Meteorologica december 2016

Jaargang 25 -

nr.

4 - December 2016

meteorologica

Draagbaar weer Uitgave

van de

Nederlandse Vereniging

ter

Bevordering

van de

Meteorologie

2

Meteorologica 4 - 2016

Inhoudsopgave

8

4 Conceptuele energiebalansmodellen van de atmosfeer

Pier Siebesma, Wim Kohsiek 8 Extreme temperatuurverwachtingen in HARMONIE vanwege een verkeerd gemodelleerd groeiseizoen

12

Arctic sea ice extent

Nadia Bloemendaal, Sander Tijm

12 De vroegere, huidige en toekomstige staat van het Arctische zee-ijs

Folmer Krikken 16 Column – Power to the people

Huug van den Dool

22

17

De NVBM-onderscheidingen 2016 Leo Kroon, Janneke Ettema, Robert Mureau, Kees Floor,

Geert Jan van Oldenborgh

18

Van

de hoofdredacteur

In het juninummer van 2016 poneerde Henk de Bruin een prijsvraag waarin hij lezers opriep om een correcte beschrijving van het broeikaseffect te geven. Dit leuke initiatief heeft geleid tot twee prijswinnaars (zie pagina 29), Pier Siebesma en Wim Kohsiek, die hun inzendingen hebben gecombineerd tot één artikel (zie pagina 4) waarin zij het broeikaseffect met verschillende conceptuele modellen beschrijven. Ze maken inzichtelijk dat een meerlagenmodel de diverse karakteristieken van het broeikaseffect, inclusief de inkomende langgolvige straling aan het oppervlak, het best simuleert.

Hoe uitzonderlijk waren de tropische dagen afgelopen 13 en 14 september? Dat is de vraag die Geert Jan van Oldenborgh en Sjoukje Philip in hun bijdrage (pagina 26) aan de orde stellen. De Spaanse Pluim heeft hierbij een belangrijke rol gespeeld, zo laten de auteurs zien. Ook vergelijken zij deze uitzonderlijke gebeurtenis met een vergelijkbare situatie half september 1919, waarbij onvermijdelijk de resultaten van de homogenisatie van de maximumtemperaturen in de Nederlandse temperatuurreeksen een belangrijke rol spelen.

Op 13 oktober jl. aanvaardde Gerard van der Steenhoven, hoofddirecteur KNMI, met de

inaugurele rede “Climate change – where science meets society” zijn deeltijdhoogleraarschap aan de Universiteit Twente. In zijn bijdrage (pagina 18) legt hij uit hoe hij deze positie (en de interactie daarvan met het KNMI) zal gebruiken om de risico’s van klimaatverandering op de maatschappij zoveel mogelijk te beperken. Een belangrijk aspect hierbij is om de keten tussen beleid, maatschappij en wetenschap te versterken en zodoende de complexe problemen ten gevolge van klimaatverandering beter het hoofd te kunnen bieden.

Het Noordpoolgebied warmt op. Recente nieuwsberichten over hoge temperaturen op de Noordpool, verdwijnend zee-ijs en zelfs de eerste klimaatvluchtelingen (op Spitsbergen) laten zien dat de Arctische veranderingen snel gaan.

In zijn artikel op pagina 12 plaatst Folmer Krikken deze gebeurtenissen in een langjariger kader, en bespreekt hij de mechanismen die ten grondslag liggen aan het opvallend milde weer in het Noordpoolgebied.

Het blijkt dat (episodisch) transport van warme en vochtige lucht naar het Arctische gebied steeds vaker voorkomt. Gecombineerd met lokale terugkoppelingen verklaart dit voor een belangrijke deel de opwarming in het Noordpoolgebied en de afsmelting van het zee-ijs.

Klimaatverandering – waar wetenschap de samenleving raakt Gerard van der Steenhoven

20 Opmerkingen en antwoorden op het artikel

“Regent het meer in de Randstad?”

Emma Daniels, Aart Overeem 22 Micro-Meteorologische Mijmeringen – Code infrarood, Göttingen en Matala

Henk de Bruin 24

Draagbaar weer

26

Klimaatoverzicht – Tropische dagen in september in Nederland

29

Juryrapport prijsvraag beschrijving broeikaseffect

Beppe Kessler

Geert Jan van Oldenborgh, Sjoukje Philip

Henk de Bruin

30 Column – Meten en weten?

Gerard van der Schrier 31

NVBM Sponsors en Colofon

Advertenties 2 Wittich en Visser 15 IMAU – Universiteit Utrecht 21 CaTeC 25 Wageningen Universiteit 32 KNMI

Voorkant “Four season broche”, gemaakt van goud, alpaca, hout, kunststof, papier, met de weerkaarten van 29 januari, 30 april, 19 augustus en 2 oktober 1998, vervaardigd door kunstenares Beppe Kessler, zie haar bijdrage op pagina 24.

Foto: Thijs Quispel.

Meteorologica 4 - 2016

3

Conceptuele energiebalansmodellen van de atmosfeer A. Pier Siebesma (KNMI, TU Delft), Wim Kohsiek

Elk model is een simplificatie van de werkelijkheid en atmosfeermodellen vormen geen uitzondering op deze regel. Atmosfeermodellen kennen een grote verscheidenheid aan complexiteit. Aan de ene kant van het spectrum vinden we de operationele numerieke atmosfeermodellen die met een zo hoog mogelijke resolutie de behoudswetten voor impuls, warmte en vocht uitrekenen. Deze modellen vormen de belichaming van de indrukwekkende vooruitgang de numerieke weersverwachting alsmede de atmosferische component Conceptuele energiebalansmodellen van devan atmosfeer van operationele klimaatmodellen die gebruikt worden voor het bepalen van de toekomstige klimaatscenario’s.

Numerieke weeren Wim klimaatmodellen hanteren in zekere zin een ‘brute force’ rekenmethode om de A. Pier Siebesma (KNMI, TU Delft), Kohsiek realiteit en de complexiteit van de atmosfeer zo goed mogelijk te benaderen. Vanwege deze complexiteit Conceptuele energiebalansmodellen van de atmosfeer een simplificatie van dedeze werkelijkheid en atmosfeermodellen vormen geen uitzondering bieden simulaties niet altijd een duidelijk inzichtopin het begrip van de werking van de fysische procesAtmosfeermodellen kennen een grote verscheidenheid aan complexiteit. Aan de ene kant van sen inA. atmosfeer.

Aan andere kant het spectrum Pier Siebesma (KNMI, TUde Delft), Wim Kohsiek m vinden we de operationele numerieke atmosfeermodellen die metvan een zo hoog mogelijke vinden we de meer conceptuele modellen van de atmosfeer.

Het warmte doel van deze modellen niet zozeer behoudswetten voor momentum, en vocht uitrekenen.

Deze is modellen vormen deom een zo accuraat mogelijke reproductie van de werde indrukwekkende vooruitgang van numerieke weersverwachting en deze modellen elvan is een simplificatie de werkelijkheid atmosfeermodellen geen uitzondering op kelijkevan atmosfeer tedeen simuleren, maarvormen om op een eenvoudige manier de essentiële interacties en eigenschapatmosferische component van een operationele klimaatmodellen die gebruikt worden voorkant hetvan el.

Atmosfeermodellen kennen grote verscheidenheid aan complexiteit.

Aan de ene pen van de atmosfeer te beschrijven. In zekere zin is dit het verschil tussen het simuleren en het modelleren de toekomstige klimaatscenario’s.

Numerieke weer- en klimaatmodellen hanteren in zekere trum vinden we de operationele numerieke atmosfeermodellen die met een zo hoog mogelijke van de atmosfeer.

De tedeforce’ rekenmethode om de realiteit en de eenvoudigste complexiteit van de conceptuele atmosfeer zo goedmodellen mogelijk behoudswetten voor momentum, warmte en vocht uitrekenen.

Deze modellen vormen de die zich richten op de interactie tussen straling en de atmosfeer energiebalansmodellen vaninmodellen de n. Vanwege deze complexiteit bieden zijn deze simulaties niet weersverwachting altijd een duidelijken inzicht het atmosfeer. Ondanks de sterke simplificaties zijn deze ming van de indrukwekkende vooruitgang vande de numerieke deze edewerking vanmodellen de fysische processen in atmosferische component van operationele klimaatmodellen die gebruikt worden voor het goed inatmosfeer. staat om het principe van het broeikaseffect te illustreren, en realistische schattingen van ndere van het spectrum vinden we Numerieke de meer conceptuele modellen van de hanteren atmosfeer. van dekant toekomstige klimaatscenario’s. weer- en klimaatmodellen in Het zekere de energiefluxen en thermische stratificatie van de atmosfeer te geven. Hier gaan we dit doen door een aaneze modellen is niet zozeerom om zo accuraat mogelijke van reproductie van de werkelijke brute force’ rekenmethode deeen realiteit en de complexiteit de atmosfeer zo goed mogelijk taldeze energiebalansmodellen beschrijven waarbij de complexiteit maar ook de realiteitswaarde per model e simuleren, maar om complexiteit op een eenvoudige de te essentiële interacties en eigenschappen deren.

Vanwege bieden manier deze simulaties niet altijd een duidelijk inzicht in het sfeer te beschrijven. zekereprocessen zin is dit het verschil tussen het simuleren en het Stralingsbalans modelleren van in een eenlaags atmosfeermodel toeneemt. an de werking van de In fysische in atmosfeer.

Een realistischer model van de atmosfeer is er één die nog steeds volledig transparant is voor kortgolvige r.

De eenvoudigste conceptuele diedezich richten op de interactie tussen straling en deHet e andere kant van het spectrummodellen vinden we meer conceptuele modellen van de atmosfeer.

Stralingsbalans in een eenlaags zonnestraling maar die alleatmosfeermodel door de aarde uitgezonden langgolvige straling absorbeert. De atmosfeer zal de energiebalans modellen atmosfeer.

Ondanks de sterke simplificaties zijn deze nijndeze modellen is niet zozeervan omdeeen zo accuraat mogelijke reproductie van de werkelijke Een realistischer model helft vanflux de omlaag, atmosfeer isterug er éénnaar die nog volledig is we voor kortgolvige desteeds aarde (zie transparant Figuur 2).

Voor dit eenlaags Atmosfeer zonder stralingsinteractie deze geabsorbeerde ook weer uitstralen volgens Stephan-Boltzmann.

Omdat met een ed in staat om het principe van het broeikaseffect te illustreren, en realistische schattingen van er te simuleren, maar om op een eenvoudige manier de essentiële interacties en eigenschappen zonnestraling maar die alle doorwerken de aarde uitgezonden langgolvige straling absorbeert.

Dede atmosfeer isotherm atmosfeermodel gaat de helft van de uitgestraalde flux omhoog ruimte inzalen de model volgt voor de energiebalans aan de top van de atmosHet eenvoudigste vansimuleren de atmosfeer is die uxen en thermische stratificatie de atmosfeer te geven. gaan we dit doen door een tmosfeer te beschrijven.

In zekerevan zinenergiebalansmodel is dit het verschil tussen Hier het en het modelleren van deze andere geabsorbeerde flux ook weer uitstralen volgens Stephan-Boltzmann.

Omdat we de met een eenlaags helft omlaag, terug naar de aarde (zie Figuur 2).

Voor dit model volgt voor energiebalans aan de giebalansmodellen te beschrijven waarbij de die complexiteit maar de isotherm realiteitswaarde sfeer. De eenvoudigste conceptuele modellen zichde richten op deook interactie tussen stralingper en defeer waarbij wordt aangenomen dat atmosfeer volledig transpaatmosfeermodel top van de atmosfeer werken gaat de helft van de uitgestraalde flux omhoog de ruimte in en de eemt. er zijn de energiebalans modellen de atmosfeer.zonnestraling Ondanks de sterke simplificaties zijn deze terug naar de aarde (zie Figuur 2). Voor dit model volgt voor de energiebalans aan de rant is voor zowelvankortgolvige alsandere voorhelft de omlaag, uitStralingsbalans n goed in staat om het principe van het broeikaseffect te illustreren, en realistische schattingen van in een eenlaags atmosfeermodel top van de atmosfeer .

(3) gaande langgolvige (infrarood) straling van aarde.

Wanneer onder stralingsinteractie Een realistischer is er één die nog steeds volledig transparant is(3) voor kortgolvige giefluxen en thermische stratificatie van de atmosfeer te geven.

Hierdegaan we dit doen door een model van de atmosfeer digste energiebalans model van de atmosfeer is die waarbij wordt aangenomen dat de we aannemen dat dewaarbij aarde de zich als een zwarte straler gedraagt zonnestraling absorbeert. De atmosfeer za nergiebalansmodellen te beschrijven complexiteit maar ook de realiteitswaarde permaar die alle door . de aarde uitgezonden langgolvige straling(3) olledig transparant voor zonnestraling als voor uitgaande langgolvige deze geabsorbeerde flux ook weer relatie uitstralenals volgens Omdat van we met oeneemt. volgt isuit dezowel wet kortgolvige van Stefan-Boltzmann voordede uitgezonden Ditalsis(2), dezelfde (2), Stephan-Boltzmann. dus deis hier temperatuur de een eenlaag Dit isisotherm dezelfde relatie dus de temperatuur van de 255 De energiebalans traling van de aarde. Wanneer we aannemen dat de aarde zich als een zwarte straler gedraagt atmosfeermodel werken gaat de helft vanatmosfeer de uitgestraalde fluxK. omhoog de ruimtevan in de en de stralingsflux atmosfeer is hier 255 K. De energiebalans van de atmosfeer atmosfeer geeft wet van Stefan-Boltzmann voor de uitgezonden stralingsflux andere helft als omlaag, terug naar de aardevan (ziede Figuur 2). Voor dit model voor de energiebalans er zonder stralingsinteractie Dit is dezelfde relatie (2), dus de temperatuur atmosfeer is hier 255 K.volgt De energiebalans van de aan de top van dat de atmosfeer voudigste energiebalans model van de atmosfeer is die waarbij wordt aangenomen degeeft atmosfeer geeft .

(4) (1) de uitgaande langgolvige er volledig transparant is. voor zowel kortgolvige zonnestraling als voor (1) .

(3) (4) d) straling van de aarde. Wanneer we aannemen dat de aarde zich als een zwarte straler gedraagt .

(4) Stephan-Boltzmann constante,voor gelijk aan 5.67 10-8stralingsflux W m-2 K-4. De oppervlaktetemperatuur-8van de wet van Stefan-Boltzmann deisuitgezonden zodat we voor de oppervlaktetemperatuur op aarde T = 303 K vinden, 48 K hoger dan in het geval van een waar σ, the Stefan-Boltzmann constante, gelijk aan 5.67 10 g zal een zodanige waarde aannemen dat er een evenwicht ontstaat tussenisde netto inkomende -2 -4 atmosfeer die transparant is voor infrarode langgolvige straling.

De reden hiervoor wordt onmiddellijk m K straling . De van de aarde Twe zal een dezelfde relatie als (2), dus de temperatuur de atmosfeer is hier 255 energiebalans en uitgaande W langgolvige zodat . oppervlaktetemperatuur (1) g Dit zodatduidelijk voorisals de oppervlaktetemperatuur opaardoppervlak aarde Tg = 303van K vinden, 48 K hoger dan in K. hetDegeval van een van de we de energiebalans op het beschouwen atmosfeer geeft zodanige waarde aannemen dat er een evenwichtatmosfeer ontstaatdietuszodat we infrarode voor delanggolvige oppervlaktetemperatuur op aarde Tg onmiddellijk = 303 transparant is voor straling. De reden hiervoor wordt -2 -4 .

(2) duidelijk als we de energiebalans the Stephan-Boltzmann constante, gelijk is aan 5.67 10-8 W men Kuitgaande . De oppervlaktetemperatuur op het beschouwen sen de netto inkomende kortgolvige langgolvige vanK vinden, 48aardoppervlak K hoger in het geval van een atmosfeer . . dan (5) (4) die Tg zal een zodanige waarde aannemen dat er een evenwicht ontstaat tussen de netto inkomende straling zodat De reden argenomen waarden voor destraling planetaire albedo en de zonneconstante, = 0.3 en S0 = 1361 W transparant is .voor infrarode langgolvige straling. ge en uitgaande langgolvige zodat In vergelijking met (2) zien we in (5) dat het effect van een voor langgolvige(5)straling ondoorzichtige er) geeft dit eenvoudige energiebalansmodel een schatting voor de oppervlaktetemperatuur hiervoor wordt onmiddellijk duidelijk als we de energiebalans 4 atmosfeer is dat deze een extra hoeveelheid straling naarT de aarde uitstraalt, ter grootte van de Ta = 238 zodat we voor de oppervlaktetemperatuur op aarde rde van Tg = 255 K, een sterke geobserveerde g = 303 K vinden, 48 K hoger dan in het geval van een (2)de -2 . onderschatting ten opzichte vanIn (2) het vergelijking met (2) op zien we aardoppervlak in het (5) principe dat het effect van een voor langgolvige stralingterug ondoorzichtige Wde matmosfeer . Deze term illustreert vanbeschouwen het broeikaseffect, hetDe gedeeltelijk stralen van de die transparant is voor infrarode langgolvige straling. reden hiervoor wordt onmiddellij 4 ddelde temperatuur van 288 K. Dit is natuurlijk het gevolg van de aanname dat atmosfeer atmosfeer is dat dezelanggolvige een extra hoeveelheid straling naar de aarde uitstraalt, terIngrootte van de T a = 238 geabsorbeerde straling van de atmosfeer naar de aarde. werkelijkheid absorbeert de duidelijk als we de energiebalans op het aardoppervlak beschouwen is voor uitgaande langgolvige van dealbedo aarde. Dit extreem eenvoudige voorbeeld zienillustreert waargenomen waarden voor straling de planetaire en de zonneconstante, 0.3 en Slaat = 1361 W 0term W= m-2atmosfeer . Deze het principe van het terug voor stralen vanmaximaal de alle langgolvige straling, dusbroeikaseffect, in zekere zinhet is gedeeltelijk dit een model een Voor de waargenomen waarden de voor planetaire albedo enniet rgenomen niet te verklaren is zonder hetdebroeikaseffect mee te Kader) geeftoppervlaktetemperatuur dit eenvoudige energiebalansmodel een voor schatting oppervlaktetemperatuur geabsorbeerde langgolvige straling atmosfeer naar de aarde. In werkelijkheid absorbeert voor de het broeikaseffect, wat meteen ookvan de de verklaring -2 . is voor het feit dat de geschatte temperatuur (5)(5) α =onderschatting 0.3 en S0 =ten 1361 W matmosfeer (zie aarde van de Tg =zonneconstante, 255 K, een sterke opzichte van de Kader) geobserveerde niet alle(303 langgolvige aardoppervlak K) 15 K te straling, hoog is. dus in zekere zin is dit een model voor een maximaal emiddelde temperatuur 288 K. Dit isenergiebalansmodel natuurlijk het gevolg van een de aanname dat de atmosfeer geeft dit van eenvoudige schatting voor broeikaseffect, wat meteen ook de1)verklaring is een voorfractie het feit de geschatte temperatuur voor uitstraalt het InInwerkelijkheid (zie Figuur vandat de langgolvige straling die straling de aarde vergelijking met (2) zien “ontsnapt” we in (5) dat het effect van een voor langgolvige ondoorzichtige ant is voor uitgaande langgolvige straling van de aarde. Dit extreem eenvoudige voorbeeld laatK) zien aardoppervlak (303 15In K te hoog is.

4 direct naar de is ruimte zonder door de atmosfeer geabsorbeerd te worden.

Diteffect kan in het model worden de oppervlaktetemperatuur van de aarde van T = 255 K, vergelijking met (2) zien we in (5) dat het van een atmosfeer dat deze een extra hoeveelheid straling naar de aarde uitstraalt, ter grootte van de g waargenomen oppervlaktetemperatuur niet te verklaren is zonder het broeikaseffect mee teFiguur 1) “ontsnapt” een fractie van de langgolvige straling die de aarde uitstraaltTa = 238 In meegenomen werkelijkheid (zie -2 door een atmosfeer aan te nemen die slechts een fractie  van de uitgezonden langgolvige een sterke onderschatting ten opzichte van de geobserveerde voorillustreert langgolvige straling ondoorzichtige is dat W de m ruimte . Deze zonder term het principe van het broeikaseffect, hetatmosfeer gedeeltelijk terug stralen van de directstraling naar door deabsorbeert atmosfeer geabsorbeerd te worden.

Dit in het Volgens model worden resterende fractie – kan doorlaat. de wet van de Pagina 1 van geabsorbeerde 11 van het aardoppervlak langgolvige stralinghoeveelheid vanendedeatmosfeer naar de 1aarde.

In werkelijkheid absorbeert wereldgemiddelde temperatuur van 288 K. Ditmeegenomen is Kirchhoff natuurlijk deze een extra straling naar de aarde uitstraalt, door een atmosfeer aan te nemen die slechts een fractie  van de uitgezonden langgolvige die stelt datalle de absorptie gelijk moet4zijn emissiviteit nemen we aan dat de atmosfeer nu atmosfeer niet langgolvige straling, dusaan indezekere zin is dit een model voor een het absorbeert en de fractie –  doorlaat.

Volgens de wet het gevolg van de aanname dat de atmosfeer straling transparant isaardoppervlak grootte de σTresterende = 238 W m-2.1Deze term illustreert het vanmaximaa als van een grijs lichaamter uitstraalt als van a broeikaseffect, wat meteen ook de verklaring is voor het feit dat de geschatte temperatuur voor he Kirchhoff die stelt dat de absorptie van gelijk het moetbroeikaseffect, zijn aan de emissiviteit nemen we aan dat de atmosfeer voor uitgaande langgolvige straling van de aarde.

Dit extreem het gedeeltelijk terug stralen nu aardoppervlak principe (303 K) 15 K te hoog is. als een grijs lichaam uitstraalt als .

(6) Pagina 1 van 11 In werkelijkheid (zie Figuur 1) “ontsnapt” een fractie van de langgolvige straling die de aarde uitstraal eenvoudige voorbeeld laat zien dat de waargenomen oppervan de geabsorbeerde langgolvige straling van de atmosfeer direct naar de ruimte zonder door de atmosfeer geabsorbeerd te worden.

Dit kan in het vlaktetemperatuur niet te verklaren is zonder het broeikasefnaar “grijze de .aarde.

In werkelijkheid absorbeertvan de juni atmosfeer nietmodel worden (6) Dit is het zogenaamde plaat” model dat in de is beschreven en meegenomen door een atmosfeer aan te nemen die Meteorologica slechts een fractie  van 2016 de uitgezonden langgolvige fect mee te nemen. alle langgolvige straling, dus in zekere zin is dit een model schematisch is weergegeven in Figuur 3.

De energiebalans in de atmosfeer en op het aardoppervlak zijn van het“grijze aardoppervlak absorbeert resterende fractie 1 –2016  doorlaat.

Volgens en de wet van Dit is hetstraling zogenaamde plaat” model dat in en de de Meteorologica vanmeteen juni is beschreven voor een maximaal wat ook dedatverKirchhoff die stelt dat de absorptie gelijk broeikaseffect, moet zijn aanatmosfeer de emissiviteit nemen we aan de atmosfeer nu schematisch is weergegeven in Figuur 3. De energiebalans in de en op het aardoppervlak zijn (7a) uitstraalt als. het feit dat de geschatte temperatuur voor Stralingsbalans in een eenlaags atmosfeermodelals een grijs lichaam klaring is voor het .

Een realistischer model van de atmosfeer is er één die nog aardoppervlak (303 K) 15 K te hoog is. .

