Re: Korte uitschieter, lange schade: de risico’s van een klimaat-overs

Deze niet onderbouwde attributie voegt niets toe en misschien ook maar beter negeren?

Dat is al regelmatig onderbouwd, dus wellicht ten overvloede:

Neem bijvoorbeeld dit artikel over de attributie van droogte als gevolg van klimaatverandering, het gebruikelijke een-tweetje tussen KNMI & NOS waarbij die laatste letterlijk nooit in staat is een kritische kanttekening te plaatsen bij wat het KNMI doet:

Onderzoek: kans op droogte in Hoorn van Afrika 100 keer groter door opwarming aarde (https://nos.nl/l/2472996)

De methodologie die het KNMI hanteert voor dit soort attributie is volstrekt onwetenschappelijk. Ze gebruiken de temperatuursgevoeligheid van Thornthwaite (1948) om de toename in verdamping in een opwarmend klimaat te kwantificeren. De medewerker van het KNMI geeft al expliciet aan verbaasd te zijn over de enorme toename van verdamping, dat is natuurlijk al een hint dat er iets fout gaat.

De methode zoals beschreven in Thornthwaite (1948) is geen maat voor verdamping maar voor wat iemand als Brutsaert "apparent potential evaporation" (ogenschijnlijke potentiële verdamping) noemt. Oftewel, men gebruikt een model voor potentiële (of referentie) verdamping welke aanneemt dat er oneindig veel water beschikbaar is. Echter voedt men vervolgens een dergelijk model met metingen (of modeluitvoer) welke representatief is voor niet-potentiële omstandigheden. Het resultaat daarvan is per definitie niet een maat voor zuivere potentiële verdamping (welke energie gelimiteerd is), en al helemaal niet voor werkelijke verdamping zoals NOS & KNMI claimen. Ironisch genoeg heeft ook het KNMI zelf, onder andere met Henk de Bruin, hier in het verleden veel over gepubliceerd. Ik vind de uitleg van Henk de Bruin echter, hoewel ook correct, minder duidelijk dan die van Wilfried Brutsaert. Zoiets doen heeft wat mij betreft wel nut, in de context zoals iemand als Brutsaert dat gebruikt, het moet echter wel op een juiste manier geïnterpreteerd worden, en zeker gecommuniceerd. Het KNMI gaat bij beide structureel de fout in.

Voor wat betreft de niet eerlijke communicatie van het KNMI over hun methoden heeft nota bene Henk de Bruin ze hier ruim 10 jaar geleden al eens op aangesproken in de Meteorologica van maart 2014. In plaats van dat ter harte te nemen heeft het KNMI het, zoals nu blijkt, enkel verder laten escaleren en blijft dit continu fout gaan. 

Tijdens een grootschalige droogte is er minder water beschikbaar, en neemt verdamping dus af. Met als gevolg dat de partitionering van beschikbare energie verschuift naar meer voelbare warmte, en dus een hogere temperatuur en lagere luchtvochtigeid. Die hogere temperatuur en lagere luchtvochtigheid zorgen voor een toename in (ogenschijnlijke) potentiele verdamping bij een afnemende verdamping. Dus in de context van een verandering in ariditeit veranderen die beide in een tegenovergestelde richting. Bijvoorbeeld Zhang & Brutsaert (2021) geven hier een goed overzicht van, ook op basis van veel metingen en inclusief grootschalige op basis van de waterbalans in stroomgebieden. Dit soort inzichten gaan vele eeuwen terug, tot observaties van kolonisten en ontdekkers zoals Alexander von Humboldt die dergelijke observaties maakten na het ontginnen (grootschalige boskap) van gebieden. Of recenter, ruim 60 jaar geleden, bijvoorbeeld iets formeler gedefinieerd door bijvoorbeeld Bouchet (1963), wat een goed begin punt is voor het traceren van referenties.

Het KNMI gebruikt dit in de Hoorn van Afrika, tijdens een extreme en grootschalige droogte, bij erg hoge temperaturen en in een snel opwarmend klimaat. Als je de oorspronkelijk publicatie van Thornthwaite leest is het al duidelijk hoe ongemakkelijk hij is bij het gebrek aan een fysische basis voor zijn extreem empirische relatie. Hij waarschuwt expliciet voor het extrapoleren naar gebieden buiten die waar de oorspronkelijke fit op is gebaseerd, enkele (relatief vochtige) staten in het midden van de VS. 

