Meteorologica juni 2014

Jaargang 23 -

nr.

2 - Juni 2014

METEOROLOGICA P I L OT E N G AT E N HOE VLIEGTUIGEN WOLKEN KUNNEN LATEN VERDWIJNEN

Uitgave

van de

Nederlandse Vereniging

ter

Bevordering

van de

Meteorologie

Inhoudsopgave

8

4

Vliegtuiggaten op MODIS-beelden

Kees Floor

8

De nieuwe KNMI'14 klimaatscenario's voor Nederland

Albert Klein Tank, Jules Beersma, Janette Bessembinder, Bart van den Hurk, Geert Lenderink, Bernadet Overbeek

12

12 Methaan door de bocht

Sander Houweling

16 Het belang van directe waarnemingen van

langgolvige straling

20

Henk de Bruin, Huug van den Dool

20 De Nederlandse Poolexpeditie van 1882/83

Kees Dekker

22 Promoties

Wim van den Berg

23 Column: Een front in 1905

Huug van den Dool

24 Klimaatoverzicht - Komt El Niño er weer aan?

Van

de hoofdredacteur

"Een nieuwe lente en een nieuw geluid..." schreef de uittredend hoofdredacteur Leo Kroon in het afgelopen nummer, zijnde de zinsnede waarmee hij tien jaar eerder zijn hoofdredacteurschap inluidde. Een prachtige openingszin, die ik hier graag opnieuw gebruik vanwege mijn grote respect voor Leo, die in de tien jaar dat hij aan het roer van Meteorologica stond met een nietsontziende inzet en doorzettingsvermogen een prachtig blad heeft gemaakt, 40 (!) stuks in totaal. Ik wil hem daarvoor enorm bedanken, en ik denk dat ik dat uit naam van alle lezers doe. Uiteraard gaat deze dankzegging ook uit naar de overige redactieleden, die hem daarbij terzijde stonden. Gelukkig voor mij zijn zij allen aangebleven, want als hoofdredacteur zijn mijn eerste voorzichtige pogingen om her en der wat aan te passen – voorspelbaar – gepaard gegaan met vallen en opstaan, waarbij ik in de opsta-fases telkens geholpen ben door dit uiterst ervaren redactieteam, en trouwens ook door Rob Stevens die het blad kundig opmaakt.

Het is namelijk nog niet zo eenvoudig om een prachtig blad als Meteorologica

te verbeteren, en we gaan natuurlijk niet veranderen om te veranderen.

Inhoudelijk was het blad al van een hoog niveau, en dat zal uiteraard zo blijven. Toch zijn er qua uiterlijk in dit nummer al enkele vernieuwingen zichtbaar, te beginnen bij de omslag.

Ook binnenin zijn een paar lay-out aanpassingen doorgevoerd, waarbij het doel was om de duidelijkheid en leesbaarheid te vergroten: het oog wil ook wat! Zoals gezegd, met de inhoud was helemaal niets mis, vooral door de uitstekende bijdragen van alle auteurs, maar we gaan proberen een volgende stap te maken om van Meteorologica een nóg professioneler en beter leesbaar blad te maken.

Tenslotte: ik weet niet of ik het net als Leo tien jaar vol zal houden als hoofdredacteur, maar wat ik wel weet is dat ik mij de komende jaren – samen met de gehele redactie – volledig ga inzetten om van Meteorologica een prachtig blad te maken, met inhoudelijke interessante artikelen en prettig om te lezen. En wat Leo betreft, het zou mij verbazen als we zijn laatste trucje wat betreft Meteorologica al hebben gezien...

Geert-Jan van Oldenborgh

26 Seizoensoverzicht

Klaas Ybema en Harm Zijlstra 28 Verslag ALV en symposium 'Mobiele meteorologie'

Michael Mayenburg 28 Meer sneeuw op de Noordpool

Frank Selten 30 Column: Klimaatscenarios's en hiaten in de derde

wereld

Kees Stigter

31 NVBM Sponsors en Colofon Advertenties 2 Wittich en Visser 10 Delta Ohm 11 Wageningen Universiteit 15 Catec 27 MeteoGroup 29 Utrecht University 32 Buienradar

Cover foto Pilotengat gevuld met uitsneeuwende cirrus (cirrus met virga), waarin een bijzon zichtbaar is.

