wereldwijde atmosferische circulatie gedeeltelijk beïnvloedt via de polaire vortex.

Dit is een belangrijk onderdeel van de winterpoortwachtershypothese. Mijn hypothese is meer volledig, omdat het beschrijft hoe dit wordt bereikt door stratosferische ozon en de planetaire golfflux, en hoe klimaatverandering gaat over meridionaal transport en alles wat het beïnvloedt, dus de zon is slechts een deel van het verhaal, hoewel het meest intrigerende deel. Cruciaal bewijs voor de winterpoortwachtershypothese is dat zonneactiviteit negatief correleert met de opwarming van het Noordpoolgebied in de winter, zoals weergegeven in figuur 17.

Figuur 17. Zonneactiviteit correleert negatief met de arctische wintertemperatuur.

De opwarming van de aarde versnelde sterk rond 1975, na een eerdere afkoelingsperiode. Arctische versterking (verbeterde opwarming aan de polen) is vanaf het begin een modelvoorspelling geweest, maar begon pas halverwege de jaren 1990. In 1997 vond een klimaatomslag plaats. Van toen af gaat er veel meer energie verloren naar de ruimte in het Noordpoolgebied. [Opmerking Henry Pool: 1997 Klopt met mijn eigen metingen!]

Bijna alle energie die tijdens de Arctische winter in de ruimte verloren gaat, wordt daarheen getransporteerd vanaf de lagere breedtegraden. Die energie heeft geen andere plek om naar de ruimte te gaan, omdat de energieflux door zee-ijs altijd van de oceaan naar de atmosfeer gaat. Frequente temperatuurinversies maken het oppervlak kouder dan de atmosfeer en stralingskoeling is dan het dominante energieproces is. Tegen de tijd dat de zon terugkeert is die energie voorgoed verdwenen.

Figuur 18. Tijdens de Arctische verschuiving tussen 1997 en 2005 nam de uitgaande winterstraling dramatisch toe en begon het de uitgaande zomerstraling te overtreffen.

Als je dus een verklaring wilt voor de inmiddels beroemde ‘pauze’ in de opwarming van de aarde tussen 1998 en 2014, hoef je niet verder te zoeken. De opwarming van de aarde werd na 1997 beroofd van veel energie door de Arctische verschuiving, en deze gegevens geven aan dat de pauze in 2023 doorgaat, ondanks de herverdeling van de El Niño-hitte in 2015.

Het effect van zonneactiviteit op energieverlies in het Noordpoolgebied is beslist geen overinterpretatie van onvoldoende gegevens. De anti-correlatie (Figuur 17) tussen zonneactiviteit en bv. de temperatuur in Groenland gaat minstens 2100 jaar terug.

Figuur 19. Anti-correlatie: meer zonneactiviteit veroorzaakt afkoeling van Groenland (en de Arctic).

Het artikel geciteerd in Figuur 19 werd gepubliceerd door erg goede en bekende klimaat wetschappers zoals Takuro Kobashi, Bo Vinther, Tom Blunier en James White. De titel van het artikel vat de studieresultaten goed samen, maar ignoreert een onontkoombare conclusie dat nergens in het rapport wordt genoemd. Het einde van het moderne zonnemaximum in de eenentwintigste eeuw veroorzaakt de opwarming van Groenland.

Het diagram in figuur 20 laat zien hoe meridionaal warmtetransport wordt beïnvloed door verschillende spelers en hoe het klimaat daarop reageert.

Figuur 20. Een schematische voorstelling van de winterpoortwachtershypothese.

Wanneer de zonneactiviteit dus hoog is, is de stratosferische temperatuurgradiënt sterker, wat een sterkere vortex bevordert. Maar dit effect kan worden tegengegaan door een oostelijke stratosferische tropische wind circulatie (QBOe) of door El Niño, dus variabiliteit is hoog.

Een sterke polaire vortex bevordert een zwak meridionaal transport, en als het samenvalt met een stijgende oceanische oscillatie fase (AMO), die ook het warmtetransport vermindert, is het resultaat een verbeterde opwarming van de aarde, een koude Arctic winter en warme winter op de continenten, zoals we hadden in het laatste kwart van de 20e eeuw.

Wanneer de zonneactiviteit laag is, is de stratosferische temperatuurgradiënt zwakker, wat een zwakkere vortex begunstigt. Maar dit effect kan weer worden tegengegaan door een westelijke tropische stratosferische wind circulatie (QBOw), door La Niña en door vulkaanuitbarstingen, dus de variabiliteit is ook hoog.

Een zwakke polaire vortex bevordert sterk meridionaal transport, en als het samenvalt met een afnemende oceanische oscillatie (AMO)-fase, die ook het warmtetransport verhoogt, is het resultaat verminderde opwarming van de aarde of zelfs afkoeling, een warme Arctische winter en koude winter op mid-latitude continenten, zoals we zien in het eerste kwart van de 21e eeuw.

De winterpoortwachtershypothese biedt een goede verklaring voor de evolutie van de oppervlaktetemperatuur in de afgelopen 120 jaar, wat aangeeft dat recente klimaatverandering een sterke natuurlijke component kan hebben.

Om het eenvoudiger te maken heb ik in de volgende grafiek de gegevens van de verticale as verwijderd en de andere gegevens worden gepresenteerd na het toepassen van een Gauss-filter.

Figuur 21. Het moderne zonnemaximum in vergelijking met de wereldwijde gemiddelde oppervlaktetemperatuur (middenpaneel) en de AMO ofwel: de Atlantische multidecadale oscillatie.

