Het Water Komt .... niet zo snel als gedacht

Het is deze week 70 jaar geleden dat de Watersnoodramp Zuid-West Nederland trof. Dat werd herdacht met “Het Water Komt” (hierna HWK). Vier documentaires van een uur over de Watersnoodramp van 1953. Het leverde drie-en-half uur interessante televisie op. 

Het verhaal is al vaak verteld; een ongelooflijk groot aantal doden, in een aantal gevallen nooit terug gevonden. Enorme schade. En natuurlijk de verbeterde bescherming van de kust die na 1953 eindelijk ter hand kon worden genomen. Een ramp geeft politieke urgentie; de wrange werkelijkheid. Veel verhalen kende ik al heel lang. Maar het was toch weer aangrijpend om het te zien en horen van ooggetuigen. 

De eerste drie-en-halve aflevering waren informatief en soms aangrijpend. In het laatste half uur liep presentator Winfried Baijens met een ernstig gezicht door de Zeeuwse dorpen. “De zeespiegel stijgt”, zei hij op een toon alsof hij het zelf had ontdekt en het slechte nieuws voor het eerste wereldkundig maakte. Wat volgde was een half uur stuurloze televisie waarin de aanstaande klimaatramp mij niet kon overtuigen.

Hoe erg is het werkelijk? Wat meten we, wat projecteren we? En wat is de belangrijkste en nog nergens uitgelegde bevinding van het IPCC? Tijd om u weer eens bij te praten.

“In de komende eeuw 40 tot 80 cm zeespiegelstijging”

Winfried vroeg aan Aimée Slangen van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) hoeveel de zeespiegel de komende eeuw gaat stijgen; “40 tot 80 cm, afhankelijk van de uitstoot van broeikasgassen”, was het antwoord. Aimée is co-auteur van het zeespiegelhoofdstuk van het nieuwste IPCC rapport uit 2021. Zij is daarmee mede verantwoordelijk voor de recente set zeespiegelscenario’s. Die heb ik hieronder weergegeven voor Vlissingen. De hobbels in de lijnen komen van het IPCC; ik heb er geen CO2-molecuul aan gewijzigd. Lezen we de scenario's af bij 2100 dan zien we Aimée's 40 tot 80 cm terug.

Voor een vollediger plaatje heb ik er de metingen uit Vlissingen en de bestaande scenario’s uit 2014 bij gezet. De metingen geven de gemiddelde zeespiegel weer zonder windeffect (mijn correctie-methode leg ik uit in de blog "Onafhankelijke controle ...." ). De gemeten zeespiegel vertoont een trend van ongeveer 20 cm per eeuw. Een toename van de stijgsnelheid zou een kromme lijn naar boven geven. Die kromming is er niet, dus het gemeten zeespiegeltempo is sinds het begin van de metingen constant.

Het grijs gearceerde vlak geeft de huidige scenario's weer (KNMI'14). Zichtbaar is dat de scenario's inmiddels flink afwijken van de metingen. Dat is geen nieuws. Het stond enkele jaren geleden al in de Volkskrant.

Door meten tot weten

De metingen laten zien dat de stijging gaande is vanaf dat we meten. Waarschijnlijk ook eerder, maar dat weten we niet precies. Om hem te zien moet je beschikken over een lange meetreeks (meerdere decennia), een jaargemiddelde zonder windeffecten bepalen en een grafiek tekenen. Voor mij als Pythonista snel gedaan. Maar verplaats u zich naar de jaren 1920. U heeft ongeveer 30 jaar metingen en u wilt de trend bepalen. Dik 20.000 meetwaarden waaruit u 30 jaargemiddelden bepaalt die u met de hand in een grafiek zet. Niet vreemd dus dat de stijging van de zeespiegel tussen 1930 en 1950 echt is ontdekt. Men veronderstelde in het begin dat bodemdaling de oorzaak was. De zeespiegel was stabiel, zo luidde de consensus. In mijn bibliotheek zit een artikel van Johan van Veen hierover uit 1945. Hij worstelde ermee; mooi om te lezen.