Foto: Mark Ayers.

Meteorologica 2 - 2014

3

Vliegtuiggaten op MODIS-beelden Kees Floor In 1915 werd in de Italiaanse Alpen in Zuid-Tirol voor het eerst een vliegtuigstreep waargenomen (Gosnell 2007)1. Aanvankelijk bleven de contrails een zeldzame verschijning. Met de toename van het vliegverkeer ging het bijzondere er echter snel af en inmiddels is het verschijnsel algemeen bekend.

Pas in de jaren tachtig van de vorige eeuw bleek dat vliegtuigen bewolking niet alleen kunnen veroorzaken, maar ook kunnen laten verdwijnen (Hobbs 1985). Als ze tijdens het opstijgen of het landen een uit onderkoelde druppels bestaande wolkenlaag doorkruisen, laten ze daarin soms een rond of ovaal gat achter (Figuur 1).

Vliegt men op min of meer constante hoogte door de bewolking, meestal dunne lagen altocumulus, dan ontstaat onder dergelijke omstandigheden een langgerekt spoor (Figuur 2). De gaten zijn doorgaans deels gevuld met cirrusbewolking met valstrepen (virga). Vliegtuiggaten in bewolking werden voor het eerst waargenomen in 1939 (Schumann 1940)2; de eerste Nederlandse waarneming van het verschijnsel komt uit 1942 (Zwart 1969)3. Een verband met het vliegverkeer werd echter pas voor het eerst geopperd door de uitsluitend met zijn initialen aangeduide R.M.P. (1948). In de periode 1940-1985 deden talrijke mogelijke verklaringen de ronde, soms plausibel, maar veelal ook ronduit bizar (Hobbs 1985). Als mogelijke oorzaken werden naast natuurlijke of kunstmatige cloud seeding onder meer genoemd: atoomproeven, meteoren, vliegende schotels, restanten van tropische cyclonen en uit vliegtuigen gegooide ballast.

Onderkoeld water De temperatuur van de wolkenlaag waarin de verschijnselen zich voordoen bedraagt doorgaans min 10 tot min 20 graden; ter vergelijking: vliegtuigstrepen ontstaan bij temperaturen van min 40 graden. De gaten worden pas 10-20 minuten na de doorkomst van een vliegtuig zichtbaar; dat is ook de reden dat het verband met het vliegverkeer niet vanaf de eerste waarnemingen werd gelegd. Na het ontstaan breiden de gaten zich nog ongeveer een half uur geleidelijk uit om een maximale diameter in de orde van 5 kilometer te bereiken; na een tot twee uur zijn ze meestal weer opgevuld en verdwenen, al zijn er ook vliegtuiggaten gerapporteerd met een levensduur van 3 uur.

Aanvankelijk is het gat of het spoor deels gevuld met cirrusbewolking; de ijskristallen in die bewolking maken middels het Findeisen-Bergeronproces korte metten met de eventueel nog aanwezige onderkoelde waterdruppels. Het bevriezingsproces van de onderkoelde waterdruppels wordt in gang gezet door adiabatische expansie van de lucht achter de propellers en – bij straalvliegtuigen achter de vleugels; daarbij kan de lucht soms wel 20 graden afkoelen en koud genoeg worden om spontane nucleatie te doen optreden. De uitstoot van waterdamp en condensatiekernen speelt geen rol (Heymsfield et al., 2010). De bevriezingswarmte die vrijkomt, verwarmt de lucht, die vervolgens gaat opstijgen.

Tegen wat je zou verwachten in zijn

Figuur 1. Vliegtuiggat (pilotengat, punch hole cloud, hole punch cloud of fallstreak cloud), gevuld met uitsneeuwende cirrus (cirrus met virga), waarin een bijzon zichtbaar is. Foto: Mark Ayers.

