Broeikasdogma's?

Klimaatverandering - de ontrafeling van een dogma
De stelling dat het klimaat verandert als gevolg van menselijke activiteiten door de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen die het natuurlijk broeikaseffect versterken, lijkt in de loop der tijd tot dogma te zijn verheven. En dat alles zou allerlei rampzalige gevolgen hebben. Dit dogma staat in schril contrast met opvatting van een prominente Nederlandse wetenschapper, Frits Böttcher, die onlangs nog verklaarde dat deze stelling misschien nog ooit eens een van de grootste wetenschappelijk vergissingen van de 20ste eeuw zal blijken te zijn. Is die kwalificatie terecht? Het antwoord op die vraag is naar mijn mening overwegend negatief, maar ook een klein beetje positief.

IPCC
Negatief, omdat het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), dat een centrale rol speelt in de wetenschappelijke onderbouwing van de maatregelen die thans tegen het broeikaseffect worden overwogen, uitdrukkelijk vele slagen om de arm houdt en bij herhaling wijst op de grote onzekerheden van zijn analyse. Hoofdstuk 14 van het ‘Third Assessment Report’ van het IPCC biedt daarvan een pregnant voorbeeld. Hierin geeft het IPCC - voor de leek overigens ietwat versluierd in wetenschappelijk jargon - toe dat de thans gebruikte modellen geen betrouwbare toekomstvoorspellingen kunnen opleveren. Maar zelfs in de sterk versimpelde samenvatting voor beleidsmakers (17 bladzijden tekst) komt het woord ‘uncertain(ty)’ of equivalenten daarvan zo’n veertig maal voor. Dat is waarschijnlijk zonder precedent voor zo’n kort beleidsdocument. De meest frappante illustratie van die onzekerheid is de erkenning van het IPCC dat het weinig weet van 9 van de 12 mechanismen die bepalend zijn voor de warmtebalans van de aarde. Een gevleugeld gezegde onder modelleurs is: ‘garbage in, garbage out.’ Men hoeft er niet voor te hebben doorgeleerd om te kunnen aanvoelen dat als er zo weinig bekend is over cruciale mechanismen binnen het klimaatgebeuren, de uitkomsten van de betrokken modellen niet in overeenstemming met de werkelijkheid kúnnen zijn. Waarom dan toch die paniekzaaierij’

Men kan zich overigens afvragen of de beleidsmakers voor wie deze samenvatting was bestemd, het wel hebben gelezen. Want op geen enkel beleidsterrein zou een dergelijke zwakke onderbouwing tot zulke vérstrekkende economische maatregelen leiden als die waarover tijdens de recente klimaatconferentie in oktober 2001 in Marrakesj - vooralsnog geen bindende - afspraken zijn gemaakt. Maar in een ander opzicht hebben de wetenschappers van het IPCC het toch laten afweten. Bij de publieke uitspraken van sommige woordvoerders van het IPCC en - vooral - de weergave daarvan in de media loopt het spaak. Deze worden gekenmerkt door grote stelligheid en alarmisme. En er is tot dusverre slechts één (Amerikaans) lid van het IPCC, Richard Lindzen, die dat publiekelijk aan de kaak heeft gesteld. De anderen hebben ostentatief gezwegen. De vraag dringt zich op of hier niet de integriteit van de wetenschap en haar beoefenaren in het geding is.

S. Böhmer-Christiansen
Hoe komt het dat de vermeende opwarming van de aarde als gevolg van het broeikaseffect zo hoog op de internationale agenda is gekomen’ En waar komen de schrikbeelden vandaan’ Verschillende wetenschappers hebben getracht een antwoord te vinden op deze vragen. Voor het onderstaande overzicht is onder meer geput uit artikelen van (in chronologische volgorde van hun bijdragen) Frits Böttcher, Hans Henrik Ramm, Richard Courtney en Sonja Boehmer-Christiansen.

Sommige auteurs hebben wel gesuggereerd dat er sprake was van een soort samenzwering, maar de meesten zoeken de oorzaak toch in een convergentie van deelbelangen, maatschappelijke ontwikkelingen en denkbeelden die elkaar hebben versterkt en uiteindelijk hebben geleid tot het geloof in de stelling dat de door de mens veroorzaakte uitstoot van CO2 als gevolg van het gebruik van fossiele brandstoffen tot een opwarming van de aarde leidt. Deze zou allerlei catastrofale gevolgen hebben, zoals een rijzing van de zeespiegel met overstromingen, grotere weersinstabiliteit, hogere landtemperaturen gepaard gaande met grote droogten of juist extreme neerslag met negatieve gevolgen voor de landbouw, het oprukken van schadelijke tropische insecten naar noordelijke streken met negatieve gevolgen voor de menselijke gezondheid, de toename van de frequentie en kracht van stormen, enz. enz.

Dit schrikbeeld is echter van vrij recente datum. Immers, in de jaren zestig en zeventig waren verschillende prominente klimatologen nog van mening dat niet de opwarming maar de afkoeling van de aarde een dodelijke bedreiging voor de mensheid vormde. Enige citaten: J. Murray Mitchell: ‘The cooling has already killed hundreds of thousands of people in poor nations. It has already made food and fuel more precious, thus increasing the price of everything we buy. If it continues, and no strong measures are taken to deal with it, the cooling will cause world famine, world chaos, and probably world war, and this could all come by the year 2000.’ Lowell Ponte: ‘The facts have emerged, in recent years and months, from research into past ice ages. They imply that the threat of a new ice age must now stand alongside nuclear war as a likely source of wholesale death and misery for mankind.’ Nigel Calder:’At this point, the world’s climatologists are agreed ... Once the freeze starts, it will be too late.’

Rond 1988 vond een omslag in het denken plaats. Vanaf die periode werd de opwarming van de aarde als belangrijkste bedreiging gezien. Tegen deze achtergrond rijst de vraag wat de ommezwaai in het denken onder klimatologen heeft veroorzaakt. Bij de beantwoording van deze vraag zal in het navolgende overwegend worden ingegaan op de politieke, economische en sociale aspecten.

James Hansen
James Hansen: paniekzaaierij
Onder degenen die een persoonlijk stempel hebben gedrukt op de huidige aandacht voor de klimaatproblematiek dient ongetwijfeld de Amerikaanse klimatoloog James Hansen als belangrijkste te worden genoemd. Door sommigen wordt hij dan ook wel als de ‘father of climate change’ gekwalificeerd. Zonder Hansen met name te noemen, maakt Frits Böttcher in dit verband melding van een voorval dat zich voordeed tijdens een door hem bijgewoonde conferentie over ‘Big Science’ (waartoe bijvoorbeeld kostbare ruimtevaartprojecten en deeltjesversnellers werden gerekend) die in de eerste helft van de jaren zeventig in het kader van het internationale wetenschapsbeleid plaatsvond. Tot zijn verwondering was ook het klimaatonderzoek op de agenda geplaatst dat in die tijd niet tot deze categorie wetenschap werd gerekend. Maar een Amerikaanse klimatoloog verklaarde op deze conferentie dat daarin spoedig verandering zou komen, want een Russische collega van hem, Mikhael Budyko, had een verouderde theorie uit 1898 nieuw leven ingeblazen. Het betrof de hypothese dat een toenemende verbranding van fossiele brandstoffen tot een wereldwijde opwarming van de aarde zou kunnen leiden door middel van een verhoging van het natuurlijke broeikaseffect. Budyko voorspelde in zijn publikatie dat de toenmalige Sovjet-Unie een beter klimaat zou krijgen. De ‘wheat belt’ in de VS zou daarentegen in een woestijn veranderen en Florida zou deels onder water komen te staan. De Amerikaan vervolgde dat een dergelijke boodschap precies was wat men nodig had om eindelijk eens de honderden miljoenen dollars voor de aanschaf van een supercomputer los te kunnen krijgen. Daarvoor was er maar één recept: ‘Scare them to death!’ En dit recept bleek succesvol. Aldus Böttcher.