(7a) .

(7b)(6) . steeds volledig transparant is voor kortgolvige zonnestraling In werkelijkheid (zie Figuur 1) “ontsnapt” een fractie van . .“grijze plaat” (7b) De temperatuur voor aardoppervlak kanmodel hieruit gemakkelijk worden opgelost maar die alle door de aarde uitgezonden langgolvige straling dehet langgolvige straling die de aarde uitstraalt direct naar isdebeschreven en Dit is het zogenaamde dat in de Meteorologica van juni 2016 schematisch weergegeven in Figuur De energiebalans in de atmosfeer en het aardoppervlak zijn absorbeert. De atmosfeer zal deze geabsorbeerde flux ook is ruimte zonder door3.de atmosfeer geabsorbeerd te op worden.

Dit De temperatuur voor het aardoppervlak kan hieruit gemakkelijk worden opgelost weer uitstralen volgens Stephan-Boltzmann. Omdat we met kan in het model worden meegenomen door een atmosfeer .

(7a) een eenlaags isotherm atmosfeermodel werken gaat de helft aan te nemen die slechts een fractie ɛ van de uitgezonden Pagina 2 van 11 van de uitgestraalde flux omhoog de ruimte in en de andere langgolvige straling van het aardoppervlak absorbeert en .

(7b)de Pagina 2 van 11

4

Meteorologica 4 - 2016

De temperatuur voor het aardoppervlak kan hieruit gemakkelijk worden opgelost

orbeerde straling van op dehet atmosfeer naar beschouwen de aarde. In werkelijkheid absorbeert de duidelijklanggolvige als we de energiebalans aardoppervlak .

(5) vergelijking metlanggolvige (2) zien westraling, in (5) dat vooreen langgolvige straling feer niet alle dushet in effect zekerevan zin een is dit model voor eenondoorzichtige maximaal 4 mosfeer is dat deze een extra hoeveelheid straling naar de aarde uitstraalt, ter grootte van de T = 238 aseffect, wat meteen ook de verklaring is . voor het feit dat de geschatte temperatuur (5) voor a het Interm vergelijking met (2) zien we in (5) dat het effect van een voor langgolvige straling ondoorzichtige m-2. Deze illustreert ppervlak (303 K) 15 K te hooghet is. principe van het broeikaseffect, het gedeeltelijk terug stralen van de 4 atmosfeer is datstraling deze een extra hoeveelheid straling naar de aarde uitstraalt, ter grootte van bsorbeerde langgolvige de dat atmosfeer naar deeen aarde.

Inlanggolvige werkelijkheid absorbeert dede Ta = 238 werkelijkheid (zie Figuur “ontsnapt” een fractie de van langgolvige straling die de aarde uitstraalt In vergelijking (2)1)zien we van in (5) het van effect voor straling ondoorzichtige -2 met W m .

Deze term illustreert het principe van het broeikaseffect, het gedeeltelijk terug stralen van de straling een volledig transparante atmosfeer 4 mosfeer niet alle langgolvige straling, dus in zekere zin is dit een model voor een maximaal fractie 1 – ɛ doorlaat. de wet Kirchhoff naar de ruimte zonder door de atmosfeer geabsorbeerd Dit van kan in modelvan worden atmosfeer isresterende dat deze een extra hoeveelheid straling Volgens naartedeworden. aarde uitstraalt, terhet grootte de de Ta langgolvige = 238 langgolvige stralingis van dehet atmosfeer naar de aarde.

In werkelijkheid absorbeert de -2 geabsorbeerde eikaseffect, wat meteen ook de verklaring voor feit dat de geschatte temperatuur voor het nomen door een atmosfeer aan te nemen die slechts een fractie  van de uitgezonden langgolvige dieterm stelt datalledehet absorptie gelijk zijn aan emissiviteit of van eendevolledig absorberende atmosfeer (“zwarte plaat”) aanW m . Deze illustreert principe van het moet broeikaseffect, hetde gedeeltelijk terug stralen atmosfeer langgolvige straling, dus in zekere zin is dit een model voor een maximaal (303 K)langgolvige 15niet K teabsorbeert hoog is. en gdoppervlak van het aardoppervlak resterende fractie doorlaat.

Volgensuitde wet van geabsorbeerde straling vande de atmosfeer naar 1een de– aarde.

In werkelijkheid absorbeert nemen wewat aan dat de atmosfeer nu lichaam nemendevoor zijn het limietgevallen van dit grijze plaat model voor broeikaseffect, meteen ook de fractie verklaring isals voor hetgrijs feitstraling dat dediegeschatte temperatuur In werkelijkheid (zie Figuur 1) “ontsnapt” een van de langgolvige de aarde uitstraalt offatmosfeer die stelt dat absorptie gelijk moet zijn aan aan model dat de atmosfeer nietde alle langgolvige straling, dusdeinemissiviteit zekere zinnemen is ditweeen voor een nu maximaal aardoppervlak (303 K) 15 Katmosfeer te hoog is.geabsorbeerd te worden. Dit kan in het model worden straalt als respectievelijk ɛ = 0 of ɛ = 1. Het grijze plaat model is een ect naar de ruimte zonder door de n grijs lichaam uitstraalt als broeikaseffect, wat meteen ook de verklaring is voor het feit dat de geschatte temperatuur voor het In werkelijkheid (zieaan Figuur 1) “ontsnapt” een fractie van de langgolvige straling die inzichtelijk de aarde uitstraalt egenomen door een atmosfeer te conceptueel model voor het broeikaseffect waarin aardoppervlak (303 K) 15 K te hoog is. nemen die slechts een fractie  van de uitgezonden langgolvige direct naar de ruimte zonder door atmosfeer fractie geabsorbeerd te worden.

Dit kan in hetvan model worden aling In van het aardoppervlak en dede resterende 1 –  doorlaat. wet . absorbeert (6)Volgens werkelijkheid (zie Figuur 1) “ontsnapt” een fractie van de langgolvige straling die(6) dede aarde deuitstraalt sterkte van het broeikaseffect afgeregeld kan worden door meegenomen door eengelijk atmosfeer aanaan te nemen die slechts een we fractie dat van de uitgezonden langgolvige chhoff die stelt dat de absorptie moet zijn de emissiviteit nemen aan de atmosfeer nu direct naar de ruimte zonder door de atmosfeer geabsorbeerd te worden. Dit kan in het model deworden emissiviteit straling uitstraalt van het als aardoppervlak absorbeert en de resterende fractie 1 –  doorlaat. Volgens de wet van van de atmosfeer te variëren. een grijs lichaam het zogenaamde “grijze model in de Meteorologica juni van 2016deisuitgezonden beschreven langgolvige en meegenomen door een plaat” atmosfeer aandat te nemen die slechts een van fractie Kirchhoff stelt dat de absorptie gelijk moet zijn model aan de emissiviteit we aan dat atmosfeer nu bij elk versimpeld conceptueel model zijn de Maar zoals Dit isdiehet zogenaamde “grijze plaat” in aardoppervlak denemen Meteoatisch is weergegeven in Figuur 3. absorbeert De energiebalans de atmosfeer endat op zijn de straling van het aardoppervlak en de inresterende fractie 1 –het doorlaat. Volgens wet van als rologica een grijs lichaam uitstraalt als .

(6) er tekortkomingen.

Een interessante vraag die in het voorvan juni 2016 beschreven en schematisch isaan weerKirchhoff die stelt dat de absorptie gelijk is moet zijn aan de emissiviteit nemen we dat de atmosfeer nu . als 3. De energiebalans in de atmosfeer (7a)en op als een grijsgegeven lichaam uitstraalt noemde Meteorologica artikel wordt opgeworpen is waarom in Figuur .

(6) is het zogenaamde “grijze plaat” model dat in de Meteorologica van juni 2016 is beschreven en de. neergaande langgolvige straling van de atmosfeer in het het aardoppervlak ematisch is weergegeven in Figuur 3..zijn De energiebalans in de atmosfeer en op het aardoppervlak zijn (6) .

(7b) Dit is het zogenaamde “grijze plaat” model dat in de Meteorologica van juni 2016“grijze is beschreven en plaatmodel” significant te klein is. Inderdaad, de schematisch is weergegeven in Figuur 3. De energiebalans in de atmosfeer (7a) en op het aardoppervlak zijn . temperatuur Ta van de atmosfeer is 243 K, corresponderend (7a)is beschreven Dit is het zogenaamde “grijze plaat” model dat in deworden Meteorologica en mperatuur voor het aardoppervlak kan hieruit gemakkelijk opgelost van juni 2016 schematisch is weergegeven in Figuur 3. De energiebalans in de atmosfeer en op het aardoppervlak zijn.een neergaande langgolvige straling ɛσT 4 = 159 W m-2. met .

(7a) a .

(7b) Dit is veel minder dan de wereldgemiddelde schatting van L+ . .

(7a) -2 .

(7b) gemakkelijk worden opgelost Pagina 2 van (7b) = 342 W m . Zelfs voor een totaal absorberende atmosfeer temperatuur voor het aardoppervlak kan hieruit 11 . (ɛ = 1) vinden we L+ = 238 W m-2, wat veel te laag is. Dit is, .

(7b) De temperatuur voor het aardoppervlak kan hieruit gemakkelijk worden opgelost

De temperatuur voor het aardoppervlak kan hieruit gemak-

De temperatuur voor het aardoppervlak kelijk worden opgelostkan hieruit gemakkelijk worden opgelost

Pagina 2 van 11

(8)

zoals we zullen zien, het directe gevolg van het feit dat we hier een eenlaags isotherm atmosfeermodel hebben gebruikt.

Stralingsbalans in een tweelagenmodel van de atmosfeer Met een eenlaags atmosfeermodel is er maar één temperatuur beschikbaar en dus ziet een observeerder dezelfde effectieve stralingstemperatuur van de atmosfeer vanuit de ruimte als

Pagina 2 van 11

Pagina 2 van 11

Als we ɛ = 0.8 kiezen voor de emissiviteit dan geeft dit model Tg = 289 K, een goede schatting voor de wereldgemiddelde 2m temperatuur (288 K). De voorgaande modellen die voor Kader 1. Observaties van de mondiaal gemiddelde energiebalans De meest recente observationele schattingen van de globale energiebalans zijn beschreven in Wild et al. (2013) en samengevat in Figuur 1. Deze schattingen zijn verkregen door een combinatie van meerjarige satelliet- en grondwaarnemingen, bias-gecorrigeerde klimaatsimulaties en resultaten van het ERA-interim reanalysis project (Dee et al., 2011). De gemeten inkomende kortgolvige zonnestraling aan de top van de atmosfeer (S0) bedraagt jaargemiddeld 1360.8 W m-2. Deze stralingsflux beschijnt echter maar een schijf met een oppervlak van πRa2, waarbij Ra de straal van de aarde is, terwijl het totale oppervlak van de aarde gelijk is aan 4πRa2, vier maal zo groot. Gemiddeld over het hele aardoppervlak valt er dus gemiddeld S0/4 = 340 W m-2 aan kortgolvige zonnestraling binnen. Daarvan wordt 100 W m-2 weer terug het heelal in gereflecteerd. De effectieve planetaire albedo α is dus ongeveer 0.3. Het overgrote deel van de resterende 240 W m-2 (239 W m-2) verlaat de atmosfeer als langgolvige straling. Er is dus een kleine inbalans in de energiebalans aan de top van de atmosfeer. Deze inbalans valt buiten de meetnauwkeurigheid van satellietwaarnemingen maar volgt uit schattingen van de warmteopname van de oceanen ten gevolge van de veranderende chemische samenstelling van de atmosfeer. De neergaande kortgolvige straling die het aardoppervlak bereikt volgt uit klimaatsimulaties die bias-gecorrigeerd zijn door een meetnet van 760 grondstations en wordt geschat op 185 W m-2. Aangezien de mondiale albedo van het aardoppervlak op ongeveer 0.13 wordt geschat wordt 24 W m-2 gereflecteerd. De resterende 161 W m-2 wordt dus geabsorbeerd door het aardoppervlak. Aan de andere kant verliest de aarde energie vanwege uitgaande langgolvige straling. Deze wordt geschat op 397 W m-2 en is grotendeels bepaald door Stefan-Boltzmann en dus door de waargenomen mondiale oppervlaktetemperatuur van de aarde (288 K). Een groot deel hiervan, 342 W m-2, wordt weer terug gestraald door neergaande langgolvige

straling van de atmosfeer. Dit komt door het broeikaseffect en zorgt ervoor dat het aardoppervlak netto slechts zo’n 55 W m-2 aan langgolvige straling verliest. De resterende 105 W m-2 raakt de aarde kwijt door verdamping en voelbare warmte.

Voelbare warmtefluxen aan het oppervlak zijn slecht bekend maar schattingen van klimaatsimulaties geven waardes van ongeveer 20 W m-2. Dit laat 85 W m-2 over voor verdamping, oftewel 2.9 mm per dag neerslag, een schatting die consistent is met de bovengrens van metingen van de mondiale neerslag.

De vraag is in hoeverre het mogelijk is om een simpel energiebalansmodel te construeren dat, gegeven de inkomende hoeveelheid zonnestraling en gegeven de planetaire albedo van α = 0.3, in staat is om redelijk consistente analytische schattingen te genereren van de atmosferische stralingsfluxen en de bijbehorende temperaturen.

Figuur 1. Schematische weergave van de meest recente schattingen van de globale energiebalans inclusief onzekerheden (getallen tussen haakjes geven de boven- en ondergrens van de onzekerheid aan), representatief voor de eerste decade van de 21e eeuw (bron: Wild et al., 2013).

Meteorologica 4 - 2016

5

.

(8)

vanaf het aardoppervlak. In werkelijkheid is langgolvige stra-

kiezen voor de emissiviteit dan geeft dit model Tg = 289 K, een goede schatting voor de ling die(288 de K). aarde bereikt het resultaat vande emissie en absorptie elde 2m temperatuur De voorgaande modellen die voor langgolvige straling een arante atmosfeer een volledig absorberende (“zwarte plaat�) aannemen zijn van ofdiverse luchtlagen metatmosfeer een hoogteafhankelijke tempe

van dit grijzeratuur. plaat model voor respectievelijk ď Ľď€ = 0 of ď Ľď€ = 1.

Het grijze plaat model is een Hetzelfde geldt voor de langgolvige straling die de ceptueel model voor het broeikaseffect waarin de sterkte van het broeikaseffect afgeregeld aarde de ruimte uitstraalt. De langgolvige straling naar or de emissiviteit vannaar de atmosfeer te variĂŤren.

het aardoppervlak het leeuwendeel afkomstig uitdiedein bij elk versimpeld conceptueel modeliszijnvoor er tekortkomingen.

Een interessante vraag .

(8) de Meteorologica artikel wordt opgeworpen is waarom de neergaande langgolvige straling onderste paar honderd meter van de atmosfeer; voor de naar eerď Ľď€ = in 0.8 hetkiezen “grijzevoor plaatmodelâ€? significant te klein is. Inderdaad, de temperatuur de de we de emissiviteit dan geeft dit model K, een goede schatting a vanvoor de ruimte uitgestraalde straling isTg =de289lucht op veel Tgrotere 4 ldgemiddelde 2m temperatuur K). De voorgaande modellen voor 159langgolvige W m-2. Ditstraling is veel een

3 K, corresponderend met een(288 neergaande langgolvige stralingdie ď Ľď łT a = de

hoogte vanofbelang. isW de lager.

Het is zijn

transparante atmosfeer eenvan volledig absorberende atmosfeer plaatâ€?) aannemen = 342 m-2.temperatuur Zelfs voor (“zwarte eenveel totaal absorberende edigwereldgemiddelde schatting L+ Daar tgevallen dit plaat voor ď Ľď€ = 0 we of ď Ľď€ = 1. Het grijze plaat en model weinig realistisch met slechts ĂŠĂŠn luchtlaag dusis een 238 W m-2 model wat veel te respectievelijk laagom is. Dit is, zoals zullen zien, het directe gevolg 1) vindenvan we dus L+ =grijze htelijk conceptueel voor hetatmosfeermodel broeikaseffect waarin de gebruikt. sterkte van het broeikaseffect afgeregeld we hier een eenlaags hebben

met model ĂŠĂŠnisotherm temperatuur te werken.

Door meerdere lagen in de

worden door de emissiviteit van de atmosfeer te variĂŤren. atmosfeer te introduceren geven we het model de vrijheid omdie in aar zoalstweelagen bij elk versimpeld conceptueel model zijn er tekortkomingen.

Een interessante vraag in een model van de atmosfeer oornoemde Meteorologica artikel wordt opgeworpen is waarom de neergaande langgolvige straling een verticale temperatuurgradiĂŤnt te creĂŤren het met ags atmosfeermodel is er maar ĂŠĂŠn temperatuur beschikbaar en dus waardoor ziet een observeerder de atmosfeer in het “grijze plaatmodelâ€? significant te klein is. Inderdaad, de temperatuur Ta van de eve stralingstemperatuur van de atmosfeer vanuit de ruimte als vanaf het aardoppervlak. verschillende temperaturen naar de aarde en naar de ruimteIn sfeer is 243 K, corresponderend met een neergaande langgolvige straling ď Ľď łTa4 = 159 W m-2. Dit is veel s langgolvige straling die de aarde bereikt het+ resultaat van-2 emissie en absorptie van diverse kan uitstralen. er dan de wereldgemiddelde schatting van L = 342 W m . Zelfs voor een totaal absorberende een hoogteafhankelijke Hetzelfde geldt voor de langgolvige straling die de + temperatuur. = 238dus W m-2voor wat veel te laag is. om Dit is, het zoals model we zullen uit zien, hetbreiden directe gevolg sfeer (ď Ľď€ = 1) vinden we Lligt Het de ruimte uitstraalt.

De langgolvige straling naarhand het aardoppervlak is voor het te leeuwendeel et feit dat we hier een eenlaags isotherm atmosfeermodel hebben gebruikt.

naarhonderd twee meter atmosferische modellagen.

Wedenemen voor het de onderste paar van de atmosfeer; voor de naar ruimte uitgestraalde cht op veelingrotere hoogte van is de temperatuur veel lager. Het isÉ› dus weinig gemak aanmodel datbelang. beide lagen dezelfde emissiviteit hebben ngsbalans een tweelagen van deDaar atmosfeer met slechts ĂŠĂŠn luchtlaag en isdus met ĂŠĂŠn temperatuur te werken. Door meerdere lagen in een eenlaags atmosfeermodel er maar ĂŠĂŠn temperatuur beschikbaar en dus ziet een observeerder zoals schematisch geĂŻllustreerd in Figuur 4. We kunnen dan e introduceren geven we het model de atmosfeer vrijheid om eendeverticale temperatuurgradiĂŤnt te In fde effectieve stralingstemperatuur van de vanuit ruimte als vanaf het aardoppervlak. de energiebalans deze atmosferische modellagen oor het met verschillende temperaturen de twee aarde en naarvan de emissie ruimte kan uitstralen. elijkheid is langgolvige straling die devoor aardenaar bereikt het resultaat en absorptie van en diverse aardoppervlak opstellen voor de hand om het model uit tetemperatuur. breiden naarHetzelfde twee atmosferische modellagen. nemen lagen met eenhet hoogteafhankelijke geldt voor de langgolvigeWe straling die de naardat de beide ruimtelagen uitstraalt.

De langgolvige naar het schematisch aardoppervlak is voor het in leeuwendeel ke aan dezelfde emissiviteitstraling ď Ľ hebben zoals geĂŻllustreerd Figuur mstig onderste paarvoor honderd de atmosfeer; voor de naar de ruimte uitgestraalde dan uit de de energiebalans deze meter twee van atmosferische modellagen en het aardoppervlak

laag: ng is de lucht Bovenste op veel grotere hoogte van belang. Daar is de temperatuur veel lager. Het is dus weinig tisch om met slechts ĂŠĂŠn luchtlaag en dus met ĂŠĂŠn temperatuur te werken. Door meerdere lagen in mosfeer te introduceren geven we het model de vrijheid om (9a) temperatuurgradiĂŤnt . een verticale (9a) te en waardoor het met verschillende temperaturen naar de aarde en naar de ruimte kan uitstralen. et ligt dus voor de hand om het model uit te breiden naar twee atmosferische modellagen. We nemen .

(9b) het gemak aanOnderste dat beide lagen dezelfde emissiviteit ď Ľ hebben zoals schematisch geĂŻllustreerd in Figuur laag: e kunnen mule 9b: dan de energiebalans voor deze twee atmosferische modellagen en het aardoppervlak .

(9c) ellen

(9b)

enste waarden laag: van ď Ľ, ď Ą en So krijgen we dat de temperatuur van het .aardoppervlak (9a)(Tg) 315 K nderste atmosferische modellaag 282 K, de bovenste modellaag 243 K en de neerwaartse Aardoppervlak: mule 10: rste laag: . aling (L+) 317 W m-2. De oppervlaktetemperatuur is te hoog (geobserveerd is (9b) 288 K), en L+ is r dan de gemeten 342 W m-2. We kunnen een correcte neergaande waarde voor de oppervlak:straling verkrijgen door ď Ľ te verhogen maar hierdoor zal. de (9c) (9c) ergaande mperatuur nog hoger worden. Door bijvoorbeeld het limietgeval ď Ľď€ = 1 te kiezen vinden we van het aardoppervlak (Tg) 315 K de eerdere waarden van ď Ľ, ď Ą en So krijgen we dat de temperatuur -2 Met eerdere waarden van É›, van Îąhierdoor en So stijgt krijgen weneerwaartse dat de liefst 282 476isK, W mbovenste , maar de aartse straling (L+) maar ox materiaal vwbatmosferische dede240W/m2.

Kennelijk het punt de inbalans aagt, delanggolvige onderste modellaag de modellaag 243niet K en de

-2 emaal dan voor. het aardoppervlak (T )(geobserveerd 315 K bedraagt, olvige helder. stralingtemperatuur (LIk+)stel 317 het W mvolgende . Devan oppervlaktetemperatuur is te hoog is 288 K), ende L+ is

g

teeds lager dan de gemeten 342 W m-2. We kunnen een correcte waarde voor de onderste atmosferische modellaag 282neergaande K, de bovenste modeleffectieve planetaire albedo ď Ąď€ is dus ongeveer 0.3.maar Het hierdoor overgrote deel van de olvige neergaande straling verkrijgen door ď Ľ te verhogen zal de + laag 243 K en-2)de neerwaartse langgolvige straling (LEr) is317 W erende 240 W -2 m-2nog (239 W mworden. verlaat debijvoorbeeld atmosfeerhet als limietgeval langgolvige straling. van 11 vinden we rvlaktetemperatuur hoger Door ď Ľď€ =Pagina 1 te 3kiezen mlanggolvige . De oppervlaktetemperatuur is de te atmosfeer. hoog (geobserveerd is een kleine inbalans in de energiebalans top Deze liefstde 476 W van m-2, maar hierdoor stijgt de de neerwaartse straling (L+) maar aan

288deK), en L is nog steeds lager dan de gemeten alans valt buiten meetnauwkeurigheid van satellietwaarnemingen maar342 volgtW m . schattingen van warmteopname van de neergaande oceanen ten gevolge vanvoor de de langgolWedekunnen een correcte waarde anderende chemische samenstelling van de verkrijgen atmosfeer. “ door ɛ te verhogen maar vige neergaande straling +

-2

hierdoor zal de oppervlaktetemperatuur nog hoger worden.

Door bijvoorbeeld het limietgeval É› = 1 te kiezen vinden we voor de neerwaartse langgolvige straling (L+) maar liefst 476 Pagina 3 van 11

Figuur 2. Schematische weergave van een eenlaags atmosfeermodel dat volledig transparant is voor kortgolvige (zonne) straling maar volledig absorberend voor langgolvige straling.

