Gavin Schmidt: The emergent patterns of climate change

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Els De Keyser

We live in a very complex environment:

We leven in een zeer complexe omgeving:

complexity and dynamism

we hebben complexiteit en dynamiek

and patterns of evidence

en hopen bewijsmateriaal

from satellite photographs, from videos.

van satellietfoto's en video's.

You can even see it outside your window.

Je hoeft maar uit het raam te kijken.

It's endlessly complex, but somehow familiar,

Het is eindeloos complex, maar op de een of andere manier vertrouwd.

but the patterns kind of repeat,

De patronen herhalen zich,

but they never repeat exactly.

maar nooit precies hetzelfde.

It's a huge challenge to understand.

Het is een enorme uitdaging om dat te begrijpen.

The patterns that you see

De patronen die je ziet

are there at all of the different scales,

doen zich voor op alle mogelijke schalen,

but you can't chop it into one little bit and say,

maar je kunt er geen klein modelletje van maken:

"Oh, well let me just make a smaller climate."

"Ach, laten we nu eens beginnen met een kleiner klimaatje.”

I can't use the normal products of reductionism

Je kan hier niet de normale methodes van reductionisme gebruiken

to get a smaller and smaller thing that I can study

om een kleiner ding te krijgen dat je in een laboratorium

in a laboratory and say, "Oh,

kan bestuderen en zeggen:

"O, nu heb ik iets dat ik kan begrijpen.”

now that's something I now understand."

It's the whole or it's nothing.

Het is alles of niets.

The different scales that give you

De verschillende schalen

these kinds of patterns

van dit soort patronen,

range over an enormous range of magnitude,

strekken zich uit over een enorme waaier van groottes,

roughly 14 orders of magnitude,

ongeveer 14 ordes van grootte,

from the small microscopic particles

van kleine, microscopische deeltjes

that seed clouds

die wolken inzaaien

to the size of the planet itself,

tot de grootte van de planeet zelf,

from 10 to the minus six

gaande van 10 tot de -6de

to 10 to the eight,

tot 10 tot de 8ste,

14 orders of spatial magnitude.

14 grootte-ordes van afmetingen.

In time, from milliseconds to millennia,

In de tijd gaat het van milliseconden tot millennia,

again around 14 orders of magnitude.

weer ongeveer 14 ordes van grootte.

What does that mean?

Wat betekent dat?

Okay, well if you think about how

Als je dit soort dingen

you can calculate these things,

wil gaan berekenen,

you can take what you can see,

begin je met wat je kunt zien.

okay, I'm going to chop it up

Ik verdeel het in kleine gebiedjes.

into lots of little boxes,

and that's the result of physics, right?

Zo doen ze dat toch in de natuurkunde, niet?

And if I think about a weather model,

Ik heb het over een weermodel,

that spans about five orders of magnitude,

dat zich uitstrekt over vijf ordes van grootte,

from the planet to a few kilometers,

van de planeet tot een paar kilometer,

and the time scale

en de tijdschaal

from a few minutes to 10 days, maybe a month.

van een paar minuten tot 10 dagen, misschien een maand.

Maar we willen meer.

We're interested in more than that.

We zijn ook geïnteresseerd in het klimaat.

We're interested in the climate.

That's years, that's millennia,

Dat zijn jaren, dat zijn millennia,

and we need to go to even smaller scales.

en we moeten naar nog kleinere schalen gaan.

The stuff that we can't resolve,

De dingen die we niet kunnen oplossen,

the sub-scale processes,

de sub-schaalprocessen,

we need to approximate in some way.

moeten we op een of andere manier benaderend inschatten.

That is a huge challenge.

Dat is een enorme uitdaging.

Climate models in the 1990s

Klimaatmodellen in de jaren 90

took an even smaller chunk of that,

pakten nog een kleiner deel aan,

only about three orders of magnitude.

slechts ongeveer drie ordes van grootte.

Climate models in the 2010s,

Klimaatmodellen in de jaren 2010,

kind of what we're working with now,

waar we nu mee werken,

four orders of magnitude.

beslaan al 4 ordes van grootte.