Zeespiegelstijging is dus een gemeten grootheid en het is al decennia gemeengoed om er rekening mee te houden in het ontwerp van waterkeringen. In de blog “Waterkeringen en Zeespiegelstijging” legde ik uit hoe dat gaat.

Meting of scenario? Dat is de vraag

Het verschil tussen meetreeksen en scenario’s is fundamenteel. Meetreeksen zijn in het veld waargenomen grootheden. Scenario’s zijn berekende grootheden en zijn een schatting van de zeespiegel van de toekomst. Scenario’s kunnen te hoog of te laag zijn en een constante toetsing aan de metingen is daarom noodzakelijk. Die toets blijft vaak achterwege. In populaire media wordt vaak het onderscheid helemaal niet gemaakt zodat veel mensen een verkeerd beeld hebben van het werkelijke verloop van de zeespiegel.

Mits zuiver onderscheiden, zijn metingen en scenario's belangrijk voor onze strategie van hoogwaterbescherming. We proberen waterkeringen zo te ontwerpen en bouwen dat ze decennia mee kunnen. Scenario’s spelen daarin een belangrijke rol; het geeft de basis voor een “maatje meer” in de waterkering. En door met afgesproken scenario’s te werken zorgen we voor consistentie tussen de verschillende projecten. Een belangrijke voorwaarde voor een georganiseerd en te verantwoorden versterkingsprogramma. Vergelijking met metingen zorgt ervoor dat de scenario's geen onnodig grote afwijkingen van de werkelijkheid gaan vertonen.

Scenario’s voor een versnelde zeespiegelstijging worden gebruikt sinds de Kustnota uit de jaren 1990. De scenario’s waren destijds door Rijkswaterstaat gemaakt. Er was nog heel weinig bekend over klimaatverandering, dus de scenario’s waren niet veel meer dan een afspraak; uitgangspunten waarmee iedereen zijn maatregelen kon toetsen. Veel fysica zat er niet in; in ieder geval niet in de vorm van modellen. Als basis voor de beoordeling van ontwerpen een prima set scenario’s overigens. De Kustnota gaf ook hele duidelijke criteria voor de keuze van het scenario voor je ontwerp. Google maar eens op "Kustnota 1990"; het document is nog steeds te vinden.

In de vroege jaren 2000 nam het KNMI de ontwikkeling van scenario's over van Rijkswaterstaat. In 2006 en in 2014 verschenen er nieuwe sets. Verrassend genoeg zijn de scenario's niet fundamenteel anders dan die uit de Kustnota. En als u weet dat IPCC-scenario ssp245 overeen komt met ons scenario G en ssp585 met W, dan ziet u dat het IPCC anno nu nog steeds redelijk in de buurt komt van onze oude scenario’s (Bij het IPCC staan de laatste twee cijfers van de codes voor het gebruikte emissiepad; in de blog “De versnellingspook van het klimaat” leg ik dat uit).

Winfried heeft dus de zeespiegelstijging niet ontdekt. En ook de getallen van Aimée zijn al jaren gemeengoed onder waterveiligheidsprofessionals. Winfried liet het erbij. De rest van de documentaire vond ik een ratjetoe van goed bedoelde ideeën voor de kustbescherming van de toekomst. Ook daar valt het nodige over te zeggen, maar dat wordt voor vandaag te veel. Voor u als lezer en voor mij als schrijver. Ik laat Winfried voor nu achter op zijn winderige dijk.

IPCC: "De twee hoogste emissie-paden zijn onwaarschijnlijk"

Want ik wil naar een belangrijk nieuw inzicht uit het IPCC-rapport. De meest aannemelijke schatting van de zeespiegelstijging is door het IPCC naar beneden bijgesteld.

Dat zit zo. De emissiepaden (verloop van de uitstoot) bestaan al geruime tijd. En het IPCC en volgers hebben altijd volgehouden dat er geen waarschijnlijkheden (ofwel kansen van voorkomen) voor konden worden aangegeven. En geleidelijk is het hoogste scenario (ssp585) aangemerkt als “Business-as-usual” scenario. De rampen die u in de sociale en andere media aantreft komen meestal voort uit dat scenario. Waarschijnlijk zijn er duizenden publicaties op dit scenario gebaseerd, vaak voorzien van een ronkend persbericht.