W m-2, maar hierdoor stijgt de oppervlaktetemperatuur nog verder, naar een waarde van 335 K. Om deze inconsistentie te doorbreken is het noodzakelijk om convectie aan ons stralingsmodel toe te voegen.

Convectief stralingsevenwicht Waarom is het niet mogelijk om tegelijkertijd een redelijke waarde voor zowel de oppervlaktetemperatuur als de langgolvige neergaande straling te verkrijgen met een eenvoudig stralingsbalans model? Het antwoord hierop is dat puur stralingsevenwicht geen goede weergave van onze atmosfeer is. Vanwege de uitgaande langgolvige straling neemt de temperatuur zo sterk met de hoogte af dat de atmosfeer instabiel wordt. Hierdoor ontstaat convectie die warmte vanaf het aardoppervlak naar atmosfeer transporteert waardoor de afname van de temperatuur met de hoogte (de zogenaamde lapse rate) getemperd wordt. Dit verklaart waarom de temperatuur ten gevolge van droge convectie in de convectieve grenslaag met ongeveer 9.8 K per km afneemt en in de vrije troposfeer ten gevolge van cumulusconvectie met ruwweg 6.5 K per km; de troposfeer verkeert dus in een toestand van convectiefstralings evenwicht en de waargenomen lapse rate is hiervan het levende bewijs. De stratosfeer daarentegen is wel in stralingsevenwicht, maar dit evenwicht is mede het gevolg van absorptie van kortgolvige straling.

Een eenvoudige manier om convectie in het tweelagenmodel te introduceren is door een transportflux- term tussen het

Geen atmosfeer

Zwarte plaat

Grijze plaat

2 grijze lagen K=0

2 grijze lagen K=4

Emissiviteit

0

1

0.8

0.8

0.8

Tg (K)

255

303

289

315

295

Ta1 (K)

-

255

243

282

288

Ta2 (K)

-

-

-

243

243

L+ (W m-2)

0

238

159

317

343

Waargenomen

288

342

Tabel 1. Modelresultaten voor de oppervlaktetemperatuur (Tg), de temperatuur van eerste en tweede atmosferische laag (Ta1, Ta2) en de neergaande langgolvige straling aan het aardoppervlak (L+), en de waargenomen mondiaal gemiddelde waarden van Tg en L+.

6

Meteorologica 4 - 2016

der, naar een waarde van 335 K. Om deze inconsistentie te doorbreken is n ons stralingsmodel toe te voegen.

og verder, naar een waarde van 335 K. Om deze inconsistentie te doorbreken is ctie aan ons stralingsmodel toe te voegen. tegelijkertijd een redelijke waarde voor zowel de oppervlaktetemperatuur Figuur 3. Idem als in Figuur 2 maar nu voor een atmosfeer die slechts Figuur 4. Idem als in Figuur 3 maar nu voor een atmosfeer die uit twee ktetemperatuur nog verder, waarde van 335 K. Om deze inconsistentie te doorbreken is straling te verkrijgen met naar een een eenvoudig stralingsbalans model?

Het eengeen fractie ɛons absorbeert vanonze de de aarde uitgezonden lagen bestaat. alingsevenwicht goed weergave van atmosfeer is. Vanwege de langgolvige zakelijk om convectie aan stralingsmodel toedoor te voegen. icht b:emt de temperatuur zo sterk met de hoogte af dat de atmosfeer instabiel straling. jk om tegelijkertijd een redelijke waarde voor zowel de oppervlaktetemperatuur ctie diestraling warmtetevanaf het aardoppervlak naar atmosfeer transporteert aande verkrijgen met een eenvoudig stralingsbalans model? Het ef peratuur met de hoogtegeen (de zogenaamde lapse Dit urstralingsevenwicht stralingsevenwicht goed weergave vanrate) onzegetemperd atmosfeerwordt. is. Vanwege de aardoppervlak en de eerste atmosfeerlaag te nemen die Conclusies is het mogelijk tegelijkertijd eeninde redelijke waarde voor zowelaan deinstabiel oppervlaktetemperatuur uur tenniet gevolge vanomdroge de convectieve grenslaag met ling neemt de temperatuur zoconvectie sterk met hoogte af dat de atmosfeer anggolvige neergaande straling verkrijgen metnaar eenatmosfeer eenvoudig stralingsbalans model? HetDe belangrijkste modelresultaten voor de temperatuur en evenredig is met temperatuurverschil deze lagen en in de vrije troposfeer ten gevolge van cumulusconvectie met tussen ruwweg convectie die warmte vanaf hettehet aardoppervlak transporteert 0: derkeert hierop is datinpuur stralingsevenwicht geen goed weergave van onze atmosfeer dus een de toestand vanzogenaamde convectief-stralings evenwicht en wordt. de Dit is. Vanwege dede straling zijn samengevat in Tabel 1. In al hun eenvoud de temperatuur met hoogte (de lapse rate) getemperd e langgolvige neemt temperatuur zoinsterk met de hoogte af dat de atmosfeer instabiel hiervan het levende bewijs.

De convectie stratosfeer daarentegen is wel mperatuur tenstraling gevolge van de droge de convectieve grenslaag met vanaf het aardoppervlak naarinatmosfeer (10) illustreren ze een aantal essentiĂŤle eigenschappen van onze ierdooris convectie warmte transporteert nwicht mede gevolg vandie absorptie van kortgolvige straling. neemt enontstaat in dehet vrije troposfeer ten gevolge van cumulusconvectie met ruwweg rfeer de afname vandus de temperatuur met de (de zogenaamde lapse rate)engetemperd wordt. Ditatmosfeer. Het “zwarte plaatâ€? model illustreert prima het onvectie in het tweelagenmodel te introduceren is door een transportfluxverkeert in een toestand vanhoogte convectief-stralings evenwicht de de Om temperatuur ten gevolge van droge convectie in met de convectieve delevende vergelijkingen lineair houden en daardoor enis de eerste atmosfeerlaag aan te De nemen dieteevenredig is e waarom hiervan het bewijs. stratosfeer daarentegen ishetwel analytisch in grenslaag met principe van het broeikaseffect maar overschat dit kwantita9.8 Kvwb per km afneemt en inKennelijk devan vrijeabsorptie troposfeer ten gevolge van cumulusconvectie met ruwweg eriaal de 240W/m2. is het punt van de inbalans niet lagen it evenwicht is mede het gevolg van kortgolvige straling. oplosbaar benaderen we dit verschil convectief-stralings in temperatuur tussen de tief. Door een effectieve emissiviteit van 0.8 te kiezen kan rom km;convectie de troposfeer verkeertdan dusvoor. inteeen toestand van evenwicht en de elder.

Ik stel het volgende in het tweelagenmodel introduceren is door een transportflux4 twee lagen in termen van T .

Voor voldoende kleine temperaeen juiste 2m temperatuur worden verkregen, maar dan is omen lapse rate is hiervan het levende bewijs.

De stratosfeer daarentegen is wel in . eerste atmosfeerlaag aan te nemen die evenredig (10) ervlak en de is met het evenwicht, maar dit evenwicht is mede het gevolg van absorptie van kortgolvige straling.dan tuurverschillen is deze aanname geoorloofd.

We krijgen wel de neergaande langgolvige straling veel te laag. Dit is het neve deze lagen planetaire albedo ď Ąď€ is dus ongeveer 0.3. Het overgrote deelis van envoudige om convectie inoplosbaar het tweelagenmodel doorde een transportflux-gevolg van de aanname van een isotherme atmosfeer, waarbij houden enmanier analytisch benaderen te weintroduceren dit verschil in -2daardoor -2 het volgende stelsel vergelijkingen (239 W m ) verlaat de atmosfeer als langgolvige straling.

Er is 240 W m senin het aardoppervlak de eerste atmosfeerlaag aan te nemen die evenredig is met het en termen van T4.. Vooren voldoende kleine temperatuurverschillen is deze (10) de temperatuur van de atmosfeer wordt bepaald door het straeine inbalans in de energiebalans uurverschil tussen deze lagen dan het volgende stelsel vergelijkingenaan de top van de atmosfeer. Deze

Bovenste laag:

lingsevenwicht aan de top van de atmosfeer. Door meerdere

lt buiten de meetnauwkeurigheid satellietwaarnemingen maar volgt air te houden en daardoor analytisch van oplosbaar benaderen we dit verschil in lagen in de atmosfeer te introduceren vormt zich vanwege gen vaninde warmteopname van. de oceanen ten gevolge van de is deze (10) ee lagen termen van T4. Voor voldoende kleine temperatuurverschillen (11a) krijgen dan het volgende stelsel vergelijkingen nde chemische samenstelling van de atmosfeer. (11a) “. het stralingsevenwicht een atmosfeer waarbij de temperatuur ergelijkingen lineair te houden en daardoor analytisch oplosbaar benaderen we dit verschil in sterk met de hoogte afneemt, waardoor vanaf het aardopperuur tussen de twee lagen in termen van T4. Voor voldoende kleine temperatuurverschillen is deze .

(11b) geoorloofd. We krijgen dan het volgende stelsel vergelijkingen .

Onderste laag: vlak een veel hogere effectieve stralingstemperatuur wordt (11a)

waargenomen dan vanuit de ruimte. Hierdoor wordt een veel hogere neergaande langgolvige stralingsflux L+ gegenereerd. laag: .

Het is onmogelijk om uitgaande van enkel stralingsevenwicht tante is die de mate van convectieve uitwisseling bepaalt. Met K = .4 volgt (11c) laag: .

(11b) Aardoppervlak: een model-atmosfeer te creĂŤren die zowel een correcte 2m oppervlaktetemperatuur is 7 K te hoog maar L+ heeft nu een waarde die mingen. De waarde van K = 4 geeft aan dat het netto langgolvig temperatuur als een correcte L+ geeft. Doordat stralingsevenervlak: ardoppervlak onderste laag veel kleiner is danbepaalt. het convectieve dsconstante is en die de de mate van convectieve uitwisseling Met K = 4 volgt .(11c)(11c) wicht een dermate sterke afname van temperatuur met de -2 voorbeeld 154 W m-2 bedraagt. Dit danmaar de gemeten voor die m . De oppervlaktetemperatuur is 7isKgroter te hoog L+ heeft waarde nu een waarde -2 hoogte impliceert wordt de atmosfeer instabiel zodat convecg en sensibele warmte, namelijk . Dezeaan te grote is terug waarnemingen.

De waarde van105 K =W 4m geeft dat waarde het netto langgolvig de evenredigheidsconstante die de mate van convectieve uitwisseling bepaalt.van MetconK = 4 volgttie ontstaat die uiteindelijk de afname van de temperatuur met waarin Kis voor de isevenredigheidsconstante is diebereikt de+ mate atmosfeer transparant kortgolvige straling.

In werkelijkheid het aardoppervlak + -2 en de onderste laag veel kleiner is dan het convectieve -2 L heeft nu een waarde die Kardoppervlak = 343 W De oppervlaktetemperatuur isdan 7 Kde te gemeten -2 aanT voor danm in. dit model is aangenomen doordat zo’n 79 mwaarde inen ditLvoorbeeld 154 Wm bedraagt.

Ditbepaalt. is groter vectieve uitwisseling Met Khoog = 4Wmaar volgt = 295 K en de hoogte bepaalt. Het is dit convectief-stralingsevenwicht komt met de waarnemingen.

De waarde van -2 K = 4 geeft aan dat ghet netto langgolvig sfeer wordt geabsorbeerd (zie Figuur 1).

Absorptie van kortgolvige straling amping en sensibele warmte, namelijk 105 W m .

Deze te grote waarde is nu terug + -2 L = 343 W m .

De oppervlaktetemperatuur is nog maar dat in sterk vereenvoudigde vorm de basis vormt van ons uitransport tussen het aardoppervlak en de onderste laag veel kleiner is dan het convectieve mendeinatmosfeer een verdere uitbreiding vankortgolvige het energiebalansmodel.

Dan moetbereikt dat transparant is voor straling. In werkelijkheid + m-2 bedraagt. Dit is groter dan de -2gemeten waarde voor van warmte voorbeeld 7dieKintedit hoog L heeft nugereflecteerd een waarde komt eindelijke model dat een redelijk accurate schatting geeft van hoeveel kortgolvige straling er154 per laag wordt gaat aan grd het aardoppervlak dan in ditmaar model isWaangenomen doordat zo’n-2en 79die W movereen mondiale verdamping en sensibele warmte, namelijk 105 te grote eratmosfeer van het model verloren. met de waarnemingen.

De van Km=. Deze 4 geeft aan waarde dat hetis terugzowel L+ als de globale twee meter temperatuur. ean wordt geabsorbeerd (zie Figuur 1). waarde Absorptie vanW kortgolvige straling negenomen op de aanname datverdere de atmosfeer transparant voor kortgolvige straling.

Inmoet werkelijkheid bereikt innetto een uitbreiding van hetisenergiebalansmodel.

Danaardoppervlak langgolvig stralingstransport tussen het -2 ortgolvige straling het aardoppervlak in ditlaag model is aangenomen cificeerd hoeveel kortgolvige stralingdan er per wordt gereflecteerddoordat en gaatzo’n 79 W m aan en de onderste laag veel kleiner is dan het convectieve transLiteratuur ge straling door de atmosfeer wordt geabsorbeerd (zie Figuur 1).

Absorptie van kortgolvige straling karakter van het model verloren. urlijk wordenport meegenomen in eendie verdere van154 het energiebalansmodel.

Dan moetWild M., et al. 2013: The global energy balance from a surface perspective. Clim. Dyn., van warmte in dituitbreiding voorbeeld W m-2 bedraagt. Dit ok worden gespecificeerd hoeveel kortgolvige straling er per laag wordt gereflecteerd en gaat 40, 3107-3134. is groter dan de gemeten waarde voor de som van mondiale n het analytische karakter van het model verloren. Pagina 4 van 11 Dee, D.P. et al. 2011: The ERA-interim reanalysis, 2011: Configuration and performance verdamping en sensibele warmte, namelijk 105 W m-2. Deze te of the data assimilation system. Q.J.R. Meteorol. Soc. 137, 553-597. grote waarde is terug te voeren op de aanname dat de atmoses Pagina 4 van 11 Hartmann, D.L. , 1994: Global Physical Climatology. Chapter 3. feer transparant is voor kortgolvige straling.

In werkelijkheid bereikt minder kortgolvige straling het aardoppervlak dan in 4 van 11 dit model is aangenomen doordat zo’n 79 W m-2Pagina aan kortgolvige straling door de atmosfeer wordt geabsorbeerd (zie Figuur 1). Absorptie van kortgolvige straling kan natuurlijk worden meegenomen in een verdere uitbreiding van het energiebalansmodel. Dan moet echter ook worden gespecificeerd hoeveel kortgolvige straling er per laag wordt gereflecteerd en gaat bovendien het analytische karakter van het model verloren. .

.

(11c) (11b)

(11b) (11a)

Meteorologica 4 - 2016

7

Extreme temperatuurverwachtingen in HARMONIE vanwege een verkeerd gemodelleerd groeiseizoen Nadia Bloemendaal (Universiteit Utrecht, Vrije Universiteit Amsterdam, KNMI), Sander Tijm (KNMI) Begin juli 2015 ging Nederland gebukt onder een hittegolf, waarbij als hoogste maximumtemperatuur 38.2 °C werd gemeten in Maastricht op 2 juli. Op diezelfde dag voorspelde HARMONIE 36 h1.4, het operationele weermodel van het KNMI, 2 meter temperaturen van meer dan 40 °C en op diezelfde locaties dauwpunttemperaturen lager dan 15 °C. Modeluitvoer liet zien dat de latente warmteflux (LE) in een aanzienlijk deel van Nederland 0 - 50 W m-2 was. Dit zou betekenen dat er haast geen verdamping plaatsvond, en dat terwijl de vegetatie in die tijd van het jaar zeer actief zou moeten zijn. Hiermee zijn de hoge 2 meter temperaturen en de lage dauwpunten te verklaren: doordat er weinig verdamping plaatsvindt, zit er weinig vocht in de lucht en blijven de dauwpunttemperaturen laag. Daarnaast is er meer energie beschikbaar voor opwarming van het oppervlak, wat een toename in de voelbare warmteflux (H) en dus ook de 2 meter temperaturen betekent. De vraag is nu: waarom simuleert HARMONIE zo weinig verdamping?

Problemen veroorzaakt door lage LE Naast de te hoge 2 meter temperaturen en de te lage dauwpunten, veroorzaakt een kleine LE nog meer problemen in HARMONIE. Zo is het mogelijk dat vanwege (grote) temperatuur- en dauwpuntverschillen een te sterke downdraft ontstaat, waardoor ‘apocalyptische’ windstoten tot 185 km/u verwacht worden. Daarnaast kan door te weinig verdamping de atmosfeer te weinig vocht bevatten voor de vorming van wolken.

Het is echter ook mogelijk dat door de juiste combinatie van hoge temperaturen en droge lucht juist wel convectie ontstaat.

Deze situatie deed zich bijvoorbeeld voor op 7 juni 2016, toen HARMONIE boven de Veluwe en in de Betuwe lage LE voorspelde, waardoor de verwachte temperaturen hier rond 30 °C uitkwamen. Door de juiste combinatie van deze te hoge

Figuur 1. Aantal dagen in het tijdsinterval 6 januari – 30 augustus 2015 dat B groter is dan 1. De gebruikte dataset is de 12:00 UTC voorspelling van de 0:00 UTC run van HARMONIE 36 h1.4.

8

Meteorologica 4 - 2016

temperaturen en te diepe groei van de grenslaag, voorspelde HARMONIE ondanks de te droge lucht onweersbuien boven dit gebied. In werkelijkheid werd het slechts ongeveer 25 °C en zijn er alleen zware onweersbuien boven Duitsland en België ontstaan die tot over Limburg, het oosten van NoordBrabant en Oost-Nederland reikten, maar niet op de Veluwe.

De Bowen ratio Een andere manier om naar H en LE te kijken is door middel van de Bowen ratio (B), gedefinieerd als B = H/LE. Voor Nederland zijn in vegetatierijke gebieden waardes rond de 0.3 – 1.0 realistisch. Dit betekent dat in Nederland het merendeel van de beschikbare energie omgezet wordt in verdamping, en de rest in opwarming. Op plaatsen waar opwarming de overhand heeft, zal B groter zijn dan 1. Voorbeelden hiervan zijn woestijnen en andere dorre, droge landschappen, maar ook stedelijke gebieden. In stedelijke gebieden is namelijk weinig vegetatie aanwezig, waardoor de enige verdamping die plaats kan vinden directe verdamping vanaf het oppervlak is. Voor het tijdsinterval 6 januari – 30 augustus 2015 (235 dagen) laat Figuur 1 zien hoe vaak HARMONIE de Bowen ratio groter dan 1 voorspelt. Naast de stedelijke gebieden, die in deze figuur goed te onderscheiden zijn, zijn er ook landelijke gebieden die relatief vaak een hoge B hebben. Zo hebben delen van Friesland en Groningen bijna de helft van de tijd een te lage LE, waardoor de verwachte temperaturen in deze gebieden vaak te hoog zijn. Ook in delen van Duitsland en België, alsmede rond de Veluwe, de kust van Noord- en Zuid-Holland en Zeeland zien we relatief vaak een te hoge B. Beschikbaar water voor transpiratie Maar wat veroorzaakt deze hoge B op zoveel dagen in de lente en zomer van 2015? Om deze vraag te beantwoorden, moeten we kijken naar hoe de verdamping berekend wordt in HARMONIE en wat er gebeurt met het bodemvocht. De verdamping in HARMONIE hangt af van een aantal factoren. In het model is de LE een combinatie van directe verdamping uit de oppervlaktelaag met een uniforme standaarddiepte van 1 cm, en evapotranspiratie vanuit de wortellaag, gereguleerd via de vegetatie. De diepte van de wortellaag is afhankelijk van het vegetatietype en is doorgaans in de orde van 1 m. Voor meer informatie over hoe fluxen gemodelleerd zijn in HARMONIE, zie Le Moigne (2009).

Bij voldoende bodemvocht en de aanwezigheid van vegetatie zal LE gedomineerd worden door evapotranspiratie. Als

Figuur 2. Beschikbaar bodemvocht op 5 maart (llinks) en 2 juli 2015 (rechts) in HARMONIE 36 h1.4 om 12:00 UTC, voorspeld om 0:00 UTC.

er te weinig bodemvocht aanwezig is om vegetatie te laten verdampen dan zal er alleen nog directe verdamping uit de bodem plaatsvinden en zal LE klein zijn. Daarnaast is niet al het bodemvocht in de grond beschikbaar voor de planten om te transpireren – kleigrond houdt bijvoorbeeld bodemvocht vast. Om hiermee rekening te houden, passen we de volgende formule toe op het bodemvocht berekend door HARMONIE: Beschikbaar bodemvocht=(w-wwilt )∙ d∙1000 Hierbij is het bodemvocht in de wortellaag berekend door HARMONIE (in m³ m-³), d de worteldiepte (in m) en wwilt de hoeveelheid vocht die standaard wordt vastgehouden door de bodem, ook wel het wilting point genaamd (in m³ m-³).

Het beschikbare bodemvocht is op deze manier uitgedrukt in mm en is afhankelijk van lokale omstandigheden (fractie klei) en de aanwezige vegetatie. Als Als w < wwilt zal het beschikbare bodemvocht kleiner zijn dan 0. Dit betekent niet dat het bodemvocht dan negatief is, maar alleen dat er voor de vegetatie niet voldoende bodemvocht is om te kunnen verdampen. De vegetatie zal dan verwelken en uiteindelijk sterven. Om te bepalen of er überhaupt genoeg bodemvocht door de grond vastgehouden kan worden, plotten we het beschikbare bodemvocht op twee dagen in 2015: 5 maart en 2 juli (zie Figuur 2). Het is duidelijk dat er een groot verschil zichtbaar is tussen beide dagen. Waar op 5 maart nog genoeg bodemvocht aanwezig lijkt te zijn, is dit op 2 juli bijna overal verdwenen. Op veel plekken is het beschikbare bodemvocht kleiner dan 0 (aangegeven in wit), en op andere plekken zit de vegetatie dicht tegen verwelken aan. Dit laat zien dat er aan het begin van de lente nog genoeg bodemvocht beschikbaar is, maar dat dit in juli niet meer het geval is. Dit betekent dat wwilt niet consequent te hoog is en dat de lage LE niet grotendeels veroorzaakt wordt door verkeerd gemodelleerde fracties klei en zand. Figuur 2 geeft tevens aan waarom LE zo klein was op 2 juli: er was te weinig bodemvocht beschikbaar.

De invloed van vegetatie Wat gebeurde er tussen 5 maart en 2 juli? Omdat het beschikbare bodemvocht afhankelijk is van de vegetatie op die plek, is het logisch om te kijken naar een aantal vegetatiekarakteristieken. Daarnaast bestaat LE voor het grootste deel uit transpiratie, wat gereguleerd wordt door vegetatie. Als er een fout zit in de vegetatiekarakteristieken, kan dit derhalve grote gevolgen hebben voor LE. Vegetatiekarakteristieken die tijdsonafhankelijk zijn kunnen deze afname in bodemvocht niet verklaren. Immers, als bijvoorbeeld de worteldiepte d (te) klein zou zijn, zou het beschikbare bodemvocht op 5 maart ook al klein moeten zijn. We moeten daarom kijken naar vegetatiekarakteristieken die in de tijd variëren en zo de hoeveelheid verdamping kunnen beïnvloeden. Zo’n vegetatiekarakteristiek is bijvoorbeeld de hoeveelheid bladoppervlak.