De belangstelling voor de klimaatproblematiek bleef gedurende vele jaren beperkt tot een relatief kleine kring van deskundigen. Maar in 1988 kwam daarin verandering. In de uitzonderlijk hete zomer van dat jaar legde dezelfde Hansen een verklaring af voor de Amerikaanse Senaat. Senator Timothy E. Wirth uit Colorado was teleurgesteld geweest over het feit dat een hoorzitting over klimaatverandering die hij tijdens de winter daarvoor had belegd, zo weinig aandacht had getrokken. Hij wachtte op een weersomslag en organiseerde een nieuwe bijeenkomst op een dag die volgens de voorspellingen een van de heetste van het jaar zou worden. De Verenigde Staten verkeerden in die periode in de greep van een zware hittegolf. In Washington steeg het kwik tot ruim 36 0C. En Hansen, die inmiddels directeur van het Amerikaanse ‘Goddard Institute of Space Studies’ was geworden, paste opnieuw zijn beproefde recept toe. Hij vertelde de senatoren dat de uitzonderlijk hoge temperaturen van de jaren tachtig nagenoeg zeker veroorzaakt werden door de opeenhoping van broeikasgassen in de atmosfeer en niet door natuurlijke variabiliteit. En tegen verslaggevers verklaarde hij: ‘It’s time to stop waffling so much and say the evidence is pretty strong that the green house effect is here.’ De verklaring veroorzaakte een schokgolf in de publieke opinie want het was de eerste keer dat een erkende autoriteit publiekelijk verklaarde dat er een verband bestond tussen antropogene broeikasgassen en het klimaat en de media besteedden hieraan uitgebreid aandacht.

Kort daarna, in juni 1988, vond een conferentie over ‘The Changing Atmosphere: Implications for Global Security’. Daaraan werd door ruim 300 beleidsmakers, wetenschappers, alsmede vertegenwoordigers van de multilaterale instellingen en NGO’s deelgenomen. Zij waren het er over eens dat er dringend aandacht diende te worden geschonken aan het probleem van de klimaatverandering en deden een beroep op overheden en industrie om de uitstoot van CO2 met ongeveer 20% te verminderen vergeleken met het niveau van 1988. Deze doelstelling zou in 2005 dienen te worden gerealiseerd. Daarop volgden nog vele internationale bijeenkomsten in verschillende plaatsen, zoals in Hamburg (1988), Ottawa (1989), Londen (1989), Noordwijk (1989), Washington, Cairo, Nairobi en Helsinki (alle in 1990). Deze vormden de opstap naar de ‘Second World Climate Conference’ (WCC) (november 1990). De WCC drong er bij de Algemene Vergadering van de VN op aan om officiële onderhandelingen te beginnen voor een ‘Framework Convention on Climate Change’, gebaseerd op het werk van het IPCC dat in 1988 was opgericht door de World Meteorological Organisation (WMO) en het United Nations Environmental Programme (UNEP). Het kreeg als taak: de beschikbare wetenschappelijke informatie inzake klimaatverandering te beoordelen; de milieu- en sociaal-economische effecten van klimaatverandering te beoordelen; en een strategie op te stellen om hierop een antwoord te geven. In dit mandaat lag reeds min of meer de suggestie besloten dat de geconstateerde klimaatverandering buitengewoon was, dat deze werd veroorzaakt door menselijke activiteiten, dat de effecten daarvan overwegend schadelijk zouden zijn en dat deze hoe dan ook een halt diende te worden toegeroepen. Hiermee was er geen ruimte meer voor wetenschappelijke twijfels.

Uitsluiting van sceptische wetenschappelijke disciplines
De mogelijkheid van twijfel aan het dogma werd nog verder beperkt door de selectie van de leden van het IPCC, aldus Sonja Boehmer-Christiansen. Astronomen (in het bijzonder zij die het gedrag van de zon bestuderen) geologen, hydrologen/oceanologen, biologen en paleontologen, die ook inzichten hebben ontwikkeld ten aanzien van de ontwikkeling van het klimaat, betwisten vaak dat er sprake is van een door de mens veroorzaakte klimaatverandering en zijn in het algemeen sceptisch over de waarde van klimaatmodellen. Ondanks het feit dat zij een nuttige bijdrage aan het onderzoek hadden kunnen leveren, werden zij van het IPCC uitgesloten. Het IPCC bestaat vooral uit klimatologen en richt zich in het bijzonder op de resultaten van klimaatmodellen als basis voor toekomstige klimaatprojecties. De meeste leden van het IPCC beklemtonen overigens dat het niet om voorspellingen gaat. Helaas gaat dit subtiele, maar wezenlijke onderscheid vaak in de verslaggeving in de media verloren.

M. Thatcher
Profilering van Margaret Thatcher op het wereldtoneel
Terug naar het begin van de jaren tachtig. Volgens Richard Courtney was het vooral de Britse Premier, Margaret Thatcher, die er voor gezorgd heeft dat de klimaatproblematiek prominent op de internationale agenda werd geplaatst, zij niet zo zeer om klimatologische redenen. Het was voor haar namelijk een geschikt thema om een reputatie te verwerven. Het enige waarop zij in haar vroegere politieke carrière kon bogen, was het feit dat zij ‘Junior Minister’ voor Onderwijs was geweest in de regering Heath. Maar in deze hoedanigheid had zij weinig indruk gemaakt. Zij was de enige vrouw onder de westelijke leiders en wenste door hen serieus te worden genomen. Sir Crispin Tickell, de Britse VN-ambassadeur wist daar een oplossing voor. Hij wees er op dat nagenoeg alle internationale leiders ‘analfabeet’ waren op wetenschappelijk gebied. Indien het mogelijk zou zijn een wetenschappelijk thema te vinden dat op wereldniveau zou kunnen worden besproken, zou Thatcher, die scheikunde had gestudeerd, een prominente rol in de discussie kunnen spelen. Dat zou een positieve uitstraling kunnen hebben op de geloofwaardigheid van haar opvattingen over andere wereldproblemen. Hij stelde voor dat Thatcher op elke topontmoeting het thema ‘global warming’ aan de orde zou stellen. En deze tactiek had succes.

De andere wereldleiders begonnen zich voor het probleem te interesseren, al was het alleen maar om te kunnen voorkomen dat Thatcher daarmee de vergaderingen bleef verstoren, aldus Courtney. Zij vroegen hun ambtenaren om advies en deze antwoordden dat hoewel de wetenschappelijke basis controversieel was, het thema belangrijk was uit economisch oogpunt. De Amerikaanse economie is de meest energie-intensieve ter wereld. Indien er wereldwijd overeenstemming zou worden bereikt over de invoering van CO2-belastingen of soortgelijke maatregelen, zou de VS daardoor relatief het zwaarst worden getroffen en zouden andere landen hun relatieve concurrentiepositie tegenover de VS kunnen versterken. Om deze reden kreeg Thatcher steun van politici uit vele landen. Hiermee was de erkenning van ‘global warming’ als internationaal beleidsvraagstuk een feit. Het meest pregnant kwam dit tot uitdrukking in de paragrafen 62 en 63 van het communiqué van de Top van de G-7 in Houston (juli, 1990).

Kernenergie versus steenkoolenergie
Maar naast de wens om zich persoonlijk te profileren was er nog een andere reden waarom Thatcher de klimaatproblematiek prioriteit wenste te geven. Dat was de sanering van de Britse steenkoolindustrie. Binnenslands had Thatcher hierbij de steun van haar eigen partij. De meeste leden van het conservatieve kabinet dat in 1979 aantrad, waren ook lid geweest van de regering die in 1974 de verkiezingen had verloren. Zij gaven daarvan de National Union of Mineworkers (NUM) de schuld. Zij zochten een voorwendsel om de macht van de Britse kolenindustrie en daarmee ook de NUM in te perken. Op kolen gestookte elektriciteitscentrales stoten CO2 uit; nucleaire installaties niet. ‘Global warming’ verschafte een welkom alibi om de Britse afhankelijkheid van kolen te verminderen en deze te vervangen door kernenergie. Dit was niet alleen noodzakelijk voor de energievoorziening maar ook voor het Britse nucleaire wapenprogramma, in het bijzonder de Trident-raketten en onderzeeërs. Maar door de stillegging van de nucleaire reactor op Three Mile Island (maart 1979) en het ongeluk met de reactor van Tsjernobyl (april 1986) had het publieke vertrouwen in nucleaire technologie een flinke knauw gekregen. Tegelijkertijd bracht de privatisering van de elektriciteitsvoorziening aan het licht dat nucleaire elektriciteit duurder was dan elektriciteit uit steenkool. Dat betekende dat ‘global warming’ nog het enig overblijvende excuus was om het behoud van de impopulaire nucleaire elektriciteitscentrales te legitimeren. Thatcher zag zich genoodzaakt om daarvoor binnenlands meer geld uit te geven, zulks ook ter ondersteuning van de geloofwaardigheid van haar internationale campagne. Een van de maatregelen in dit verband was de oprichting van het Britse ‘Hadley Centre for Climate Prediction and Research’, dat een van de belangrijkste werkagentschappen van werkgroep I van het IPCC zou worden.

