Aan het einde van augustus, categorie vier orkaan Ida verwoestte Louisiana en veroorzaakte enorme schade in het noordoosten door overstromingen. Veel huizen in beide regio's werden verwoest en langdurige stroomstoringen deden zich voor. Toen Ida naar het noorden trok, het veroorzaakte tornado's, record regenval, uitgebreide overstromingen, en resulteerde in 82 doden. Is het mogelijk om te bepalen hoeveel klimaatverandering een extreme gebeurtenis als Ida heeft beïnvloed?

Vandaag, aangezien extreme weersomstandigheden vaker voorkomen, mensen vragen routinematig of ze worden veroorzaakt door klimaatverandering. Tien jaar geleden, wetenschappers zouden het moeilijk hebben gehad om deze vraag te beantwoorden. Tegenwoordig kan een nieuw type onderzoek, attributiewetenschap genaamd, bepalen, niet als klimaatverandering een gebeurtenis heeft veroorzaakt, maar als klimaatverandering sommige extreme gebeurtenissen ernstiger en waarschijnlijker zou maken, en als het zo is, door hoeveel. Er zijn altijd extreme weersomstandigheden geweest, veroorzaakt door tal van natuurlijke factoren, maar klimaatverandering verhoogt het aantal en de kracht van deze gebeurtenissen. Nutsvoorzieningen, is het mogelijk om de invloed van klimaatverandering nauwkeuriger te kwantificeren, echter, vaststellen dat klimaatverandering heeft bijgedragen aan een gebeurtenis, betekent niet dat deze de gebeurtenis heeft veroorzaakt.

Wat kan de attributiewetenschap ons vertellen?

Een artikel uit 2004 getiteld "Human Contribution to the European Heat Wave of 2003" wordt algemeen beschouwd als het eerste wetenschappelijke attributieonderzoek. Het modelleerde hoeveel door de mens veroorzaakte broeikasgassen de kans op de historische hittegolf van 2003 in Europa vergrootten.

Vandaag, het World Weather Attribution (WWA)-initiatief, een samenwerking van wetenschappers over de hele wereld, doet realtime analyses van extreme gebeurtenissen direct nadat ze zich hebben voorgedaan om erachter te komen hoeveel klimaatverandering daarbij een rol speelde. Attributiewetenschap berekent de waarschijnlijkheid of ernst van een bepaalde gebeurtenis die vandaag plaatsvindt in vergelijking met hoe deze zich zou hebben kunnen ontvouwen in een denkbeeldige wereld die mensen niet hebben opgewarmd. Maar omdat natuurlijke variabiliteit ook altijd een rol speelt, zelfs als blijkt dat een extreme gebeurtenis waarschijnlijker is gemaakt door klimaatverandering, het betekent niet per se dat de kans dat dit soort gebeurtenissen zich elk jaar voordoen zal toenemen.

Hoe werkt het?

Wanneer er sprake is van extreme weersomstandigheden, wetenschappers bepalen eerst hoe vaak een gebeurtenis van die omvang kan voorkomen op basis van historische en observationele gegevens. Het is belangrijk om goede observatiegegevens te hebben die ver teruggaan. WWA zegt dat de dataset op zijn minst terug moet gaan tot de jaren vijftig, idealiter tot de 19e eeuw. Sommige soorten extreme gebeurtenissen kunnen nauwkeuriger worden geanalyseerd dan andere. Degenen met lange waarnemingsrecords die kunnen worden gesimuleerd door computermodellen, vooral die welke verband houden met temperatuur, zoals hittegolven, geven de meeste zekerheid in attributiestudies.

Attributiestudies voeren vervolgens identieke klimaatmodellen uit onder twee scenario's. In de eerste, broeikasgasconcentraties worden constant gehouden op een bepaald niveau uit het verleden voordat mensen fossiele brandstoffen begonnen te verbranden, en het klimaatmodel wordt overlopen, zeggen, een periode van 150 jaar. Dit wordt de 'contrafeitelijke wereld' genoemd - de wereld die had kunnen zijn. Voor het tweede scenario het klimaatmodel gaat weer terug in de tijd, het inpluggen van de werkelijke broeikasgasconcentraties voor elk jaar naarmate ze in de loop van de tijd toenamen. Door de resultaten van de twee gemodelleerde scenario's te vergelijken, wetenschappers kunnen inschatten hoeveel menselijke emissies door fossiele brandstoffen de kansen hebben verschoven. Vervolgens worden statistische methoden gebruikt om de verschillen in ernst en frequentie van de gebeurtenis te kwantificeren.