In HARMONIE wordt dit uitgedrukt door middel van de leaf area index (LAI).

De LAI is gedefinieerd als de hoeveelheid bladoppervlak per hoeveelheid grondoppervlak. Dit betekent dus dat een kale boom gekenmerkt wordt door een kleine LAI, terwijl een boom die vol in blad staat een hoge LAI heeft. In HARMONIE wordt de LAI elke 10 dagen aangepast. De LAI waardes tussen 11 en 20 maart zijn geplot in Figuur 3. Het groeiseizoen begint in Nederland doorgaans in april, maar Figuur 3 laat zien dat op 11 maart de LAI in een groot deel van Nederland al groter dan 2 is. Dit betekent dat in HARMONIE het groeiseizoen al veel eerder is begonnen dan in werkelijkheid het geval zou moeten zijn. Deze hoge LAI is niet alleen voor 2015 verkeerd voorgeschreven. In de klimatologie die gebruikt wordt, zien we al vanaf 1 februari een toename in de LAI in het gehele HARMONIE domein. In werkelijkheid is er pas een toename als de 24-uurs temperatuursom een aantal dagen boven de 8-10 graden is. Dit wordt in ons land pas tussen begin april (zacht voorjaar) en begin mei (koud voorjaar) bereikt. De modeltoename in LAI in februari is dus evident fout.

Meteorologica 4 - 2016

9

De gevolgen van een te vroege start van het groeiseizoen Deze te vroege start van het groeiseizoen heeft een enorm effect op het presteren van het model. Doordat de LAI al vroeg in het jaar hoog wordt, is er in het model teveel bladoppervlak beschikbaar om bodemvocht uit te laten verdampen. Op het moment dat een paar (aaneengesloten) zonnige lentedagen voorkomen zal veel meer verdamping plaatsvinden dan in werkelijkheid. Dit zorgt voor een te grote toename van vocht in de atmosfeer en een te hoog dauwpunt. Door de te grote verdamping is er minder energie beschikbaar om de lucht op te warmen, wat te lage 2 meter temperaturen veroorzaakt.

De data assimilatie, het feedback systeem dat deze temperatuurverwachtingen vergelijkt met daadwerkelijke observaties en zo het model ‘bijstuurt’, reageert hier vervolgens op door bodemvocht uit de grond te trekken, waardoor verdamping weer af zal nemen, dauwpunten zullen dalen, opwarming zal toenemen en de 2 meter temperaturen weer zullen stijgen.

Op deze manier blijft er minder vocht beschikbaar voor de plant om te verdampen en zal de 2 meter temperatuur weer toenemen.

De grootte van de data assimilatieaanpassing is, zoals hiervoor beschreven werd, afhankelijk van het verschil tussen de voorspelde en gemeten temperaturen en dauwpunten. Het is op dit moment nog niet mogelijk om de data assimilatie te laten afhangen van directe bodemvochtmetingen. Dit komt doordat er vrijwel geen directe bodemvochtmetingen beschikbaar zijn en ook omdat deze metingen en het modelbodemvocht slecht matchen. Bodemvocht kan met behulp van satellieten gemeten worden. De huidige operationele satellieten hebben echter een penetratiediepte van slechts 5 centimeter, terwijl de worteldiepte tot wel 1.5 – 2 meter reikt. Het is derhalve lastig om een goede schatting van het bodemvocht te kunnen maken. Tevens kan bodemvocht worden toegevoegd vanwege regenval. De invloed hiervan (enkele mm per event) is echter zo klein dat na een paar zonnige dagen het effect van de data assimilatie (enkele tot tientallen mm per aanpassing) alweer de overhand genomen heeft. Het komt erop neer dat de combinatie van te hoge verdampingswaardes en de reactie van de data assimilatie ervoor zorgt dat er op veel plekken in het land binnen enkele weken vrijwel geen bodemvocht meer over is. Het model kan deze enorme afname in begin maart niet meer te boven komen omdat er ook later in het seizoen bij voldoende bodemvocht teveel verdamping is, waardoor de data assimilatie vocht zal verwijderen en er in sommige gebieden gedurende de lente en zomer consequent te weinig bodemvocht beschikbaar zal zijn. Dit resulteert in de te kleine LE en verklaart waarom er op 2 juli 2015 in een aantal gebieden door HARMONIE te hoge temperaturen werden voorspeld. Een factor die hierbij waarschijnlijk ook van belang is, is dat de aanpassing van het bodemvocht in de data assimilatie wordt gedaan op het bodemvocht zelf. Omdat data assimilatieaanpassingen uitgesmeerd worden over grotere gebieden kunnen de aanpassingen in het ene gebied een heel andere impact hebben op het beschikbaar bodemvocht dan in andere gebieden. Eenzelfde aanpassing in een gebied met een lage wwilt en een relatief grote hoeveelheid beschikbaar bodemvocht kan in een ander gebied met een hoge wwilt snel leiden tot een onderschrijding van en dus het onvoldoende beschikbaar zijn van bodemvocht voor vegetatie.

Een verbeterd groeiseizoen We willen nu bekijken op welke manier we HARMONIE kunnen verbeteren. Als eerste moet echter worden bepaald 10

Meteorologica 4 - 2016

hoe aanpassingen in het model het model verbeteren. We kunnen bestuderen of de temperatuurverwachtingen nu beter overeenkomen met directe metingen, of door te kijken naar grootte van de aanpassingen door de data assimilatie. De eerste methode wordt normaal gesproken toegepast, maar door te kijken naar de grootte van de aanpassingen gedaan door de data assimilatie kan je ook vaststellen of het model verbeterd is of niet. Deze aanpassingen zijn namelijk gebaseerd op het verschil tussen de gesimuleerde temperatuur- en dauwpuntverwachting met HARMONIE en de daadwerkelijk gemeten temperaturen. Als deze aanpassingen kleiner zijn geworden presteert het model ten opzichte van de waarnemingen op analysetijd beter, als de aanpassingen groter zijn geworden presteert het model slechter.

Eén van de mogelijke aanpassingen om een betere representatie van het groeiseizoen in HARMONIE te krijgen, is door de LAI voor elk vegetatietype door 4 te delen voor de start van het Nederlandse groeiseizoen. Zo’n aanpassing blijkt de modelprestaties in Nederland te verbeteren: de aanpassingen door de data assimilatie zijn veel minder dan in de originele HARMONIE versie. Echter zal dit inhouden dat in het hele domein (die bestaat uit een groot deel van Europa) deze aanpassing doorgevoerd zal worden, waardoor in sommige zuidelijker gelegen gebieden de vegetatie te inactief zal worden vergeleken met de werkelijkheid. Immers begint het groeiseizoen in deze regionen eerder dan in noordelijkere gebieden.

Om rekening te houden met deze noord-zuid verdeling, kan er ook een temperatuur-afhankelijk LAI model geïmplementeerd worden. In deze aanpak wordt de LAI die op dit moment in HARMONIE voorgeschreven wordt, vermenigvuldigd met een factor fLAI. Deze factor is afhankelijk van de bodemtemperatuur: op het moment dat de bodemtemperatuur te laag is voor vegetatie om actief te worden, zal fLAI ook laag zijn. Dit betekent dat in het zuiden van Europa, waar de bodemtemperatuur in maart doorgaans hoger is dan in het noorden, de vegetatie eerder actief zal worden dan in bijvoorbeeld Nederland. Daarnaast kunnen LAI waardes per jaar verschillen, waar deze in de huidige situatie nog elk jaar hetzelfde zijn. Implementatie van dit temperatuur-afhankelijke model leert ons dat mogelijke verschillen in de start van het groeiseizoen beter door het model gerepresenteerd worden. Daarnaast komen op lokale schaal verwachte temperaturen beter overeen met de observaties. Dit is te bepalen door te kijken naar de invloed van de data assimilatie. Het experiment is herhaald voor een 10-daagse periode in maart 2015 en in juni/juli 2015.

In beide experimenten is de impact van de data assimilatie een stuk kleiner dan in het originele model, wat erop duidt dat de temperaturen en dauwpunten beter overeenkomen met de werkelijkheid. De LAI aanpassing zorgt er ook voor dat er in maart meer bodemvocht overblijft aan het einde van de 10-daagse reeks. Als deze trend zich voortzet door het gehele voorjaar, betekent dit dat er meer bodemvocht beschikbaar is in de zomer. Het toepassen van het HARMONIE model met deze LAI aanpassingen gedurende een complete lente en zomer zal hopelijk het definitieve bewijs voor deze bewering leveren.

Het blijkt echter dat niet één en dezelfde fLAI curve gebruikt kan worden voor heel Europa, mede door lokale verschillen in klimaat en weersomstandigheden. Lokale ‘finetuning’ is dus nodig om HARMONIE in heel Europa beter te laten presteren. Een andere mogelijkheid om de LAI te laten variëren, is door deze aan te laten passen door middel van indirecte data assimilatie, zoals op dit moment met het

Figuur 3. Leaf area index tussen 11 en 20 maart, voorgeschreven door ECOCLIMAP-I.

bodemvocht gedaan wordt. Dit is echter niet wenselijk. De LAI wordt in dit nieuwe model al impliciet aangepast door de data assimilatie, vanwege de temperatuurafhankelijkheid, en oefent in de volgende cyclus ook weer invloed uit op de data assimilatie vanwege de invloed de verdamping en de temperatuurverwachting. De LAI ook nog aanpassen via de data assimilatie kan een dubbel effect hebben en is, met het oog op de complexiteit van het model, niet aan te bevelen. Er wordt binnen de oppervlaktemodellering en data assimilatie gekeken naar het meenemen van satellietwaarnemingen om de oppervlakte- en bodemparameters beter te beschrijven. Daarbij wordt gekeken naar de stralingstemperatuur van het oppervlak maar ook naar parameters als de LAI. Op dit moment zijn deze ontwikkelingen helaas nog niet ver genoeg gevorderd om deze parameters bij de data assimilatie te gebruiken.

Verdere benodigde aanpassingen Naast een temperatuur-afhankelijke LAI zijn er ook andere aanpassingen die in HARMONIE kunnen worden doorgevoerd. Zo kan bijvoorbeeld de stomatale weerstand opgehoogd worden om minder verdamping te bewerkstelligen.

Verder moet ook nog gekeken worden naar de hoeveelheid bodemvocht die door de data assimilatie aangepast mag worden. Deze aanpassingen zorgen er bijvoorbeeld voor dat tijdens de hittegolf van juli 2015 ongeveer 40 mm bodemvocht werd toegevoegd of verwijderd tussen twee cycli in.

Deze drastische aanpassingen werden veroorzaakt doordat, op het moment dat er wel genoeg beschikbaar bodemvocht

was, de verdamping te hoog was waardoor 2 meter temperaturen weer te laag werden en dauwpunten te hoog. Dit zorgde vervolgens voor een vermindering van het bodemvocht in de daaropvolgende cyclus, waardoor verdampingswaardes weer heel klein werden en temperaturen weer opliepen. Deze sprongen maken de modeluitvoer dus niet ‘consistent’. Om het effect van de data assimilatie enigszins te reduceren, zou de hoeveelheid beschikbaar bodemvocht als een extra parameter meegenomen kunnen worden. Hierdoor kan rekening gehouden worden met een te drastische aanpassing, zoals het geval is wanneer het beschikbare bodemvocht kleiner is dan 0. Daarnaast kan op lokale schaal het bodemvocht aangepast worden, aangezien het beschikbare bodemvocht afhangt van zowel kleifracties als worteldieptes. Als laatste zou ook gekeken kunnen worden naar de verdeling van vegetatietypen over het HARMONIE domein. Op dit moment is deze verdeling op basis van satellietgegevens bepaald, en zijn verschillende vegetatietypen gehomogeniseerd. Dit betekent dat hetzelfde vegetatietype met dezelfde karakteristieken kan voorkomen in Zuid-Frankrijk en in Noord-Zweden. Een verbeterde classificatiemethode is nodig om voldoende te kunnen differentiëren tussen verschillende gebieden in het HARMONIE domein.

Literatuur

Bloemendaal, N. (2016). Improvement of surface turbulent fluxes in the HARMONIE model.

Master’s thesis, Utrecht University, Utrecht, the Netherlands.

Le Moigne P. 2009. SURFEX scientific documentation. Note de centre (CNRM/GMME), Météo-France, Toulouse, France, 211 pp.

Meteorologica 4 - 2016

11

De vroegere, huidige en toekomstige staat van het Arctisch zee-ijs Folmer Krikken (Wageningen Universiteit, KNMI) De afname van het zee-ijs op de Noordpool is een van de meeste zichtbare gevolgen van klimaatverandering. Het is de afgelopen jaren dan ook veel in het nieuws geweest, met koppen als ‘Arctisch zee-ijs smelt veel sneller dan voorspeld’ (nu.nl – 2012), ‘Noordpool in de zomer al ijsvrij over vier jaar’ (Trouw - 2012) en ‘Minder zee-ijs op Noordpool dan ooit’ (Volkskrant, 2016). De boodschap in deze nieuwsberichten is duidelijk: het gaat niet goed met het Arctisch zee-ijs. Maar hoe slecht, of goed, gaat het nu werkelijk met het Arctische zee-ijs? En hebben we echt al ijsvrije zomers, zoals Trouw 4 jaar geleden berichtte? In dit artikel bespreken we de huidige stand van zaken van het Arctisch zee-ijs, met zowel een blik naar het verleden als een beschouwing naar de toekomst.

Wat vertellen de observaties?

Betrouwbare continue observaties van de totale zee-ijsbedekking zijn er eigenlijk pas vanaf 1979, met de opkomst van satellieten. Deze waarnemingen laten een duidelijke trend zien naar minder zee-ijs (Figuur 1), die overigens sterker is tijdens het zee-ijs-minimum in september dan tijdens het zeeijs maximum in maart. Wat verder opvalt in deze figuur is de grote interjaarlijkse variabiliteit bovenop de langjarige trend, vooral in de laatste jaren.

Een misschien nog wel belangrijkere variabele om de veranderingen in het zee-ijs te duiden is de dikte van het ijs.

Omdat de dikte van het ijs pas de laatste 10 jaar door satellieten wordt gemeten laten we hier de leeftijd van het zee-ijs zien (Figuur 2), die sterk gerelateerd is aan de dikte, en waarvan wel een tijdreeks vanaf 1979 beschikbaar is. Deze figuur laat zien dat er een sterke afname van de leeftijd van het zee-ijs heeft plaatsgevonden, en daardoor van de dikte. Er is dus een transitie gaande van een dikke, meerjarige ijsbedekking, naar een dunne, eenjarig ijsbedekking. Dit dunne zee-ijs is veel vatbaarder voor het grillige Arctische weer. Een flinke storm op het goede (of slechte) moment kan een recordafbraak van zee-ijs veroorzaken, zoals dat in de zomers van 2007 en 2012 het geval was. De grote interjaarlijkse variabiliteit in zeeijsbedekking in de laatste jaren is derhalve deels gekoppeld aan de afname van de dikte van het zee-ijs, en de relatieve toename van het fragiele eenjarige ijs. Door deze grote schommelingen is het lastig om op basis van één jaar iets te zeggen over de staat van het zee-ijs.

Ook al is de neergaande trend duidelijk zichtbaar en statistisch significant, vanuit klimaatperspectief is 37 jaar aan waarnemingen niet erg veel. Dit komt omdat 37 jaar gegevens niet lang genoeg is om te bepalen of de recente afname onderdeel is van multi-decadale klimaatvariabiliteit, of inderdaad gerelateerd is aan klimaatverandering. Om antwoord te geven op deze vraag hebben Walsh et al. (2016) zoveel mogelijk informatie over het zee-ijs van vóór het satelliet-tijdperk verzameld

Figuur 1. Geobserveerd zee-ijsoppervlak (106 km2) gedurende 19792016 in september, en de lineaire trend daarin. Bron: NSIDC.

Figuur 2. Geobserveerde zee-ijsleeftijd voor maart 2016 (boven) en het verloop hierin over de jaren 1985-2016 (onder). Bron: NSIDC.

12

Meteorologica 4 - 2016

Figuur 3. Gereconstrueerde tijdserie van september zee-ijs oppervlak (106 km2), van 1850-2016. Bron: Walsh et al. (2016).

en gedigitaliseerd. Hierbij hebben ze gebruik gemaakt van onder andere logboeken van walvisjagers, krantenartikelen, vliegtuig-observaties en kaarten vervaardigd door het Deense Meteorologische Instituut. Dit alles heeft geresulteerd in een tijdreeks van Arctisch zee-ijs vanaf 1850 (Figuur 3). Hieruit kunnen we, ondanks de vrij grote onzekerheid in het pre-’79 tijdperk, drie dingen opmaken: (1) er is de afgelopen ~170 jaar nog nooit zo weinig zee-ijs geweest (in september), (2) de recente afname in zee-ijs is nog nooit zo sterk geweest, en (3) de multi-decadale variabiliteit is veel kleiner dan de interjaarlijkse variabiliteit. Hierdoor lijkt het onwaarschijnlijk dat de recente afname alleen het gevolg is van klimaatvariabiliteit, waardoor we kunnen stellen dat de recente afname grotendeels het gevolg is van klimaatverandering.

Waarom neemt het zee-ijs zo snel af?

Naast de sterke afname van zee-ijs neemt de temperatuur in het Arctisch gebied ook veel sneller toe dan elders in de wereld. Dit proces wordt Arctische amplificatie genoemd. De temperatuur neemt vrijwel overal ter wereld toe vanwege de toename van broeikasgassen. Lokale verschillen in opwarming kunnen grotendeels toegeschreven worden aan lokale feedbackprocessen. Voor het Arctisch gebied betreft dit onder meer de welbekende albedo (reflectiviteit van het aardoppervlak) feedback. Een hogere temperatuur resulteert in minder zee-ijs (en een lager albedo) waardoor er minder zonnestraling wordt weerkaatst, en meer wordt geabsorbeerd. Hierdoor neemt de oppervlaktetemperatuur toe, waardoor er nog meer zee-ijs afsmelt en het nog warmer wordt. Modelstudies laten inderdaad zien dat dit proces een belangrijke bijdrage levert aan de Arctische opwarming. Een opvallend resultaat uit modelstudies is echter dat de Arctische opwarming ook optreedt in modellen waar de albedo-feedback artificieel is uitgeschakeld. Er zijn dus meer processen die ertoe bijdragen dat het Arctisch gebied zo snel opwarmt. Een voorbeeld hiervan is de aanvoer van warme en vochtige lucht vanuit de gematigde breedtes veroorzaakt door brekende planetaire golven. Deze warme en vochtige luchtmassa vervangt de typische koude en heldere Arctische luchtmassa, hetgeen resulteert in een flinke opwarming, meer wolken en minder zee-ijs.

Recente voorbeelden van zulke milde periodes zijn december 2015, met temperaturen boven het vriespunt op de geografische Noordpool (Figuur 4), en in november 2016, waarbij het in een groot gedeelte van het Arctische gebied zo’n 20 graden warmer was dan normaal. Studies laten zien dat de frequentie van deze intrusies toeneemt, wat een deel van de opwarming

in het Arctisch gebied verklaart (Woods en Caballaro, 2016).

Een eigenschap van zowel de albedo feedback als de intrusies van warme en vochtige lucht is dat de opwarming vooral in het onderste deel van de troposfeer plaatsvindt.

Waar de extra warmte op lagere breedtegraden door convectie goed gemengd wordt over de gehele troposfeer, gebeurt dit in het Arctisch gebied veel minder. De warmte zit als het ware gevangen in het onderste deel van de troposfeer, wat ervoor zorgt dat de opwarming nabij het aardoppervlak sterker is. Een bijkomend effect hiervan is dat de extra energie veel minder makkelijker naar de ruimte kan ontsnappen als langgolvige straling. Dit effect wordt de ‘lapse-rate feedback’ genoemd, en is het belangrijkste feedbackmechanisme achter de Arctische amplificatie. De recente sterke afname van zee-ijs en de toename van de temperatuur zijn dus het gevolg van toenemende broeikasgassen, waarbij allerlei feedbackmechanismen de initiële opwarming danig versterken.

Wat kunnen we verwachten?

Een van de meest gestelde vragen over het Arctisch zee-ijs luidt: wanneer zal voor het eerst een ijsvrije zomer optreden?

‘IJsvrij’ is hierbij gedefinieerd als minder dan 1 miljoen km2, omdat bij deze hoeveelheid de Arctische oceaan grotendeels ijsvrij is. De ‘voorspellingen’ uit 2012, die aangaven dat rond 2016 de zomers al ijsvrij zouden zijn, zijn gedaan uitgaande van een exponentiële afname van zee-ijs, met 2012 als laatste jaar in de tijdreeks. Het feit dat 2007 en 2012 nog altijd recordjaren zijn, en er nog steeds tussen de 4 en 5 miljoen km2 zee-ijs aanwezig is gedurende de zomer, geeft aan dat van exponentiële afname geen sprake is. Kortom, het zee-ijs is weerbaarder dan sommige mensen dachten. Een interessant voorbeeld hiervan geeft de modelstudie van Tietsche et al. (2011), waarbij de auteurs het Arctisch zee-ijs artificieel verwijderden en bestudeerden hoelang het duurde voordat het zee-ijs helemaal was hersteld. Door de albedo feedback warmt de oceaan snel op, maar dit wordt gecompenseerd door een toename in uitgaande langgolvige straling en minder warmtetransport vanuit lagere breedtegraden. Hierdoor herstelde het zee-ijs zich qua oppervlakte in twee jaar. Dit laat zien dat het

Figuur 4. Temperatuuranomalie op 31 december 2015. Een duidelijk voorbeeld van een intrusie van warme vochtige lucht vanuit lagere breedtegraden. Bron: ClimateReanalyzer.org.

Meteorologica 4 - 2016

13

Figuur 5. Gemodelleerde en geobserveerde september zee-ijs oppervlak (106 km2). RCP2.6 tot RCP8.5 zijn verschillende scenario’s die aangeven hoe de broeikasgasconcentraties zich in de toekomst kunnen ontwikkelen, waarbij RCP8.5 het ‘business as usual’ scenario is, en RCP2.6 vergelijkbaar is met het Parijs-akkoord. De dikke lijnen (en stippellijn) geven het modelgemiddelde van de verschillende klimaatmodellen per scenario, en de gekleurde banden de bijbehorende multimodel onzekerheid (één standaardafwijking). Bron: Stroeve et al. (2012), aangepast.

zee-ijs zich prima kan herstellen van extreme zee-ijs minima, getuige ook het sterke herstel van het september zee-ijs in 2013 ten opzichte van het dieptepunt in 2012 (Figuur 1).

Meer gefundeerde voorspellingen betreffen de klimaatprojecties van het IPCC (Figuur 5). Deze laten zien dat ijsvrije zomers waarschijnlijk na 2050 voor een ‘business as usual’ emissie-scenario (RCP8.5) zullen optreden. Indien het lukt om de emissie van broeikasgassen te beperken zoals afgesproken in het Parijs akkoord (~ RCP2.6 scenario) dan zal dit nog later zijn. Deze projecties zijn gebaseerd op vele verschillende klimaatmodellen die allemaal dezelfde simulaties uitvoerden.