4

Meteorologica 2 - 2014

de waterwolken rond het gat daardoor kouder dan de cirrus binnenin. Ter compensatie van de opstijgende luchtbewegingen ontstaan rondom of aan weerszijden ervan daalbewegingen, die het door het vliegtuig veroorzaakte gat of spoor doen groeien en de randen scherp maken (Heymsfield et al., 2011). Als de cirrus is ‘uitgesneeuwd’, resteert een wolkenloos gebied, dat geleidelijk opvult.

Foto’s Vliegtuiggaten worden tegenwoordig in de wijde omgeving van grotere vliegvelden geregeld waargenomen en gefotografeerd. Verscheidene foto’s van enthousiaste weerwaarnemers en wolkenfotografen belandden op internet, zij het onder uiteenlopende namen. In het Nederlands kun je het beste zoeken onder ‘pilotengat’, in het Engels worden ‘punch hole cloud’, ‘hole punch cloud’ en ‘fallstreak hole’ gebruikt om de door het vliegverkeer veroorzaakte gaten in de altocumuluslaag aan te duiden. De verwante langgerekte sporen worden ‘canal cloud’ genoemd; hieronder houden we het op ‘vliegtuigstraten’. De genoemde Engelse zoektermen komen overigens geen van alle voor in de Glossary of Meteorology (AMS, z.j.) Ze moeten niet verward worden met de wél in de glossary vermelde ‘dissipation trails’ of kortweg ‘distrails’, het tegenovergestelde van een vliegtuigstreep. Een distrail is een wolkenloos spoor dat soms ontstaat als de verbrandingswarmte van de vliegtuigmotoren leidt tot verdamping van de bewolking erachter. Er vindt bij de vorming van distrails geen ijsvorming plaats en sluierbewolking laat zich niet zien. Overigens heeft het toch zin om op ‘distrails’ te googelen, omdat lang niet

iedereen, mogelijk bijna niemand, de definitie uit de glossary of de terminologie van Heymsfield et al. (2010) kent en aanhoudt.

Figuur 1 geeft een voorbeeld van een vliegtuiggat. Het gat is gevuld met cirrusbewolking, wat niet alleen blijkt uit de vage randen en structuren, maar ook uit de aanwezigheid van een bijzon. Bijzonnen en andere haloverschijnselen zijn namelijk alleen te zien in bewolking die uit ijskristallen bestaat. De cirrus bevindt zich op dezelfde hoogte of bij uitsneeuwen zelfs lager dan de altocumulus. Dat botst dus enigszins met de klassieke indeling van wolkengeslachten, die cirrus situeert in de bovenste wolkenetage met op gematigde breedten een hoogte van 5-12 kilometer, terwijl altocumulus wordt gerekend tot de middelbare bewolking op 2-7 kilometer hoogte (KNMI, 1980). Figuur 2 laat een vliegtuigstraat zien, gefotografeerd in de omgeving van Manchester.

MODIS-beelden Vliegtuiggaten en -straten zijn zo nu en dan ook te zien op MODIS-beelden.

Dat is overigens geen vanzelfsprekende zaak. Zo is het niet altijd duidelijk of je een gat in de bewolking zo maar mag toeschrijven aan een wisselwerking met het vliegverkeer. Daarnaast kan andere bewolking in de weg zitten: ze kan op de voorgrond het effect afschermen of op de achtergrond het contrast tussen het gat en de bewolking waarin het gat zit, verkleinen. Verder is het verschijnsel niet zo groot, zodat je je eigenlijk een hogere resolutie zou wensen dan de 250 meter waarover MODIS beschikt. Overigens is het verschijnsel toch ook al waargenomen op GOES-beelden met een resolutie van slechts 1 kilometer (Corfidi and Brandli 1986; Duda and Minnis 2002).