Twee van de belangrijkste factoren die van invloed zijn op het meridionale transport worden weergegeven, zonneactiviteit bovenaan en de Atlantische multidecadale oscillatie onderaan. In het midden is de wereldwijde oppervlaktetemperatuur die de opwarming van het begin van de 20ste eeuw, de afkoeling in het midden van de 20ste eeuw en de opwarming van de late 20ste eeuw laat zien.

Er is een overeenkomst tussen de warmtetransportsterkte en de wereldwijde gemiddelde oppervlaktetemperatuur, zoals aangegeven door de overlappende kleuren. De gegevens suggereren dat oceanische oscillaties een sterker effect hebben op transport en oppervlaktetemperatuur dan zonneactiviteit, zoals gezien in de opwarming van de jaren 1920 toen de zonneactiviteit laag was. Maar wat het verschil maakte voor de opwarmingsperiode van de late 20e eeuw was het moderne zonnemaximum. Het verhoogde de opwarming sterk in de jaren 1940 en in de periode 1975 tot 2000. Het verminderde ook de koeling in de periode 1945 tot 1975.

Dit suggereert dat natuurlijke klimaatverandering sterk heeft bijgedragen aan de opwarming van de aarde. Het zegt niet hoeveel van de opwarming natuurlijk is of hoeveel door de mens wordt veroorzaakt. Daar heb ik nog geen antwoord op. De winterpoortwachtershypothese levert wel een reeks voorspellingen op die opmerkelijk tegengesteld zijn aan wat klimaatmodellen voorspellen …. Aangezien de zonneactiviteit laag is en de AMO op het punt staat af te nemen, kunnen we tot ten minste 2035 weinig opwarming of zelfs lichte afkoeling verwachten.

[Opmerking Henry Pool: Merkwaardig. 2037 is het tijdstip dat ik en anderen hebben berekend voor een einde aan de natuurlijke afkoelingsperiode]

De 20ste eeuw was uitzonderlijk in termen van warmtetransportomstandigheden. We moeten minder opwarming verwachten in de 21e eeuw, ook al blijft het CO2 gehalte van de atmosfeer stijgen [Zie figuur 6]. Pas wanneer de zonneactiviteit weer hoger wordt, zal er weer afkoeling in het noordpool gebied zijn en zal de ijsgroei in de Arctic weer terugkomen. Er is niemand die dit verwacht en het zal voor iedereen een grote verrassing zijn als het zo gebeurt. Dit kan over minder dan twee decennia plaatsvinden.

De wetenschap achter deze nieuwe verklaring voor klimaatverandering van een miljoen jaar terug tot de volgende ijstijd wordt volledig ondersteund door meer dan 750 wetenschappelijke referenties in het boek dat ik onlangs publiceerde. Ik heb het boek erg goedkoop gemaakt, zodat iedereen het kan hebben, maar als iemand het niet kan kopen, kan mijn boek gratis worden gedownload van mijn ResearchGate-pagina.

Omdat deze materie allemaal complex is, schrijven Andy May en ik weer een boek om deze nieuwe hypothese uit te leggen. We proberen het gemakkelijker te maken voor iedereen die geïnteresseerd is. Maar besef wel dat we eigenlijk ook zeggen dat de wetenschap er eigenlijk nog lang niet uit is.

Ik had veel geluk dat ik Andy May heb leren kennen. We werken al vele jaren samen. Hij is een gepensioneerde petrofysicus met een zeer goed begrip van klimaatwetenschap en een zeer goede schrijver, een ongewone combinatie. Hij heeft drie boeken over klimaat geschreven die ik ten zeerste aanbeveel, en hij schrijft ook over geschiedenis. Hij heeft hier een klimaatblog waar je onze gezamenlijke of losse klimaatartikelen kunt vinden, en enkele van de cijfers die ik heb laten zien.

Ik wil ook Judith Curry en Peter Webster bedanken. Zonder Judy was mijn boek nooit gepubliceerd. Haar klimaatblog is waar mijn boek vorm kreeg tussen 2016 en 18 voordat de eerste editie door Springer werd geaccepteerd. Peter gaf zeer goed advies over de tweede editie.

Willie Soon heeft me door de jaren heen aangemoedigd en geholpen. Hij is een stralend licht en een rolmodel in de klimaatwetenschap.

Anthony Watts heeft in de loop der jaren veel van mijn artikelen op zijn site gepubliceerd.

En dit is het verhaal van mijn zoektocht naar natuurlijke klimaatverandering. De tijd zal leren hoe succesvol het is geweest. Maar voor mij is het een verhelderende reis geweest die ik vandaag graag met jullie wilde delen.

***

Over de auteur

Dr. Javier Vinós heeft tientallen jaren onderzoek gedaan naar neurobiologie en kanker aan het Howard Hughes Medical Institute, de University of California, de Britse Medical Research Council en de Spaanse Wetenschappelijke Onderzoeksraad. Zijn wetenschappelijke publicaties zijn meer dan 1.200 keer geciteerd door zijn collega’s. In 2015 leidden bezorgdheid over de effecten van de onbetwistbare klimaatverandering die plaatsvindt ertoe dat hij klimaatwetenschap ging bestuderen. Sindsdien heeft hij duizenden wetenschappelijke artikelen gelezen en gegevens geanalyseerd met betrekking tot tientallen klimaatvariabelen en honderden klimaatproxy‘s. In 2022 publiceerde Vinós het indrukwekkende boek Climate of the Past, Present and Future: A scientific debate. Een gratis pdf-versie van het boek is te downloaden op zijn webpagina. Een hardcover- of Kindle-versie kan ook bij Amazon worden gekocht.

***

De video van mijn presentatie is hier zien:

***