In 2003 trof Europa een dodelijke hittegolf die een nieuw tijdperk van klimaatwetenschap zou inluiden. Alleen al in juli en augustus vroegen temperaturen boven de 115 ° F bijna 70.000 levens. Hoewel de gemiddelde wereldtemperaturen sinds het midden van de 20e eeuw met een constante stijging zijn gestegen, waren van toen tot nu toe sterke hittegolven gedocumenteerd. Voor klimaatwetenschappers betekende dit dat het vrijwel onmogelijk was om de hittegolf toe te schrijven aan de opwarming van de aarde.
gerelateerde inhoud
- Orde maakt steden gemakkelijk te navigeren - het kan ze ook heter maken
- Hoe kuststeden evolueren om te gaan met extreme regen
- Klimaatverandering en kabeljauw veroorzaken een heck van een kreeft boom in Maine
- Hoe de nationale parken het spel “What If” spelen om zich voor te bereiden op klimaatverandering
Dus toen een team van Britse onderzoekers milieugegevens en modelsimulaties gebruikten om een statistisch verband te leggen tussen klimaatverandering en de hittegolf, kregen ze aandacht.
Hoewel ze niet konden bewijzen dat de opwarming van de aarde de brander had 'veroorzaakt', beweerden de wetenschappers dat opwarming door menselijke emissies het risico op extreme weersomstandigheden had verdubbeld. Gepubliceerd in Nature, hun eerste studie in zijn soort, lanceerde het nieuwe veld van 'attributiewetenschap', dat observaties en modellen gebruikt om de factoren die tot extreme klimatologische gebeurtenissen leiden, uit elkaar te halen.
In de jaren daarna hebben betere modellen en meer gegevens klimaatwetenschappers geholpen om veel beter te worden in het voorspellen van extreem weer. Maar hoe zeker kunnen wetenschappers deze extreme weersomstandigheden toeschrijven aan antropogene klimaatverandering? Zullen ze ooit definitief kunnen zeggen dat onze uitstoot een specifieke droogte, tornado of hittegolf heeft veroorzaakt?
We stellen deze vragen aan drie experts die milieugegevens en modelleringstechnieken gebruiken om extreem weer en wereldwijde klimaatverandering te bestuderen.
Voor alle duidelijkheid, wetenschappers kunnen en beweren dat antropogene klimaatverandering brede wereldwijde effecten heeft, van smeltende ijskappen en zeespiegelstijging tot verhoogde neerslag. "Veel bewijslijnen tonen aan dat menselijke activiteiten, met name de uitstoot van broeikasgassen, primair verantwoordelijk zijn voor recent waargenomen klimaatverandering, " leest een federaal klimaatveranderingsrapport dat in januari in conceptvorm is gepubliceerd en vorige week door de New York Times is gepubliceerd .
Dankzij de vooruitgang in supercomputing en pooling van honderden klimaatmodellen ontwikkeld door onderzoekers over de hele wereld, zijn ze ook statistischer dan ooit om te zeggen dat intense stormen, droogtes en recordbrekende hittegolven met verhoogde frequentie door mensen optreden. "Tien jaar geleden hadden we dat niet kunnen doen, " zegt Ken Kunkel, een klimaatwetenschapper aan de North Carolina State University die ook samenwerkt met de National Oceanic and Atmospheric Administration.
Maar het is moeilijker om individuele weersomstandigheden uit elkaar te halen. De geschiedenis van de planeet is bezaaid met onverwachte, langdurige hittegolven en plotselinge schadelijke stormen ver voordat mensen broeikasgassen begonnen weg te pompen. "De grote uitdaging is dat dit soort extreme gebeurtenissen altijd heeft plaatsgevonden", zegt Kunkel, wiens werk zich richt op zware stormen die aanzienlijke schade in de VS veroorzaken, maar, zegt hij, "kun je zeggen: 'Dit evenement werd veroorzaakt door de opwarming van de aarde ? Nee.'"
De moeilijkheid van het isoleren van een dader achter extreem weer is vergelijkbaar met de diagnostische uitdaging waarmee artsen worden geconfronteerd, zegt Noah Diffenbaugh, een wetenschapper van het aardingssysteem aan de Stanford University. Alleen omdat een patiënt herstelt van kanker na het nemen van een bepaald medicijn, is bijvoorbeeld niet genoeg bewijs voor artsen om die stof breed voor te schrijven als een remedie tegen kanker. In plaats daarvan moet het medicijn honderden gerepliceerde experimenten op meerdere populaties doorlopen voordat artsen er zeker van zijn dat het werkt.
In zowel de geneeskunde als de klimaatwetenschap is "de standaardpositie de nulhypothese: dat elke gebeurtenis bij toeval plaatsvond, " zegt Diffenbaugh. "We hebben een zeer hoge bewijslast om die nulhypothese te verwerpen."