Toen Margaret Thatcher werd opgevolgd door John Major ebde de belangstellig in het VK voor ‘global warming’ weg. De onderzoekssubsidies werden verlaagd. Britse wetenschappers uitten zich kritisch over de opwarmingsthese. Het leek er op alsof het thema een natuurlijke dood zou sterven. Maar toen de bevolking tijdens de ‘kolencrisis’ in oktober 1992 protesteerde tegen de schaal waarop kolenmijnen werden gesloten, had de Britse regering opnieuw rechtvaardiging nodig ter ondersteuning van het beleid. Daartoe werd een advertentiecampagne gestart waarin de dreiging van de klimaatverandering breed werd uitgemeten. Daarnaast vond een herschikking plaats van de onderzoeksprioriteiten waarbij klimaatonderzoek wederom voorrang kreeg. Toen Tony Blair in mei 1997 aan de macht kwam, werd dit beleid voortgezet.

Fossiele brandstoffen versus alternatieve/duurzame energie
Maar het ging niet alleen om de tegenstelling tussen kernenergie en steenkolen. Sonja Boehmer-Christiansen trekt de grenzen breder. Zij kent een grote rol toe aan de dramatische daling van de olieprijzen die in de jaren tachtig had plaats gevonden, waardoor nieuwe alternatieve/duurzame brandstoffen en technologieën, inclusief nucleaire energie, nieuwe typen machines en materialen, alsmede energiebesparing overheidshulp nodig hadden om te kunnen overleven. Hierbij vormden concurrentieoverwegingen, zowel wat betreft markten als investeringsstromen, de wens tot het behoud van economische groei en de mogelijkheid van nieuwe inkomensbronnen voor de overheid (energieheffingen) belangrijke elementen. Volgens haar was het deze cluster van factoren die de drijvende kracht achter het Kyoto-proces vormde en niet zo zeer milieuoverwegingen. Het IPCC kreeg de taak om de bestaande beleidsdoelstellingen op deze terreinen wetenschappelijk te legitimeren.

Fondsenwerving voor wetenschappelijke instellingen
Daarnaast voert Sonja Boehmer-Christiansen aan dat het onjuist is om de beoefenaren van de wetenschap als neutrale, belangeloze zoekers naar waarheid te beschouwen. Wetenschappelijke instituten hebben hun eigen belangen. Om de continuïteit van hun onderzoek te waarborgen hebben zij fondsen nodig. Fondsenwerving kan worden bevorderd door het aanpassen van de onderzoeksagenda in de richting van ‘maatschappelijke relevantie’ en ‘beleidsondersteuning’. Daarvoor zijn overvloedige subsidiestromen beschikbaar. Deze subsidies zijn niet of minder beschikbaar voor onderzoek dat in een andere richting wijst of zou kunnen wijzen. Dat betekent dat de betrokken instellingen geneigd zijn zich positief op te stellen tegenover de wensen van de bureaucratie en sociale bewegingen die electoraal succesvol zijn. Is men eenmaal deze weg ingeslagen, dan is het onderzoek niet meer waardevrij vanuit wetenschappelijk oogpunt. Met andere woorden: ‘Science on tap but not on top’, aldus Boehmer-Christiansen.

Territoriumdrift van internationale bureaucratieën
Bovendien wijst Boehmer-Christiansen er op dat de klimaatproblematiek de belangen dient van verschillende bureaucratieën die daarmee hun bevoegdheden wensen uit te breiden. Dit geldt in het bijzonder voor de EU en voor verschillende VN-organen, voor welke een rol is weggelegd bij de uitvoering van ‘Kyoto’. Dit heeft bijvoorbeeld betrekking op het vaststellen van standaarden, het opleggen van heffingen, de regulering van het transport, toezicht op de handel in emissierechten, en het berekenen van de opname van ‘sinks’. Deze vormen van herregulering vergroten het potentieel voor overheidsinterventie in de economie aanmerkelijk.

Doemdenken
Waarom reageerden brede lagen van de bevolking zo heftig op de alarmistische uitlatingen vanuit de wetenschap en de media’ Een deel van de verklaring zou kunnen zijn gelegen in het feit dat het klimaatalarmisme en doemdenken appeleren aan archetypische denkbeelden die in de Westerse beschaving een belangrijke plaats innemen: apocalyptische visies en die door de eeuwen heen steeds weer in nieuwe gedaanten opduiken. De voorspellingen uit het Boek der Openbaringen vormen daarvan misschien het oudst bekende voorbeeld. Daarin wordt beschreven dat de wereld aan vuur ten onder zal gaan. Ook werd in vroeger tijden door verschillende auteurs, zoals Plato en Aristoteles, overbevolking als een bedreiging van de mensheid afgeschilderd. Later, in de tweede eeuw na Christus, schreef Tertullius, een inwoner van Carthago, over hetzelfde thema. Als we een sprong nemen in de tijd kan ook Giovanni Botero, een zestiende-eeuwse Italiaanse geleerde, worden genoemd, die eveneens voor dit gevaar waarschuwde. Twee eeuwen daarna werd deze gevolgd door Thomas Malthus in zijn beroemde ‘Essay on Population’ (1798). Van recentere datum is het eerste rapport aan de Club van Rome van Donella en Dennis Meadows e.a. (Limits to Growth, 1972) waarin op basis van scenario’s fysieke grenzen aan de groei in het vooruitzicht werden gesteld, die omstreeks 2000 tot allerlei catastrofes zouden leiden. De ontvankelijkheid van het publiek voor dit doemdenken werd nog versterkt door het bij velen aanwezige religieuze zondebesef en schuldgevoel, alsmede de afkeer van hedonisme met zijn materialisme en consumentisme en de tegenstelling tussen arm en rijk in de wereld.

Wat al deze voorspellingen met elkaar gemeen hebben is dat zij niet zijn uitgekomen. Vooral de methodiek van het echtpaar Meadows vertoont gelijkenis met de huidige studies van het klimaat. Het gebruik van modellen en (super)computers staat daarbij centraal. Soms lijkt het er op dat zij de plaats hebben ingenomen van de magische kristallen bol van de toekomstvoorspellers van weleer. Zij overbluffen het algemene publiek dat niet bekend is met de fundamentele beperkingen van de modelbenadering.

‘Groen’ in de media
Daarnaast hebben ook sommige media een belangrijke rol gespeeld bij het ontstaan van het dogma. De media hebben belang bij de verhoging van hun kijkcijfers, oplagecijfers en omzet. Berichten over de dreiging van wereldwijde rampen bieden wat dat betreft welkome kopij. De uitlatingen van vele politici, alsmede de grote aantallen wetenschappelijke publikaties over het onderwerp maakten de dreiging van ‘global warming’ geloofwaardig. De media dramatiseerden de daaruit voortvloeiende gevolgen en brachten sensatie-verhalen over de meest verschikkelijke catastrofes. Het publiek is afhankelijk van de media voor informatie en geloofde in de opwarmingsthese omdat het eenzijdig werd voorgelicht. Vervolgens speelden de politici weer in op de ongerustheid van de bevolking. Op deze manier ontstond een zichzelf versterkende spiraalbeweging.

