Wetenschappers voorspellen dat de periode 2018-2022 ongebruikelijk warm zal zijn.

Het lijkt erop dat we een nieuw record gaan vestigen: 2018 kan weleens het warmste jaar worden dat we ooit hebben gemeten. Maar of dat record lang zal staan? Het lijkt twijfelachtig nu onderzoekers in het blad Nature Communications voorspellen dat 2018 het eerste jaar in een reeks van vijf uitzonderlijk warme jaren zal zijn.

Model
De onderzoekers trekken die conclusie met behulp van een statistisch model. Het model voorspelt dat natuurlijke fluctuaties de opwarming van de aarde tijdelijk een boost zullen geven, waardoor het de komende jaren extra warm is en de kans op hittegolven en daarmee samenhangende droogte toeneemt.

Experimenteren
“Het idee voor dit onderzoek ontstond vanuit de klimaat-hiatus,” vertelt onderzoeker Sybren Drijfhout, verbonden aan de Universiteit Utrecht, aan Scientias.nl. Hij verwijst daarmee naar een periode aan het begin van deze eeuw waarin het klimaat bijna niet opwarmde en de klimaatverandering leek stil te staan. Met de nadruk op ‘leek’. Want de laatste tien jaar is duidelijk geworden dat de klimaat-hiatus in zekere zin een illusie was: de opwarming van de aarde werd in deze periode gemaskeerd door de oceanen die tijdelijk meer warmte aan de atmosfeer onttrokken, waardoor de temperatuur aan het oppervlak minder hard steeg. “Wij vroegen ons af of we op basis van die relatie – tussen de warmte-opname in de oceaan en de oppervlaktetemperatuur – fluctuaties in de wereldgemiddelde temperatuur konden voorspellen.” Drijfhout en collega Florian Sévellec gingen ermee experimenteren. “We maakten daarbij gebruik van klimaatmodellen die herhaaldelijk hetzelfde klimaatscenario doorrekenen, maar elke keer met net iets andere beginvoorwaarden.” Wanneer je zo’n model meerdere keren doorrekent – men noemt dergelijke calculaties ook wel ‘klimaatruns’ – en die calculaties middelt, krijg je een beeld van hoe het klimaat reageert op onze broeikasgassen. “En de verschillen tussen het gemiddelde van dat ensemble aan klimaatruns en individuele klimaatruns onthult de natuurlijke variatie.” Met behulp van deze modellen ‘trainden’ de onderzoekers hun statistische model. “In eerste instantie was de voorspelwaarde niet zo goed. Tot we besloten om echt alleen naar de temperatuur zelf te kijken. We stelden de vraag: wat is nu de jaargemiddelde temperatuur? En: wat was de jaargemiddelde temperatuur in de tien jaar ervoor? En vervolgens rekende het statistische model op basis van die data uit hoe waarschijnlijk het is dat het volgend jaar of over vijf jaar door toedoen van natuurlijke fluctuaties net zo warm of warmer is.”

“Het model voorspelt dat we extra warme jaren mogen verwachten. Jaren die warmer zijn dan de geforceerde trend”

Toetsen
De onderzoekers toetsten het statistische model onder meer op waarnemingen, oftewel reeds gemeten temperaturen. “Daarbij moesten we eerst het geforceerde deel van de opwarming eruit halen,” legt Drijfhout uit. “Dat wil zeggen: de opwarming die het resultaat is van CO2-uitstoot, aerosolen, vulkaanuitbarstingen, enzovoort. Wat we overhielden was een tijdserie met natuurlijke fluctuaties. En het model bleek best goed te ‘voorspellen’ hoe we van de ene naar de andere fluctuatie gaan.” Drijfhout en Sévellec lieten het statistische model ook los op de klimaat-hiatus. En ook die periode van geringe opwarming bleek het model goed te ‘voorspellen’. “Vervolgens hebben we een voorspelling voor de toekomst gedaan. En het model voorspelt dat we extra warme jaren mogen verwachten. Jaren die warmer zijn dan de geforceerde trend.”