Tenslotte hebben zowel waterwolken als ijswolken op zichtbaarlichtbeelden een witte tint, zodat een gat of een spoor in witte waterwolken, zeker in de beginfase, deels is opgevuld met witte, niet contrasterende cirrus.

Oneigenlijke kleuren Aan dat laatste is overigens wel wat te doen: we kunnen onze toevlucht nemen tot beeldpresentaties die een duidelijk onderscheid laten zien tussen waterwolken en ijswolken. Dat is bijvoorbeeld het geval bij de beelden in oneigenlijke kleuren die zijn gebaseerd op stralingsmetingen in de MODIS-banden 3 (blauw; 0,479 mm), 6 (kortgolvig infrarood; 1,652 mm) en 7 (kortgolvig infrarood; 2,155 mm). In de uiteindelijke beelden is

Figuur 2. Vliegtuigstraat (canal cloud), 4 september 2012, Hale, 15 kilometer ten zuidwesten van Manchester, Engeland. Foto: Vincent Phillips.

de kleur rood toegewezen aan informatie uit band 3, terwijl band 6 en 7 respectievelijk de kleuren groen en blauw van de monitor aansturen. Sneeuw en ijs reflecteren zeer goed in het zichtbaar licht en absorberen licht in het kortgolvig infrarood. Doordat band 3 de enige is die gereflecteerd zichtbaar licht toont, krijgen sneeuw en ijs een opvallende rode kleur. De kleine druppeltjes van waterwolken verstrooien het licht in alle drie de banden en zijn daardoor wit. Het kleurcontrast tussen de witte altocumulus rond de vliegtuiggaten en aan weerszijden van de vliegtuigstraten enerzijds en de roodgekleurde cirrus erin anderzijds is dan ook groot.

Figuur 3 geeft een voorbeeld van hoe vliegtuiggaten en -straten er op MODIS367-beelden uit zien. Deze situatie van 6 november 2013 werd eerder beschreven op basis van satellietbeelden van METEOSAT en Suomi NPP door Kerk-

mann et al. (2013), die overigens het onderscheid tussen vliegtuigstraten (canal clouds) en distrails niet maken.

Het MODIS-beeld is opgebouwd uit twee opeenvolgende overkomsten van de Terra-satelliet. We zien onder andere een vliegtuiggat boven de Achterhoek (rechtsonder) en een tweede meer naar het noorden boven Zuid-Drenthe (zie ook de uitvergroting van de bewolking boven Nederland in Figuur 4). Ten westen daarvan bevindt zich boven Utrecht en Het Gooi een vliegtuigstraat; een kleiner exemplaar ligt boven NoordHolland. Boven Engeland en de Noordzee bevinden zich nog talrijke andere vliegtuiggaten en -straten; ze zijn op het MODIS-367-beeld veel makkelijker terug te vinden dan in Figuur 5 en andere MODIS-143-beelden in natuurlijke kleuren, gebaseerd op data uit de banden 1 (rood; 0,670 mm), 4 (groen; 0,565 mm) en 3.

Figuur 3. Satellietbeeld van vliegtuiggaten en -straten boven Nederland, de Noordzee en Engeland, 6 november 2013. Instrument: MODIS, banden 3, 6 en 7. Satelliet: Terra. Bron: NASA’s Worldview.

Meteorologica 2 - 2014

5

presentatie.

Figuur 4. Waterwolken met vliegtuiggaten en -straten, herkenbaar aan de rode tint van de bijbehorende cirrus. Detail uit Figuur 3, rechtsonder.

MODIS-721 Het verschil tussen waterwolken en ijswolken is ook goed zichtbaar op MODIS-beelden in oneigenlijke kleuren gebaseerd op data uit de banden 7, 2 (nabij-infrarood; 0,876 m) en 1. In de uiteindelijke beelden is de kleur rood toegewezen aan informatie uit band 7, terwijl band 2 en band 1 respectievelijk de kleuren groen en blauw van de monitor aansturen. De kleine druppeltjes van waterwolken verstrooien het licht weer in alle drie de banden en zijn daardoor wit. Sneeuw en ijs reflecteren goed in band 1 en 2, maar absorberen het licht in het kortgolvig infrarood (IR-B) van golflengteband 7; ze krijgen daardoor op

deze beelden een markante blauwgroene tint.