Recent is echter gebleken dat veel klimaatmodellen de huidige afname in zee-ijs onderschatten. Logischerwijs wordt daarmee ook het tijdstip voor de eerste ijsvrije zomer onderschat. Als hiervoor wordt gecorrigeerd dan zal de eerste ijsvrije zomer ergens tussen 2030 en 2050 optreden. Een interessant aspect hierin is dat deze grote onzekerheid vooral veroorzaakt wordt door de grote rol van interjaarlijkse variabiliteit van het zee-ijs (Jahn et al., 2016). Oftewel, na 2030 is het zee-ijs waarschijnlijk zo dun dat wanneer alle factoren optimaal zijn voor het smelten van zee-ijs, de drempel van 1 miljoen km2 zee-ijs bereikt kan worden. Indien deze optimale factoren niet optreden, kan het nog tot 2050 duren. Het in stand houden van het klimaatakkoord van Parijs zal een ijsvrije zomer met hooguit 5 jaar vertragen (Jahn et al., 2016). Het verschil tussen het wel of niet terugdringen van emissies laat zich vooral op de nog langere termijn gelden, waarbij met RCP8.5 het zeer waarschijnlijk is dat in het tweede deel van deze eeuw de zomers consistent ijsvrij zullen zijn. Met RCP2.6 is deze kans een stuk kleiner.

14

Meteorologica 4 - 2016

Vanwege de sterke natuurlijke variabiliteit in het Arctische gebied is het lastig om een voorspelling te doen over het zee-ijs gedurende de komende 20 jaar. Een manier om toch een idee te krijgen hoe het zee-ijs zich de komende jaren zal ontwikkelen is om een klimaatmodel te initialiseren met observaties en daarna meerdere jaren te simuleren. Het weer is voorspelbaar tot maximaal twee weken, maar langzame variabiliteit in oceaanstromingen kan voorspelbaarheid bieden op tijdschalen van meerdere jaren. Yeager et al. (2015) hebben dit uitgevoerd en komen met de voorspelling dat het zee-ijs aan de Atlantische kant in de komende 10 jaar waarschijnlijk iets minder snel zal smelten vanwege een lichte afname van aanvoer van warmte door de Golfstroom (thermohaliene circulatie). Dit effect zou deels de negatieve zee-ijstrend kunnen compenseren. Of dit inderdaad gaat gebeuren zal de toekomst moeten uitwijzen. Feit is dat we, onafhankelijk van zo’n kleine afname van de Golfstroom, op weg zijn naar een Arctische oceaan met aanzienlijk minder en ook dunner zee-ijs, en dat ergens in de komende decades de zomer ijsvrij zal zijn.

Referenties

Jahn, A., Kay, J.E., Holland, M.M., Hall, D.M., 2016. How predictable is the timing of a summer ice-free Arctic? Geophys. Res. Lett. 43, 2016GL070067. doi:10.1002/2016GL070067.

Stroeve, J. C., et al., 2012: Trends in Arctic sea ice extent from CMIP5, CMIP3 and observations. Geophysical Research Letters, 39, L16502, doi:10.1029/2012GL052676.

Tietsche, S., Notz, D., Jungclaus, J.H., Marotzke, J., 2011. Recovery mechanisms of Arctic summer sea ice. Geophys. Res. Lett. 38, L02707. doi:10.1029/2010GL045698.

Walsh, J.E., Fetterer, F., Scott Stewart, J., Chapman, W.L., 2016. A database for depicting Arctic sea ice variations back to 1850. Geogr. Rev., doi:10.1111/j.19310846.2016.12195.x.

Woods, C., Caballero, R., 2016. The role of moist intrusions in winter Arctic warming and sea ice decline. J. Clim. 29, 4473–4485. doi:10.1175/JCLI-D-15-0773.1.

Yeager, S.G., Karspeck, A.R., Danabasoglu, G., 2015. Predicted slowdown in the rate of Atlantic sea ice loss. Geophys. Res. Lett., doi:10.1002/2015GL065364.

Climate Physics Master’s Programme at Utrecht University, The Netherlands This Master’s programme offers a unique combination of theoretical courses and practical training in all aspects of the climate system.

Physics, dynamics and chemistry of the atmosphere, the oceans, the glaciers and ice sheets and their interaction are the core of this programme.

Our research fields: • Ocean Circulation and Climate • Physical Oceanography of the Coastal Zone • Atmospheric Dynamics and the Hydrological Cycle • Atmospheric Physics and Chemistry • Ice and Climate

More information: Utrecht University, The Netherlands Institute for Marine and Atmospheric Research

www.uu.nl/masters/climate

Meteorologica eteorologica42- -2016 2016 M

159

Power to the people Huug van den Dool (NOAA) Ongeveer 20 jaar geleden kwam een collega Branch Chief bij mij op bezoek. Het establishment dat overleg voert, zo leek het op het eerste gezicht. Z’n gezicht stond op onweer.

Het NOAA lab in Boulder had het gewaagd een interactieve website te construeren waartoe iedere jandoedel toegang had en in vijf minuten z’n eigen ENSO-composites kon maken.

Wat ik daar wel niet van vond? Veel ruimte om dit een goed idee te vinden liet de collega mij niet. Hij wilde dat ik zou meehelpen dit ongedaan te maken. Ik reageerde niet meteen.

Zelfs bij oorlog en revolutie blijf ik secundair, en heb wat tijd nodig om de voors en tegens te overdenken. Mijn idee was het niet, ik werd er door verrast. “Power to the people” hoorde ik een deel van mijn hersenen neuriën. Zonder het te beseffen had ik meteen besloten dat hier όf niets mis mee was, of niet te stuiten zou zijn (dus waarom vechten?). Al was ik tegen de getijden in de oceaan, een nutteloos heen en weer tenslotte, dan nog zou ik er niet tegen vechten. Pouwer toe de piepel riepen wij in de jaren 1960. Ik moest er wel om lachen, toen al, ludiek. M’n collega begreep niet wat ik er zo amusant aan vond. Moest ik nu ineens tegen Joop den Uijls “spreiding van kennis en macht” zijn?

Tot die tijd was de Climate Prediction Center alleenheerser geweest bij het maken van ENSO composites. Dat wil zeggen, je definieert het probleem, classificeert jaren in het verleden volgens een methode die alleen deskundigen begrijpen (‘expert opinion’: de grootste dooddoener ter wereld) als La Niña, El Niño, of neutraal, zet al je data sets, tegen hoge kosten onderhouden, ge-QC-ed en geüpdatet, op een rijtje, en berekent met een supercomputer het weer dat door de bank op een bepaalde locatie historisch is opgetreden tijdens El Niño of La Niña jaren. “Geen sinecure, gewone burgers”, lijken we er neerbuigend bij te zeggen. Daar moet je bijzonder knap voor zijn. Tot ongeveer 1995 waren graphics ook nog eens moeilijk te maken en hadden we daartoe een legertje technische tekenaars (uit de categorie verdwenen beroepen); ook dat ging niet zonder moeite. Een moeizaam proces. De vruchten van lang werk smaken goed. Een artikel in een gerenommeerd tijdschrift duurt daarna ook nog wel een heel jaar.

Het exclusieve leventje in de ivoren toren. Beunhazen worden buitengesloten.

Vond ik de klantvriendelijkheid in Boulder een goed idee? Worden hier werkelijk kennis en macht gespreid? Ik ben natuurlijk ook enigszins elitair. Je kunt alle jandoedels toegang tot enorme data sets verlenen, maar dat betekent niet dat er veel bijzonders zal uitkomen. Je moet namelijk iets weten om uit een datastudie iets interessants te halen. Maar dat betekent niet dat ik tegen ben. Dit is namelijk niet tegen te houden. Hopelijk regelt het zichzelf. Jandoedels worden het gauw zat als niemand luistert of als andere jandoedels tot een orthogonale conclusie komen. Je kunt ook tegen democratie zijn omdat de stemmers niet weten waar ze het over hebben en constant misleid worden door hen die gekozen willen worden.

Inderdaad, wie lust er nog een broodje Trump of een bordje Brexit?

16

Meteorologica 4 - 2016

Mijn collega zag dat hij het pleit niet ging winnen en verliet grommend mijn kantoor. Jaren later heeft hij me nog eens giftig medegedeeld dat er nu ook op ‘mijn’ KNMI een climate explorer of exploder is die het plebs de gelegenheid geeft mee te doen aan zaken waar ze niets van weten; het is maar dat Van Oldenborgh het weet. Als het zo uitkomt lijd ik als KNMI-er nog altijd. Ja, zo gaat dat, ik draag het geuzenblazoen met enthousiasme en eer. Tot m’n verbazing is de ivory tower wel overeind gebleven. Dat wil zeggen, om een artikel te publiceren moet je nog steeds door de mangel van een lang en vaak irritant reviewproces gaan. De buitengesloten beunhazen maken herrie met blogs en facebook en weet ik wat allemaal.

Naast het internet dat tot een vorm van democratisering leidt, is er in dezelfde periode “ontzettend veel” en tegelijk ook helemaal niets veranderd in de relatie met de gebruikers. Tot 1995 maakten wij verwachtingen op een stuk papier via de Government Printing Office, plaatsten die in postvakken bij de voordeur en gingen over tot de orde van de dag. Wat de gebruiker, die onze producten als een schillenboer op kousenvoeten bij de voordeur kwam ophalen, er mee deed was onze zorg niet. De wet stond zelfs aan onze kant want het was verboden om een bepaalde gebruiker specifiek te helpen.

Dat mocht alleen als de hele sector op het zelfde moment gebruik kon maken van die hulp. Geen competitievervalsing.

Hoe anders gaat het tegenwoordig. Nu worden we gedwongen, via allerlei outreachmethoden, om te luisteren naar de verlanglijstjes van... Ik zit elke dag in telefoonconferenties.

De gebruiker is koning zegt men dan, vaak indirect vertegenwoordigd door ‘stakeholders’. Je moet nog steeds insider zijn om erbij te horen en om echt te kunnen profiteren van alle informatie. Dat zit ingebakken in onze psychologie als kuddedier. Je kunt de spelregels veranderen, maar dat maakt na een kort tijdje verder niets uit.

Deze week kreeg ik een zacht-idealistische massa-email van de Department of Commerce (daar vallen we onder) over het democratiseren van data. Wat een idee, die lieve overheid en haar transparantie. Dan denk ik weer aan die collega die ‘teugen’ was. Helemaal ongelijk had hij niet. Moeten wij het (niet zelden) onkritisch gebruik van data gaan aanmoedigen?

Alleen al deze week heb ik twee onderzoeksprojecten moeten doodschieten (daar word ik veel voor gevraagd). Die zouden worden uitgevoerd door mensen die wel iets weten, maar niet genoeg. Die onderzoeken gingen ongeveer als volgt: men correleert tijdreeksen van een kleine 50 gedemocratiseerde klimaatindices (ENSO, MJO, AO, …) met evenzeer gedemocratiseerde tijdreeksen van het weer in de VS (een groot gebied). Herhaal dit een groot aantal malen voor allerlei leads en lags. Haal de grotere correlaties eruit (een ‘vis’expeditie) en vertel de wereld dat je verwachtingen kunt maken. De MJO die over 6 jaar in de Carolinas neerslag voorspelt? Moet ik lachen of huilen? Vroeger kwamen jandoedels aanzetten met beukennootjes, harige rupsen en pijn in de grote teen. Alles is veranderd en niets is veranderd.

De NVBM onderscheidingen 2016 Leo Kroon, Janneke Ettema, Robert Mureau, Kees Floor, Geert Jan van Oldenborgh De NVBM streeft ernaar om met enige regelmaat werk dat heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van de meteorologie in het Nederlandse taalgebied een bredere bekendheid te geven. Om dit te bereiken zijn de NVBM-onderscheidingen ingesteld. Deze onderscheidingen werden dit jaar ter gelegenheid van het vijfde lustrum van de NVBM op 24 november 2016 aan Wim van den Berg als operationeel meteoroloog en Bert Holtslag als onderzoeker uitgereikt. Wim van den Berg en Bert Holtslag hebben allebei een opvallende bijdrage geleverd aan de meteorologie.

Wim van den Berg Wim heeft een grote reputatie als iemand met een brede kennis in de commerciĂŤle wereld en in de academische wereld. Wim is iemand die een gedegen synoptische kennis paart aan kennis van weermodellen, en er zijn maar weinigen die dat hebben.

Hij is vele jaren actief geweest in de weerkamer van Meteo Consult, en heeft daar zijn synoptische ervaring verder uitgebouwd. Tegelijkertijd deed hij projecten op velerlei terreinen, zoals het opzetten van verwachtingen voor windenergie en waarschuwingen voor dwarswind voor hoge snelheidstreinen.

Ook heeft hij een belangrijke rol gespeeld bij het opzetten van een systeem van weercodes voor verwachtingen. Hierdoor kunnen meteorologen, maar ook gebruikers, de verwachtingen snel en simpel interpreteren. Wim is in 1987 gepromoveerd

Wim van den Berg laat zijn door Leo Kroon overhandigde NVBMonderscheiding zien.

op het onderwerp kustconvergentie. Nu we met de modellen in het bereik van de mesoschaal zijn beland blijkt zijn kennis van de mesoschaal-meteorologie van grote waarde. Wim geeft sinds vele jaren wekelijks een synoptisch college aan de Wageningen Universiteit. Deze colleges worden met enthousiasme gevolgd, ook door de stafleden van de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit. Hij adviseert de weerkamerploeg als het weer echt spannend dreigt te worden. Wim is er stellig van overtuigd dat er een blijvende rol is weggelegd voor de meteoroloog bij het maken van verwachtingen. Wel ziet hij door de komst van nieuwe verbeterde automatische verwachtingen een verdere verschuiving van handmatig bijsturen van de verwachting naar een takenpakket waarbij de meteoroloog de gevolgen van het verwachte weer voor de activiteit van de klant communiceert. Wim was een van de eersten die daar een artikel over heeft geschreven in Meteorologica, een artikel dat aan actualiteit niets heeft ingeboet. Wim is tevens medeoprichter van Meteo Consult, het huidige MeteoGroup, een bedrijf dat is uitgegroeid tot een onderneming op wereldschaal met meer dan 400 medewerkers. Hij heeft zich vanaf het begin actief ingezet voor de NVBM, en is al vele jaren redactielid van Meteorologica.

Bert Holtslag Sinds de aanvang van zijn wetenschappelijke carrière bij het KNMI in 1977 heeft Bert Holtslag een belangrijke bijdrage geleverd aan het begrijpen en modelleren van de atmosferische grenslaag en de energiebalans van het aardoppervlak. Dit werk heeft onder andere geleid tot robuuste rekenmethodes voor het berekenen van de verspreiding van luchtverontreiniging, die nog steeds worden gebruikt. Vervolgens verlegde hij zijn onderzoek naar de convectieve grenslaag boven land door middel van onderzoek met Large-Eddy Simulatie modellen.

Hij onderzocht de bijdrage aan het totale warmte- en vochttransport door grote wervels. De parameterisatie, ontwikkeld voor dit transport, wordt nog steeds gebruikt in de huidige weer- en klimaatmodellen zoals het ECMWF model en het klimaatmodel van het NCAR. Na zes jaren deeltijdhoogleraar te zijn geweest aan de Universiteit Utrecht werd Bert in 1999 gewoon hoogleraar bij Wageningen Universiteit. Hij geeft daar leiding aan de leerstoelgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit en werkt met stafleden en promovendi aan een hele reeks verschillende onderwerpen, waaronder de nachtelijke stabiele grenslaag. Ook heeft Bert in 2001 het leiderschap van de GEWEX Atmospheric Boundary Layer Study op zich genomen. Hierin worden internationale wetenschappers vanuit universiteiten, onderzoekscentra en nationale weercentra bijeen gebracht om weer- en klimaatmodellen te evalueren en te verbeteren. Hoogtepunten van dit programma zijn in 2013 gerapporteerd in het Bulletin of the American Meteorological Society. Dit gezamenlijke wetenschappelijke werk heeft geleid tot 41 promoties en 140 wetenschappelijke artikelen. Bert blijft daarnaast steeds de link met de toepassingen buiten de wetenschap in het oog houden. Zo had hij lange tijd zitting in de KNMI-raad en sinds kort in de raad van toezicht van het KNMI. Naast zijn wetenschappelijk activiteiten is Bert ook actief NVBM-lid, zoals blijkt uit zijn bijdrages aan het vroegere bestuur, diverse commissies in de vereniging, en zijn aanwezigheid bij NVBM activiteiten. Daarnaast telden wij 16 auteurschappen in het verenigingsblad Meteorologica.

Leo Kroon overhandigt de NVBM-onderscheiding aan Bert Holtslag.

Meteorologica 4 - 2016

17

Klimaatverandering – waar wetenschap de samenleving raakt Gerard van der Steenhoven (KNMI, Universiteit Twente) Om de risico’s als gevolg van klimaatverandering zo klein mogelijk te houden, is een combinatie van politieke maatregelen, wetenschappelijk onderzoek en maatschappelijke veranderingen nodig. Dit wordt gesteld in de oratie van Gerard van der Steenhoven – hoofddirecteur van het KNMI – met als titel “Climate Change – where science meets society” (13 oktober 2016). Met het uitspreken van deze rede heeft hij het deeltijdhoogleraarschap “Meteorological and Climatological Disaster Risk Reduction” aan de Universiteit Twente aanvaard (Figuur 1).

De gevolgen van klimaatverandering zijn in de afgelopen jaren duidelijk zichtbaar geworden: steeds kleiner wordende ijsbedekkingen op de Noordpool, terugtrekkende gletsjers, toenemende neerslaghoeveelheden, het vaker voorkomen van extreem weer etc. De maatschappij en de beleidsmakers kunnen niet langer om deze ontwikkelingen heen. Dit blijkt ook uit de unanieme aanvaarding van twee VN akkoorden in 2015: het Sendai kader voor “disaster risk reduction” en het klimaatakkoord van Parijs, waarin afgesproken is de opwarming van de aarde te beperken tot 1.5 – 2.0 °C. Het is verheugend nieuws dat het akkoord van Parijs in november 2016 van kracht is geworden na de snelle ratificering van het akkoord door China, de VS, de EU en enkele andere landen.

In Nederland moet het volgende kabinet een antwoord geven op deze ontwikkelingen. Welke maatregelen zijn nodig om ons land ook in 2050 – het jaartal waarin volgens de meeste berekeningen de uitstoot van broeikasgassen teruggebracht moet zijn tot het pre-industriële niveau – klimaatneutraal te maken? Om dat te bereiken moet beleid gemaakt worden dat diverse sectoren omvat: de industrie, het verkeer, huisvesting, de opwekking van energie, etc. Dit vereist een integrale beleidsaanpak die vermoedelijk het beste gerealiseerd kan worden door het opstellen van een klimaatwet en het benoemen van een minister voor klimaat, zoals ook bepleit wordt in het WRR rapport dat op de dag van de oratie verscheen. Dit betekent ook dat er een nieuw Energieakkoord zal moeten komen omdat de streefcijfers (met betrekking tot de groei van het aandeel duurzame energie en de reductie van de CO2 uitstoot) uit het huidige Energieakkoord uit 2013 een factor twee te kort schieten als het gaat om het bereiken van klimaatneutraliteit in 2050.

Risico’s beperken Onderzoek naar klimaatverandering en de gevolgen daarvan is essentieel om de samenleving tijdig te kunnen waarschuwen als extreem weer in aantocht is. Omdat klimaatverandering zal leiden tot het vaker voorkomen van “high-impact weather”, pleiten de genoemde akkoorden van Sendai en Parijs voor de inrichting – in elk land – van “Early Warning Centres”.

Om in dergelijke situaties vroegtijdig voor risico’s te kunnen waarschuwen, zal ook de verwachtingstermijn aanzienlijk verbeterd moeten worden. In aansluiting op de strategie van het ECMWF wordt daarom gepleit voor onderzoek dat ertoe moet leiden dat we extreem weer in Nederland tot twee weken van te voren zien aankomen. Om dit te realiseren zal gebruik gemaakt moeten worden van nieuwe ontwikkelingen: nieuwe satellietdata, krachtiger supercomputers, nieuwe algoritmes en mogelijk zelfs nieuwe big-data concepten. Daarnaast zal de onderzoeksagenda ook de monitoring van het veranderende 18

Meteorologica 4 - 2016

klimaat, van emissies en van impacts van klimaatverandering moeten omvatten. Ten slotte moeten we niet vergeten om ook het klimaat van de 22ste eeuw te bestuderen – van groot belang vanwege de mogelijke grote impact op Nederland en andere laaggelegen landen.

Maatschappelijke verandering Naast politieke maatregelen en wetenschappelijk onderzoek is tevens maatschappelijke verandering noodzakelijk om de verdere opwarming van de aarde tegen te gaan (Figuur 2).

Het veranderen van onze attitude met betrekking tot klimaatverandering is daarbij essentieel. Daarom roept het akkoord van Parijs ook op tot klimaateducatie. Net zoals kinderen leren om hun kamer op te ruimen en geen afval op straat te gooien, moeten wij leren dat het ongepast is om de atmosfeer te vervuilen met broeikasgassen. Deze cultuurverandering zal vele jaren in beslag nemen, maar is essentieel om tot een klimaatneutrale samenleving te komen. De gewenste attitudeverandering is ook nodig om het klimaatbeleid van het nodige maatschappelijke draagvlak te voorzien.

Klimaatwaarschuwing Maatschappelijke veranderingen vereisen een wisselwerking tussen de klimaatwetenschap en de sociale wetenschappen.

Figuur 1. Prof. Dr. Gerard van der Steenhoven, hoofddirecteur KNMI en hoogleraar aan de Universiteit Twente.

werd afgesloten waarmee het gebruik van CFK’s werd verboden (en recent ook dat van fluorkoolwaterstoffen – HFK’s).

Vanwege dit akkoord is de verdere uitbreiding van het ozongat boven Antarctica inmiddels een halt toegeroepen, zoals blijkt uit de beelden van het satellietinstrument OMI (Figuur 3).

Ook nu is een vergelijkbare wereldwijde actie noodzakelijk.

Daarom roept de WMO de OECD landen op om te helpen bij het opzetten van klimaatbeleid en -maatregelen in ontwikkelingslanden. Ook hier is een rol voor de overheid weggelegd, namelijk om de kennisoverdracht en “capacity building” te faciliteren.

Figuur 2. De KNMI risico-reductiecyclus. Deze cyclus toont de dynamische relatie tussen beleidsmaatregelen (“preparing & preventing”), de manier waarop de maatschappij benaderd wordt (“warning & advising”) en veranderingen ondergaat, en wetenschappelijk onderzoek dat leidt tot verbeterde maatregelen (“evaluating & improving”). Het doorlopen van deze cyclus is essentieel bij een complex probleem als klimaatverandering.

Welke mechanismen zijn nodig om een advies of waarschuwing te doen landen? Hoe bereiken we de samenleving? Een eerste ervaring met deze interactie tussen sociale- en natuurwetenschappen diende zich aan in de aanloop naar de klimaatconferentie in Parijs. Bij die gelegenheid gaf het KNMI een symbolische code oranje voor het klimaat af, juist om de urgentie van het klimaatprobleem te onderstrepen.

Om deze waarschuwing te motiveren is daarbij steeds verwezen naar de analogie met de weerswaarschuwingen die – net als bij het klimaat – gebaseerd zijn op natuurwetenschappelijke waarnemingen en berekeningen. Om de effectiviteit van deze code oranje op maatschappelijk veranderingen te kunnen duiden zijn sociale wetenschappers van de Universiteit van Siegen (Duitsland) een onderzoek hiernaar gestart.