Het einde van de geschiedenis: de opvulling van een ideologisch vacuüm
Volgens Henrik Ramm heeft ook het verdwijnen van de ideologische tegenstelling tussen Oost en West een belangrijke impuls gegeven aan de verhoogde aandacht voor de milieuproblematiek, waaronder het vraagstuk van de klimaatverandering. De traditionele paradigma’s voldeden niet meer. De ineenstorting van het communisme, de opkomst van een nieuwe informatietechnologiemaatschappij, het onvermogen van de bestaande theorieën om economische ontwikkeling te verklaren en te sturen, de uitdagingen vanuit het Verre Oosten, de toenadering van de sociale democratie tot het marktliberalisme in Europa, het milieudebat en vele andere factoren maakten een fundamentele ideologische heroriëntatie noodzakelijk. Men had het gevoel dat de oude politieke filosofieën en partijen op hun laatste benen liepen. Politici hadden nog maar weinig over om voor te vechten. Zij waren niet een staat een wervende toekomstvisie te ontwikkelen en voelde zich gedegradeerd tot beheerders van de status quo. Het milieudenken bood de mogelijkheid om het ideologisch vacuüm op te vullen en daarmee de kiezers die sympathiseerden met ‘groen’ aan zich te binden.

Daarenboven bood de het milieuprioriteit ook kansen aan degenen die voorstander zijn van een sterke overheid als instrument voor maatschappelijke verandering en die met lede ogen hadden moeten aanzien dat de tijdgeest van de terugtredende overheid zich tegen hen had gekeerd. De zorg voor het milieu wordt door velen beschouwd als iets dat voorrang heeft op het enge individuele eigenbelang. Men is bereid hiervoor sturing van de overheid te aanvaarden en individuele vrijheid op te offeren.

Wereldordedenken
Een andere factor die vooral in Nederland en binnen de VN veel invloed heeft gehad, is het wereldorde-denken waaraan vooral de naam van de Nederlandse econoom en Nobelprijswinnaar Jan Tinbergen is verbonden. Een belangrijke publikatie in dit verband is het RIO-rapport (RIO: Reshaping the International Order). Dit rapport, waarvan Tinbergen de eindredacteur was, bevatte bijdragen van vele vooraanstaande wetenschappers. Het was een verzameling van voorstellen om elementen van centrale planning op wereldniveau te introduceren. Of, zoals Tinbergen het formuleerde: ‘... many proposals will introduce conscious elements of global planning so as to safeguard the international economic system from unilateral and uncoordinated national decisions.’ Het rapport bevat gedetailleerde voorstellen voor een ‘... system for global planning and the management of resources’ En even verder: ‘Effective planning and management calls for the fundamental restructuring of the United Nations so as to give it broad economic powers and a more decisive mandate for international economic decision-making.’ Het hoeft dan ook geen verwondering te wekken dat het wereldordedenken op krachtige steun van de VN-bureaucratie en sympathiserende kringen daaromheen kon rekenen.

Deze en andere voorstellen zijn onderwerp geweest van internationale onderhandelingen in het kader van de zogenoemde Nieuwe International Economische Orde (NIEO). Zij vonden plaats in de tweede helft van de jaren zeventig op talloze conferenties van onder andere de VN, UNCTAD (United Nations Conference on Trade and Development) en UNIDO (United Nations Industrial Development Organisation). De voorstellen behelsden een reeks maatregelen en hervormingen op het gebied van grondstoffen, inclusief olie, de internationale handel, de ontwikkelingshulp, het internationale geldstelsel, wetenschap en technologie, industriële ontwikkeling en de wereldvoedselvoorziening.

Een ander plan dat in dit rijtje thuis hoort, was het zogenoemde wereldwerkgelegenheidsplan, dat was opgesteld door vier prominente Nederlandse sociaal-democraten: W. Kok, J. Pronk, J. Tinbergen en J. den Uyl. Het plan werd in een open brief aan de Secretaris-Generaal van de Verenigde Naties aangeboden. Dit plan bevatte vele elementen, waaronder het wetenschappelijk vaststellen van comparatieve voordelen van landen en het bepalen van een optimale internationale arbeidsverdeling op basis daarvan; een anticiperende herstructurering van de produktie in het Westen. Dat wil zoveel zeggen als een mede door de overheid geleide herstructurering van de economie van de ontwikkelde landen in de richting van technologisch meer geavanceerde produktie, terwijl het eenvoudiger werk in de Derde Wereld zou kunnen geschieden. Daarnaast diende er intergouvernementele controle op de investeringen van transnationale ondernemingen te komen. Voorts zouden werkgelegenheidsplannen voor de lange termijn (in samenhang met investeringsplannen voor de lange termijn) voor sectoren en mogelijkerwijs voor afzonderlijke ondernemingen dienen te worden opgesteld. Verder zouden de ‘overwinsten’ (een bekend - doch nooit precies gedefinieerd - begrip uit de jaren zeventig) van sterke industrietakken en ondernemingen dienen te worden gebruikt voor investeringen met het oog op het scheppen van werkgelegenheid in andere sectoren. Ten slotte zou een internationale industriële en investeringspolitiek tot stand dienen te komen, die niet in de eerste plaats gebaseerd is op winstverwachtingen, maar op het beginsel van de sociale rechtvaardigheid.

Nauwkeurige aanduidingen hoe deze doelstellingen zouden dienen te worden verwezenlijkt, ontbraken in het plan. Maar er is niet veel fantasie voor nodig om te bedenken dat hiervoor - zowel op nationaal als internationaal niveau - een mate van overheidsingrijpen nodig zou zijn geweest die zijn weerga niet kent. Als zodanig werd het voorstel dan ook gekenmerkt door een hoge mate van internationaal dirigisme. Dat wil zeggen: sturing van de internationale economie van bovenaf door overheden op grond van internationale politieke besluitvorming en uitvoering door internationale en nationale bureaucratieën. Een en ander kwam dus neer op méér overheid en minder markt. Ironisch genoeg kwamen zij in een tijd waarin ernstige gebreken zichtbaar werden in de centrale economische sturing op nationaal niveau, in het bijzonder in de Sovjet-Unie en haar satellietstaten met hun commando-economie. Daarnaast leidde de opkomst van het nieuwe economisch liberalisme aan het eind van de jaren tachtig tot een trendombuiging: méér markt en minder overheid. Hierdoor zijn al deze voorstellen een zachte dood gestorven.

De aanhangers van het wereldordedenken bleven er nochtans heilig van overtuigd dat zij oplossingen hadden voor talloze wereldproblemen. Maar bij gebrek aan internationale politieke overeenstemming daarover waren het vooralsnog oplossingen op zoek naar een geschikt probleem. Het is als een brandweerbrigade die jarenlang in de kazerne zit te popelen om eindelijk eens te kunnen uitrukken om een fikse brand te kunnen blussen. De opkomst van de klimaatproblematiek bood hen kans op een doorstart.

Ontwikkelingslobby
Zij kregen hierbij de steun van de ontwikkelingslobby - die ook binnen het VN-systeem een sterke positie inneemt - die in de handel in CO2-emissierechten een welkome additionele inkomensbron zag voor de Derde Wereld. Immers, reeds meer dan dertig jaar geleden werd vastgesteld dat de rijke landen 0,7% van hun Bruto Binnenlands Produkt aan ontwikkelingshulp zouden besteden. Deze doelstelling is bij herhaling herbevestigd en door bijna alle ontwikkelde landen in de wereld onderschreven. Nochtans is deze doelstelling nooit gehaald. In de periode 1982-83 bereikte de hulpverlening (ODA: Official Development Aid, volgens de definitie van het Development Assistance Committee van de OESO) een maximum 0,35% van het BNP. Sindsdien is het bergafwaarts gegaan. Het laatste cijfer (1999) bedraagt 0,24% van het BNP.

Slot
De voorgaande ontrafeling van het dogma van de door de mens veroorzaakte klimaatverandering toont aan dat er sprake is geweest van een convergentie van politieke, economische en sociale motieven, krachten en belangen die het onderzoek en het beleid inzake klimaatverandering als het ware hebben gepredestineerd. Zij suggereert dat er - soms meer, soms minder subtiele - politieke manipulatie heeft plaatsgevonden van de uitkomsten van wetenschappelijke analyse ten einde beleidsdoelstellingen die reeds eerder op grond van andere overwegingen waren vastgesteld te legitimeren. Het IPCC lijkt in dit opzicht niet geheel vrijuit te gaan. Sonja Boehmer-Christiansen maakt overigens een onderscheid tussen de onderzoeksfunctie van het IPCC en zijn adviserende functie. Wat het onderzoek betreft erkent zij dat het IPCC uitstekend werk heeft verricht. Maar voor zover het om zijn adviserende functie gaat, beschouwt zij het IPCC als een ‘mixed group of self-selected believers and officially selected experts, most of them paid directly by governments, who do not, indeed cannot, give entirely honest advice.’

