Fig.1 Data: crudata
Wordt 2024 het warmste jaar ‘ooit’ gemeten? Wellicht, als je kijkt naar bovenstaande grafiek van de Hadcrut5 meetreeks (thermometermetingen, non infilled). Het is een race tussen 2023 en 2024. Wat is er in die twee jaren aan de hand, dat de temperatuur zo omhoog vloog? Dat is vooral te danken aan het feit dat we de aflopen 2 jaren een super El Niño hebben gehad. Maar ook de langjarige stijging van de temperatuur op aarde van 1850 t/m 2023 helpt natuurlijk een beetje mee. Ik bedoel: het is logisch dat je een ‘recordjaar’ eerder aan het einde van een stijgende tijdreeks vindt dan aan het begin. Die lineaire trend 1850-2023 is overigens 1,03 °C.
Fig.2 Bron: NOAA
El Niño is het verschijnsel in het tropische deel van de Grote Oceaan dat om de 3 à 7 jaren de temperatuur van het zeeoppervlak daar flink stijgt. Dat warmer worden van een deel van de Grote Oceaan heeft ruimtelijk bezien verstrekkende gevolgen voor het weer en heeft ook effect op de globale temperatuur. Samen met de stijgende trend van de temperatuur sinds 1850 zorgt dat er dan voor dat 2023 en 2024 opvallend warme jaren zijn.
Fig.3 Data: crudata
Maar aan elke stijgende El Niño komt een eind en zet de temperatuur een val naar beneden in. Aan de grafiek van figuur 1 kun je niet zien of we dat hoogtepunt al gehad hebben. Dat komt omdat de grafiek jaardata laat zien en 2024 is nog niet afgelopen. Maar aan de maanddata van 2024 van Hadcrut5 die momenteel bekend zijn (t/m september 2024) is te zien dat we de top gehad hebben. In figuur 3 heb ik de maanddata van 2023 en 2024 t/m september boven elkaar weergegeven. Het zal van de komende 3 maanddata afhangen of 2023 dan wel 2024 het warmste jaar wordt.
Voor sommige mensen is dat laatste belangrijk, want dat wordt dan gebruikt om te laten zien dat alles ‘de schuld is van de mens’ is, of dat we ‘op weg naar het einde’ zijn. Eén ding is in elk geval zeker: die enorme piek aan het einde wordt veroorzaakt door het verschijnsel El Niño, en dat is voor 100% een natuurlijk verschijnsel. Dat aan zo’n piek na ongeveer een jaar een einde komt is zo goed als zeker. Daarom zal 2025 kouder zijn dan 2024. Als er al menselijke invloed (CO2) in figuur 1 zit dan zit dat in de langjarige trend, niet in een El Niñopiek.
Fig.4 Bron: NOAA
De grafiek van figuur 4 laat zien dat er na vrijwel elke Niño (rood) een Niña ontstaat (blauw), waarbij de oppervlaktetemperatuur van het oceaanwater in sectie 3.4 (figuur 2) lager is dan normaal. De rode lijn geeft de gemiddelde Niño temperatuuranomalie weer, de blauwe lijn die van La Niña. Het verschil tussen die gemiddelden is ongeveer 1 °C, maar de uitschieters zijn veel groter. Zo was het zeewater tijdens de super El Niño 2015/2016 tot 2,5 °C warmer dan normaal. Verder valt op dat in oktober 2024 de super El Niño van 2023/2024 voorbij is en er zelfs wat blauw tevoorschijn komt van een mogelijk komende La Niña. Dat is opvallend, omdat de globale temperatuur momenteel nog niet laat zien dat El Niño afgelopen is. Hoe zit dat?
Fig.5 Data: Roy Spencer
De grafiek van figuur 5 is gebaseerd op de UAHV6 satellietdata van de lagere troposfeer. Ook hier temperatuur anomalieën, zoals bij Hadcrut. Het fijne van die UAH tijdreeksen is dat door de satellieten overal gemeten wordt, terwijl de Hadcrut data gebaseerd zijn op thermometermetingen. Die meetstations zijn zeer ongelijk over de aarde verdeeld. Sommige delen van de aarde kennen nauwelijks meetstations, en de metingen op de oceanen is ook niet dekkend. Daar hebben de satellietdata van UAH geen last van.
De UAH V6 maanddata van figuur 5 lopen een maand verder (oktober) dan de Hadcrut5 data van figuur 3, waardoor te zien is dat de temperatuurpiek van 2023/2024 achter de rug is en de daling is ingezet. De hoge temperatuurpiek van 2023/2024 is vergelijkbaar met die van 1997/1998. Ook in 1997/1998 was er sprake van een super El Niño, net zoals overigens in 2015/2016, maar die laatste piek was minder hoog. Ik vergelijk de globale temperatuurdata van UAH met de SST van ENSO 3.4:
Daarvoor moest ik de UAH grafiek detrenden, omdat behalve de pieken en dalen er in de UAH tijdreeks ook sprake is van een langjarige trend van 0,7137 °C van dec 1978 t/m okt 2024, en de grafiek van ENSO 3.4 van jan 1982 t/m okt 2024 geen trend vertoont.