Als ik de resultaten van het KNMI bekijk, en ook de co-auteurs waarmee ze samenwerken, dan vermoed ik dat ze (net als ECMWF) "xclim" hebben gebruikt voor hun berekeningen. Die implementatie bevat om te beginnen al een vreemde en overduidelijke fout, waardoor de formule afwijkt van Thornthwaite (1948) (welke ze citeren) en overeenkomt met andere (onjuiste) publicaties welke ze niet citeren. Belangrijker is dat het de correctie, gegeven in de tabel, negeert welke Thornthwaite specificeert voor temperaturen boven 26.5°C. De relatie voor lagere temperaturen, volgens zijn nomogram, ontploft volledig boven die grens. Ik zie geen andere manier om de extreme gevoeligheid met temperatuur (+1.2°C) te verklaren die het KNMI geeft. De tabel, of beter wellicht de fit daar op volgens Willmott et al (1985) laat juist een snel afnemende gevoeligheid zien voor hogere temperaturen, en het gebied waar het KNMI het toepast gaat zelfs wel boven de 30°C in de gekozen periode.

Algemene analyses van de gevoeligheid, en vergelijking met alternatieve methoden, zijn bijvoorbeeld gegeven door Milly & Dunne (2017) of Aadhar & Mishra (2020). Verdere duiding voor wat betreft de problemen van Thornthwaite worden bijvoorbeeld gegeven door Jensen et al (1990) in de eerste editie van ASCE MOP-70 of Roderick et al (2009). McNaughton et al (1979) merkte al terecht op dat voor zover de methode correleert met (potentiële) verdamping dit is omdat temperatuur correleert met beschikbare energie (vooral instraling van de zon). Maar een dergelijke relatie houdt natuurlijk geen stand in de context van klimaatverandering als gevolg van een toename in broeikasgassen. De extreme gevoeligheid van Thornthwaite (1948) met temperatuur zorgt voor een enorme overschatting in een opwarmend klimaat. En dat is exact de "enorme toename in verdamping" met opwarming waar het KNMI expliciet haar verbazing over uitspreekt. Het is echter vrijwel volledig een model artefact als gevolg hun gebrekkige methodologie, het spreekt boekdelen dat ze zich dit niet realiseren.

En als je op basis van dit alles aangeeft geen tot weinig vertrouwen in het KNMI te hebben, wat mij betreft het enige logische standpunt, dan ben je volgens de auteur van dit artikel (Bart Verheggen) iemand die "waarschijnlijk een afwijzende houding heeft ten opzichte van de klimaatwetenschap", oftewel klimaatontkenner. Niets is minder waar natuurlijk, ik heb geen vertrouwen in wat het KNMI doet juist omdat ik bekend ben met de relevante literatuur. 

Uit de genoemde publicatie Zhang & Brutsaert (2021): Bij extreme droogte zit je volledig aan de linker kant, het KNMI is verbaasd over de enorme stijging (rode markers) maar verkoopt dat telkens alsof de verdamping stijgt (blauwe makers). Onzin natuurlijk.

Uit Milly & Dunne (2017). Deze publicatie mengt de verschillende definities van "potentieel" wat onduidelijk door elkaar, maar voor "apparent potential evaporation" is bijvoorbeeld Penman (1948) een redelijk fysische methode. Merk het verschil op met Thornthwaite (1948), onderste twee panelen:

Uit Aadhar & Mishra (2020), voor India (niet wereldwijd!). India is een interessante testcase aangezien het een van de weinige gebieden is waar parameters als straling, wind en VPD (luchtvochtigheid) niet correleren met temperatuur.

Referenties:

Thornthwaite (1948) An approach toward a rational classification of climate
https://www.jstor.org/stable/210739

Meteorologica Maart 2014:
https://issuu.com/nvbm/docs/meteorologica_mrt_h

Milly & Dunne (2017) A Hydrologic Drying Bias In Water-Resource Impact Analyses Of Anthropogenic Climate Change
https://doi.org/10.1111/1752-1688.12538

Aadhar & Mishra (2020) Increased Drought Risk in South Asia under Warming Climate: Implications of Uncertainty in Potential Evapotranspiration Estimates
https://doi.org/10.1175/JHM-D-19-0224.1

Roderick et al (2009) Pan Evaporation Trends and the Terrestrial Water Balance. II. Energy Balance and Interpretation
https://doi.org/10.1111/j.1749-8198.2008.00214.x

Zhang & Brutsaert (2021) Blending the evaporation precipitation ratio with the complementary principle function for the prediction of evaporation.
https://doi.org/10.1029/2021WR029729

Jensen et al (1990) ASCE MOP-70
https://archive.org/details/evapotranspirati0000unse_g1c9

McNaughton & Clothier (1979) Evaporation from land surfaces
https://www.hydrologynz.org.nz/_files/ugd/623971_b3817c5f43fa4fb1b612301080b419d4.pdf#page=104

Willmott & Clinton (1985) Climatology Of The Terrestrial Seasonal Water Cycle
https://doi.org/10.1002/joc.3370050602

Bouchet (1963) évapotranspiration réelle et potentielle signification climatique
https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=2252472