Een voorbeeld van een MODIS-721beeld met vliegtuiggaten en -straten is afgebeeld als Figuur 6. De situatie is van 29 november 2013, is ontleend aan het WDR-weerbericht van die dag en toont het verschijnsel boven Beieren in de omgeving van München. De noordzijde van de besneeuwde en daardoor in blauwgroene tinten weergegeven Alpen is onderin het beeld nog net te zien. Vergelijking van de hier getoonde weergave met de zichtbaarlichtbeelden in het TVweerbericht van de WDR (2013) toont weer de meerwaarde van de hier gekozen

Frequenties Om gevoel te krijgen voor hoe vaak vliegtuiggaten en -straten op satellietbeelden voorkomen, verzamelde ik via zoekopdrachten op internet dagen waarop ze zich hadden voorgedaan boven Nederland of een van de ons omringende landen. De zoektocht leverde uiteindelijk 30 dagen op in de periode oktober 2003 - februari 2014. De meeste gevallen (25) zijn van 2011 of later. In de jaren daarvoor was het op internet plaatsen van weerfoto’s kennelijk minder algemeen dan tegenwoordig; ook kunnen oudere opnamen weer verwijderd zijn. Sommige fotografen beschouwen het verschijnsel of hun foto daarvan als uniek; andere, vermoedelijk ervarener of beter geïnformeerde waarnemers, vermelden dat ze het verschijnsel geregeld zien. Hobbs (1985) voert een Californische waarnemer op, die vier maal een vliegtuiggat zag binnen zes maanden.

Van 6 van de 30 op de hier beschreven manier verzamelde dagen waren geen MODIS-beelden beschikbaar. In de helft van de 24 resterende gevallen was er niets te zien. Naast de genoemde factoren die de zichtbaarheid van het verschijnsel op satellietbeelden bemoeilijken, speelt ook een rol dat de vliegtuiggaten en -straten in sommige gevallen pas ontstaan na overkomst van de satelliet of ervoor al weer zijn opgevuld. Op de overige 12 dagen was het verschijnsel op MODISbeelden te zien, zij het meestal lang niet zo duidelijk als op de bij dit artikel geplaatste satellietbeelden.

Heymsfield et al. (2011) gingen na hoe vaak de omstandigheden in de atmosfeer in een straal van 100 kilometer rond een aantal grote vliegvelden geëigend waren voor het optreden van vliegtuiggaten en -straten. Schiphol zat er niet bij, maar Londen Heathrow, Frankfurt en Parijs Charles de Gaulle wel. Ze kwamen voor de genoemde luchthavens uit op ongeveer 4 procent van de tijd, een getal dat vermoedelijk ook voor Schiphol van toepassing is. Het heeft dus, gezien deze schatting en gezien de ruime aanwezigheid van in Nederland genomen foto’s van het verschijnsel op internet, zin om bij de aanwezigheid van dunne lagen altocumulus uit te kijken naar vliegtuiggaten en -straten.

Fuguur 5. Satellietbeeld in natuurlijke kleuren van vliegtuiggaten en -straten boven de Noordzee en Engeland, 6 november 2013. Vergelijk dit beeld met het gedeelte linksboven in Figuur 3. Instrument: MODIS, banden 1, 4 en 3. Satelliet: Terra. Bron: NASA’s Worldview.

6

Meteorologica 2 - 2014

Wetenschappelijk geheugenverlies Van de meteorologische literatuur is vanaf ongeveer 1990 nagenoeg alles digitaal beschikbaar en op te zoeken via internet. Voor eerder gepubliceerde waarnemingen en onderzoeksresultaten zijn we vaak nog aangewezen op papier. Vandaar dat NVBM-erelid Jon Wieringa tijdens het NVBM- symposium van november 2013 jonge onderzoekers opriep om ook af en toe eens een bibliotheek in te duiken. Zo voorkom je dat eerdere onderzoeksresultaten in de vergetelheid raken.