Betekent dit dat de dreiging van een door de mens veroorzaakte klimaatverandering slechts een artefact is’ De meningen lopen daarover uiteen. Het IPCC stelde in 1996: ‘the balance of evidence suggests a discernable human influence on global climate’. Maar is deze invloed belangrijk en/of schadelijk? En kunnen we er via de modelbenadering achter komen wat er in de toekomst zal gebeuren? De critici ontkennen dit, doch het IPCC wekt de indruk dat men genoeg weet om beleidsactie te rechtvaardigen. Maar als men wat dieper graaft, geeft ook het IPCC toe dat de thans gebruikte modellen geen betrouwbare toekomstvoorspellingen kunnen opleveren, alhoewel de modelbouwers wèl suggereren dat zij inmiddels goede vorderingen hebben gemaakt en dat als zij beschikken over meer en betere klimaatgegevens en krachtiger computers nog een eind verder kunnen komen.

Vooralsnog kan men zich moeilijk aan de indruk onttrekken dat de eisen die aan strikte bewijsvoering worden gesteld - die toch de grondslag vormen van de meer exacte wetenschappelijke disciplines - bij de behandeling van de klimaatproblematiek deels terzijde werden geschoven. Daarvoor in de plaats kwam het beroep op het voorzorgsbeginsel. Maar als men eenmaal deze weg opgaat is het einde zoek. De mensheid staat aan vele denkbare en ondenkbare (denk bijvoorbeeld aan 11 september!) bedreigingen bloot. Men kan met het voorzorgsbeginsel dus vele kanten op. Paradoxaal kan het zelfs als argument worden aangevoerd om een beleid te rechtvaardigen dat er op gericht is om méér CO2 uit te stoten. Toch zal men schaarse middelen zodanig dienen aan te wenden dat er niet disproportioneel veel middelen aan één potentiële bedreiging worden besteed. Klimaatproblemen zinken waarschijnlijk in het niet vergeleken bij de door de mens veroorzaakte bedreigingen, bijvoorbeeld terreur met chemische en biologische wapens, en daarnaast de bedreigingen door ondervoeding, watertekort, aids enz.

Al met al bestaat er onder gekwalificeerde wetenschappers geen overeenstemming over de vraag op de aarde al dan niet opwarmt. Zo er al sprake mocht zijn van opwarming zijn zij het niet met elkaar eens over de vraag wat de belangrijkste oorzaken daarvan zijn. Zij zijn het er daarentegen wèl over eens dat de door de mens veroorzaakte uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen in beginsel een opwarmend effect heeft, maar sommigen achten dit effect belangrijk terwijl anderen van oordeel zijn dat dit verwaarloosbaar is, omdat de betrokken gassen na enige tijd door planten en de oceaan worden geabsorbeerd en/of omdat er andersoortige terugkoppelingsmechanismen in het klimaat werkzaam zijn die het effect daarvan neutraliseren. Sommigen geloven dat enige opwarming van de aarde per saldo positieve effecten voor de mens zal hebben, bijvoorbeeld omdat een warmer klimaat nieuwe gebieden voor de landbouw ontsluit en omdat hogere temperaturen leiden tot minder extreme weersomstandigheden. Anderen daarentegen vrezen in een dergelijk scenario voor een verlies aan landbouwgronden in gebieden die thans reeds te lijden hebben onder extreem hoge temperaturen en geloven dat hogere temperaturen juist tot meer extreme en daardoor schadelijke weersomstandigheden leiden. Wat betreft de maatregelen die in het Kyoto-protocol worden voorgesteld zijn alle wetenschappers het er over eens dat deze weinig tot niets zullen helpen. Sommigen achten deze maatregelen nochtans gerechtvaardigd als een eerste stap op weg naar restrictievere aanpak in de verdere toekomst. Anderen zijn van oordeel dat men ze vanwege hun ineffectiviteit en hoge kosten maar beter achterwege kan laten en zich zou dienen te concentreren op goedkopere en praktischer maatregelen.

Hoe het ook zij, de aardopwarmingsthese verdient naar mijn mening in ieder geval een nadere en vooral een koelere analyse voordat kostbare maatregelen worden genomen. Dat betekent overigens niet dat niet zou dienen te worden gestreefd naar een zuiniger verbruik van fossiele brandstoffen. Dat is om tal van andere redenen - de eindigheid van deze natuurlijke hulpbronnen, gezondheid, schone lucht, bescherming van landschap en de vermindering van de olieafhankelijkheid van het politiek instabiele Midden Oosten - hoogst wenselijk. Maar dat zulks ook effect zal hebben op het klimaat is op zijn minst onbewezen.

Intermediair, 20e jaargang 14 - 6 april, blz.17
Miljoenen Nederlanders leveren dagelijks commentaar op de beperkte voorspelbaarheid van het weer. Klagen over het weer - en over het KNMI - behoort tot het nationale cultuurpatroon. Enkele jaren geleden begon het KNMI met de uitgifte van vijfdaagse verwachtingen, maar zelfs die grote stap vooruit heeft weinig geholpen. Is het weer in principe onvoorspelbaar?

H. Tennekes
Prof. dr. ir. H. Tennekes is directeur van de hoofdafdeling Wetenschappelijk Onderzoek van het KNMI, buitengewoon hoogleraar in de meteorologie aan de Vrije Universiteit te Amsterdam, en voorzitter van de Stichting RuimteOnderzoek Nederland (SRON). Dit artikel is een bewerking van een voordracht gehouden voor de KNAW-afdeling Natuurkunde op 30 januari 1984.
Hoe voorspelbaar is het weer?
De eerste gedachte die veel mensen te binnen schiet als een weersverwachting de mist in gaat is dat het KNMI de boel weer verprutst heeft. Nu gebeurt het inderdaad wel eens dat er door onachtzaamheid of storingen in de apparatuur fouten worden gemaakt, maar daar ligt de essentie van het probleem niet. De essentie is natuurwetenschappelijk: de weersverwachting is een produkt met een beperkte betrouwbaarheid en een beperkte duurzaamheid, ook wanneer mensen en computers hun werk foutloos verrichten.
Hoe staat het het met het gebruik van computers in de meteorologie?
De toekomstige toestand van de atmosfeer wordt uitgerekend met behulp van uiterst ingewikkelde computermodellen, waarbij zeer grote 'number crunchers' (supercomputers) noodzakelijk zijn. De vijfdaagse verwachtingen van het KNMI zijn gebaseerd op de modelberekeningen van het Europees Centrum voor Weersvoorspellingen op Middellange Termijn. In dit centrum, dat gehuisvest is in Reading (Engeland), staat een Cray-XMP-computer die meer dan honderd miljoen berekeningen per seconde kan verwerken. Elke dag opnieuw berekent deze computer het atmosferisch circulatiepatroon over de hele wereldbol voor een periode van tien dagen vanaf het tijdstip van waarneming. De waarnemingen worden verricht om twaalf uur GMT: de computer van het Europees Centrum wacht een uur of zes totdat alle waarnemingen via het mondiale telecommunicatienetwerk van de Wereld Meteorologische Organisatie zijn binnengekomen. Daarna worden de waarnemingen bewerkt tot een fysisch coherente numerieke diagnose van de begintoestand van de atmosfeer. Daarmee verstrijken enkele uren.
Ongeveer negen uur na waarnemingstijd begint de computer met de modelberekeningen. Dat vergt twintig minuten rekentijd per 24 uur voorspeltermijn: ruim drie uur later is de tiendaagse berekening dus voltooid. Direct daarna gaan de gegevens naar De Bilt (en vele andere nationale weerdiensten), waar ze door de computer van het KNMI (een Burroughs B-6800) worden bewerkt tot numerieke uitspraken over de toekomstige temperatuur, bewolking, neerslag en wind.
In de vroege ochtend, ongeveer vijftien uur na waarnemingstijd, kan het KNMI dus beginnen met de uitgifte van een nieuwe meerdaagse verwachting. Het KNMI beperkt zich tot vijf dagen vooruit omdat de verwachtingen voldoende meerwaarde moeten hebben boven de klimatologische getallen voor de tijd van het jaar. Klimaat is gemiddeld weer: de verwachting heeft alleen meerwaarde als er een juiste uitspraak wordt gedaan over de afwijking van het gemiddelde.