We have 14 to go,

Maar we moeten naar 14.

and we're increasing our capability

Ons vermogen om dit

of simulating those at about

te simuleren, neemt elk decennium

one extra order of magnitude every decade.

toe met één extra orde van grootte.

One extra order of magnitude in space

Eén extra orde van grootte in afmeting

is 10,000 times more calculations.

betekent 10.000 keer meer berekeningen.

And we keep adding more things,

En we blijven steeds meer dingen, meer vragen

more questions to these different models.

aan deze verschillende modellen toevoegen.

So what does a climate model look like?

Hoe ziet een klimaatmodel er nu uit?

This is an old climate model, admittedly,

Dit is een oud klimaatmodel,

a punch card, a single line of Fortran code.

een ponskaart, een enkele lijn Fortrancode.

Ponskaarten gebruiken we niet meer.

We no longer use punch cards.

We do still use Fortran.

Maar wel nog steeds Fortran.

New-fangled ideas like C

Nieuwbakken ideeën zoals C

really haven't had a big impact

hebben geen grote impact gehad

on the climate modeling community.

op klimaatmodellenmakers.

But how do we go about doing it?

Maar hoe doen we dat nu?

How do we go from that complexity that you saw

Hoe geven we die complexiteit

to a line of code?

weer in code?

We do it one piece at a time.

Beetje bij beetje.

This is a picture of sea ice

Dit is een luchtfoto van zee-ijs op de Noordpool.

taken flying over the Arctic.

We can look at all of the different equations

Hier zie je alle vergelijkingen

that go into making the ice grow

die weergeven hoe het ijs aangroeit,

or melt or change shape.

afsmelt of van vorm verandert.

We can look at the fluxes.

We kunnen kijken naar de stromingen.

We can look at the rate at which

We kunnen kijken naar de snelheid waarmee

snow turns to ice, and we can code that.

sneeuw verandert in ijs, en we kunnen dat coderen.

We can encapsulate that in code.

We kunnen dat in de code inbouwen.

Deze modellen beslaan tegenwoordig ongeveer

These models are around

a million lines of code at this point,

een miljoen regels code,

and growing by tens of thousands of lines of code

en groeien elk jaar aan met tienduizenden regels code.

every year.

Je kunt dat stuk van de puzzel bekijken,

So you can look at that piece,

but you can look at the other pieces too.

maar ook de andere stukken.

What happens when you have clouds?

Wat gebeurt er als er wolken zijn?

What happens when clouds form,

Wat gebeurt er als wolken zich vormen,

when they dissipate, when they rain out?

verdwijnen of uitregenen?

That's another piece.

Dat is weer een ander stuk.

What happens when we have radiation

Wat gebeurt er als zonnestraling

coming from the sun, going through the atmosphere,

de atmosfeer passeert,

being absorbed and reflected?

wordt geabsorbeerd of gereflecteerd?

We can code each of those very small pieces as well.

We kunnen elk van die kleine stukjes ook coderen.

There are other pieces:

Er zijn andere stukken:

the winds changing the ocean currents.

winden veranderen de zeestromingen.

We can talk about the role of vegetation

We kunnen praten over de rol van vegetatie

in transporting water from the soils

bij het transport van water uit de bodem

back into the atmosphere.

naar de atmosfeer.

And each of these different elements

En deze verschillende elementen

we can encapsulate and put into a system.

kunnen we inbouwen in een systeem.

Each of those pieces ends up adding to the whole.

Elk van die stukken draagt bij aan het geheel.

And you get something like this.

Je krijgt dan zoiets.

You get a beautiful representation

Je krijgt een mooie voorstelling

of what's going on in the climate system,

van wat er gaande is in het klimaatsysteem,

where each and every one of those

allemaal emergente patronen:

emergent patterns that you can see,

de wervelingen in de Zuidelijke Oceaan,

the swirls in the Southern Ocean,

the tropical cyclone in the Gulf of Mexico,

de tropische cycloon in de Golf van Mexico,

and there's two more that are going to pop up

en daar gaan er nog twee verschijnen

in the Pacific at any point now,

in de Stille Oceaan,

those rivers of atmospheric water,

rivieren van atmosferisch water.

all of those are emergent properties

Dat zijn allemaal emergente eigenschappen

that come from the interactions

ontstaan uit de interacties

of all of those small-scale processes I mentioned.

van al die kleinschalige processen.