Oceaan
De door het statistisch model voorspelde ‘extra hitte’ komt dus bovenop de opwarming die we in het kader van klimaatverandering al mogen verwachten en is te wijten aan natuurlijke fluctuaties. Maar welke mechanismen liggen dan aan die ‘extra warmte’ ten grondslag? “We denken dat de oceaan de belangrijkste factor is,” stelt Drijfhout. “De oceaan kan meer of minder warmte opnemen en ook meer of minder warmte afgeven.” Wanneer de oceaan meer warmte opneemt – zoals tijdens de klimaat-hiatus – stijgt de temperatuur aan het oppervlak minder hard. Maar wanneer de oceaan minder warmte opneemt, zal de temperatuur aan het oppervlak harder stijgen. Drijfhout denkt dat de extra warme jaren die in het verschiet liggen, weleens een respons op de klimaat-hiatus kunnen zijn: nadat de oceanen veel warmte hebben opgenomen, volgt nu een periode waarin ze minder warmte opnemen. “Daarnaast speelt mogelijk ook het feit dat de oceaan warmte kan herverdelen, een rol,” aldus Drijfhout. “De oceaan kan warmte van boven naar onderen verplaatsen en vice versa. Wanneer warmte van onder naar boven wordt verplaatst, leidt dat aan het oppervlak tot hogere temperaturen. Zo’n herverdeling kan voortkomen uit een verandering in sterke stromingssystemen – zoals de Warme Golfstroom, bijvoorbeeld – maar ook door sterker of zwakker wordende windgedreven stromingen in het bovenste gedeelte van de oceaan.”

“Het statistisch model kan gewoon op een laptop draaien en komt binnen een paar honderdste van een seconde met een voorspelling”

Decadale predictiesystemen
Het is niet voor het eerst dat onderzoekers zich aan zogenoemde decadale predictiesystemen wagen. Er is al veel langer interesse in het voorspellen van de jaargemiddelde temperatuur over een periode van vijf tot tien jaar. Maar het ontwikkelen van zo’n systeem – dat in feite tussen een weer- en klimaatmodel inzit – is kostbaar en tijdrovend gebleken. “Het KNMI heeft er 20 jaar geleden mee geëxperimenteerd, maar is er uiteindelijk mee gestopt. In het buitenland – bijvoorbeeld de VS en Groot-Brittannië – zijn nog wel onderzoeksinstituten die eraan werken.” Maar veelal moeten zij hun toevlucht zoeken tot supercomputers die wekenlang aan het rekenen zijn om tot een voorspelling te komen. De aanpak van Drijfhout en Sévellec is veel eenvoudiger. Het statistisch model kan gewoon op een laptop draaien en komt binnen een paar honderdste van een seconde met een voorspelling. “We hebben onze voorspellingen ook getoetst met de voorspellingen van het UK METOffice (de Britse tegenhanger van het KNMI, red.) die gebaseerd zijn op een veel ingewikkelder model dat wekenlang op een supercomputer moet draaien en ons model bleek – wanneer we ons concentreren op de wereldgemiddelde temperatuur – net zo goed of zelfs beter te zijn.”

Relevant
Het is bijzonder veelbelovend. Want terwijl klimaatmodellen al jarenlang voorspellen wat er over decennia gaat gebeuren, is er ook dringend behoefte aan systemen die op kortere termijn met voorspellingen kunnen komen. “De belangrijke studie van Sévellec en Drijfhout bevestigt dat er meer kans is op extreme temperaturen in het komende decennium en resulteert in een methode om de frequentie en locatie van extreme temperaturen op jaarbasis accurater te voorspellen,” aldus Peter Sainsbury, verbonden aan de universiteit van Sydney en niet betrokken bij het onderzoek. “Dergelijke informatie is van immense waarde voor gezondheids-, sociale en rampenbestrijdingsdiensten en samenlevingen voor het voorkomen van ziekten, verwondingen en sterfte die voortkomt uit extreme weersomstandigheden.”

Hoewel het werk van Drijfhout en Sévellec nu al op veel interesse kan rekenen, ziet Drijfhout nog genoeg mogelijkheden om het statistische model verder te verbeteren. “Nu is het een zogenoemd eendimensionaal model,” vertelt hij. “Het kijkt maar naar één grootheid en dat is temperatuur. Het zou mooi zijn als we andere dimensies kunnen toevoegen, denk bijvoorbeeld aan neerslag en droogte.” Ook zou het model een stuk relevanter worden als het niet alleen kon voorspellen wat de wereldgemiddelde temperatuur gaat doen, maar ook de ontwikkeling van de regionale temperatuur (bijvoorbeeld: in de EU) kan voorspellen.