Het resultaat ziet u in figuur 6. Er vallen enkele dingen op. In de eerste plaats is er een opvallend goede correlatie tussen de SST van het gebied ENSO 3.4 (5°N-5°S, 150°W-160°W). In de tweede plaats is er sprake van een time lag van 2-3 maanden tussen het signaal van de ENSO 3.4 en dat van UAHV6. Het vergt tijd om de invloed op de globale temperatuur van de stijgende SST in een relatief klein gebied als ENSO 3.4 te kunnen meten.
Wat ook opvallend is, is dat de super El Niño van 2015/2016 weliswaar een hogere SST laat zien dan 2023/2024, maar dat de globale temperatuur van 2023/2024 hoger is, en bovendien het na-ijleffect groter is dan bij de andere (super) El Niño’s. Hoe kan dat?
Fig.7 Bron: NOAA
Javier Vinós schreef afgelopen zomer een artikel op de website van Judith Curry over de opvallende opwarming van sommige oceaanregio’s. Hij analyseerde kwestie en kwam tot de conclusie dat het in elk geval niets te maken kan hebben met het atmosferisch CO2 (figuur 7). Vinós : ” Er is geen onderzoek dat suggereert dat de geleidelijke toename van CO₂ zou kunnen leiden tot een plotselinge toename in klimaatvariabiliteit”.
Fig.8 Bron: NASA/GCSF
Een factor die volgens Viños wel van invloed kan zijn geweest op de opwarming van 2023/2024 is de explosie van de vulkaan Hunga Tonga Hunga Ha’apai in de Grote Oceaan op 14 en 15 januari 2022. Door die onderwater-eruptie kwam er een enorme hoeveelheid water (150 miljoen ton) in de atmosfeer, tot diep in de stratosfeer. Dat is ongeveer 10% van het water dat al in de stratosfeer aanwezig is. De grafiek van figuur 8 toont de scherpe toename halverwege januari 2022. Die extra hoeveelheid waterdamp tot op de dag van vandaag goed traceerbaar is in satellietdata en neemt maar langzaam af.
Op de verticale as zien we de waterdampafwijkingen in ppm in de stratosfeer tussen 45 graden NB en ZB op 26.1 hPa (25 km) hoogte sinds 2016. We zien dat de hoge H2O waarden die door de Tonga-uitbarsting is ontstaan pas een jaar later (in 2023) vanaf 15 graden NB op het noordelijk halfrond verschijnt. De grafiek laat ook zien dat de stratosfeer in 2024 al weer wat begint ‘op te drogen’, maar dat gaat langzaam. In 2023 is slechts 20 miljoen ton water teruggekeerd naar de troposfeer, 13%.
Die extra hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer heeft een aantal effecten op het aardse klimaat. Omdat waterdamp een belangrijk broeikasgas is versterkt de extra hoeveelheid waterdamp het broeikaseffect. Dat betekent lagere temperaturen hoog in de stratosfeer maar ook een toename van de temperatuur aan het aardoppervlak. Die toename wordt door het KNMI geschat op maximaal 0,1 °C.
Fig.9 Bron: CERES
Een paar maanden geleden schreef ik een uitgebreid artikel over de rol van wolken in de aardse energiebalans.
Duidelijk werd dat er de afgelopen jaren opvallende veranderingen hebben plaatsgevonden aan de inputzijde van die energiebalans (figuur 9). Wat in de figuur ‘Incoming Solar Radiation’ wordt genoemd is in de tekst de SWin. Die is gemiddeld ongeveer 340W/m2, ¼ van de TSI (zonneconstante). Die TSI is zoals de naam al zegt tamelijk constant, maar er zit toch een beetje beweging in.
Fig.10 Data: De Witte et al 2022
Figuur 10 toont het verloop van de zonneconstante sinds begin jaren ‘60. Te zien in de grafiek is de 11-jarige cyclus van Schwabe; de verschillen zijn gemiddeld klein en schommelen in de aangegeven periode tussen de 1362 en 1365 W/m2 . Omdat de aarde een (draaiende) bol is wordt slechts de helft van het aardoppervlak door de zon beschenen. Daardoor valt er gemiddeld ongeveer 340 W/m2 aan de TOA binnen.