Als voorbeeld, als de extreme gebeurtenis twee keer zo vaak voorkomt in het huidige klimaatmodel als in het contrafeitelijke klimaatmodel, dan is vastbesloten dat klimaatverandering de gebeurtenis twee keer zo waarschijnlijk heeft gemaakt als anders het geval zou zijn geweest in een wereld zonder door de mens veroorzaakte emissies.

De beperkingen van attributieanalyses

Door natuurlijke variabiliteit echter, attributieanalyses doen van extreme neerslaggebeurtenissen zoals orkaan Ida is moeilijker, volgens klimaatwetenschapper Radley Horton, van het Lamont-Doherty Earth Observatory van de Columbia Climate School. "Het is niet gemakkelijk om toeschrijving te doen aan extreme regenbuien zoals deze, hoewel mensen het zeker doen, " zei hij. "Dit komt omdat de natuurlijke variabiliteit voor extreme neerslag van het ene jaar op het andere op een bepaalde plaats veel groter is, waardoor het moeilijker wordt om het signaal van klimaatverandering te zien in vergelijking met het geluid van variabiliteit."

Ook voor extreme neerslag zijn klimaatmodellen minder betrouwbaar omdat ze werken met rasterboxen die grote ruimtelijke gebieden bestrijken; bijvoorbeeld, 100 mijl bij 100 mijl. Voor elke rasterdoos, er is één getal dat alles vertegenwoordigt:temperatuur, neerslag, en windsnelheid - zonder onderscheid te maken tussen hen. Extreme neerslag, echter, valt vaak in relatief smalle geografische banden. De meest extreme regenval, bijvoorbeeld, kan voorkomen in een band van 40 mijl breed, en in de meeste klimaatmodellen, de grid box is groter dan 40 mijl.

"Het klimaatmodel kan je niets op een fijnere ruimtelijke schaal vertellen dan zijn rasterdoos, dus het kan niet echt extreme regenval vastleggen, "zei Horton. Hij voegde eraan toe:"Momenteel, attributieresultaten zijn robuuster voor hittegolven, geleidelijk veranderende omstandigheden die een groot gebied beslaan, zoals zeespiegelstijging, wereldwijde gemiddelde temperatuur, of de omvang van het Arctische Zee-ijs. Proberen te kwantificeren hoeveel klimaatverandering extreme neerslag heeft doen toenemen, is nog steeds een uitdaging en is een gebied van actief onderzoek."

Klimaatmodellen hebben momenteel onvoldoende ruimtelijke resolutie om de vele aspecten van extreme neerslag aan te kunnen, grotendeels omdat ze onvoldoende rekenkracht hebben. In aanvulling, ze worden beperkt door wat wetenschappers nog steeds niet weten over de relaties tussen verschillende componenten in het atmosferische systeem die klimaatverandering op onvoorspelbare manieren kan veranderen - belangrijke processen die kunnen interageren om nieuw gedrag te ontketenen naarmate de broeikasgassen toenemen en de temperatuur stijgt.

In de toekomst, echter, attributiewetenschap zal waarschijnlijk definitiever worden. "Elke vijf tot tien jaar, we hebben meer jaren aan gegevens, zodat we beter kunnen inschatten wat het basisrisico is, omdat we het hebben over zeer zeldzame gebeurtenissen, "zei Horton. "We zullen ook nieuwe dataproducten hebben, zoals satellieten die ons kunnen helpen de wolkentemperaturen te bekijken en regenval te schatten op plaatsen waar er misschien niet veel weerstations zijn. Maar ik denk dat nog belangrijker zal zijn dat naarmate onze rekenkracht groeit, die rasterdozen worden steeds fijner en kleiner. We zullen modellen met een hogere resolutie hebben."

Hoewel attributiestudies beperkt zijn om te bepalen hoeveel klimaatverandering neerslaggebeurtenissen beïnvloedt, het komt erop neer dat door klimaatverandering veel soorten extreme gebeurtenissen vaker voorkomen dan in het verleden.

En voor een bepaalde storm, zoals Ida, er is een groot potentieel voor zwaardere regenval, omdat een opwarmende atmosfeer meer vocht vasthoudt. Wetenschappers hebben vertrouwen in hun projecties dat extreme neerslaggebeurtenissen toenemen, en dat ze in de toekomst een groeiend probleem zullen vormen omdat de waargenomen trends op zoveel plaatsen zo groot zijn geweest. Maar er zijn nog steeds grote onzekerheden over hoe ernstig de bovenste uitersten zullen zijn, wat essentieel is om te weten hoe te plannen, economische schade voorkomen, en levens redden.

