Sinds 2000 is er geen sprake meer van een opwarming van de aarde, ondanks toegenomen uitstoot van CO2. Hoe kan dat? Dit raadsel lijkt nu opgelost door onderzoek naar warmte- en koudestromen in de Stille Oceaan. Deze stromingen (El Niño en La Niña) hebben, in combinatie met een langjarige cyclus, de overtollige warmte opgeslagen in de diepten van de oceaan.
Natuurlijke klimaatcycli veroorzaakten veranderingen in de circulatiepatronen van de Stille Oceaan waardoor overtollige warmte werd opgenomen in de diepten van de oceaan. Dit is de meest waarschijnlijke verklaring voor de geringe opwarming van het aardoppervlak van de afgelopen tien jaar. Desalniettemin hebben we de afgelopen jaren enkele van de warmste zomers meegemaakt en wetenschappers verwachten dat de temperaturen binnenkort weer zullen stijgen.
Gemiddelde jaarlijkse temperatuur van het aardoppervlak sinds 1880 in vergelijking met de twintigste eeuw (1901-2000)(weergegeven met de stippellijn op ‘0’). Sinds 2000 is de temperatuur gestegen boven het gemiddelde, maar steeg niet aanzienlijk. Data afkomstig van het NOAA Natioal Climatic Data Center.
De ‘pauze’ in de waargenomen mondiale opwarming sinds 2000 volgde op een periode van snelle toename van warmte aan het eind van de twintigste eeuw. Vanaf het midden van de jaren ’70 stegen de temperaturen wereldwijd met 0,5 °C. Dit besloeg ongeveer een periode van 25 jaar. In deze periode werd het aardoppervlak iedere tien jaar een stukje warmer dan het voorgaande. Sinds de eeuwwisseling is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de aarde echter dicht bij nul gebleven.
Menselijke activiteit biedt een afdoende verklaring voor de opwarmingstendens
Oppervlaktetemperatuur van decennia sinds 1880 vergeleken met het gemiddelde van de twintigste eeuw (1901-2000) (weergegeven met de stippellijn ‘0’). De laatste drie decennia waren ieder op hun beurt de warmste die geregistreerd werden en ieder decennium was warmer dan het voorgaande. Data afkomstig van het NOAA Natioal Climatic Data Center.
Om te kunnen spreken van ‘opwarming van de aarde’ is het zaak om te kijken naar de lange termijn tendens -een verandering gedurende de loop van een eeuw of meer- en niet de verandering van jaar tot jaar, of zelfs van decennium tot decennium. De opwarmingstendens gedurende de afgelopen eeuw kan afdoende verklaard worden door de toename van CO2 en andere broeikasgassen sinds de Industriële revolutie. De hoeveelheid emissies is er ondertussen niet minder op geworden. Toch is het sinds 2000 niet warmer geworden. Wat is de oorzaak van deze pauze in de opwarming van het aardoppervlak? Wat is er gebeurd in het klimaatsysteem van de afgelopen tien jaar?
Het is mogelijk dat een langer durende minimale zonnecyclus, verscheidene vulkaanuitbarstingen en een verhoudingsgewijs lage hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer de afgelopen tien jaar bijgedragen hebben aan de tijdelijke afkoeling van de atmosfeer. Recent onderzoek suggereert echter dat de natuurlijke variabiliteit van het klimaat -natuurlijke, korte termijnfluctuaties in het klimaatsysteem die zich voordoen van jaar tot jaar of langer- de meest cruciale rol heeft gespeeld. Overtollige warmte van het aardoppervlak is daardoor overgebracht naar de diepten van de oceaan.
El Niño of La Niña zijn gedurende een of twee jaar van invloed op de mondiale temperatuur
Een van de meest bekende veroorzakers van schommelingen van het natuurlijke klimaat -de El Niño Southern Oscillation (ENSO) cyclus- veroorzaakt golvingen in de temperatuur van het wateroppervlak van de Stille Oceaan. Hoewel ENSO van de evenaar afkomstig is, is een sterke El Niño of La Niña in staat om wereldwijd temperaturen te laten stijgen of dalen gedurende een of twee jaar. Sinds het laatste grote El Niño verschijnsel in 1997-1998 domineerde een serie van La Niña verschijnselen het tropische gebied rond de Stille Oceaan. Hierdoor trad een langduriger afkoeling van het zeewateroppervlak op, waardoor waarschijnlijk de mondiale temperatuursstijging tot stilstand kwam.
De grafiek toont de oceanische Niño Index (de fluctuaties van de gemiddelde temperatuur van het zee-oppervlak in een centraal gebied van de tropische Stille Oceaan) van 1980-2012. Afkoelingsverschijnselen van La Niña (blauwe balken) in de afgelopen tien jaar hebben zich vaker voorgedaan dan opwarmingsverschijnselen door El Niño (rode balken). Data afkomstig van het NOAA Natioal Climate Prediction Center.
Bewijs voor de wereldwijde invloed van deze La Niñas komt van een innovatief modelexperiment door een team van wetenschappers van het Scripps Institution of Oceanography. Het model volgde de geobserveerde temperaturen in de tropische Stille Oceaan nauwkeurig in een poging de La Niña verschijnselen na te bootsen. Het model liet daarbij geen significante tendens zien naar mondiale opwarming vanaf 2000. Dit leidde voor de groep tot de aanname dat mondiale temperaturen de afgelopen tien jaar hadden moeten blijven stijgen -ware het niet dat zich een afkoeling voordeed in de Stille Oceaan.