Wieringa blijkt niet de enige die het probleem onderkent. In een commentaar op de artikelen van Heymsfield et al. (2010, 2011), waarin ze het ontstaan en de ontwikkeling van vliegtuiggaten bespreken, wijst Hindman (2013) op het ontbreken van verwijzingen naar een door hem in 1968 reeds voorgesteld en door de auteurs omarmd circulatiemechanisme dat daarbij een rol speelt.

Het mechanisme kwam in 1969 opnieuw ter sprake in een artikel dat verscheen in BAMS, - nota bene hetzelfde tijdschrift waarin veel later ook de bijdragen van Heymsfield et al. het licht zagen, - en waarnaar een verwijzing eveneens ontbrak. ‘De auteurs kunnen dit BAMS-artikel uit 1969 gemakkelijk over het hoofd gezien hebben’, zo vergoelijkt Hindman hun omissie, ‘omdat het tijdschrift pas vanaf 1970 digitaal beschikbaar is’.

Het in de vergetelheid raken van eerdere publicaties is overigens niet iets van uitsluitend het digitale tijdperk. Hobbs (1985) geeft talrijke voorbeelden van publicaties uit de jaren 40, 50 en 60 van de vorige eeuw met foto’s en mogelijke verklaringen van vliegtuiggaten en -straten. Wat ze gemeen hebben is dat er in geen van de artikelen wordt verwezen naar een van de eerdere publicaties; Zwart (1969), niet bekend in de Verenigde Staten door de taalbarrière en/of de te laag ingeschatte impactfactor van het Nederlandstalig tijdschrift Hemel en Dampkring, vormt hierop een overtuigende uitzondering. En ondanks de vele meldingen bleef het verschijnsel onder wolkenfysici nagenoeg onbekend. Hobbs waagt zich dan ook aan de voorspelling dat de vliegtuiggaten nog vele malen herontdekt zullen worden; dankzij de internetfoto’s en de daarbij geplaatste toelichtingen kunnen we tegenwoordig inderdaad van verscheidene van deze herontdekkingen getuige zijn. ‘Is er nog wel iets nieuws, naast alles wat is vergeten?’, zo verzucht Hobbs. Hij karakteriseert het gebeuren als wetenschappelijk geheugenverlies.

Literatuur Duda, D. P., and P. Minnis, 2002: Observations of aircraft dissipation trails from GOES. Mon. Wea. Rev., 130, 398–406.

Gosnell, M., 2007: Flight Lines, Why contrails hang around.

Air and Space Magazine, juli 2007.

Heymsfield, A.J. et al., 2010: Aircraft-induced hole punch and canal clouds: Inadvertent cloud seeding ���������� Bull. Americ. Meterol. Soc., 91 (6), 753-766.

Heymsfield, A.J. et al., 2011: Formation and Spread of Aircraft-Induced Holes in Clouds. Science 333, 1 July.

Hindman, W., 2013: Comments on “Aircraft-Induced Hole-Punch and Canal Clouds: Inadvertent Cloud Seeding”, Bull. Americ. Meterol. Soc., 94 (9), 1407.

Hobbs, P.V., 1985: Holes in clouds, a case study of scientific amnesia, Weatherwise oktober 1985, 254-258.

KNMI, 1980: Wolkenatlas, ’s-Gravenhage.

Pedgley, D.E., 2008: Some thoughts on fallstreak holes, Weather 63 (12), 356-360.

R.M.P. 1948: Man made cirrus? Weather 3, 232.

Schumacher, V. C., 1940: Beobachtungen an einer Altokumulusdecke. Z. Angew. Meteor 57, 214-220.

Zwart, B., 1969: Door vliegtuigen veroorzaakte gaten in wolkenbanken. Hemel en Dampkring 67, 242-249.