Mazen van het net
Verder nadenkend over de grenzen van de voorspelbaarbeid van het weer, komen we nu tot de vraag of de oorzaak ligt in de beperkingen van computermodellen en meetinstrumenten, of in het geringe oplossend vermogen van het waarnemingsnetwerk (dat wil zeggen: de mate van detail die we nog kunnen waarnemen). De positie van een koufront kan niet op de meter nauwkeurig worden vastgelegd indien weerstations gemiddeld meer dan honderd kilometer uit elkaar liggen. Er kunnen ook heel wat buien door de mazen van het rekennet glippen wanneer de maaswijdte van dat net tweehonderd kilometer is.
De computerprogramma's zijn uiteraard ook allerminst perfect, alleen al om de totale rekentijd binnen de perken te houden. Een verfijning van de maaswijdte, bijvoorbeeld, leidt tot een derdemachts verhoging van de rekentijd. Een maaswijdie van tien kilometer zou dus duizend keer grotere computers vergen of de huidige computers in onoplosbare tijdnood brengen.
Er zijn verder ook vereenvoudigingen en onvolkomenheden in de numerieke representatie van de waterhuishouding van de atmosfeer, in de interactie tussen bewolking en straling, en in de energie-uitwisseling van de atmosfeer met oceanen en continenten.
Om een voorbeeld te noemen: de weergave van de invloed van gebergten in het model van het Europees Centrum is onlangs ingrijpend gewijzigd omdat de berekeningen bepaalde systematische fouten bleken te vertonen.
Al deze beperkingen en tekortkomingen kunnen leiden tot de veronderstelling dat de beperkte voorspelbaarheid van het weer veroorzaakt wordt door de beperkingen in het oplossend vermogen en in de nauwkeurigheid: als er maar zuiver genoeg gemeten en gerekend wordt, met een voldoende kleine maaswijdte, dan zou het weer in principe oneindig lang voorspelbaar moeten zijn.
Hooguit veertien dagen
Zo ligt de zaak echter niet. Sinds omstreeks 1970 bestaan er duidelijke theoretische uitspraken over de grenzen van de voorspelbaarheid in de atmosferische circulatie. Het blijkt onmogelijk te zijn het weer meer dan ongeveer veertien dagen vooruit te berekenen. Deze conclusie is gebaseerd op studies van de foutengroei in het stelsel van wiskundige formules waarmee de atmosfeer wordt beschreven. De gevoeligheid voor kleine fouten in de waarneming en diagnose van de begintoestand is zo groot dat binnen twee weken de hele oplossing grondig wordt bedorven. De computer van het Europees Centrum rekent tien dagen vooruit, omdat de prognose aan het eind van die termijn nog enig praktisch nut heeft.
De maximale winst die behaald kan worden door het oplossend vermogen op te voeren en andere verbeteringen in het computermodel aan te brengen, is ongeveer drie dagen; verbeteringen in het mondiale waarnemingssysteem en in de diagnosemethodiek kunnen daar ten hoogste nog twee dagen aan toevoegen. De beperkte voorspelbaarheid van het weer blijkt een principieel natuurwetenschappelijk probleem te zijn. Het weer is naar zijn essentie 'wisselvallig' en 'onbestendig'.
Omdat dit een conclusie is die zeer ingrijpende consequenties kan hebben voor het beeld dat velen zich van wetenschappelijke en technologische vooruitgang hebben gemaakt, wordt hier nader op de oorzaken en achtergronden van de beperkte voorspelbaarheid ingegaan. We beginnen met een interessante ontwikkeling in de modelbouw: naarmate de computermodellen van de atmosfeer ingewikkelder worden en voor een betere representatie van de natuurkundige wetmatigheden zorgen, blijken ze steeds gevoeliger te zijn voor storingen in de beginvoorwaarden. In eenvoudige modellen duurt het ongeveer vijf dagen voordat kleine verschillen in de begintoestand twee keer zo groot zijn geworden. In het uiterst ingewikkelde model van het Europees Centrum duurt dat slechts drie dagen.
De vermoedelijke verdubbelingstijd van storingen in een perfect model van de atmosfeer is ongeveer twee dagen. Dit gedrag wordt veroorzaakt doordat het aantal mogelijkheden voor instabiliteiten toeneemt naarmate het model complexer wordt. Betere modellen leveren betere verwachtingen, maar hebben een grotere gevoeligheid voor kleine storingen. De atmosfeer - die in elk geval een perfect model van zichzelf is - is gevoeliger dan welk computermodel dan ook.
Model van zichzelf
Hierbij aansluitend is het niet moeilijk, aannemelijk te maken waarom de pogingen die in het begin van de jaren zeventig op het KNMI en elders in de wereld werden gedaan om de atmosfeer als computer van zichzelf te gebruiken, wel schipbreuk moesten lijden. Het idee achter de 'analogenmethode' is dat er in het gegevensbestand van de laatste dertig jaar een dag in hetzelfde seizoen te vinden moet zijn waarop de atmosferische circulatie boven de Atlantische Oceaan en Europa ongeveer dezelfde was als de circulatie van vandaag. De evolutie van de circulatie in de komende dagen zou dan parallel moeten lopen met de corresponderende episode uit het verleden.
Deze methode is om drie redenen niet voldoende betrouwbaar. Ten eerste: een klein verschil tussen twee gevallen over een klein deel van de wereldbol betekent niet dat de verschillen overal klein zijn. Vanaf het eerste moment worden er dus meestal grote fouten meegenomen. Die moeten wel leiden tot het ontsporen van de verwachting. Ten tweede: ook al zouden twee gevallen erg op elkaar lijken. toch groeien de verschillen tussen de twee minstens zo snel als de fouten in een computermodel. Ten derde: het blijkt erg moeilijk te zijn, in het dertigjarig bestand gevallen te vinden die voldoende lijken op de diagnose van vandaag. De atmosfeer is niet periodiek. Ze herhaalt zichzelf niet; haar gedrag is grillig en chaotisch.
Het weer van morgen
Het is ondertussen duidelijk geworden dat weersverwachtingen op den duur altijd ontsporen. Dat geldt voor computermodellen onderling, maar ook voor het verschil tussen de werkelijke evolutie van de circulatie en de door de computer berekende evolutie, en zelfs wanneer de atmosfeer als een analoge computer van zichzelf wordt gebruikt. Het is een wezenskenmerk van weersverwachtingen dat zij minder betrouwbaar worden naarmate er verder vooruit wordt gekeken.
Maar waarom gaat de weerverwachting van morgen dan nog zo vaak mis? De beperkte voorspelbaarheid van weersverwachtingen op korte termijn wordt veroorzaakt door de manier waarop de foutengroei in de atmosfeer afhangt van de grootte en de levensduur van meteorologische bewegingssystemen. Verschijnselen in de atmosfeer hebben vrijwel altijd een kortere levensduur naarmate de schaal ervan kleiner is. Een depressie met een diameter van duizend kilometer houdt het bijna een week vol, een storing met een diameter van honderd kilometer (zoals de storm van Hemetvaartsdag 1983) slechts een dag, een grote onweersbui enkele uren, en kleine cumuluswolkjes hoogstens een tiental minuten.
Rekenfouten ontstaan vooral in de kleinste schalen en dringen daarna pas door tot de grotere. De fouten die gemaakt worden doordat verschijnselen op schalen kleiner dan de maaswijdte van het rekennet niet expliciet kunnen worden meegenomen in de berekeningen, zijn hier een goed voorbeeld van. De tijd die verstrijkt totdat aanzienlijke fouten een bepaalde schaal van beweging hebben bereikt, blijkt vergelijkbaar te zijn met de levensduur van verschijnselen op die schaal. Grofweg gezegd kan de maximale voorspelbaarheidstermijn van een verschijnsel niet groter zijn dan zijn levensduur. Omdat kleinschalige verschijnselen een korte levensduur hebben, voltrekt het bederf door foutengroei zich daar dus snel. In de meteorologie is honderd kilometer al klein, want die afstand is vergelijkbaar met de maaswijdte van het waarnemingsnetwerk. Op die schaal kan er dus nooit meer dan een dag vooruit voorspeld worden.