De overtollige warmte verdwijnt niet
Dat de mondiale temperatuur van het aardoppervlak niet aanwijsbaar is gestegen, wil overigens niet zeggen dat de onbalans van warmte en energie op aarde is verdwenen. In het systeem van de aarde kunnen namelijk verschillende dingen gebeuren met overtollige warmte die is opgeslagen in broeikasgassen; het kan, onder andere, water doen verdampen, het kan ijs doen smelten en het kan zich, door veranderende stromingen, mengen in de oceaandiepten.
Deze vermenging, tezamen met de natuurlijke capaciteit van water om warmte op te slaan, maakt de oceanen tot de grootste absorbeerder van warmte ter wereld; wetenschappers schatten dat de oceanen meer dan 90 procent van de overtollige warmte absorberen die in de vorm van broeikasgassen opgeslagen is in de atmosfeer. Bij het analyseren van patronen van temperaturen in de oceaan op verschillende dieptes, zagen wetenschappers dat de temperaturen in de diepe oceaan -gemeten op circa 800 meter onder het wateroppervlak- rond 2000 aanzienlijk begonnen te stijgen, terwijl ondieper water trager opwarmde. Deze afwijking deed zich voor in de zelfde periode dat een natuurlijke klimaatcyclus, de Pacific Decadal Oscillation (PDO) omsloeg naar een negatieve fase.
Jaarlijkse oceaanwarmte van de afgelopen veertig jaar vergeleken met het gemiddelde van 1958-1965 (stippellijn bij ‘0’) voor verschillende dieptelagen in de oceaan; van het oppervlaktewater tot 300 meter (grijs),700 meter (blauw) en de totale diepte tot 2000 meter (paars). Het oppervlaktewater warmde langzamer op (de lijn is bijna horizontaal sinds ca. 2005) dan diepere wateren (steile toename). Afbeelding overgenomen van figuur 1 uit Balmaseda et al., 2013 (pdf).
De Pacific Decadal Oscillation beinvloedt het klimaat voor een periode van tien jaar
De PDO is vergelijkbaar met de ENSO cyclus. Maar, anders dan de ENSO cyclus, die op jaarbasis van invloed is op het klimaat, beïnvloedt de PDO het klimaat op tienjarige schaal. De negatieve fase van de PDO cyclus heeft sinds eind 1990 bijgedragen aan de afkoeling van het zeewateroppervlak van de Stille Oceaan. Krachtige winden omwoelden de oceaan en brachten het oppervlaktewater naar beneden, diep de oceaan in, waardoor de warmte getransporteerd werd naar grotere diepten.
De diepe oceaan mag dan in staat zijn geweest om overtollige warmte in de vorm van broeikasgassen te ‘verbergen’, daarmee bijdragend aan de ‘pauze’ in de opwarming van de aarde de afgelopen tien jaar, wetenschappers weten dat warmte of energie niet zomaar verdwijnt. Het is goed mogelijk dat de natuurlijke oceaancirculatie iets van de extra warmte die is weggeborgen in de diepten van de oceaan terugbrengt naar de oppervlakte, wat bijvoorbeeld kan gebeuren tijdens een El Niño verschijnsel.
Ondertussen blijven andere milieu-indicatoren van klimaatverandering -smeltend ijs in Groenland, het terugtrekken van het Noordpoolijs, de stijging van het zeewaterniveau- het signaal uitzenden dat de aarde nog steeds opwarmt. Gedurende de komende eeuw zal de door de mensheid veroorzaakte opwarming doorgaan, met een natuurlijke variabiliteit van decennium tot decennium die deze versnelt of vertraagt.
Caitlyn Kennedy is wetenschappelijk redacteur bij climate.gov. Dit artikel verscheen op 8 november 2013 en is peer reviewed door: Kevin Trenberth, Dan Barrie en Ping Xie.
Referenties en gerelateerde artikelen:
Held, I.M. (2013), Climate science: The cause of the pause. Nature 501, 318-319.
Temperature Plateau Likely Due to Deep Ocean Warming. Climate Central. Published July 23, 2013.
AR5 Working Group I Physical Science Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change
Balmaseda, M. A., K. E. Trenberth and E. Källén (2013), Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content. Geophys. Res. Lett., 40, Doi: 10.1002/grl.50382.
Kosaka Y., and S-P. Xie (2013) Recent global-warming hiatus tied to equatorial Pacific surface cooling. Nature, 501, 403-407, doi: 10.1038/nature12534
Solomon, S., et al., (2010), Contributions of stratospheric water vapor to decadal changes in the rate of global warming. Science, 327, 1219-1223.
Trenberth, K. E., J. T. Fasullo, and J. Kiehl (2009), Earth’s global energy budget. Bull. Amer. Meteor. Soc., 90, 311-323.
Trenberth, K. E., and J. T. Fasullo (2010), Tracking Earth’s energy. Science, 328, 316-317.
Trenberth, K. E., and J. T. Fasullo, 2013: An apparent hiatus in global warming? Earth’s Future. Doi: 10.002/2013EF000165. In press.
]]>