Door Jan Ruis.

In deze studie is de jaarlijkse ‘Central England Temperature’ (CET) van 1659 – 2022 gebruikt om het effect van CO2 op de temperatuur te schatten. De CET is representatief voor de wereldtemperatuur. 

Volgens detrended regressie analyse van CET op CO2 stralingsforcering 1659 – 2022 zou de bijdrage van CO2 aan de opwarming tot dusverre ongeveer 0,9°C zijn en vanaf nu tot het jaar 2100 nog 0,8°C opwarming toevoegen. Voor 1659 – 1994 werd echter geen significant CO2 effect gevonden, ondanks een theoretische CO2 stralingsforcering tot 1994 van 62% van die in 2022. Natuurlijke multidecadale variaties, vooral de Atlantische Multidecadale Oscillatie (AMO), zijn hoogstwaarschijnlijk de oorzaak van de sterkere opwarming na 1994 die in de regressie ten onrechte aan CO2 wordt toegewezen. De AMO-gerelateerde opwarming gaat gepaard met sterke afname van bewolking wat de opwarming versterkt. Bij wijze van illustratie werd de AMO gerelateerde opwarming vanaf 1995 met de helft verminderd en regressie analyse toont dat dit leidt tot een sterke vermindering van de CO2 klimaatgevoeligheid waardoor de vanaf nu resterende CO2 gerelateerde opwarming tot 2100 slechts 0,5°C wordt.

De analyse

Figuur 1. Links: de jaarlijkse en gefilterde Central England Temperature (CET) van 1659 – 2022 (bron). Rechts: de opwarming volgens de lineaire trendlijn is 0,29°C per eeuw (Loess filter van 11 jaar).

Volgens Willis Eschenbach (bron) stemmen CET en Berkeley Earth Global Temperature goed overeen. Ik heb CET vergeleken met HadCRUT5 van het Noordelijk Halfrond en de reeksen stemmen eveneens goed overeen (bron). Volgens de lineaire trend van beide reeksen is de opwarming sinds 1850 ongeveer 1,2°C.

De vraag is hoe CET correleert met de atmosferische CO2 concentratie sinds 1659. Daarvoor gebruik ik detrended lineaire regressie analyse zoals in dit artikel (dat overigens geen effect vond van CO2-uitstoot op CET van 1772 – 2016).

Volgens het IPCC is de temperatuurverandering als gevolg van de CO2 concentratie: T = F = 5.35ln(C/C0), waarin C de atmosferische CO2 concentratie in een bepaald jaar,  = 0,8 K/Wm-2 (bron) hetgeen correspondeert met T2xCO2 van 3°C voor een CO2 verdubbeling. C0 is de minimum CO2 concentratie van 277 ppm in de 17e eeuw.

Figuur 2. CET en CO2 forcering 1659 – 2022. De stippellijnen zijn een 6e graads polynoom fit.

Figuur 2 toont CET samen met de theoretische temperatuursverandering door CO2 forcering. De polynoom fit toont variaties die mogelijk samenhangen met zonneactiviteit (bron). Volgens de polynoom stijgt CET vanaf ongeveer 1850 en CO2 forcering stijgt vanaf ongeveer 1800. Dus na 1850 lopen beide factoren min of meer parallel op. Maar vóór 1850 is dat niet het geval. De meeste studies naar het verband tussen CO2 en temperatuur hebben als startjaar 1850, waarna beide variabelen stijgen, wat een causaal verband suggereert. Maar vóór 1850 is er geen verband tussen CO2 en CET. Dat twee variabelen parallel stijgen hoeft niet te betekenen dat er sprake is van een causaal verband.

Het uitvoeren van een correcte correlatie analyse van CET met de CO2 stralingsforcering vereist dat beide grafieken in figuur 2 eerst moeten worden platgelegd (‘detrended’). Correlatie analyse met detrended reeksen levert een betrouwbaarder resultaat op dan met oorspronkelijke reeksen omdat een overall stijging in beide oorspronkelijke reeksen automatisch tot een positieve correlatie leidt. Dat geldt voor elk paar variabelen met een gezamenlijke positieve of negatieve trend. Dat kan een valse correlatie zijn (video).

Figuur 3. Detrended CET. Het Loess filter toont een multidecale variatie die volgens andere onderzoekers veroorzaakt wordt door de Atlantische Multidecadale Oscillatie (AMO).

In figuur 3 is te zien dat de sterke temperatuurstijging vanaf 1995 (verticale streepjeslijn) vergelijkbaar is met die tussen 1705 en 1735 en dat die temperatuurstijgingen kennelijk onafhankelijk zijn van de CO2 concentratie want die was destijds relatief laag. Als de grafiek zou starten in 1850 i.p.v. 1650 dan zou CO2 als hoofdoorzaak van de stijging na 1994 zijn aangewezen. Maar uit figuur 3 blijkt dat een natuurlijke multidecadale variatie hierin een essentiële rol speelt. Daarover later meer.

Figuur 4. Detrended CET en detrended CO2 forcering.

In figuur 4 zijn de detrended CET en CO2 forcering uitgezet. Met de gegevens in figuur 4 bepaal ik wat het effect is van CO2 op CET middels detrended lineaire regressie. Uiteraard is de CO2 forcering in werkelijkheid niet negatief zoals in figuur 4 en dient slechts om de regressieberekening uit te voeren. Om eventuele verwarring te voorkomen heb ik daarom de minimale CO2 forcering op nul gehouden. Dat maakt voor het resultaat van de regressie analyse niet uit. Figuur 5 toont het resultaat:

Figuur 5. Detrended regressie van CO2 op CO2 forcering.