Dit heeft twee belangrijke consequenties. Ten eerste: de voorspelbaarheidstermijn van de grootschalige beweging neemt slechts weinig toe wanneer de roosterpuntsafstand wordt verkleind. Als de maaswijdte wordt verminderd van honderd naar vijftig kilometer, is de winst hoogstens een halve dag; als de maaswijdte van een toekomstig model zou worden verminderd van twintig tot tien kilometer, is de winst hoogstens een uur of twee. Ten tweede: het probleem spitst zich toe op de kleine schalen van beweging, omdat juist die van belang zijn voor het weer van morgen, met name voor de verdeling van bewolking en neerslag over ons land.
De voorspelbaarheid van het weer op korte termijn wordt wezenlijk beperkt door de snelle groei van fouten bij kleine schalen van beweging. Anders gezegd: de verwachting voor morgen faalt in sommige gevallen omdat het KNMI regionale differentiatie wil aanbrengen, ondanks de snelle foutengroei op schalen van honderd kilometer en kleiner. Het KNMI verstrekt echter liever veel informatie met een iets geringere betrouwbaarheid held dan weinig informatie met grote betrouwbaarheid. Dit beleid is gebaseerd op het idee dat niemand er iets mee opschiet als wij zouden zeggen: het kan vriezen, het kan dooien. Misschien kan de feitelijke situatie als volgt geformuleerd worden: door elke dag bewust aanleiding te geven voor gemopper, houdt het KNMI de interesse voor net weer in Nederland levendig.
We staan echter wel voor de taak, geen ernstige fouten te maken in situaties die gevaar kunnen opleveren. Dat is een bijzonder zware opgave, want juist zulke situaties kunnen binnen enkele uren ontstaan uit niet of nauwelijks waarneembare storingen. Computers kunnen deze taak niet aan, omdat ze het verschil tussen een meetfout en een echte storing niet kunnen onderkennen. Hiervoor zijn mensen nodig: vakmensen die alert zijn op de laatste ontwikkelingen in het weer, en die de computerprodukten bijtijds bijsturen wanneer dat nodig is. Als het echt gevaarlijk wordt, vertrouwen we uiteindelijk niet op de automatische piloot maar op het vakmanschap van de gezagvoerder.
Nieuw onderzoek
Als de voorspelbaarheid van het weer toch beperkt is, hebben meteorologische onderzoekers binnenkort dan geen werk meer? Daarvoor hoeft niemand bang te zijn, want het zal nog wel even duren voordat de theoretische grens van de voorspelbaarheid in de praktijk bereikt wordt. Het computermodel van het Europees Centrum wordt nog steeds verbeterd: dat geldt ook voor de modellen die het KNMI gebruikt voor kleinschalige toepassingen. Op de tijdschaal van enkele uren tot een dag vooruit is nog aanzienlijke winst te behalen door verbeteringen in de technologische infrastructuur (automatische bewerking van satellietgegevens en radarbeelden, snelle communicatie-netwerken en dergelijke).
Verder zijn er in de laatste tien jaar verschillende nieuwe wegen in het onderzoek gebaand. Een eerste voorbeeld is de hernieuwde aandacht voor persistente perioden in de circulatie, dat wil zeggen: perioden waarin het weer bijzonder bestendig is. De grens van veertien dagen is een statistisch gemiddelde, het is de moeite waard om te zoeken naar plaatsen of tijden waarop de effectieve voorspelbaarheidstermijn groter dan gemiddeld is. Dat is bijvoorbeeld het geval wanneer een hogedrukgebied zich hardnekkig boven Europa nestelt en voor aanhoudend droog weer zorgt doordat het alle oceaandepressies verhindert door te dringen tot het continent. De baan van de depressies wordt dus als het ware geblokkeerd. Zulk een 'blokkade' is betrekkelijk ongevoelig voor storingen en kan zichzelf soms wekenlang in stand houden, Het theoretische onderzoek naar blokkades splitst zich toe op bestendige stromingspatronen in eenvoudige modellen van de atmosfeer. Zulke patronen heten solitonen (of modonen). Modonen in eenvoudige modellen van de atmosfeer blijken zeer goed bestand te zijn tegen storende invloeden.
Een tweede terrein an onderzoek is de grote persistentie van sommige verschijnselen in de tropische circulatie, en de mogelijke invloed daarvan op het weer op gematigde breedte. Voor de kust van Peru komen episoden voor waarin het zeewater abnormaal warm is. Dit verschijnsel, dat El Nino heet en een grote daling in de inkomsten van de plaatselijke visserij veroorzaakt, blijkt samen te hangen met een anomalie in ne atmosferische circulatie op het zuidelijk halfrond. De anomalie heeft een levensduur van één tot twee jaar, en kan redelijk voorspeld worden zodra de eerste tekenen van opwarming zichtbaar zijn. Met eenvoudige atmosfeermodellen worden zulke afwijkingen van de gemiddelde toestand redelijk goed gesimuleerd. Het onderzoek hieraan, dat op het KNMI door Opsteegh, Van den Dool en anderen wordt verricht, heeft internationaal grote aandacht getrokken.
De derde weg die hier genoemd moet worden is de aandachtsverschuiving van weer naar klimaat. Het is niet mogelijk te zeggen of er over vier weken op een bepaalde dag een depressie over ons land zal trekken, maar het is misschien wel mogelijk om te vertellen of het over vier weken wat natter of droger dan gemiddeld zal zijn. Er wordt hard gewerkt aan de mogelijke voorspelbaarheid van trends in het weer. Dit is ook één van de redenen waarom er veel aandacht wordt besteed aan verbeteringen van het computerrnodel van het Europees Centrum. Het 'klimaat' dat het model genereert als het een maand of verder vooruitrekent is namelijk niet hetzelfde als het klimaat van de werkelijke atmosfeer. Om betrouwbare studies te kunnen maken van de energiehuishouding van de atmosfeer, zodat er duidelijke uitspraken gedaan kunnen worden over klimaatschommelingen en antropogene invloeden op het klimaat (kooidioxide!), is een uiterst betrouwbaar 'algemeen circula- tiemodel' nodig. Het model van het Europees Centrum biedt hiervoor betere kansen dan de modellen die elders in de wereld worden gebruikt. Deze voorsprong moet goed benut worden.
Vreemde aantrekkers
We gaan terug naar de achtergronden van de beperkte voorspelbaarheid van het weer, alleen al omdat we hier te maken hebben met de bijdrage van de meteorologie aan een uiterst interessante ontwikkeling in de moderne natuurkunde.
De atmosferische circulatie is een voorbeeld van een dynamisch systeem waarvan alle eigenschappen in principe exact bekend zijn. Zulke systemen heten deterministisch - dit in tegenstelling tot stochastische systemen - waarin toevallige fluctuaties het op voorhand onmogelijk maken de eigenschappen exact te kennen. Als een systeem deterministisch is, en als we de begintoestand ervan exact zouden kunnen vastleggen, dan zou het in principe mogelijk moeten zijn alle toekomstige toestanden exact uit te rekenen. Maar wat gebeurt er wanneer de precisie niet oneindig groot is? Voor de atmosfeer, en voor vele andere dynamische systemen. geldt dat een willekeurige kleine fout in de begintoestand op den duur grote fouten in de berekeningen veroorzaakt. Zo komt de inhoud van het begrip 'exact' op de helling te staan.
Het idee dat het gedrag van deterministische systemen op den duur onvoorspelbaar kan worden, komt - zoals gezegd - ook elders in de natuurwetenschappen voor. Sinds omstreeks 1960 bestuderen vele wiskundigen de theorie van systemen die, net als de atmosfeer, gevoelig zijn voor storingen in de begintoestand. Het probleem was voor de eeuwwisseling al door Poincaré onderkend, maar er zijn computers voor nodig om na te gaan op welke wijze het gedrag van deterministische systemen chaotisch wordt.