There's no code that says,

Er is geen code die zegt:

"Maak eens een kronkel in de Zuidelijke Oceaan.”

"Do a wiggle in the Southern Ocean."

There's no code that says, "Have two

Er is geen code die zegt:

”Maak twee tropische cyclonen die om elkaar heen draaien.”

tropical cyclones that spin around each other."

All of those things are emergent properties.

Al die dingen zijn emergente eigenschappen.

This is all very good. This is all great.

Dat is allemaal geweldig,

But what we really want to know

maar wat we echt willen weten

is what happens to these emergent properties

is wat er gebeurt met deze emergente eigenschappen

when we kick the system?

als we het systeem een schop geven.

When something changes, what happens to those properties?

Wat gebeurt er dan met die eigenschappen?

And there's lots of different ways to kick the system.

Er zijn veel manieren om het systeem te schoppen.

There are wobbles in the Earth's orbit

Er zijn wiebelingen in de aardbaan

over hundreds of thousands of years

die over honderdduizenden jaren

that change the climate.

het klimaat veranderen.

There are changes in the solar cycles,

Er zijn veranderingen in de zonnecycli,

every 11 years and longer, that change the climate.

om de 11 jaar en langer, die het klimaat veranderen.

Big volcanoes go off and change the climate.

Grote vulkanen barsten uit en veranderen het klimaat.

Changes in biomass burning, in smoke,

Veranderingen in verbranding van biomassa, in rook,

in aerosol particles, all of those things

in aerosoldeeltjes, al die dingen

change the climate.

veranderen het klimaat.

The ozone hole changed the climate.

Het ozongat veranderde het klimaat.

Deforestation changes the climate

Ontbossing verandert het klimaat

by changing the surface properties

door het veranderen van de oppervlakte-eigenschappen

and how water is evaporated

en hoe water verdampt

and moved around in the system.

en zich verplaatst in het systeem.

Contrails change the climate

Condenssporen veranderen het klimaat

by creating clouds where there were none before,

door wolken te creëren waar er geen waren,

and of course greenhouse gases change the system.

en natuurlijk veranderen broeikasgassen het systeem.

Each of these different kicks

Elk van deze verschillende schoppen

provides us with a target

geven ons een doel

to evaluate whether we understand

om dit systeem

something about this system.

te evalueren of te begrijpen.

So we can go to look at

We kunnen ons afvragen

what model skill is.

wat we verstaan onder ‘modelgeschiktheid’.

Nu gebruik ik het woord ‘geschiktheid’ met opzet:

Now I use the word "skill" advisedly:

Models are not right or wrong; they're always wrong.

Modellen zijn niet goed of fout: ze zijn altijd fout.

They're always approximations.

Ze zijn altijd benaderend.

The question you have to ask

De vraag die je moet stellen,

is whether a model tells you more information

is de vraag of een model je meer informatie verschaft

than you would have had otherwise.

dan je anders zou hebben gehad.

If it does, it's skillful.

Als dat zo is, is het geschikt.

This is the impact of the ozone hole

Dit is het effect van het ozongat

on sea level pressure, so low pressure, high pressures,

op luchtdruk op zeeniveau, dus lage druk, hoge druk,

around the southern oceans, around Antarctica.

rond de zuidelijke oceanen rond Antarctica.

This is observed data.

Dit zijn waargenomen data.

This is modeled data.

Dit zijn gemodelleerde data.

There's a good match

Er is een goede overeenkomst

because we understand the physics

omdat we de fysica begrijpen

that controls the temperatures in the stratosphere

die de temperaturen in de stratosfeer regelt,

and what that does to the winds

en wat dat doet met de wind

around the southern oceans.

rond de zuidelijke oceanen.

We kunnen naar andere voorbeelden kijken.

We can look at other examples.