Andere factoren, te, een rol spelen bij het creëren van een natuurramp. Volgens de WWA, eerst zijn de meteorologische omstandigheden. Ten tweede is de blootstelling aan de gebeurtenis:hoeveel mensen en hoeveel eigendommen zich in gevarenzones bevinden. En tenslotte, kwetsbaarheid:de kenmerken en omstandigheden van een populatie of systeem die het vatbaar maken voor de gevolgen van de gebeurtenis.

Soms blijkt uit attributieanalyses dat extreme gebeurtenissen niet noodzakelijkerwijs zijn verergerd door klimaatverandering, maar eerder door de blootstelling en kwetsbaarheid van de bevolking. Bijvoorbeeld, naarmate meer en meer Amerikanen huizen bouwen in gebieden met een hoog risico op overstromingen en bosbranden, de catastrofale schade die optreedt, is te wijten aan een samenloop van factoren, zoals hetere, drogere zomers die het risico op bosbranden vergroten of een gebrek aan overheidsvoorschriften voor het bouwen in uiterwaarden.

Attributiewetenschap op het werk

In juli, Duitsland, België, Luxemburg, en Nederland kreeg te maken met catastrofale overstromingen als gevolg van recordregens tijdens een storm waarbij 220 mensen omkwamen. Volgens de geschiedenis van de regio, er was een kans van 1 op 400 dat er in een bepaald jaar zoveel regen viel. Maar uit een attributieanalyse van WWA bleek dat door de mens veroorzaakte klimaatverandering de gebeurtenis 1,2 tot 9 keer waarschijnlijker maakte dan 100 jaar geleden. Opwarmende temperaturen verhoogden ook de hoeveelheid regen met drie tot 19 procent.

De hittegolf die in juni de Pacific Northwest trof, zorgde voor hogere temperaturen dan ooit tevoren in die regio. Het evenement werd geschat op een gebeurtenis van 1 op 1000 jaar en had misschien nooit plaatsgevonden zonder klimaatverandering, volgens de WWA.

De hittegolf bleek ook 2 graden Celsius heter te zijn dan het zou zijn geweest als het vóór de industriële revolutie had plaatsgevonden. Als de wereld 2 graden Celsius van het broeikaseffect bereikt (het is momenteel ongeveer 1,1 graden Celsius opgewarmd, maar ligt op schema om tegen 2040 1,5 graden Celsius te bereiken), dit type hittegolf van 1 op 1000 jaar kan elke vijf tot tien jaar voorkomen.

Twee attributiestudies vonden dat klimaatverandering orkaan Harvey, die in 2017 overstromingen en meer dan 100 doden veroorzaakten in Texas en Louisiana, drie keer meer kans en verhoogde de regenval van de storm met 15 procent. In tegenstelling tot orkaan Ida, Orkaan Harvey bedekte een groot gebied met extreme neerslag die over een langere periode viel.

Koolstof slip, een Britse website die de laatste ontwikkelingen op het gebied van klimaatwetenschap rapporteert, heeft meer dan 350 peer-reviewed studies van extreme weersomstandigheden over de hele wereld in kaart gebracht en de trends geanalyseerd. Algemeen, extreme gebeurtenissen zijn de afgelopen 10 tot 15 jaar toegenomen. 70 procent van de 405 extreme weersomstandigheden werd waarschijnlijker of intenser gemaakt door door de mens veroorzaakte klimaatverandering. 92 procent van de 122 attributiestudies van extreme hitte vond dat klimaatverandering ze waarschijnlijker of ernstiger maakte. 58 procent van de 81 regenvalstudies vond dat menselijke activiteit ze waarschijnlijker of intenser maakte. En 65 procent van de 69 droogte-evenementen werd ook verergerd door klimaatverandering.

Hoe kan attributiewetenschap anders worden gebruikt?

Attributiewetenschap wordt voldoende erkend en gevestigd genoeg om ondersteuning te bieden bij sommige juridische geschillen. in 2020, het Sabin Center for Climate Change Law en Lamont-Doherty Earth Observatory hebben de Climate Attribution Database opgericht. Het bevat 385 wetenschappelijke bronnen, geordend per thema:attributie van klimaatverandering, extreme gebeurtenis toeschrijving, impact toeschrijving, en bronvermelding. De database zal wetenschappers helpen begrijpen hoe attributieonderzoek kan worden toegepast op wetten en beleid, advocaten in staat stellen toegang te krijgen tot het meest recente onderzoek om hun zaak te ondersteunen, en beleidsmakers te voorzien van middelen die rechtvaardiging bieden voor hun klimaatbeleid. Een aantal milieueffecten, zoals zeespiegelstijging, smeltende permafrost of snowpack, extreme hitte, en de verzuring van de oceaan kan vrij zeker worden toegeschreven aan klimaatverandering. En zodra is vastgesteld dat een impact wordt beïnvloed door klimaatverandering, het is mogelijk om de verhouding te berekenen die aan een specifieke emissiebron moet worden toegeschreven.