Ozone Hole area in million km2

Wereldwijde actie Klimaatverandering kan alleen wereldwijd bestreden worden, net zoals dat in 1987 gebeurde toen het Montreal Protocol

Kennisketen versterken Met de nieuwe leerstoel bij de faculteit Geo-Information Science and Earth Observation (ITC) van de Universiteit Twente wordt een brug geslagen tussen de activiteiten van het KNMI en het onderzoek en onderwijs van de ITC faculteit. Deze faculteit doet veel onderzoek buiten Europa, voornamelijk in in ontwikkelingslanden. Dit zijn juist de landen die de gevolgen van klimaatverandering het hardst (gaan) voelen, terwijl ze de minste kennis en expertise hebben om de risico’s ervan te beperken. Hier kunnen het KNMI en ITC elkaar aanvullen.

De analyse van de risico’s van extreem weer in snel veranderende omgevingen is daarbij één van de onderzoeksonderwerpen.

Ook nationaal moet de kennisketen versterkt worden, omdat er thans nog barrières bestaan tussen Rijkskennisinstellingen (zoals het KNMI) en NWO, waardoor het zo noodzakelijke multidisciplinaire onderzoek niet altijd goed van de grond komt. Dit is juist van belang omdat complexe maatschappelijke problemen zoals klimaatverandering samenwerking vereisen tussen uiteenlopende disciplines, van fundamentele natuurwetenschappen tot beleidsrelevant onderzoek (klimaatcommunicatie). Klimaatverandering behoort tot het type complexe problemen dat veel facetten van de samenleving raakt, waardoor het belangrijk is dat fundamenteel en beleidsrelevant onderzoek met elkaar verbonden worden.

Bestaande regels bemoeilijken momenteel het financieren van dergelijke samenwerkingsverbanden. Daarom wordt het (volgende) kabinet opgeroepen om bestaande barrières in Nederland weg te nemen.

30 Largest 30-day average area source: KNMI Multi Sensor Reanalysis

20

10

0

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

Figuur 3. De ontwikkeling van het oppervlak van het ozongat boven Antarctica sinds 1979, weergegeven als het gemiddelde van de 30 dagen waarop het ozongat in een gegeven jaar het grootst was. De data zijn verkregen met het Ozone Measuring Instrument (OMI), dat deel uitmaakt van de NASA satelliet Auro en eerdere ozonsatellieten. Het afvlakken van de groei van het ozongat is goed zichtbaar. De gegevens zijn beschikbaar gesteld door Jos de Laat (KNMI).

Meteorologica 4 - 2016

19

Opmerkingen en antwoorden naar aanleiding van het artikel “Regent het meer in de Randstad?”

Emma Daniels1 en Aart Overeem1,2 (Wageningen Universiteit1, KNMI2) Naar aanleiding van ons artikel “Regent het meer in de Randstad?” in de Meteorologica van december 2015 (jaargang 24, nr. 4) zijn enkele opmerkingen van een trouwe lezer, dhr. Hans Coops, binnengekomen, waarvoor onze dank. Hieronder volgen de opmerkingen en onze reacties hierop.

1) De keuze van 0.25 voor de fractie stedelijk gebied bij het onderscheid tussen stedelijke en landelijke stations is enigszins arbitrair.

De keuze van 0.25 voor de fractie stedelijk gebied is inderdaad een arbitraire keuze geweest, maar over deze keuze is natuurlijk wel nagedacht. Allereerst kon de drempelwaarde niet hoger zijn, omdat er dan in de vroegste periode (19511960) nauwelijks stations overbleven om de analyse op toe te passen. De keus voor een drempelwaarde van 0.25 stedelijk gebied hangt natuurlijk ook samen met de grootte van het gebied waar deze wordt bepaald (de taartpunt). Bij een straal van 20 km was 0.25 een bovengrens om de meest stedelijke gebieden te selecteren bij behoud van voldoende stations in elke 10-jaar periode. Ook de keuze voor de straal van de taartpunt is echter enigszins arbitrair en gebaseerd op suggesties uit internationale literatuur. In een gevoeligheidsexperiment (zie Figuur 1) is de lengte van de straal gevarieerd en zijn de analyses voor de volledige (1951-2010) periode overgedaan.

Hierbij was het onwenselijk de fractie stedelijk gebied ook te variëren, omdat dit in teveel combinaties te weinig stations zou opleveren om de analyse op toe te kunnen passen. Er is in dit geval dus gekozen voor een andere aanpak, namelijk het selecteren van een bepaald aantal stations (5 tot 35). Het aantal stations is vervolgens weer terug te rekenen tot een bepaalde fractie stedelijk gebied en dit heeft geresulteerd in de keuze van 0.25. Uit het gevoeligheidsexperiment blijkt dat slechts de mate van invloed van verstedelijking op neerslag afhankelijk is van deze keuzes, niet of er sprake is van beïnvloeding. Immers, het relatieve verschil tussen stedelijke en landelijke stations is altijd groter dan 2%, dus positief.

2) Een simultane toetsing van alle maandelijkse verschillen tussen urbane en rurale neerslag leidt tot een kans van 2-12 = 1/4096 (< 1/4 ‰), dat er sprake is van toeval!

Volgens Hans Coops zijn de verschillen in Figuur 3 in het artikel wel significant. In de figuur is te zien dat de gemiddelde neerslag op stedelijke stations vrijwel altijd boven het gemiddelde op landelijke stations ligt. In het artikel is een indicatie van significantie gegeven door de onzekerheid weer te geven in de vorm van betrouwbaarheidsintervallen en wordt gesproken over een verschil dat vrijwel nooit significant hoger is.

Echter, we vergelijken daar de onzekerheid van het gemiddelde van de dagelijkse neerslag, terwijl voor de beantwoording van de vraag we beter naar het betrouwbaarheidsinterval van het verschil van de maandgemiddelden zelf kunnen kijken, die overigens kleiner zal zijn. We hoeven die onzekerheid echter niet te berekenen, aangezien een simultane toetsing van alle maandelijkse verschillen volgens de klassieke tekentoets volstaat. Hieruit blijkt dat er wel degelijk sprake is van significantie. Wanneer je er namelijk vanuit gaat dat er evenveel kans is dat neerslag hoger is op landelijke als op stedelijke 20

Meteorologica 4 - 2016

Figuur 1. Relatief verschil tussen gemiddelde neerslag op stedelijke en landelijke stations (%) over de periode 1951-2010 voor vaststaande aantallen stations –altijd de stations met de hoogste stedelijke fractie in het bovenwindse gebied nemend– en verschillende groottes van de straal waarin het stedelijk gebied bekeken wordt.

stations, is het zeer onwaarschijnlijk dat neerslag op een van de twee alle 12 de maanden hoger is. Dat er wel sprake is van een significant verschil geldt dan zowel de resultaten die in Figuur 3 als in Figuur 7 van het artikel worden weergegeven.

Dit neemt natuurlijk niet weg dat het verschil in neerslag tussen stedelijke en landelijke gebieden bijvoorbeeld slechts 7% is (Figuur 3) betreft en absoluut gezien dus niet zo groot.

3) Extreme neerslag op de stedelijke stations is ≥ 6% hoger over de periode 2001-2010, ≤ 11% hoger over de periode 1951-2010 en ±12% hoger over de periode 1951-2000. Het is beter om de periode 2001-2010 te vergelijken met de periode 1951-2000 dan met een overlappende periode, waardoor eventuele verschillen worden afgevlakt (12% > 11%).

De laatste opmerking gaat over de perioden die genoemd worden in de paragraaf over extreme neerslag (het 95ste percentiel) op basis van stationsdata. Op stedelijke stations worden ruim 6% hogere waarden van extreme neerslag gevonden over de periode 2001-2010 en bijna 11% hogere waarden over de gehele 1951-2010 periode. Er wordt terecht opgemerkt dat het beter is de periode 2001-2010 te vergelijken met de periode 1951-2000 dan met een overlappende periode. De laatste 10 jaar van de 1951-2010 periode blijkt het verschil in extreme neerslag namelijk relatief klein te zijn.

M E E T I N S T R U M E N TAT I E

Specialist in klimaatmeet instrumentatie

Regendetector (sensor) met hoge corrosieve bestendigheid Neerslag sensor met excellente keramische bescherming tegen corrosieve omgevingsinvloeden, type 5.4106.00.100. meetprincipe meetwaarde signaal voeding contact kabel kabellengte inclusief

: capacitief met keramische oppervlakte : neerslag ja/nee : (NO/NC) half geleider wisselcontact : 11-28 Vac of 10-32Vdc, 5W : max. 42 V AC/DC; 1A : 5x 0.25mm2 : 3m : montagemateriaal

Low Cost Meteo Station Compact Toepassingen: -GBS -Verkeer -Meteorologie -Groene stroom -Tuinbouw -Luchtvaart -Off-shore

De USM is leverbaar in 8 modellen.

Standaard zijn de modellen voorzien van windsnelheid en windrichting.

Tot 10 meteorologische parameters en analoge en digitale uitgangen. meetbereiken

: 0... 60 m/s, 0 ... 360°, -30...+70°C, 0...100%RV, 300...1100 hPa, 0...150 kLux, 0...10mm/min analoge uitgang : 0 ... 10V, 2...10V digitale uitgang : RS485, RS422, ASCII, ModBus RTU voeding : 24V AC/DC

Turfschipper 114 | 2292 JB Wateringen | Tel. 0174 272330 | Fax. 0174 272340 | info@catec.nl | www.catec.nl

Meteorologica 4 - 2016 21 Meteorologica 2 - 2016 15

Micro-Meteorologische Mijmeringen

Code Infrarood, Göttingen en Matala Henk de Bruin Het eerste deel van deze rubriek is een column waarvoor de auteur verantwoordelijk is.

Deel twee betreft een (micro)meteorologisch onderwerp.

Op internet staan vele voorbeelden van bucket lists, dingen die je eens in je leven gedaan moet hebben. Voor 80% gaat het over bezoek aan verre oorden zoals de Niagara waterval, de piramides van Teotihuacan, Cuernavaca onder de vulkaan Popocatépetl in Mexico, Machu Pichu in Peru, de grootste Boeddhabeelden in China – de staande bij Leshan en de liggende in Zhengye – of in Syrië de oude moskee van Damascus, de graftombe van Thecla bij Ma’houla, het Christelijk klooster in Saydnaya en de tempel van Baäl in Palmyra.

Verder worden zwemmen in Dode Zee en een bezoek aan Petra in Jordanië vaak genoemd. Vanwege mijn dienstreizen heb ik deze punten al kunnen afvinken. Nu staat er op mijn bucket list nog maar één niet aangevinkt itempje, namelijk het afgeven van een alarmcode. In deze MMM gaat dit nu gebeuren! Bij dezen geef ik namelijk een alarmcode af over het excellente wetenschapsbeleid dat 25 jaar geleden door de overheid werd ingevoerd. De situatie is zo nijpend dat ik voor kleurcode Infrarood ga! Het idee was dat overheidssubsidie in hoofdzaak bestemd is voor “excellente” onderzoekers, maar tegelijkertijd bepaalde de overheid via een speerpuntenbeleid de onderzoeksagenda. Ik heb dit alarm overigens niet zelf verzonnen; ik heb het overgenomen van het Rathenau Instituut.

Deze MMM bevat mijn persoonlijke mijmeringen hierover.

De denkfout in het excellente beleid is dat wetenschap het individu centraal stelt en daardoor concurrent van de groep wordt. In mijn ogen kan wetenschap alleen in groepsverband floreren. Verder is het onvergeeflijke nadeel van het excellente-denken dat beleidsmakers bepaalde indicatoren gingen gebruiken om ‘excellentie’ te meten, zoals de Hirschindex. Het gevolg hiervan was dat excellente docenten in een minderwaardige positie werden gemanoeuvreerd. Daarnaast verscheen er een enorme bureaucratie en werd de werkdruk onnodig groot, wat leidde tot burn-outs onder nog jonge mensen. Onvermijdelijk leidt overheidsbemoeienis tot aangepast gedrag. Hoe vergroot je je eigen Hirsch-index? Concentreer je op één aspect van een maatschappelijk speerpuntenprobleem.

Vorm een consortium met N vakgenoten met ieder een eigen model voor dit aspect. Publiceer de gemiddelde uitkomsten

Figuur 1. Fragment van het chanson Göttingen van Barbara.

22

Meteorologica 4 - 2016

van N modellen. Vervolgens citeert elk consortiumlid deze publicatie eenmaal, dan krijgen de anderen (N – 1) citaties.

Beschouw een tweede aspect van maatschappelijk speerpuntenprobleem en herhaal de voorgaande procedure, en zie het hele consortium boost zijn Hirsch-index naar grote hoogte.

Natuurlijk overdrijf ik, maar met dit voorbeeld geef ik aan dat het excellente speerpuntenbeleid gefinancierd op grond van een hoge Hirsch-index helemaal niet tot excellent onderzoek hoeft te leiden. Excellent onderzoek moet leiden tot het beste van de N modellen. Mijn ideaalbeeld is waarschijnlijk ouderwets, maar noodzakelijke voorwaarde voor excellent onderzoek is dat studenten opgeleid worden door excellente docenten die zelf nauw betrokken zijn bij onderzoek van de groep.

Drijfveer van dit onderzoek is wetenschappelijke nieuwsgierigheid, en niet, a priori, het oplossen van een maatschappelijk probleem. Excellent onderzoek is in mijn ogen fundamenteel onderzoek. Gelukkig wordt ik hierin gesteund door Ben Feringa, nobelprijswinnaar 2016 in de scheikunde. Terecht vraagt hij 1 miljard extra overheidsinvestering voor fundamenteel onderzoek. Dat de budgetten hiervoor zijn geslonken komt onder andere door ontwikkelingen binnen de Europese Unie. Ik illustreer dit met flarden uit mijn eigen leventje. Als student liftte ik naar Parijs en hoorde daar Monique Serf onder de artiestennaam Barbara haar Göttingen zingen (Figuur 1).

Als joods meisje had ze in de oorlog onderduiken gezeten en nu zong ze over aardige jongeren in Duitsland. Göttingen speelde een rol bij de politieke toenadering tussen Frankrijk en West-Duitsland (BBC, 2013). Het gaf de jeugd hoop op vrede in heel Europa. In 1981 werkte ik bij een Frans instituut waar het verboden was om Engels te spreken. Kort daarop bracht ik een sabbatsjaar door in Engeland en zo ontdekte ik de enorme verschillen in volksaard. Vergelijk Jeu de Boule (Pétanque) met Lawn Bowls. Weinig Europese integratie in die tijd...

Maar in 1985 keerde het tij. Brussel startte het eerste Framework Programma voor Onderzoek en Technische Ontwikkeling en zo verkreeg ik als Wageningse docent/ onderzoeker met Europese collega’s subsidie voor een veldexperiment in Zuid-Frankrijk. Brussel vergoedde alleen de marginale kosten.

Dat is essentieel, want zo bleef wetenschappelijke nieuwsgierigheid de drijfveer voor Europese samenwerking en niet het grote geld. Slecht Engels werd de voertaal en culturele tegenstellingen werden ondergeschikt gemaakt. Tijdens tea time reed ik in de Mercedes van prof. Hans-Jürgen naar de caravan van dr. George uit Reading, alwaar zijn vrouw thee schonk, uiteraard met melk. Door George kwam ik in contact Brian Hoskins, de latere winnaar van de Buys-Ballotprijs, en niet veel later volgden Wageningse studenten zijn colleges met een ERASMUS beurs. Europa ontsloot zich voor jongeren. Later werkte ik samen met het Assmann Observatorium in Lindenberg, gelegen in de toenmalige DDR, weer geheel op grond van wederzijdse wetenschappelijk belangstelling, en Europese integratie leek een feit. Maar helaas. Het virus van

gebruik van dit verschijnsel om te overleven in dit soort omstandigheden door te schuilen in holen.

Naast temperatuur werden ook de in- en uitgaande langgolvige straling gemeten. De gemeten langgolvige straling, uitgezonden door de woestijn, bereikte op de geselecteerde dag een maximum van 715 W m-2, representatief voor een grijs oppervlak met een emissiecoëfficiënt van 0.96 bij 65 °C. Het maximum van inkomende langgolvige straling was op die dag circa 425 W m-2. Dit komt overeen met een grijze straler bij 40 °C en een effectieve emissiecoëfficiënt van 0.78. Het verschil tussen uitgaande en inkomende langgolvige straling was dus bijna 300 W m-2.

70

Sonora woestijn, Arizona 7 juni 2002

50

60

lucht 0 cm 2 cm 10 cm 20 cm

40

Temperatuur (celsius)

De poriën tussen zandkorrels zijn met lucht gevuld en lucht geleidt warmte slecht. De warmtegeleiding van zand wordt daarom hoofdzakelijk bepaald door de effectieve grootte van het contactoppervlak tussen de zandkorrels onderling. Voegt men water toe, dan wordt dit oppervlak vergroot en neemt de warmtegeleidingcoëfficiënt toe. De Nederlander D.A. de Vries (1952) ontwikkelde een wiskundig model voor het warmtetransport als functie van het watergehalte in dit soort granulaire media. Ik heb geen waarnemingen van het strand te Matala, maar wel van een vergelijkbare droge grond in de woestijn van Arizona.

In 2002 bestudeerde mijn vroegere Wageningse collega samen met anderen stofhozen. Er zijn metingen van lucht-, oppervlakte- en bodemtemperatuur. Met deze gegevens kon ik bodemconstanten afschatten en deze blijken zeer representatief voor het zand te Matala, waar, volgens de mythologie, Zeus als stier de nimf Europa aanrandde. Met een wiskundig model simuleerde ik vervolgens het temperatuurverloop met de diepte voor een bepaalde dag. De resultaten zijn weergegeven in Figuur 3; naast de gemeten oppervlaktetemperatuur en de berekende temperatuur op een diepte van 2, 10 en 20 cm is ook de gemeten luchttemperatuur op ongeveer 3.5 m hoogte geplot. Wat opvalt is dat dichtbij het oppervlak de temperatuurverschillen enorm zijn. Het zandoppervlak wordt bijna 70 °C, maar op een diepte van 20 cm nog maar ongeveer 40 °C, net zoals in de atmosfeer op 3.5 m hoogte. Woestijndieren maken

Literatuur

BBC, 2013: http://www.bbc.com/news/magazine-21126353.

D.A. de Vries, 1952: Soil Science, 73, 83-90.

30

Kader – De temperatuur in droge zandgrond

Ik moet zeggen: dit lucht enorm op! Maar genoeg geklaagd.

Ik mijmer nog even over de goede jaren toen we een klein Europees project betreffende een nieuwe meettechniek uitvoerden in de Messera-vallei op Kreta. Onze meetpost was vlakbij het strand van Matala gelegen, waarop je zomers niet met blote voeten kunt lopen. Een micrometeorologisch verschijnsel dus (zie Kader). Saillant detail is hier dat de Griekse god Zeus aan wal kwam om, vermomd als stier, vervolgens de Fenicische prinses Europa “bij haar pussy te grabben” (Figuur 2). Een voorbeeld dat de oude Griekse cultuur inderdaad de bakermat vormt van onze Westerse democratie. Verder ben ik van mening dat het chanson Göttingen vaker moet worden uitgevoerd (vrij naar Cato).

20

het excellente onderzoekdenken besmette ook de Brusselse beleidsmakers. Europese fondsen voor onderzoek groeiden enorm, maar dat ging ten koste van nationale budgetten en er verschenen megaprojecten die alleen werden toegekend aan Centres of Excellence die dan wel aan Europese speerpunten dienden te werken. Brusselse bureaucraten stelden strenge administratieve regels op aangaande de deliverables. Dit werkte sloppy onderzoek in de hand, want de regels waren zo streng dat deelnemers alleen resultaten van eerder onderzoek konden toezeggen. Niks innovatie derhalve. Ook bedachten Brusselse bureaucraten verplichte issues zoals gender en contact met stakeholders. Tijdens een kick-off vergadering in een duur hotel op Sardinië gaf een EU official les in rapporteren en in Lima speelde ik de vrouw van een Peruviaanse boer tijdens een rollenspel in het kader van het gender issue.

Ook bezochten we een stakeholder, een grootgrondbezitter

10

Figuur 2. Hollywood versie van de mythe van Zeus die prinses Europa overweldigt. Elke overeenkomst met de huidige Amerikaanse politiek berust op louter toeval.

die asperges verbouwde voor de export naar Europa. Deze teelt gebruikt al het schaarse water dat in deze droge streek beschikbaar is, waardoor de voedselprijzen hoog blijven, het gewone volk arm en arbeidskrachten goedkoop. Deze Brussels onderzoeksprogramma’s gingen ook nog eens ten koste het NWO-budget. In de meteorologie daalde de kans op honorering van een NWO-projectvoorstel tot 10%. NWO-breed nam deze kans af van circa 35% in 2006 tot 25% in 2014.

En dat terwijl schrijven van zo’n voorstel enorm veel tijd opslokt, want uiteraard moet beoordeling door buitenlandse beoordelaars het predicaat ‘excellent’ opleveren. Het gevolg is een enorme tijdverspilling, enorme frustraties en een enorme ‘braindrain’ van ideeën naar het buitenland. Ik kwam geregeld in buitenlandse publicaties mijn ideeën tegen uit niet gehonoreerde NWO-voorstellen. Code Infrarood dus!

5

10

15

20

Tijd

Figuur 3. Temperatuur boven en in droog zand.

Meteorologica 4 - 2016

23

Draagbaar weer Beppe Kessler Op 25 november jl. was ik, beeldend kunstenaar, op het lustrumsymposium van de NVBM aanwezig, en heb ik mijn werk gepresenteerd. In deze korte bijdrage schets ik mijn achtergrond en de redenen voor mijn interesse in het weer. Mijn vader verzamelde zijn leven lang weerberichten, geknipt uit de krant. Een schat aan feiten, vol kleine notities en kleuraccenten door hem aangebracht, materiaal voor een artikel dat er nooit kwam. Als kind al maakte ik, in navolging van mijn vader, grafiekjes van de wekelijkse temperatuurschommelingen. Ik was meer geïnteresseerd in winters dan in zomers. We woonden in Amsterdam, aan de Amstel, en als de Amstel bevroor moest alles wijken voor het schaatsen. De winter van 1962/63 – ik was toen 11 – hield ik nauwkeurig bij, en daar begon waarschijnlijk mijn fascinatie.

Figuur 1. “Four season broche”, goud, alpaca, hout, kunststof, papier (6 x 5 x 2.8 cm, 32 g), met weerberichten van 29 januari, 30 april, 19 augustus en 2 oktober 1998.

Figuur 2. “Nu en dan”, goud, messing, blad goud, hout, kunststof, verf, papier (7.5 x 6 x 3 cm, 46 g), met weerberichten van 27 augustus en 24 januari 1998.

Ik ben een sieradenmaker die schildert, en een schilder die sieraden maakt. Kleinoden noem ik mijn werk, minisculpturen samengesteld uit oeroude én eigentijdse materialen, brutaal tegen elkaar gezet en niet gebonden aan de tradities van het sieradenvak. Ze geven mijn gevoelens en gedachten over het leven weer. Ze nodigen uit tot aanraken en ze vertellen een verhaal – samengevat in een titel – die hen bestaansrecht geeft.

Mijn onderwerpen vind ik vooral in het onzichtbare, niet-substantiële: wind, tijd, warmte. Wat is wind, wat is tijd? Vragen die ik al zoekend in verf en potlood op doek of juist in een broche probeer te beantwoorden. Wind heeft geen substantie, geen vorm; voor mij bestaat wind uit geluiden als fluisteren, zuchten, ritselen, of uit de bewegingen die een briesje teweegbrengt. Mijn werk gaat over beweging, over een fragiel lijnenspel met vele lagen, met stromen en onderstromen.