De uitstootscenario’s hadden in Assessment Report 5 (het vorige) onderbouwd moeten zijn met scenario’s voor sociaal-economische ontwikkelingen (ssp), maar die haalden de planning niet. Als gevolg daarvan is het vorige IPCC-rapport verschenen zonder sociaal-economische onderbouwing van de uitstootscenario’s.  Dat is althans mijn korte samenvatting van een uitvoerig paper van Roger Pielke en Justin Ritchie uit 2020.

Die onderbouwing kwam wél enkele jaren na het verschijnen van AR5 en vrij snel werd duidelijk dat er iets mis was met de uitstootscenario’s; ze waren (veel) te hoog. De critici van het IPCC zaten er het eerste bovenop. In “Goed nieuws voor het klimaat” behandelde ik één van die kritische papers.

In 2020 verscheen in Nature een opvallend paper van Hausfather & Peters (hierna H&P) met de zeer duidelijke titel: : "Emissions - the Business-as-Usual story is misleading". Beide auteurs zijn insiders bij het IPCC. In het artikel betogen zij dat de hoogste scenario’s (ssp585 en ssp370) niet aannemelijk zijn. Deze uitstoot kan alleen worden bereikt onder zeer onaannemelijke maatschappelijke en economische ontwikkelingen. Hausfather en Peters stellen dat er wel waarschijnlijkheden te geven zijn bij de scenario’s en dat op grond daarvan ssp370 en ssp585 zeer onwaarschijnlijk zijn. Het hoogste scenario wat zich mogelijk kan voordoen is ssp245. In Nederland scenario G; orde 60 cm stijging in 2100 ten opzichte van 2005.

Ik las H&P kort na verschijnen en verwachtte dat het als een “fringe paper” terzijde zou worden geschoven. Dat had ik verkeerd ingeschat. In paragraaf 1.6 van werkgroep 1 van het 6e assessment report wordt de redeneerlijn van H&P overgenomen en wordt de onwaarschijnlijkheid van ssp370 en ssp585 betoogd. Het IPCC lijkt in volle vaart een haakse bocht te hebben genomen die nog weinigen is opgevallen.

Het UNFCC, de politieke arm van het IPCC en organisator van de jaarlijkse klimaatconferenties, heeft deze visie ook omarmd. In het meest recente “NDC synthesis report” vermeldt het UNFCC ssp245 als hoogste scenario, zonder te verklaren waar en ssp370 en ssp585 zijn gebleven. En voordat ik ervan wordt verdacht Kersen te plukken; dit rapport is onderdeel van de officiële stukken van de 27e Klimaatconferentie. Ik schrijf hier helemaal main stream. 

De HVEC’23 scenario’s

Het IPCC heeft de meest waarschijnlijke schatting van het klimaat dus naar beneden bijgesteld; ssp245 mag voortaan als “Business as Usual” gelden. In Nederland is dat tot nu onvermeld gebleven. De adviseurs van het Deltaprogramma hadden er blijkbaar nog geen tijd voor.

Daarom ga ik een handje helpen. Het plaatje hieronder geeft mijn samenvatting van 12 jaar studie van klimaat en zeespiegel. Ik heb het plaatje de titel HVEC’23 scenario’s gegeven, zodat u weet van wie het komt.

Als “kapstok” heb ik advies 15-23 uit 2015 van het Expertise Netwerk Waterveiligheid gebruikt. Het ENW pleit daarin voor een “expliciete keuze van de emissiepaden” en “de ontwikkeling van scenario’s voor de korte en (middel)lange termijn”. Een uitstekend advies dat, voor zover ik kon nagaan, nog niet is opgevolgd.

Het korte termijn scenario heb ik gebaseerd op een extrapolatie van de metingen tot 2050. De bandbreedte van het geëxtrapoleerde gemiddelde heb ik doorgetrokken tot 2150 ter vergelijking met de scenario’s.