The eruption of Mount Pinatubo in 1991

De uitbarsting van de Pinatubo in 1991

put an enormous amount of aerosols, small particles,

spoot een enorme hoeveelheid aerosolen, kleine deeltjes,

into the stratosphere.

in de stratosfeer.

That changed the radiation balance of the whole planet.

Dat veranderde de stralingsbalans van de hele planeet.

There was less energy coming in than there was before,

Er kwam minder energie binnen dan vroeger,

so that cooled the planet,

zodat de planeet afkoelde.

and those red lines and those green lines,

Die rode en groene lijnen

those are the differences between what we expected

zijn de verschillen tussen wat we verwachtten

and what actually happened.

en wat er werkelijk gebeurd is.

The models are skillful,

De modellen zijn geschikt,

not just in the global mean,

niet alleen als wereldgemiddelde,

but also in the regional patterns.

maar ook in de regionale patronen.

I could go through a dozen more examples:

Ik zou een tiental meer voorbeelden kunnen tonen:

the skill associated with solar cycles,

de geschiktheid voor zonnecycli,

changing the ozone in the stratosphere;

die de ozon in de stratosfeer veranderen;

the skill associated with orbital changes

of de geschiktheid in verband met orbitale veranderingen in 6.000 jaar.

over 6,000 years.

Ook daar kunnen we naar kijken. De modellen zijn geschikt.

We can look at that too, and the models are skillful.

The models are skillful in response to the ice sheets

De modellen zijn geschikt om weer te geven

20,000 years ago.

wat er 20.000 jaar geleden met de ijskappen gebeurde.

The models are skillful

De modellen zijn geschikt

when it comes to the 20th-century trends

om de 20ste-eeuwse trends

in de afgelopen decennia weer te geven.

over the decades.

Models are successful at modeling

Modellen zijn succesvol om

lake outbursts into the North Atlantic

‘meeruitbarstingen’ in de Noord-Atlantische Oceaan

8,000 years ago.

van 8.000 jaar geleden weer te geven.

And we can get a good match to the data.

We krijgen een goede overeenstemming met de gegevens.

Each of these different targets,

Elk van deze verschillende doelstellingen,

each of these different evaluations,

van deze verschillende evaluaties,

leads us to add more scope

vraagt krachtiger modellen

to these models,

and leads us to more and more

en maakt dat we meer en meer

complex situations that we can ask

complexe situaties aankunnen

more and more interesting questions,

en interessantere vragen kunnen stellen.

like, how does dust from the Sahara,

Zoals: hoe werkt het stof uit de Sahara,

that you can see in the orange,

hier in oranje weergegeven,

interact with tropical cyclones in the Atlantic?

in op de tropische cyclonen in de Atlantische Oceaan?

How do organic aerosols from biomass burning,

Hoe hebben organische aerosolen uit biomassaverbranding,

which you can see in the red dots,

hier te zien als rode stippen,

intersect with clouds and rainfall patterns?

invloed op wolken en neerslagpatronen?

How does pollution, which you can see

Hoe beïnvloedt luchtvervuiling,

in the white wisps of sulfate pollution in Europe,

die witte sulfaatslierten in Europa,

how does that affect the temperatures at the surface

de temperatuur aan het oppervlak

and the sunlight that you get at the surface?

en het zonlicht aan de oppervlakte van de Aarde?

We can look at this across the world.

We kunnen dit over de hele wereld bekijken.

We can look at the pollution from China.

We kunnen kijken naar de vervuiling uit China.

We can look at the impacts of storms

We kunnen kijken naar de gevolgen van stormen

on sea salt particles in the atmosphere.

op zeezoutdeeltjes in de atmosfeer.

We can see the combination

We kunnen de combinatie zien

of all of these different things

van al deze verschillende dingen

happening all at once,

die allemaal tegelijk gebeuren,

and we can ask much more interesting questions.

en we kunnen nog veel meer interessante vragen stellen.

How do air pollution and climate coexist?

Hoe gaan luchtvervuiling en klimaat samen​​?

Can we change things

Kunnen we dingen veranderen

that affect air pollution and climate at the same time?

die invloed hebben op de luchtvervuiling én op het klimaat?

The answer is yes.

Het antwoord is ja.

So this is a history of the 20th century.