Mijn vader liet na zijn dood, nu 14 jaar geleden, mappen vol weerberichten na. Een klein deel nam ik, als aandenken, mee naar mijn atelier om er wellicht ooit nog iets mee te gaan doen. De klimaattop in Parijs, vorig jaar, gaf het duwtje dat nodig was om die stapel weerberichten te gaan gebruiken. Zo ontstond deze serie broches onder de titel “voorspellingen”.

Broches “voorspellingen” De aarde warmt op, de gemiddelde temperatuur stijgt, de zorg om onze planeet is groter dan ooit. Mijn broches laten cijfers en lijnen zien, een bloedserieus spel met de feiten, gevat in een kleinood met een boodschap dat gedragen moet worden en uitgedragen. Delen uit de verzameling van mijn vader zijn in deze broches verwerkt: de kaart van West-Europa waarop Nederland zichtbaar is, isobaren, temperaturen, depressies en hogedrukgebieden.

24

Meteorologica 4 - 2016

Figuur 3. “Warme winters”, goud, alpaca, hout, kunststof, verf, papier (8 x 8 x 2.8 cm, 54 g), met weerberichten van 14, 15, 16, 20, 29 januari, 30 juni, 14, 20 november, en 2, 4, 10 en 12 december 1998.

Elke broche (zie Figuren 1 – 4) bevat details uit het weerbericht van enkele willekeurige dagen uit 1998. De data staan achterop de broche vermeld, als stille getuigen van de feiten.

Men kijkt naar het verleden weer door een bol geslepen kunststof dat als een vergrootglas fungeert. Gouden lijnen doorsnijden het kunststof en verbeelden de warmte van de zon. De broches gaan vergezeld van een boekwerkje waarin de gebruikte weerberichten zijn gebundeld. Op de volgende websites vindt u meer informatie (www.beppekessler.nl, www.galerierobkoudijs.nl).

Mijn werk is opgenomen in de collecties van verscheidene musea, waaronder het Textielmuseum in Tilburg, het Stedelijk Museum, en het Rijksmuseum, maar ook het Schmuckmuseum in Duitsland en diverse musea in de VS en Canada.

De cirkel is rond; mijn vader zou 25 november 100 jaar zijn geworden. Een mooier moment om dit werk te laten zien bestaat niet.

Figuur 4. “Be aware”, pin broche (oplage 10 stuks), hout, kunststof, verf, papier (diverse weerberichten).

Meteorologica 4 - 2016

25

KLIMAATOVERZICHT Tropische dagen in september in Nederland Geert Jan van Oldenborgh (KNMI), Sjoukje Philip (KNMI) Op 13 en 14 september was het erg warm in Nederland. Zelfs hartje zomer zouden dit hete dagen worden genoemd. Eerdere tropische dagen half september zijn in de reeks van De Bilt niet te vinden, hoewel ze incidenteel in het oosten en zuiden van het land voorkomen. We kijken hier naar de oorzaken van deze warme dagen, de kans op dit soort weer en vergelijken het met een soortgelijke situatie in 1919.

Warmte Op 13 en 14 september werd het in heel Nederland met uitzondering van het noordwesten meer dan 30 graden, een tropische dag (Figuur 1). De normale maximumtemperatuur voor de tijd van het jaar (1981–2010) is ongeveer 20 °C. Langs de kust bleef ook de 0-0 UTC minimumtemperatuur zeer hoog; de temperatuur zakte in Vlissingen en Den Helder in de ochtend van 14 september en eerste helft van de volgende nacht zelfs niet beneden de 20 °C. (Helaas bestaat er nog geen index die de warmte van een enkele nacht beschrijft.)

De oorzaak van de warmte was een klassieke Spaanse Pluim: warme lucht afkomstig uit Spanje die met een zuidwestelijke stroming tussen een trog ten westen van Ierland en een rug boven centraal Europa naar ons land gevoerd werd (Figuur 2). Op 12 september werd het in zuidwest Frankrijk 36.7 °C; op 13 september lag de warme lucht boven Midden-Frankrijk, Nederland en Noord-Duitsland. De 14e was eigenlijk alleen Nederland nog heel warm. De warmte van de 14e kwam overigens niet direct naar ons toe maar via een omweg over oostelijk Frankrijk.

Figuur 1. Maximumtemperatuur en minimumtemperatuur in Nederland op 13 en 14 september, gedefinieerd over 0-0 UTC (bron: KNMI). De maximumtemperaturen waren het hoogst in het zuidoosten, de minimumtemperaturen onregelmatiger maar merendeels hoog langs de kust.

26

Meteorologica 4 - 2016

Dat de nachten aan de kust zeer warm bleven, tot wel 20.9 °C in Den Helder (Figuur 1), was te danken aan de wind die de hele nacht door bleef waaien. In het binnenland viel de wind aan de grond weg waardoor de temperatuur door langgolvige uitstraling in de lange septembernacht wel flink daalde.

Na de extreem warme herfst van 2006 heeft Mxolisi Shongwe (destijds KNMI) gevonden dat een lokaal broeikaseffect een belangrijke rol speelde in het warmte-budget (Shongwe et al., 2009). Doordat de temperatuur op 500 hPa toen ook hoog was, lag ook de specifieke vochtigheid ver boven normaal. Waterdamp is een krachtig broeikasgas, en waterdamp op deze hoogte houdt warmtestraling vast.

Hogerop is het kouder, zodat de langgolvige uitstraling naar de ruimte lager is en de atmosfeer daaronder warmer blijft dan zonder de extra waterdamp. Dit is in feite hetzelfde effect als de waterdampfeedback die de directe opwarming door CO2 versterkt, maar dan een lokale en tijdelijke versterking van de opwarming vanwege de abnormale atmosferische circulatie.

De vochtigheid op 500 hPa was aan het begin van deze warme periode hoog (Figuur 4). Dit heeft de warmte tijdens deze dagen enigszins versterkt, maar we kunnen helaas niet bepalen hoeveel. Op de 14e was dit effect afgezwakt, waarschijnlijk omdat de lucht tijdens de omweg boven de Alpen verder is uitgedroogd. De Spaanse Pluim is echter niet meer zichtbaar in de temperatuur op 500 hPa. Alleen een volledige budgetstudie kan hier uitsluitsel geven.

Herhalingstijden We gebruiken de recentelijk door Theo Brandsma gehomogeniseerde maximum- en minimumtemperatuurreeksen van De Bilt. In het verleden is het in het begin van september wel eens tropisch warm geweest, bijvoorbeeld op 5 september 1949, 3 september 1991 en 5 september 2013. Halverwege de maand is dit echter nog nooit in De Bilt voorgekomen. In de oorspronkelijke metingen, zonder correctie voor veranderde meetopstelling en meetomgeving, komen op 12–13 september 1919 vergelijkbare temperaturen voor, zie het Kader voor verdere details. De ongecorrigeerde metingen zijn verricht in meer beschutte locaties waar de temperatuur op warme dagen sneller oploopt, en zijn dus niet met de huidige metingen te vergelijken.

In de gehomogeniseerde reeksen komen tropische dagen half september voor in Eelde (1919, 1947 en 1999), Twente (1999), Vlissingen (1919) en Maastricht (acht keer) voor.

Behalve in Vlissingen was 2016 later warm dan in de voorgaande jaren.

Vanwege de normaliter sterk dalende trend van de temperaturen van begin tot eind september hebben we de anomalieën ten opzichte van de seizoenscyclus geanalyseerd. Als maat

Figuur 2. Daggemiddelde geopotentiële hoogte van het 500 hPa vlak (Z500) op op 12 (links) en 13 (rechts) september boven Europa (bron: ECMWF analyse). De stroming tussen een diepe trog ten westen van Ierland en een rug boven centraal Europa voerde warme lucht uit Spanje via Frankrijk naar Nederland.

Als derde methode vergelijken we De Bilt met andere stations in Nederland en Duitsland. Dan blijkt Groningen/Eelde zelfs na homogenisatie op 12 en 13 september 1919 boven de 30 °C te komen (30.4 °C), in Maastricht/Beek werd het zelfs van 10 tot 13 september warmer dan 30 °C. Ook over de grens in Münster en Bremen werden vergelijkbare hoge maximumtemperaturen gemeten. De Duitse reeksen zijn nog niet gehomogeniseerd. Behalve De Bilt vertonen alle reeksen echter een sterke afkoeling in de warmste dag van het jaar rond 1950, toen de thermometers van het centrum verplaatst werden naar vliegvelden of andere plekken buiten de stad. Dit is een sterke aanwijzing dat er voor de heel warme dagen buiten De Bilt eerder te weinig dan te veel gecorrigeerd is.

35

r = 0.851

249.1949 248.1949

246.1939263.1947 246.1949 252.1939247.1906 245.1939 252.1934 246.1911 250.1937 245.1937 247.1949 248.1929 256.1911 247.1939 245.1949 252.1911 251.1939 255.1947 260.1947 250.1949 246.1906 249.1929 248.1906 245.1906 249.1937 253.1939 267.1938259.1947246.1903 262.1947 266.1938 247.1937 249.1947 252.1928 253.1928 245.1935 251.1911 253.1921 256.1947 254.1939 245.1929 257.1947 250.1939 255.1919 252.1914 256.1943 251.1937 268.1938 246.1937 247.1936 251.1934 256.1929 256.1919 257.1943 245.1911 247.1914 261.1933 257.1919 254.1949 247.1902 249.1928 249.1940 249.1903 252.1921 253.1949 249.1911 257.1911 252.1906 259.1934 265.1901 245.1926 261.1934 256.1934 247.1911 246.1902 247.1942 255.1949 246.1914 248.1934 258.1934 269.1938 258.1947 250.1947 272.1934 250.1919 250.1904 256.1949 270.1949 262.1938 245.1927 249.1906 247.1903 248.1914 250.1921 255.1934 267.1949 250.1911 259.1929 258.1938 261.1929 248.1903 246.1929 261.1947 246.1935 255.1926 265.1938 250.1903 263.1926 273.1934 249.1921 258.1919 260.1934 257.1934 253.1901 251.1921 257.1938 255.1911 262.1934 251.1914 252.1949 245.1914 262.1945 248.1937 271.1949 250.1940 254.1926 250.1927 258.1943 264.1926 269.1949 247.1929 254.1914 264.1901 248.1947 266.1949 254.1919 257.1949 249.1926 261.1945 257.1907 245.1903 266.1935 245.1932 259.1932 250.1929 251.1949 256.1942 246.1927 260.1932 248.1926 268.1949 255.1938 248.1928 262.1929 263.1938 271.1938 271.1937 249.1904 262.1915 255.1943 252.1915 256.1933 273.1938 257.1929 264.1947 252.1901 262.1926 258.1929 267.1901 253.1932 254.1947 270.1938 249.1919 248.1940 272.1929 245.1947 245.1921 264.1938 272.1949 254.1901 254.1948 251.1904 252.1937 251.1906 260.1929 266.1901 253.1911 265.1944 273.1949 258.1921 270.1916 251.1947 246.1926 248.1945 262.1933 255.1942 248.1939 257.1915 267.1915 250.1905 246.1947 252.1938 246.1913 266.1944 249.1939 251.1907 245.1942 273.1901 250.1918 274.1901 248.1911 253.1914 247.1913 260.1933 250.1934 261.1938 272.1901 247.1926 248.1921 250.1914 253.1929 270.1937 270.1933 269.1916 249.1934 265.1921 253.1915 261.1915 249.1905 262.1928 259.1944 250.1933 256.1907 273.1933 247.1945 254.1921 271.1948 253.1934 272.1938 254.1938 271.1933 248.1927 251.1940 272.1948 257.1942 264.1936 248.1902 267.1921 258.1923 271.1901 274.1933 254.1934 272.1933 274.1938 254.1917 259.1949 251.1928 252.1904 254.1932 247.1927 265.1949 261.1926 268.1917 271.1946 261.1943 245.1902 246.1907 256.1935 255.1933 253.1938 251.1924 274.1949 259.1921 247.1935 252.1907 249.1927 261.1932 248.1936 272.1946 251.1927 262.1932 249.1943 256.1915 248.1942 253.1933 252.1933 246.1936 247.1904 247.1919 270.1917 248.1913 248.1919 255.1917 269.1917 248.1938 274.1934 267.1911 253.1916 251.1918 254.1928 245.1943 245.1931 258.1944 273.1929 255.1939 248.1941 265.1935 255.1945 271.1916 252.1908 263.1936 253.1930 253.1919 249.1930 264.1944 253.1948 251.1917 263.1928 271.1929 255.1923 251.1902 246.1943 264.1945 250.1930 249.1917 265.1945 249.1914 250.1917 250.1928 245.1945 272.1935 263.1911 248.1933 252.1943 253.1943 259.1919 249.1945 247.1947 257.1936 254.1945 258.1942 258.1950 256.1938 253.1902 247.1941 260.1936 255.1950 252.1929 269.1933 251.1919 250.1950 250.1902 251.1905 273.1903 252.1945 264.1921 251.1913 264.1911 255.1907 248.1948 256.1923 247.1933 245.1950 274.1923 253.1926 250.1932 247.1916 266.1915 251.1908 268.1916 254.1916 251.1916 266.1921 262.1908 268.1901 268.1911 251.1943 255.1915 269.1937 251.1933 258.1936 252.1917 250.1941 245.1913 258.1904 255.1929 267.1909 261.1946 254.1943 263.1917 252.1916 274.1908 249.1942 271.1903 254.1911 260.1939 247.1921 268.1921 266.1936 249.1933 247.1932 270.1907 254.1902 249.1932 252.1947 252.1924 263.1949 257.1950 257.1923 257.1920 253.1945 264.1949 250.1913 265.1936 251.1915 260.1915 263.1929 273.1908 249.1941 259.1918 246.1945 252.1913 263.1948 262.1919 248.1944 247.1928 246.1934 249.1902 267.1936 246.1942 246.1931 250.1906 257.1945 249.1913 252.1919 250.1926 266.1927 268.1937 261.1917 262.1936 263.1944 258.1913 256.1926 257.1906 261.1928 252.1902 255.1901 257.1913 259.1936 247.1934 253.1913 274.1907 258.1910 249.1936 251.1945 262.1949 260.1945 250.1916 266.1922 270.1901 259.1935 259.1948 258.1907 258.1949 263.1934 271.1911 261.1936 248.1943 273.1946 269.1907 257.1939 245.1934 262.1939 255.1902 261.1919 270.1934 253.1942 269.1936 270.1948 272.1903 250.1946 273.1910 264.1917 274.1946 261.1918 254.1923 256.1904 268.1936 256.1936 263.1915 265.1927 255.1928 254.1930 268.1933 268.1915 264.1933 249.1918 258.1935 273.1948 253.1906 260.1918 246.1950 246.1944 252.1927 252.1903 248.1904 246.1938 259.1928 256.1906 263.1908 266.1909 264.1924 246.1948 253.1947 257.1944 270.1946 246.1921 246.1932 260.1928 249.1938 255.1916 266.1947 256.1920 258.1932 248.1917 245.1938 268.1930 274.1903 254.1929 274.1932 272.1916 258.1906 254.1942 247.1931 254.1915 264.1915 249.1948 257.1935 269.1903 271.1907 249.1946 262.1944 249.1944 264.1908 256.1945 246.1941 247.1922 245.1941 247.1938 250.1943 250.1907 263.1937 262.1917 252.1932 255.1910 269.1901 270.1903 273.1921 250.1924 266.1945 260.1919 273.1917 246.1930 257.1924 255.1948 254.1936 261.1909 248.1915 274.1917 262.1913 251.1903 255.1909 252.1940 271.1947 271.1913 255.1930 263.1913 272.1947 260.1917 274.1921 271.1904 246.1904 253.1917 261.1939 254.1907 255.1914 271.1941 248.1918 253.1907 258.1928 254.1933 265.1926 268.1943 253.1924 270.1947 252.1918 274.1942 267.1933 272.1917 245.1916 260.1944 251.1901 263.1933 273.1935 268.1903 248.1946 273.1923 259.1923 270.1904 274.1950 250.1938 255.1921 256.1939 263.1945 265.1924 263.1930 260.1931 266.1940 260.1904 253.1936 250.1945 274.1929 259.1943 272.1910 271.1934 251.1938 260.1938 253.1905 274.1920 248.1931 255.1904 265.1908 246.1916 266.1911 250.1915 245.1904 253.1923 271.1917 245.1933 246.1920 251.1929 260.1943 264.1928 251.1948 265.1941 268.1941 253.1920 255.1935 265.1915 267.1932 263.1921 262.1937 266.1937 261.1931 251.1926 263.1939 247.1948 260.1927 270.1929 259.1926 257.1932 253.1937 252.1905 270.1914 246.1933 268.1929 246.1928 268.1909 261.1944 270.1941 249.1935 249.1950 267.1903 267.1916 268.1932 263.1924 271.1920 251.1923 257.1933 245.1925 255.1920 255.1932 263.1901 251.1932 261.1948 259.1915 257.1901 264.1907 272.1941 264.1935 263.1943 269.1932 272.1907 265.1947 256.1913 257.1910 256.1950 247.1946 266.1941 266.1934 264.1939 263.1910 266.1917 246.1922 263.1925 251.1930 270.1920 249.1915 270.1911 247.1940 259.1945 267.1920 265.1922 272.1920 261.1937 256.1946 252.1948 267.1937 269.1911 261.1923 262.1918 262.1921 265.1939 245.1946 269.1913 259.1938 267.1930 269.1929 259.1933 246.1910 246.1919 269.1941 270.1913 256.1928 254.1904 269.1909 245.1901 262.1931 264.1942 245.1948 267.1917 263.1907 253.1904 273.1930 245.1907 245.1940 245.1944 263.1932 261.1901 260.1950 256.1916 254.1950 251.1942 255.1936 257.1904 259.1942 248.1950 250.1942 247.1915 257.1928 262.1909 250.1944 262.1942 247.1943 262.1903 246.1940 260.1909 272.1905 260.1946 257.1930 265.1942 254.1909 252.1930 268.1913 252.1942 263.1942 253.1908 248.1922 271.1910 254.1910 262.1911 258.1920 268.1935 258.1924 247.1930 245.1936 261.1916 245.1930 245.1915 269.1914 261.1908 272.1913 247.1907 257.1905 245.1919 272.1921 259.1908 267.1941 264.1903 259.1950 245.1920 248.1935 263.1940 267.1929 254.1905 252.1926 257.1946 263.1918 254.1941 261.1904 256.1901 258.1911 251.1941 260.1949 267.1908 254.1927 265.1911 251.1944 271.1942 272.1937 247.1917 267.1935 250.1948 247.1920 248.1932 249.1922 269.1948 274.1948 269.1904 266.1908 268.1926 250.1910 256.1910 262.1948 246.1901 248.1923 248.1930 254.1920 255.1906 269.1902 258.1945 274.1904 268.1902 251.1946 251.1910 256.1948 257.1937 272.1930 259.1939 248.1920 267.1940 266.1939 262.1904 260.1910 264.1925 259.1913 262.1943 247.1901 259.1931 272.1923 256.1944 270.1919 270.1909 269.1946 247.1950 261.1924 248.1916 262.1924 266.1926 270.1910 258.1915 246.1924 251.1950 259.1917 259.1910 265.1920 264.1941 252.1946 261.1949 245.1922 260.1913 271.1923 255.1922 272.1908 274.1913 2 66.1933 266.1925 274.1930 256.1909 249.1907 273.1920 268.1908 274.1910 265.1933 252.1920 253.1927 260.1926 269.1921 256.1922 273.1932 260.1921 273.1913 245.1928 262.1910 250.1935 248.1905 270.1921 261.1921 252.1922 263.1931 272.1904 252.1935 268.1907 260.1920 269.1915 262.1920 274.1926 246.1946 264.1930 261.1913 260.1907 273.1942 260.1901 262.1946 258.1905 264.1934 263.1903 264.1948 251.1922 265.1940 250.1936 248.1909 266.1946 272.1906 261.1941 262.1906 249.1924 266.1920 271.1915 257.1921 266.1924 273.1916 250.1901 259.1902 245.1905 265.1909 256.1937 249.1931 260.1948 258.1926 259.1904 267.1944 255.1913 259.1906 264.1927 271.1928 271.1914 269.1920 263.1927 261.1906 267.1934 267.1943 252.1910 263.1904 254.1913 268.1914 272.1922 267.1922 259.1905 250.1922 245.1924 260.1923 261.1930 273.1905 270.1932 254.1935 273.1907 260.1925 268.1934 258.1930 260.1937 267.1924 262.1923 255.1937 260.1935 270.1908 274.1943 271.1932 264.1913 268.1948 253.1909 245.1910 258.1939 250.1908 272.1927 252.1909 270.1936 257.1926 267.1946 252.1950 248.1901 266.1930 247.1923 246.1915 261.1925 258.1948 264.1937 247.1909 255.1905 246.1905 262.1941 267.1939 265.1906 267.1926 256.1905 274.1935 261.1903 265.1917 246.1925 261.1942 256.1930 251.1935 261.1914 258.1914 263.1935 256.1932 266.1906 269.1930 250.1923 261.1950 270.1922 271.1905 269.1908 266.1942 261.1910 273.1906 263.1919 259.1920 273.1941 254.1940 255.1944 262.1907 264.1929 263.1946 265.1913 257.1912 260.1914 260.1941 262.1925 262.1901 259.1916 260.1905 274.1925 270.1942 255.1941 271.1906 270.1945 269.1922 267.1947 247.1944 259.1927 261.1935 270.1915 257.1916 259.1924 253.1903 254.1922 249.1916 264.1940 262.1930 271.1921 258.1908 267.1906 256.1917 245.1917 249.1910 263.1905 261.1940 266.1918 264.1946 256.1902 267.1914 265.1907 254.1946 265.1937 256.1912 271.1908 259.1909 247.1905 273.1943 273.1947 249.1901 255.1946 272.1909 266.1932 259.1946 267.1913 257.1948 264.1950 258.1937 269.1945 270.1924 252.1923 264.1904 265.1928 259.1914 272.1924 260.1908 260.1930 251.1936 270.1902 271.1909 253.1910 263.1941 258.1918 268.1940 273.1925 271.1930 271.1902 261.1911 272.1914 267.1945 264.1920 270.1905 252.1944 274.1906 268.1919 247.1912 274.1937 257.1917 254.1906 269.1910 251.1920 264.1932 258.1909 274.1916 259.1937 265.1934 254.1937 270.1928 245.1918 257.1903 268.1947 256.1924 274.1941 269.1934 261.1920 246.1923 263.1909 267.1927 268.1906 267.1910 247.1924 273.1937 260.1902 268.1910 269.1924 265.1902 256.1925 258.1933 266.1903 255.1927 258.1925 269.1919 248.1907 269.1947 270.1906 257.1909 271.1919 268.1924 274.1909 272.1942 258.1901 269.1905 264.1909 271.1922 272.1911 267.1925 268.1922 264.1943 273.1904 250.1909 253.1935 262.1935 273.1927 265.1903 265.1946 263.1906 273.1931 266.1910 262.1905 259.1911 260.1911 265.1925 253.1941 274.1944 256.1921 272.1932 257.1940 257.1925 266.1913 259.1907 273.1928 274.1931 261.1907 246.1918 264.1905 250.1920 273.1924 254.1944 272.1928 273.1922 265.1904 253.1918 271.1924 247.1925 258.1946 271.1935 247.1918 254.1924 260.1906 248.1924 248.1910 272.1915 274.1924 253.1950 269.1935 258.1931 263.1920 257.1941 262.1940 252.1936 274.1902 266.1916 268.1920 253.1931 269.1950 273.1950 266.1905 265.1905 269.1906 258.1917 269.1943 272.1950 245.1912 266.1943 268.1918 273.1926 259.1930 274.1945 269.1927 253.1925 245.1923 258.1941 267.1912 269.1926 256.1941 266.1928 247.1910 249.1920 268.1945 268.1946 253.1946 269.1942 259.1901 258.1903 254.1908 267.1919 265.1923 271.1931 253.1940 263.1950 260.1903 272.1945 260.1942 267.1918 261.1927 264.1906 260.1940 258.1927 260.1924 253.1944 267.1907 259.1941 260.1916 256.1914 274.1939 259.1925 259.1903 250.1931 258.1940 262.1902 272.1902 255.1925 273.1944 258.1912 264.1931 246.1917 271.1945 261.1905 248.1912 270.1935 266.1902 247.1908 248.1908 246.1912 262.1950 255.1940 265.1930 270.1918 268.1925 270.1950 270.1930 264.1902 273.1945 271.1940 274.1919 264.1922 269.1928 265.1950 259.1922 265.1918 268.1942 270.1939 258.1916 266.1914 249.1923 268.1904 265.1929 271.1950 266.1929 274.1922 262.1914 268.1939 254.1918 262.1916 268.1950 271.1927 268.1931 245.1908 256.1931 270.1926 252.1941 274.1936 265.1932 255.1924 254.1931 273.1909 267.1928 270.1923 267.1902 269.1939 268.1944 273.1918 274.1927 255.1931 249.1908 2274.1905 72.1926 258.1902 266.1907 265.1916 263.1923 267.1904 264.1916 246.1909 249.1909 271.1926 254.1903 266.1923 253.1922 264.1918 256.1927 268.1927 267.1948 265.1910 269.1931 267.1942 269.1923 270.1927 272.1925 265.1914 264.1910 258.1922 267.1923 252.1925 263.1902 261.1902 274.1918 268.1905 272.1944 251.1909 266.1904 255.1908 257.1927 263.1916 272.1931 270.1931 269.1940 263.1914 266.1950 263.1922 274.1915 261.1912 269.1944 254.1925 273.1912 273.1915 268.1923 256.1940 257.1908 246.1908 249.1912 262.1927 265.1943 257.1922 272.1940 264.1914 273.1940 250.1925 251.1925 260.1922 274.1914 259.1940 266.1912 265.1919 270.1944 257.1931 261.1922 257.1914 271.1918 252.1912 257.1902 271.1943 274.1912 256.1908 270.1943 255.1912 259.1912 272.1912 269.1918 257.1918 273.1902 267.1905 272.1939 251.1931 271.1925 273.1919 255.1918 274.1940 273.1939 274.1947 252.1931 270.1940 273.1914 262.1922 272.1936 273.1936 254.1912 264.1923 268.1912 256.1903 274.1928 268.1928 262.1912 270.1925 265.1948 267.1931 248.1925 265.1912 250.1912 265.1931 266.1919 267.1950 271.1912 251.1912 271.1936 269.1925 255.1903 271.1939 271.1944 264.1919 260.1912 256.1918 245.1909 272.1918 273.1911 266.1948 253.1912 272.1943 266.1931 264.1912 263.1912 249.1925 272.1919 274.1911 269.1912 270.1912