CO2 forcering verklaart 24% van de variantie in CET en volgens de regressie coëfficiënt (y=0,75x) zou de CO2 bijdrage aan de opwarming 1659 – 2022 0,9°C zijn.

Als de regressielijn wordt doorgetrokken tot het jaar 2100 zou de (ruw geschatte) CO2 gerelateerde opwarming sinds 1659 1,7°C zijn, dat is 0,8°C extra vanaf nu.

Maar zoals figuur 3 toont is er bovenop de temperatuurtrend een natuurlijke multidecadale variatie. Deze cyclus is in 2022 nog in een piekfase. Dit beïnvloedt het regressie resultaat want ook de CO2 forcering is dan groot. Alle opwarming na 1995 wordt dan ten onrechte aan CO2 toegeschreven.

Dat de CET wordt beïnvloed door de AMO wordt bevestigd in andere studies:

Figuur 6. Links (bron). Rechts (bron).

De AMO komt vanaf 1995 in de warme fase:

Figuur 7. AMO (Atlantische Multidecadale Oscillatie).

Als de regressie analyse wordt gedaan over het interval 1659 – 1994 levert dat geen significante correlatie op tussen CO2 stralingsforcering en CET (NB: CET en CO2 forcering werden voor deze analyse ‘detrended’ over de periode 1659 – 1994):

Figuur 8. Resultaat van detrended regressie t/m het jaar 1994.

Volgens de regressie coëfficiënt (y=0,21x) is de CO2 bijdrage aan de opwarming tot 1994 slechts 0,15°C maar de p-waarde geeft aan dat dit niet significant is.

Als CO2 geen significant effect heeft tot 1994 hoe kan het dan dat CO2 tot 2022 een zeer significant opwarmingseffect heeft? De CO2 stralingsforcering was tot 1994 immers al 62% van die in 2022. Dat komt door de multidecadale variatie die een grote amplitude heeft na 1994. In de regressie analyse is er maar één variabele, CO2, waardoor de opwarming na 1994 ten onrechte 100% aan CO2 wordt toegeschreven. Waarschijnlijk draagt niet alleen de AMO maar ook de Noord Atlantische Oscillatie (NAO) bij aan de sterke opwarming na 1995. De NAO is maximaal in de laatste decennia en volgens deze bron is de NAO winterindex in de periode vanaf 1989 gemiddeld zelfs hoger dan in andere perioden met vergelijkbare lengte sinds 1864.

Hier zijn dus 3 klimaatvariabelen gezamenlijk aan het werk met hun mogelijke interactie effecten. Dat CET sterk stijgt vanaf 1995 kan niet alleen door CO2 zijn veroorzaakt. Het meest waarschijnlijk is daarom dat AMO en NAO een belangrijke rol spelen in de opwarming vanaf 1995. Dat zou betekenen dat als de AMO in de nabije toekomst weer naar de koude fase gaat dat gevolgen heeft voor het verdere temperatuurverloop.

De amplitude van de AMO is echter slechts 0,2°C en de opwarming na het jaar 2000 boven de langjaarlijkse trend is maximaal 1°C. Als de AMO grotendeels verantwoordelijk is voor de temperatuurstijging na 1995 moeten er factoren zijn die de opwarming door de AMO versterken (bron).

De extra opwarming sinds 1995 doet zich voor in meer delen van West Europa en de rest van de wereld en blijkt veroorzaakt te worden door meer zonnestraling als gevolg van bewolkingafname (bron1, bron2). Wat betreft de genoemde bewolkingsafname, volgens recent onderzoek (bron1, bron2) heeft de AMO effect op deze bewolkingsafname: tijdens de warme AMO fase is er minder bewolking waardoor meer zonnestraling het aardoppervlak bereikt wat de aarde opwarmt (bron):

Figuur 9.

De AMO-versterkende factor zou dus het dunner worden van de bewolking kunnen zijn en mogelijk ook schonere lucht. Volgens Willis Eschenbach is het broeikaseffect sinds 2000 niet toegenomen, ondanks stijgende CO2 (bron). De opwarming van de aarde sinds 2000 moet dus het gevolg zijn van afname van de reflectie door wolken en het aardoppervlak.

Puur als illustratie van het effect van de AMO op de regressie coëfficiënt voor CO2 ga ik de CET na 1995 corrigeren voor de bijdrage van de AMO. In figuur 10 zijn de Loess-gefilterde CET en AMO weergegeven:

Figuur 10.

Het effect van de AMO op CET is ±0,2°C tot 1995. Na 1995 neemt het AMO-effect toe met 0,7° – 1,0 °C. Dat is 0,5 – 0,8°C hoger. Als CET voor dit versterkte AMO effect gradueel wordt gecorrigeerd tot maximaal 0,5°C na 1995 levert detrended regressie analyse het volgende resultaat:

Figuur 11.


Volgens de regressievergelijking zou de aan CO2 toegeschreven opwarming tot 2022 0,4°C zijn en tot het jaar 2100 0,9°C, dat is 0,5°C vanaf nu, bijna de helft van de verwachte opwarming volgens figuur 5.

Dit resultaat geeft aan hoe sterk het regressie resultaat, en dus de aan CO2 toegeschreven opwarming, wordt bepaald door de multidecadale variatie sinds 1995. Waarom de amplitude van deze multidecadale variatie, die samenhangt met de AMO, zo sterk varieert door de eeuwen heen is onbekend. De opwarming 1695 – 1735 is eveneens zeer fors en dat bij lage CO2. Er lijkt daarom sprake te zijn van een attributieprobleem in de klimaatliteratuur waarbij de meeste opwarming aan CO2 wordt toegeschreven en natuurlijke variaties een minimale rol krijgen toebedeeld.

***