Dit is een geschiedenis van de 20ste eeuw.

The first one is the model.

De eerste is het model.

The weather is a little bit different

Het weer is een beetje anders

to what actually happened.

dan wat er werkelijk gebeurde.

The second one are the observations.

De tweede zijn de waarnemingen.

And we're going through the 1930s.

We gaan door de jaren 30.

There's variability, there are things going on,

Er is variatie, er zijn dingen gaande,

but it's all kind of in the noise.

maar het is allemaal een beetje onnauwkeurig.

As you get towards the 1970s,

In de jaren 70

things are going to start to change.

beginnen dingen te veranderen.

They're going to start to look more similar,

Ze gaan meer op elkaar lijken,

and by the time you get to the 2000s,

en tegen de jaren 2000,

you're already seeing the patterns of global warming,

zie je al de patronen van de opwarming van de aarde,

both in the observations and in the model.

zowel in de waarnemingen als in het model.

We know what happened over the 20th century.

We weten wat er gebeurd is in de 20e eeuw.

Right? We know that it's gotten warmer.

We weten dat het warmer is geworden.

We know where it's gotten warmer.

We weten waar het warmer werd.

And if you ask the models why did that happen,

Als je de modellen vraagt waarom dat gebeurde,

and you say, okay, well, yes,

zie je, nou ja,

basically it's because of the carbon dioxide

dat het vooral een gevolg is van de kooldioxide

we put into the atmosphere.

die we in de atmosfeer loosden.

We have a very good match

We hebben een zeer goede overeenstemming

up until the present day.

tot op de dag van vandaag.

But there's one key reason why we look at models,

Maar er is een belangrijke reden waarom we kijken naar modellen,

and that's because of this phrase here.

en dat komt door deze uitspraak hier.

Because if we had observations of the future,

Want als we waarnemingen van de toekomst hadden,

we obviously would trust them more than models,

zouden we ze natuurlijk meer vertrouwen dan modellen,

But unfortunately,

Maar helaas,

observations of the future are not available at this time.

waarnemingen van de toekomst zijn op dit moment niet beschikbaar.

So when we go out into the future, there's a difference.

Voor de toekomst ligt het anders.

The future is unknown, the future is uncertain,

De toekomst is onbekend, de toekomst is onzeker,

and there are choices.

en er zijn keuzes.

Here are the choices that we have.

Hier zijn de keuzes die we hebben.

We can do some work to mitigate

We kunnen maatregelen nemen

the emissions of carbon dioxide into the atmosphere.

om de uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer te verminderen.

That's the top one.

Dat is de bovenste grafiek.

We can do more work

We kunnen ons inspannen

to really bring it down

om het echt te verminderen

so that by the end of the century,

zodat het tegen het einde van de eeuw,

it's not much more than there is now.

niet veel meer is dan nu.

Or we can just leave it to fate

Of we kunnen het gewoon aan het lot overlaten

and continue on

en verder doen

with a business-as-usual type of attitude.

met een laat-maar-waaien-houding.

The differences between these choices

De verschillen tussen deze keuzes

can't be answered by looking at models.

kunnen niet worden aangepakt door te kijken naar modellen.

There's a great phrase

Er is een geweldig citaat

that Sherwood Rowland,

dat Sherwood Rowland,

who won the Nobel Prize for the chemistry

die de Nobelprijs kreeg voor de scheikunde

that led to ozone depletion,

van de aantasting van de ozonlaag.

when he was accepting his Nobel Prize,

Toen hij zijn Nobelprijs ontving,

he asked this question:

stelde hij deze vraag:

"What is the use of having developed a science

“Wat is het nut van een wetenschap

well enough to make predictions if, in the end,

die goed genoeg is om voorspellingen te maken,

all we're willing to do is stand around

als we alleen maar wat staan rondlummelen

and wait for them to come true?"

en wachten tot ze uitkomen?”

The models are skillful,

De modellen zijn geschikt,

but what we do with the information from those models

maar wat we doen met de informatie van die modellen

is totally up to you.

hangt helemaal van jou af.

Thank you.

Dankjewel.

(Applause)

(Applaus)