Baanbrekend werk werd verricht door de in de meteorlogie terechtgekomen wiskundige E. N. Lorenz, die in zijn verhandeling van 1963 over 'deterministic non-periodic flow' voor het eerst een strange attractor (vreemde aantrekker) construeerde voor een sterk vereenvoudigde modelatmosfeer. Het model had slechts drie vrijheidsgraden: drie getallen waren voldoende om de toestand ervan vast te leggen.
Een aantrekker kan worden vergeleken met de lamp waar een mug op afkomt. De toestand van een systeem met wrijving komt op den duur op de aantrekker terecht wanneer de begintoestand er niet al te ver van verwijderd Er zijn gewone aantrekkers en vreemde. Een gewone aantrekker lijkt op een lamp die ervoor zorgt dat de mug voortdurend in dezelfde baan blijft rondcirkelen (een leek zou dat trouwens helemaal niet gewoon vinden, maar juist vreemd). Een vreemde aantrekker veroorzaakt een chaotische rondedans van de mug, een dans rond de lamp waarin geen enkele baan ooit precies wordt herhaald. In dat geval wordt het uiteraard moeilijk te voorspellen waar de mug zich even later zal bevinden. Wèl is het zeker dat de mug in de buurt van de lamp blijft.
De structuur van een vreemde aantrekker mag worden vergeleken met die van bladerdeeg, maar dan bladerdeeg waarin ieder afzonderlijk laagje weer opnieuw uit velletjes bladerdeeg bestaat, en dat tot in het oneindig kleine toe. De microstructuur van dit bladerdeeg ontstaat door het oneindig vaak te vouwen. Hierdoor wordt het onmogelijk gemaakt de baan van ons systeem (die we op het deeg hebben getekend voordat het tot vervelens toe werd uitgerold en opgevouwen) terug te vinden. Als de microstructuur zo ingewikkeld is. wordt voorspellen natuurlijk moeilijk.
Het wiskundige probleem van de beperkte voorspelbaarheid van sommige systemen kan nu als volgt worden samengevat. Stel dat een systeem een vreemde aantrekker heeft, en dat de begintoestand ervan moet worden vastgelegd met instrumenten die een eindige nauwkeurigheid bezitten. Vanwege de oneindig ingewikkelde microstructuur van de aantrekker ontstaat er nu onzekerheid over de precieze begintoestand van het systeem. Met andere woorden, het is onmogelijk geworden exact vast te stellen op welke vouw van de aantrekker het systeem zich in werkelijkheid bevindt. De onzekerheid over de begintoestand leidt tot onzekerheid over de toekomstige toestand van het systeem, en daarmee tot een begrensde voorspelbaarheid. Door het oneindig aantal vouwen in de aantrekker kan er geen enkele eindige periode van beweging ontwaard worden: de baan van het systeem is chaotisch.
Het werk van Lorenz en anderen (waaronder de Nederlanders Takens en Helleman) heeft geleid tot een uitgebreide literatuur over het chaotisch gedrag van deterministische systemen, over de gevoeligheid van storingen en instabiliteiten, over scenario's in de parameterruimte waarlangs turbulentie wordt bereikt, over 'roads to chaos' en wat dies meer zij.
Turbulentie
Een eenvoudig voorbeeld van het ontstaan van turbulentie in een systeem dat kennelijk een vreemde aantrekker heeft, is de dispersie van een druppel inkt of koffiemelk die voorzichtig op het oppervlak van het water in een drinkglas wordt neergelaten. Het is de moeite waard om dit experiment uiterst zorgvuldig te doen: dan komt men niet in de verleiding de waargenomen verschijnselen toe te schrijven aan een slordige behandeling van de beginvoorwaarden. De druppel is iets zwaarder dan water en zinkt dus naar beneden. Spoedig ontstaat er een ringvormige wervel, die heel snel onstabiel wordt en uiteenvalt in een klein aantal kleinere wervels. Deze worden op hun beurt zelf ook weer onstabiel. Het splitsing-proces gaat door tot er een chaotisch stelsel van kleine ringwervels is ontstaan. Deze werveltjes hebben alle dezelfde interne structuur; ze worden ten slotte zo zwak en klein dat de viscositeit van het water verdere instabiliteiten in de kiem kan smoren. De ruimtelijke structuur van turbulente bewegingen is dermate gecompliceerd dat de precieze locatie en tijd waarop een nieuw werveltje zich zal gaan afsplitsen, volstrekt onvoorspelbaar wordt.
In mindere mate geldt dit ook voor het ontstaan van nieuwe depressies ergens op de oceaan. Er zijn gebieden waar veel vaker depressies ontstaan dan in andere (bij New-Foundland bijvoorbeeld), maar de precieze tijd en plaats blijft een raadsel. Dit verwijst naar een interessante dualiteit in de gevolgen van gevoeligheid voor storingen in de beginvoorwaarden: aan de ene kant leidt deze gevoeligheid tot foutengroei en chaos, aan de andere kant tot het ontstaan van 'coherente structuren'.
Turbulentie kan gekarakteriseerd worden als een chaotisch stelsel van coherente structuren in strormngen waarvan de evolutie slechts korte tijd voorspelbaar is. De meest opvallende coherente structuren in het drinkglas experiment zijn de ringwervels; in de atmosfeer zijn dat de stormdepressies die langs het polaire front, op de grens van koude en warme lucht, uit toevallige instabiliteiten worden verwekt. Deze specifieke organisatievorm voor de benodigde energietransformaties in de atmosfeer zou niet mogelijk zijn in een systeem dat ongevoelig is voor storingen.
Hoewel foutengroei naar zijn aard gepaard gaat met een geringere kennis over het systeem, dus met een verlies aan 'informatie', is het moeilijk niet onder de indruk te raken van de grote hoeveelheid informatie die in de interne structuur van een depressie besloten ligt. Analoge overwegingen komen ter sprake in het recente werk van Prigogine (From Being to Becoming, Freeman Publishing Co., 1980).
Tweede hoofdwet
De beperkte voorspelbaarheid van het weer verwijst naar een wezenlijk verschil tussen verleden en toekomst, en dus naar onomkeerbaarheid van de tijd. De toekomst wordt gekenmerkt door foutengroei en informatieverlies, zelfs in dynamische systemen waarin thermodynamische onomkeerbaarheid geen rol speelt. De verleiding om een direct verband te leggen met de tweede hoofdwet van de thermodynamica moet dus worden weerstaan. De begrippen 'omkeerbaar' en 'voorspelbaar' lopen niet precies parallel; de begrippen 'tijd', 'entropie' en 'informatie' evenmin. Het is echter onmiskenbaar dat de tweede hoofdwet een uitspraak doet over de richting van de tijd, en dat er een nauw verband is tussen entropietoename en informatieverlies. De overeenkomsten zijn treffend; verdere studie van het verband tussen voorspelbaarheid en thermodynamische omkeerbaarheid is geboden. Zorgvuldig nadenken over deze materie zal kunnen leiden tot een beter begrip van de onomkeerbaarheid van de tijd in de natuurkunde.
Laplace
Dit brengt mij op mogelijke verdere implicaties van de beperkte voorspelbaarheid van de atmosfeer. Het determinisme van Laplace moet hier definitief worden verlaten. Het idee van de perfecte voorspelbaarheid komt uit de klassieke hemelmechanica (mécanique céleste). De atmosfeer kan dat voorbeeld helaas niet volgen. De moderne sterrekunde trouwens ook niet: nog afgezien van recente ontwikkelingen in de baanmechanica, hoef ik slechts te verwijzen naar zonnevlekken en magnetische stormen, of naar de begrensde voorspelbaarheid die besloten ligt in het gebruik van termen als 'geboorte' en 'levensloop' van sterren. Verder is het maar een kleine stap van determinisme naar predestinatie, zeker als de mechanica het predikaat 'hemels' heeft verworven. De calvinist in mij waagt zich hier echter niet aan verdere speculaties. Het zou immers tamelijk genant zijn, zich een God te moeten voorstellen die zich voornamelijk bezighoudt met het uitpluizen van de kleinste details in de gevouwen microstructuur van mijn vreemde aartrekker. Dan leef ik liever in onzekerheid.