Fig.11 Data: Ceres
In figuur 11 zijn de jaarlijkse waarden van Swin weergegeven voor de jaren 2000 t/m 2023. De Ceres data van 2024 zijn nog pas t/m juli 2024 beschikbaar, dus is 2024 nog niet bekend. Wat wel te zien is is dat de inkomende instraling aan TOA in 2023 wat groter is dan in de voorafgaande jaren. Het verschil is niet groot, ongeveer 0,2 W/m2, maar dat kan zeker wel een rol spelen bij de temperatuur aan het aardoppervlak.
Fig.12 Data: Ceres
Een veel groter effect heeft de afname van de gereflecteerde zonnestraling sinds 2000, de SWout. In figuur 9 wordt dat Reflected Solar Radiation genoemd, zonlicht dat gereflecteerd wordt door wolken, atmosfeer en aardoppervlak. De trendlijn laat zien dat die afname over de gehele periode 2000 – 2023 maar liefst -1,9 W/m2 is. Die afname van de reflectie betekent dat de absorptie van zonlicht door het aardse systeem met de zelfde hoeveelheid toegenomen is. Heel opvallend is de afname van de reflectie van 2022 naar 2023, een afname met maar liefst 0,8 W/m2!
Fig.13 Data: Ceres
De grafiek van figuur 13 laat zien wat die afname betekent voor de netto invallende instraling, dus de instraling die na aftrek van reflectie overblijft om het aardse systeem te verwarmen. De trend is hier ook ongeveer 1,9 W/m2, gelijk maar met omgekeerd teken uiteraard aan de trend van de reflectie.
Fig.14 Data: Ceres
In het artikel over de energiebalans van afgelopen september heb ik beschreven hoe het zogenaamde CRE berekend kan worden uit de data van Ceres. Dit CRE (cloud radiative effect) van de kortgolvige straling is het verschil tussen de uitgaande straling (SWout) aan de bovenkant van de atmosfeer en wat de netto straling zou zijn als de wolken zouden worden verwijderd uit de atmosfeer (SWout clear) en al het andere ongewijzigd zou blijven. Ik heb het berekend en per jaar ziet het er uit zoals weergegeven in figuur 14. De dalende trendlijn betekent dat in de aangegeven periode het aandeel van wolken in de totale reflectie afneemt.
De reflectiewaarde van het aardoppervlak is in de literatuur opvallend constant met ~23 W/m2. Nu we weten dat het wolkeffect op de net SWin van 46 W/m2 naar 45 W/m2 gedaald is (figuur 14) kunnen we berekenen hoe groot de reflectiewaarde is van de atmosfeer inclusief aerosolen (zonder wolken). Dat is van 100 (98) W/m2 (SWout) – 46 (45) W/m2 (CRE kortgolvig) – 23 W/m2 (aarde) = 31 (30) W/m2. Wolken zijn dus aan de kortgolvige zijde van de energiebalans de belangrijkste reflector.
Als ik zou weten wat de verklaring is voor de afname van de reflectiewaarde van wolken vanaf 2000 zou ik het graag zeggen, maar ik weet het niet. Is die afname de/een oorzaak van de toename van de temperatuur op aarde sinds 2000? Het lijkt er wel op, de energietoename van de instraling op het aardse systeem is relatief groot.
Die sprong van de netSWin van 2022 naar 2023 met 0,89 W/m2 zou best wel eens het gevolg kunnen zijn van de mega injectie van water door de Tonga vulkaan in de stratosfeer in januari 2022. Ik kan geen andere verklaring bedenken voor deze sprong. Bedenk dat het opwarmingseffect (zonder meekoppelingen) bij verdubbeling van CO2 geschat wordt op ongeveer 1 °C. Die KNMI schatting van 0,1 °C door Tonga kan dus wel eens aan de lage kant zijn. Ik wacht af wat komende publicaties gaan brengen.
De super El Niño bepaalde zonder twijfel voor een groot deel de temperatuurpiek 2023-2024. Het is zeker denkbaar dat de Tonga vulkaanuitbarsting en (als gevolg?) de toename van de instraling die piek een handje geholpen werd.
Fig.15 Bron: Jucker et al (2024)
Bovenstaande grafiek laat zien dat de verhoogde hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer nog zeker 8 jaren na de uitbarsting in 2022 aanwezig zal blijven. De figuur is afkomstig uit een publicatie van Jucker et al uit mei 2024. De onderzoekers:
Het lijkt er op dat we de effecten op het aardse weer van de uitbarsting van de Tonga vulkaan tot nu toe wat onderschat hebben. De onderzoekers schrijven in het Abstract: “We also emphasize that the surface response to SWV anomalies is more complex than simple warming due to greenhouse forcing and is influenced by factors such as regional circulation patterns and cloud feedbacks. Further research is needed to fully understand the multiyear effects of SWV anomalies and their relationship with climate phenomena like El Niño–Southern Oscillation.”
Daar gaan we zeker meer van horen.