Lindene Patton, partner bij Earth &Water Law, vertelde E&E News, "Als de wetenschap verandert, wanneer een hoeveelheid kennis die een verantwoordelijke professional geacht wordt bij te houden en te begrijpen en aandacht aan te besteden - wanneer dat verandert, het verandert wat ze moeten doen om mensen te beschermen. Het verandert de zorgstandaard."

Attributiewetenschap kan dus potentieel worden gebruikt om klimaatregelgeving te verdedigen die wordt aangevochten als te streng of om een ​​proces aan te vechten door aan te tonen dat bepaalde partijen schade hebben geleden door de gevolgen van klimaatverandering. Het kan helpen om uitstoters aansprakelijk te stellen en regeringen aan te klagen voor het niet voldoende reguleren van de uitstoot van broeikasgassen. Volgens Michael Burger, uitvoerend directeur van het Sabin Center for Climate Change Law aan de Columbia University, een Nederlandse rechtbank heeft Shell bevolen de uitstoot van broeikasgassen die samenhangen met de verbranding van haar fossiele brandstofproducten tegen 2030 met 45 procent te verminderen, een vorm van "bronvermelding" gebruiken. En de Filippijnse Commissie voor de Rechten van de Mens heeft vastgesteld dat fossiele brandstofbedrijven op grond van een Filippijnse mensenrechtenwet de verantwoordelijkheid hebben om de uitstoot die het gevolg is van hun producten en diensten te verminderen. tot nu toe, echter, geen enkele fossiele brandstof- of elektriciteitsmaatschappij is aansprakelijk gesteld voor klimaatgerelateerde schade als gevolg van een extreme gebeurtenis of een geleidelijke verandering in de omgevingsomstandigheden. Maar omdat attributiewetenschap het mogelijk maakt om verhoogde risico's te kwantificeren, het zal waarschijnlijk leiden tot meer rechtszaken in de toekomst.

Attributiewetenschap kan ook worden gebruikt om regeringen te helpen bij het bepalen van het juiste niveau voor een emissieplafond of een koolstofbelasting, en zou uiteindelijk zelfs kunnen worden gebruikt om extreme gebeurtenissen te voorspellen.

"Nu al, we zien dat attributiestudies worden uitgevoerd voordat een gebeurtenis heeft plaatsgevonden, "zei Horton. "Laten we zeggen dat er een orkaan is in de tropische Atlantische Oceaan. Je ziet die kegel van onzekerheid over waar die storm over een week of 10 dagen zou kunnen gaan. Mensen kunnen die kortetermijnvoorspellingen koppelen aan modellen die ons de contrafeitelijke wereld geven zonder opwarming versus de wereld van vandaag, zodat voordat de storm zelfs komt, er is een schatting van hoeveel meer kans je hebt om dat evenement te krijgen."

Omdat de toekomst waarschijnlijk extreme weersomstandigheden en effecten zal brengen in gebieden die in het verleden niet als frequente of intense gebeurtenissen hebben ervaren, attributiewetenschap kan mogelijk ook helpen bij klimaatadaptatie. Bijvoorbeeld, steden kunnen besluiten om meer groene infrastructuur aan te leggen om een ​​verwachte toename van regenwater op te vangen. Of als een gebied zich ervan bewust is dat er in de toekomst waarschijnlijk meer extreme weersomstandigheden zullen plaatsvinden, bewoners kunnen worden overgehaald om te verhuizen in plaats van te herbouwen.

Attributiewetenschap biedt nieuwe inzichten in de effecten van klimaatverandering. Als zodanig, het heeft een groot potentieel als hulpmiddel bij het opvoeden, bereiden, en invloed uit te oefenen op wereldwijde gemeenschappen terwijl ze worden geconfronteerd met de gevolgen van een opwarmende wereld.

"Mijn persoonlijke gevoel over attributiewetenschap, " zei Horton, "is dat het minder een revolutie is in ons begrip, en meer een revolutie in hoe we kennis toepassen om schuld toe te kennen en verantwoordelijkheid te verdelen, en misschien wel het belangrijkste, om gemeenschappen en belanghebbenden te informeren en motiveren om actie te ondernemen."