Maar anders dan in de geneeskunde, als het gaat om de aarde, hebben we niet de mogelijkheid om klinische proeven te doen op honderden of duizenden vergelijkbare planeten om die nulhypothese omver te werpen. We hebben slechts één planeet en één tijdlijn. Wetenschappers moesten dus creatief worden in het vinden van manieren om andere mogelijke realiteiten te observeren.
Om planetaire experimenten uit te voeren - het equivalent van klinische proeven in de geneeskunde - gebruiken ze computermodellen die de variabelen op aarde nabootsen en draaien ze aan de knoppen. "Met modelsimulaties heb je in wezen grote populaties waar je naar kunt kijken", zegt Diffenbaugh. "Dat is waar de modellen binnenkomen, ze stellen ons in staat om meer aardes te hebben om naar te kijken."
Een klimaatmodel werkt door de atmosfeer en het oppervlak van de aarde in een raster op te delen, zoals de lengte- en breedtelijnen op een bol. "Het model moet de ruimte in stukken breken", zegt Adam Schlosser, een senior onderzoeker bij het Center for Global Change Science. Hoe kleiner de brokken, hoe preciezer het model zal zijn.
Deze klimaatmodellen werken goed als het gaat om het vastleggen van grootschalige patronen. Ze "zijn redelijk goed in het simuleren van de temperatuur op wereldschaal, " zegt Diffenbaugh. Maar extreme weersomstandigheden zijn uitdagender, omdat ze zeldzaam zijn, gelokaliseerd en veroorzaakt door een wervelend mengsel van omgevingsfactoren. Momenteel werken de meeste klimaatmodellen op een redelijk grove schaal vanwege beperkingen van supercomputerkracht, zegt Schlosser.
Dit is een deel van de reden dat het modelleren van extreme gebeurtenissen zoals hittegolven eenvoudiger is dan het modelleren van bijvoorbeeld individuele stormen of tornado's. Hittegolven gebeuren over enorme geografische gebieden die grove modellen gemakkelijk kunnen vastleggen. “Als je nieuws over tornadojagers ziet, kijken ze naar weersomstandigheden die zo groot zijn als een kleine stad. Een klimaatmodel kan niet tot die resolutie komen ', zegt Schlosser.
Nog niet, tenminste. Computers worden sneller en klimaatwetenschappers zoeken naar manieren om meer gegevens te verwerken om hun voorspellende vaardigheden te versterken. "We analyseren elke variabele die we mogelijk te pakken zouden kunnen krijgen", zegt Schlosser. Toch blijven er uitdagingen bestaan als het gaat om het verzamelen van voldoende bewijs om beweringen van verhoogde waarschijnlijkheid te doen. Zoals Diffenbaugh het stelt: "Wetenschap is zeer conservatief."
De toenemende en soms alarmerende frequentie van overstromingen, droogte, hittegolven en zware stormen kan een zilveren voering hebben: ze bieden een schat aan gegevens voor onderzoekers om aan te sluiten op hun modellen. Met andere woorden, ze maken de verbanden duidelijk tussen het optreden van gelokaliseerde extreme gebeurtenissen en antropogene klimaatverandering.
Dingen die je de meteoroloog op het negende nieuws hoort noemen - windsnelheid, drukfronten, temperatuur, vochtigheid, instabiliteit in de atmosfeer - zijn allemaal ingrediënten in het kookboek van extreem weer.
"We kunnen die veelbetekenende tekens als recept gebruiken. Telkens wanneer je deze ingrediënten ziet samenkomen, ben je in een omgeving voor een storm, " zegt Schlosser. "Dat zijn de dingen die we hebben gebruikt en ze zijn erin geslaagd een mooie sprong te maken in ons vertrouwen in de modelconcensus over waar dit allemaal in de toekomst gebeurt."
Diffenbaugh is het daarmee eens. Als het gaat om het voorspellen van specifieke weersgebeurtenissen, "zijn we heel snel overgegaan van te zeggen" dat doen we niet "als ons publieke standpunt, naar een aantal gedurfde pioniers die het proberen te doen, naar nu een aantal groepen die hard werken."
Zoals uit het recente klimaatrapport blijkt, hebben onderzoekers nu meer vertrouwen wanneer ze beweringen doen over de rol van antropogene klimaatverandering bij toenemende extreme weersomstandigheden. "De consensus wordt sterker en sterker", zegt Schlosser. "Het maakt niet echt uit welke richting het opgaat, we willen er gewoon vertrouwen in hebben."
Maar de uitdagingen van het aanpakken van de oorzaken van zoiets complexs als het weer, illustreren ook de manieren waarop klimaatverandering anders is dan elk ander wetenschapsgebied. "Het zou leuk zijn om 100 aardes te hebben, dus je kunt aan de knoppen draaien en deze verhogen of verlagen om te zien wat er gebeurt, " zegt Kunkel. “Dat hebben we niet. We leven ons experiment. '
Hij pauzeert en voegt eraan toe: "helaas".