30 Sep Tx 20CR 52N 5E [Celsius]

Kader – Situatie in september 1919 In de ruwe observaties springen 11–13 september 1919 er ook uit, 30.9 °C, 30.9 °C en 31.2 °C in De Bilt, vergelijkbaar met de temperaturen van 13–14 september 2016. In 1919 werd de temperatuur echter gemeten onder de pagode op een vrij beschutte plek in het park, terwijl in 2016 een schotelthermometer in het open veld bij de 10-meter mast werd gebruikt. Volgens Theo Brandsma’s analyse van de parallelmetingen tijdens de overgangen rond 1950 zijn de 10% warmste dagen in september gemiddeld 1.6 °C warmer op de oude locatie vergeleken met de nieuwe locatie, dus de gecorrigeerde waarden in 1919 zijn 29.3 °C, 29.3 °C en 29.6 °C. Deze correctie beschrijft het grootste deel van de effecten van de veranderingen in meetlocatie en meetopstelling in De Bilt rond 1950. Deze is echter gebaseerd op de 10% warmste dagen, dus niet alleen op de allerwarmste (daarvan bestaan simpelweg niet voldoende parallelmetingen). Het kan zijn dat de correctie op een individuele dag iets meer of minder had moeten zijn. Een belangrijke factor hierbij is de windsnelheid: hoe meer wind, hoe minder groot het temperatuurverschil tussen de beschutte en open plekken.

We vinden dat de windmetingen van 11–13 september vrij laag zijn vergeleken met andere jaren: rond de 3 m/s. Dit geeft aan dat de correctie waarschijnlijk eerder onder- dan overschat is.

Een tweede controle betreft een vergelijking met de heranalyse van de twintigste eeuw van Gil Compo (20CR v2c, 1851–2011). Deze gebruikt alleen drukwaarnemingen en zeewateroppervlaktemperaturen om een zo homogeen mogelijke beschrijving van de toestand van de atmosfeer te geven. Een scatterplot van de 20CR temperatuur geïnterpoleerd naar 52 °N, 5 °O geeft over het algemeen een goede overeenstemming met de gehomogeniseerde meetreeks van De Bilt (Figuur 3). In 1919 geeft 20CR echter nog lagere temperaturen voor de warme dagen dan de gehomogeniseerde waarden, namelijk rond de 26 ºC. Dit is in overeenstemming met ons vermoeden op basis van de lage windsnelheid.

25

20

15

10

5

5

10

15 20 25 Sep Tx De Bilt (gehomogeniseerd)

30

35

Figuur 3. Vergelijking van de temperatuur op 52 �N, 5 �O in de 20CR heranalyse met de gehomogeniseerde temperatuurreeks van De Bilt.

De maand september 1919 is rood weergegeven.

Meteorologica 4 - 2016

27

Figuur 4. Anomale specifieke vochtigheid op 500 hPa (bron: ECMWF analyse vergeleken met ERA-interim). De hoge luchtvochtigheid van de warme lucht op 12 september absorbeert meer opgaande infrarode straling dan normaal.

[Celsius] (anomalies)

voor de hitte gebruiken we het driedaags lopend gemiddelde, vooral omdat in Nederland de gezondheidseffecten toenemen als de hitte meerdere dagen aanhoudt.

De driedaagse maximumtemperatuur in De Bilt werd in 2016 behaald op 13–15 september. Deze was 30.5 °C, ruim 11 graden boven normaal (het gemiddelde over 1981-2010).

Om de kans hierop te bepalen fitten we een GEV functie aan de september-anomalieën van de maximumtemperatuur in De Bilt; de statistici hebben bepaald dat dit de beste functie is om aan het maximum blokken data, geval (90% de 30 Sep 3-day over ave max temperature De in Bilt dit 1901:2015 CI)dagen 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -0.6

-0.4

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Global mean surface temperature (smoothed) Sep 3-day ave max temperature De Bilt 1901:2015 (90% CI)

1

16

[Celsius] (anomalies)

14 12 10 8 6 4 2 gev shift fit 1900 gev shift fit 2016 observed 2016

0 -2

2

5

10

100 return period [yr]

1000

10000

Figuur 5. Driedaags gemiddelde maximumtemperatuuranomalieën in september in station De Bilt en de bijbehorende herhalingstijden, met een fit aan een GEV distributie die opschuift met de wereldgemiddelde temperatuur. Boven: hoogste anomalie in september uitgezet tegen de wereldgemiddelde temperatuur, de dikke rode lijn geeft aan dat de maxima in De Bilt een fractie sneller toenemen vergeleken met de wereldgemiddelde temperatuur. Het paarse vierkantje is de waarde voor 2016, en valt ver buiten de waarnemingen tot nu toe (2016 is niet gebruikt in de fit). Onder: herhalingstijden in het klimaat van 1900 (blauw) en 2016 (rood). De waarnemingen zijn twee keer ingetekend: blauw naar beneden geschoven met de trend voor het klimaat van 1900, rood omhoog geschoven voor het klimaat van 2016.

28

Meteorologica 4 - 2016

van september, te fitten. Deze GEV is echter niet constant maar laat een trend toe in de locatieparameter, wat betekent dat de verdeling op kan schuiven met de opwarming maar niet van vorm verandert. De trend wordt ook gefit, samen met de drie parameters van de GEV (Figuur 5).

We vinden dat de kans op deze driedaags gemiddelde maximumtemperatuuranomalie in De Bilt momenteel ongeveer 1 op 400 jaar is (95% zeker meer dan 70 jaar). Zo’n grote afwijking is derhalve bijzonder zeldzaam. De trend is iets groter dan de wereldgemiddelde opwarming van één graad.

Hierdoor is de kans op zo’n anomalie sinds 1900 met 95% zekerheid groter geworden, maar het is moeilijk te berekenen hoeveel precies. De beste fit geeft een factor 25 keer groter, maar zou op basis van een ruime eeuw aan waarnemingen ook een factor twee of duizend kunnen zijn.

We hebben de berekening ook uitgevoerd voor het gemiddelde van de gehomogeniseerde reeksen van de vijf hoofdstations, en krijgen dan vrijwel dezelfde herhalingstijd in het huidige klimaat: het was dus een zeldzame gebeurtenis. De trend is echter iets kleiner in dit gemiddelde, en wat kleiner dan de wereldgemiddelde stijging. Hiermee volgt dat de kans op drie achtereenvolgende warme dagen in september met grofweg een factor zes is toegenomen, met onzekerheidsmarges die overlappen met de marges van de berekening voor De Bilt.

Conclusies De warme dagen die we half september 2016 in Nederland meemaakten waren uitzonderlijk, ook in het opwarmende klimaat, met een herhalingstijd van meer dan 70 jaar (kans minder dan 2% per jaar) voor een zo grote afwijking ten opzichte van normaal in september. De kans op zo’n anomalie is toegenomen door de opwarming van de aarde, maar op basis van de waarnemingen is het lastig te berekenen hoeveel.

Zoals gewoonlijk werden de hoge temperaturen veroorzaakt door warme lucht uit Spanje, de zogenaamde Spaanse Pluim.

Tijdens de eerste warme dagen werd de warmte nog versterkt door een lokaal broeikaseffect vanwege hoge vochtigheid rond 500 hPa. Dankwoord We danken Wim van den Berg, Robert Mureau en Rob Sluijter voor het kritisch doorlezen van het manuscript.

Literatuur

Shongwe, M.E. et al., 2011. Energy budget of the extreme Autumn 2006 in Europe.

Clim. Dyn. 36, 1055, doi:10.1007/s00382-009-0689-2.

Juryrapport prijsvraag beschrijving broeikaseffect Henk de Bruin (namens de gehele jury) In het juninummer van Meteorologica van dit jaar werd een prijsvraag uitgeschreven met als opdracht om in zo eenvoudige mogelijke bewoordingen het natuurlijke broeikaseffect zodanig uit te leggen dat de geïnteresseerde burger met enige inspanning kan begrijpen waarom broeikasgassen ervoor zorgen dat de inkomende langgolvige straling ontvangen door het aardoppervlak (L+) zo groot is als wordt waargenomen (zie Meteorologica, juni 2016, p. 41), want vereenvoudigde modellen geven allemaal een te lage waarde van L+. Verder werd gesteld dat de winnende inzending als artikel in Meteorologica zou worden gepubliceerd. Er werden vier inzendingen ontvangen. De jury, bestaande uit Jos de Laat, Gerbrand Komen, Huug van den Dool onder voorzitterschap van Henk de Bruin heeft deze bijdragen zoveel mogelijk anoniem beoordeeld. Bij deze beoordeling woog het realistisch beschrijven van L+ zwaar, maar de uitleg moest dus ook geschikt zijn als artikel.

De jury kwam tot het eindoordeel dat aan alle criteria zou

zijn voldaan indien twee inzendingen zouden worden gecombineerd. Daarom heeft de jury deze twee inzenders (Pier Siebesma en Wim Kohsiek) gevraagd hun bijdrage samen te voegen en om te schrijven tot één gemeenschappelijk artikel. Dit is gelukt! Het resultaat is te lezen in dit nummer van Meteorologica (zie pagina 4).

Inmiddels heeft op 8 november jl. op het KNMI de Meteorologica-hoofdredacteur Richard Bintanja de hoofdprijs aan de prijswinnaars uitgereikt (Figuur 1). Deze bestond naast de eeuwige roem uit een exemplaar van het boek “Door de kou bevangen – Vijftig jaar Nederlands onderzoek in de poolgebieden”, A. Buma, A. Scheepstra, R. Bintanja (eindredactie), uitgeverij MaRiSuDa, ISBN 9789081826426 (zie ook Meteorologica, maart 2016, p. 30-31 en https://www.nvbm.nl/ boekenacties).

De jury bedankt alle inzenders heel hartelijk voor hun bijdragen.

Figuur 1. Prijswinnaars Pier Siebesma (tweede van links) en Wim Kohsiek (tweede van rechts), geflankeerd door Henk de Bruin (rechts) en Richard Bintanja (links).

Meteorologica 4 - 2016

29

Meten en weten?

column

Gerard van der Schrier Het is half februari 1979. Een snijdende oostenwind jaagt over de vliegbasis Leeuwarden.

De basis is verlaten – niemand haalt het in z’n hoofd om nu te vliegen – en sergeant Kees1 is niet in zijn beste humeur. Hij is vanavond de sjaak om de meteorologie te verzorgen.

Normaal geen probleem, het meetsysteem is dusdanig geautomatiseerd dat hij vanuit zijn warme kantoor de instrumenten kan aflezen.

Maar er is een probleem met de anemometer.

Het vriest flink en een beetje meegewaaide neerslag vriest op van alles en nog wat vast. De Stevensonhut met aan de oostkant een ijslaagje zal sergeant Kees een zorg zijn, maar over de vastgevroren anemometer maakt hij zich wel zorgen. Dit betekent namelijk dat hij naar buiten zal moeten en in het open veld een meting met de hand-anemometer moet doen. Tien minuten met uitgestrekte arm dat geval vasthoudend, volop in de snerpende wind: sergeant Kees ziet er niet naar uit.

De omstandigheden waarin sergeant Kees de meting heeft gedaan zijn nooit precies duidelijk geworden, maar ik vermoed dat hij de hand-anemometer heeft gepakt, een raampje open deed en z’n arm naar buiten stak om de turbulentie tussen de gebouwen van de vliegbasis te meten zolang hij de kou kon verdragen.

En ’s avonds laat op een verlaten vliegbasis in deze kou is dat vast niet erg lang. De meting van Kees, windkracht 10 uit het oosten, is vervolgens de geschiedenis ingegaan als de sterkste oostenwindstorm ooit waargenomen in Nederland. Dit voorbeeld geeft aan dat het aloude ‘meten is weten’ wel enige nuances behoeft.

Elke meting is betekenisloos zonder uitleg over de omstandigheden waarin de meting is gedaan.

Hierbij zijn de metadata, de data over de data, van even grote betekenis als de data zelf.

Een ander voorbeeld wordt beschreven in de Meteorologica van juni 2016 waarin Theo Brandsma kritisch heeft gekeken naar de metingen van de dagelijkse maximum- en minimumtemperatuur van de vijf hoofdstations in Nederland. Deze stations (De Bilt, Maastricht, Vlissingen, Den Helder/De Kooy en Groningen/Eelde) zijn allemaal in de loop van de geschiedenis wel eens verplaatst. De stations Groningen en Maastricht zijn van de (warme) binnenstad naar het nabijgelegen (koele) vliegveld gegaan: een verplaatsing die rond 1950 bij veel stations in heel Europa is toegepast. Zo’n verplaatsing geeft, zonder aanpassing, een plotselinge afkoeling in de temperatuurreeks. Voor De Bilt speelde er naast een verplaatsing ook een tweede verandering: in 1950 werd de Pago1

30

Meteorologica 4 - 2016

Gefingeerde naam.

de vervangen door een standaard Stevensonhut.

Theo heeft uitgebreid de statistische methode beschreven waarmee hij de dagwaarden voor de maximum- en minimumtemperatuur aanpast aan het moderne deel van de reeks zodat het deel van de metingen die gedaan zijn vóór de verplaatsing vergelijkbaar zijn aan het deel erna. Deze nieuwe interpretatie van de metingen heeft als grote voordeel dat een analyse van klimaatverandering op basis van deze gehomogeniseerde reeksen nauwkeuriger zal zijn.

Betekent dit nu dat elk vertrouwen in de oude metingen op de helling staat? Dat is natuurlijk onzin. Ook in het verleden werd er consciëntieus gemeten met de beste apparatuur die destijds beschikbaar was. Het uitgangspunt van de homogenisatie is om de oude metingen beter te laten aansluiten bij de moderne gegevens, zodat variaties in de metingen die een niet-klimatologische oorzaak hebben en gerelateerd kunnen worden aan het gebruik van bijvoorbeeld een andere opstelling of een ander meetveld, de interpretatie vanuit het perspectief van klimaatvariabiliteit en -verandering niet vertroebelt. En dit is precies wat Theo heeft gedaan.

De aanpassingen van Theo zijn gebaseerd op parallelle metingen die de basis vormen voor de vertaling van metingen op de oude locatie (of opstelling) naar de nieuwe. Deze aanpassingen, die gebaseerd zijn op een statistische methode, worden nu verder onderbouwd door nieuwe parallelmetingen uit te voeren. Op het KNMItestterrein is inmiddels een replica van de oude Pagode gebouwd, met daarnaast de standaard opstelling en een Stevensonhut om temperatuur te meten (zie foto).

Ook de windmeting van sergeant Kees is opnieuw bekeken. Op basis van naburige stations is zijn meting aangepast naar een waarde die wél representatief is voor de wijde omgeving. De recordsterke oostenwind is daarmee gesneuveld, net als een aantal hittegolven door Theo’s aanpassingen van de maximumtemperaturen in De Bilt. Een kleine prijs voor een duidelijke verhaal.

Sponsors van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie

Werken bij KNMI: the best place to be voor onderzoekers!

Colofon Redactie Hoofdredacteur: Richard Bintanja (e-mail: bintanja@gmail.com, tel: 030-2206499) Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Robert Mureau en Rob Sluijter Artikelen en bijdragen Deze kunnen uitsluitend digitaal (bv. per e-mail) te worden aangeleverd, als Word document met figuren apart. Uiterste inleverdata hiervoor zijn: 1 februari, 1 mei, 1 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4. Voor meer informatie over de procedure, zie http://www.nvbm.nl/meteorologica/ informatie_voor_auteurs/ Artikelen uit Meteorologica mogen uitsluitend worden overgenomen na voorafgaande schriftelijke toestemming van de redactie.

Meteorologica (ISSN 0929-1504) verschijnt vier maal per jaar en is een uitgave van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie (NVBM).

Penningmeester en administratie: Olaf vellinga (penningmeester@nvbm.nl) Vormgeving: Colorhouse, Almelo Vermenigvuldiging: Colorhouse, Almelo

Abonnementen Alle leden van de NVBM zijn automatisch geabonneerd op Meteorologica. Ook niet-leden kunnen zich abonneren door 28,- Euro voor vier nummers over te maken naar IBAN: NL66INGB0000626907, BIC: INGBNL2A, ten name van: NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: “Abonnement Meteorologica” en uw adres.

Abonnementen worden telkens aangegaan voor een heel kalenderjaar; bij tussentijdse betaling worden de reeds verschenen nummers van dat jaar toegestuurd. Voor abonnees in het buitenland zijn de kosten 34,- Euro per jaar.

Ook losse nummers kunnen op deze manier worden besteld (zolang de voorraad strekt) voor 9,- Euro per stuk, onder vermelding van de gewenste jaargang en nummer(s). Instellingen betalen 59,- Euro voor een abonnement. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuurnvbm@gmail.com); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

Lid worden van de NVBM Het lidmaatschap van de NVBM kost 50,Euro per jaar. Meer informatie hierover is te vinden op de NVBM website: www.nvbm. nl. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuurnvbm@gmail.com); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

Advertenties Adverteren in Meteorologica is mogelijk.

Advertenties worden geplaatst op 3 formaten: A5, A4 of A3.

Uiterste inleverdata voor advertenties zijn: 1 februari, 1 mei, 1 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4. Tarieven zijn op te vragen bij Richard Bintanja (e-mail: bintanja@gmail.com, tel: 030-2206499).

Sponsorschap NVBM Men kan sponsor worden van de NVBM. Een sponsorschap wordt afgesloten voor minimaal 1 jaar. Een sponsor heeft diverse rechten, o.a.: – Het plaatsen van advertenties in Meteorologica – Plaatsing van het firmalogo in het blad.

– Het bijwonen van congressen e.d. georganiseerd door de NVBM. Voor meer informatie over het sponsorschap kunt u contact opnemen met Richard Bintanja of Olaf Vellinga (zie boven).

Meteorologica 4 - 2016

31

Werken bij het KNMI: the best place to be voor onderzoekers!

Het weer is grillig, de bodem beweegt en het klimaat verandert. Voor onze veiligheid en welvaart moeten we weten welke risico’s en kansen dit oplevert.

En: hoe we ons het beste kunnen voorbereiden.

Die kennis heeft het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) in huis als het nationale kennis- en datacentrum voor weer, klimaat, oceanografie en seismologie. Betrouwbaar, onafhankelijk en gericht op wat Nederland nodig heeft. Voor een veilig Nederland dat voorbereid is op de invloed van weer, klimaat en aardbevingen.

Voorbereiden, waarschuwen en adviseren

In ons dichtbevolkte land van water, wind en dijken leven we al eeuwenlang met de elementen. Nu de aarde opwarmt, de zeespiegel stijgt en extreem weer vaker voorkomt, groeit de kans dat het weer ons onaangenaam verrast.

De weerkamer van het KNMI staat 24/7 paraat om Nederlanders te waarschuwen als er gevaarlijk of extreem weer dreigt. Tijdig, gericht en met oog voor de impact van het verwachte weer.

Evalueren, onderzoek en wetenschap

Na elke gebeurtenis maken we de balans op. We plaatsen incidenten in een bredere context. We willen ervan leren en nieuwe kennis opdoen. Zodat we risico’s preciezer kunnen bepalen en onze kwaliteit als kennisinstituut kunnen waarborgen. Uniek aan het KNMI is de koppeling tussen operationeel en wetenschap. Praktijkervaringen kunnen meteen wetenschappelijk onderzocht worden. Kennis kan direct ingezet worden ten behoeve van de operationele diensten van het KNMI.

Uniek onderzoek bij het KNMI

In de R&D vakgroepen van het KNMI wordt gewerkt aan verbetering van het waarneemsysteem en van de modellen.

Unieke expertise ligt op het gebied van satellietmetingen van de atmosferische samenstelling. Het KNMI heeft de wetenschappelijke leiding over het TROPOMI satellietinstrument dat in 2017 zal worden gelanceerd. TROPOMI is de opvolger van OMI, en zal de mondiale luchtkwaliteit in kaart brengen. Ook wordt gewerkt aan innovatieve metingen met kleine sensoren op de grond. Op het gebied van modellering wordt gewerkt aan het HARMONIE hoge-resolutie model.

Werken bij het KNMI?

Voor onze R&D vakgroepen zoeken we regelmatig onderzoekers, zowel OIO’s als post-doc’s, die een bijdrage willen leveren aan ons internationaal hoog gewaardeerde onderzoek.

Kijk voor onze actuele vacatures op www.werkenvoornederland.nl/knmi.