Geheel in lijn met het IPCC heb ik ssp245 aangemerkt als het “best guess” scenario. Het scenario is weergegeven in groen. In mijn blog “Onafhankelijke controle van de zeespiegelscenario’s” heb ik al gewezen op de enorme bandbreedte van de scenario’s (opgave IPCC). Deze bandbreedte is belangrijke informatie voor ontwerpers. Nadere duiding ervan is wel nodig; we moeten “snappen” waar de bandbreedte door wordt veroorzaakt en wat dus de betekenis ervan is voor het ontwerp; daar hebben we de IPCC-auteurs voor nodig. 

Het scenario ssp245 veronderstelt dat niet wordt voldaan aan de doelstellingen van “Parijs”. Lukt dat wel, dan geldt ssp126 als scenario. Op de mediaan is het verschil 10 cm. Een belangrijke constatering voor een goede afweging tussen mitigatie (voorkomen van uitstoot) en adaptatie (aanpassen aan klimaatverandering).

Maar....

.... ik liet de onzekerheden nog weg. En die zijn bij het IPCC groot, liet ik eerder al zien. Heel erg groot zelfs. Dus hieronder nogmaals de HVEC'23 scenario's, nu met onzekerheden. En nogmaals; ik heb er geen komma aan veranderd. Ik laat de 90%-betrouwbaarheidsintervallen zien zoals ik die importeer van het IPCC.

Aimée Slangen zei 40 tot 80 cm in 2100 afhankelijk van de uitstoot. Maar eigenlijk is het 30 tot 90 cm bij dezelfde, vrij lage uitstoot. Ik vermoed dat Winfried dat minder interessant had gevonden.

De IPCC-schattingen zijn zeer onnauwkeurig, ik liet het in een eerdere blog ook al zien. Het heeft onder meer als gevolg dat er geen relevant onderscheid is tussen de zeespiegel bij ssp245 (Business-as-usual) en ssp126 ("Parijs" is gehaald). De betrouwbaarheidsintervallen overlappen teveel om het onderscheid te kunnen maken. Belangrijke informatie voor de afweging tussen mitigatie en adaptatie. Hoe we moeten ontwerpen met deze enorme onzekerheden vraagt ook nog om uitwerking. Maakt u zich daarover geen zorgen; dat gaat zeker lukken. Het debat tussen de statistische preciezen (die ik zeer waardeer) en de statistische pragmatici (waartoe ik mezelf reken) is op kleine schaal en in goede sfeer al begonnen.

Er blijven weer vragen genoeg over. Maar ik schrijf alweer te lang en u leest alweer te lang. “Twijfel leidt tot inzicht”, hoorde ik Salomon Kroonenberg ooit zeggen. Twijfelen doe ik constant en inzicht komt in stapjes.

Bronnen en methodes

Ik heb getracht duidelijk aan te geven waar ik mijn informatie vandaan haal. Bronnen zijn zoveel mogelijk met link in de tekst verwerkt.

De scenario's van het IPCC zijn geladen van de NASA Sea Level Projection tool met een import-functie in Python. De Deze import-functie is beschikbaar in een package op github; installatie door: "pip install git+https://github.com/hvec-lab/hvec_importers". U neemt hem op in uw script met "from hvec_importers import ipcc". De code is gedocumenteerd dus via de "help" functie in Python kunt u kijken wat er in het package zit.

In dezelfde package zit ook een bibliotheek met import-functies voor Rijkwaterstaat data. Deze is iets minder ver dan IPCC en werkt tot ongeveer 10 jaar data. Opnemen in uw script via "from hvec_importers import rws". Ook deze code is gedocumenteerd dus de "help" optie geeft meer informatie over de functies in de package.

De gemiddelde zeespiegel is bepaald als het nul-niveau van het getij, bepaald met een astronomische analyse van de meetgegevens per kalenderjaar. Op mijn github vindt u de package "hvec_tide" met daarin een aantal extraatjes bovenop de package "utide". Installatie volgens de hierboven beschreven methode. 

Iedere verantwoordelijkheid voor ontploffende computerschijven of verstoorde relaties als gevolg van nachtelijke programmeersessies wordt door HVEC op voorhand afgewezen.

Dan weet u dat maar vast.