Internet AMS, z.j.: Dissipation trail, Glossary of Meteorology.http:// glossary.ametsoc.org/wiki/Distrail

Kerkmann, J. et al., 2013: Distrails over Central Europe. https://www.eumetsat.int/website/home/Images/ImageLibrary/DAT_2085276.html NASA, z.j.: Worldview. https://earthdata.nasa.gov/labs/ worldview/ WDR, 2013: Weerbericht van 29 november 2013. www. youtube.com/watch?v=T1cbvHGvDI

Voetnoten 1 Verscheidene Amerikaanse auteurs houden 1919 aan, het jaar waarin de waarneming uit 1915 werd gepubliceerd.

2

Volgens Hobbs (1985) bevat Cave (1926) al een foto van een vliegtuiggat.

Pedgley (2008) schrijft echter dat de verzamelingen wolkenfoto’s uit de jaren 20 van de vorige eeuw, waaronder de expliciet genoemde van Cave (1926), geen voorbeelden bevatten van vliegtuiggaten. Cave ’s boek [Cave, C.J.P., 1926: Clouds, Cambridge] kon ik niet vinden in de KNMI bibliotheek; daarom houd ik hier, net als de meeste geraadpleegde auteurs, Schumacher (1940) aan als oudste bron.

3

Een van de eerste Nederlandse waarnemers die een vliegtuiggat beschreef, karakteriseerde het verschijnsel als een wak in de bewolking. Doordat ‘wolkenwak’ in 2013 met een andere betekenis werd gekozen tot weerwoord van het jaar, heb ik het woord wak in de tekst vermeden.

Figuur 6. Satellietbeeld van vliegtuiggaten en -straten boven Beieren, omgeving München, 29 november 2013. Instrument: MODIS, banden 7, 2 en 1. Satelliet: Terra. Bron: NASA’s Worldview.

Meteorologica 2 - 2014

7

De nieuwe KNMI’14-klimaatscenario’s voor Nederland Albert Klein Tank, Jules Beersma, Janette Bessembinder, Bart van den Hurk, Geert Lenderink, Bernadet Overbeek (KNMI) De wereldwijde opwarming die wordt veroorzaakt door de uitstoot van broeikasgassen door de mens, beïnvloedt ook het Nederlandse klimaat inclusief de zeespiegel. Ondanks de grilligheid die zo kenmerkend is voor het Nederlandse klimaat is duidelijk dat een deel van de veranderingen nu al merkbaar is. Veel van de huidige klimaattrends zullen in de toekomst doorzetten en maken het noodzakelijk om na te gaan of Nederland zich verder moet aanpassen. Om dit mogelijk te maken presenteert het KNMI vier nieuwe klimaatscenario’s. De nieuwe scenario’s nemen de resultaten van het onderzoek van de afgelopen jaren mee. Ze wijken op onderdelen af van de vorige generatie KNMI’06-klimaatscenario’s uit 2006, omdat inzichten zich verder hebben ontwikkeld.

Elk scenario geeft een samenhangend beeld van veranderingen in twaalf klimaatvariabelen, waaronder temperatuur, neerslag, zeespiegel en wind. Het gaat om veranderingen niet alleen in het gemiddelde klimaat, maar ook in de extremen, zoals de koudste winterdag en de maximum uurneerslag per jaar. De veranderingen gelden voor het klimaat rond 2050 en 2085 ten opzichte van het klimaat in de referentieperiode 19812010, zoals gepubliceerd in de Bosatlas van het klimaat (KNMI, 2011). De KNMI’14-scenario’s bevatten de vier combinaties van twee uiteenlopende waarden voor de wereldwijde temperatuurstijging, ‘Gematigd’ en ‘Warm’, en twee mogelijke veranderingen van het luchtstromingspatroon, ‘Lage waarde’ en ‘Hoge waarde’. Samen beschrijven ze de hoekpunten waarbinnen de klimaatverandering in Nederland zich, volgens de nieuwste inzichten, waarschijnlijk zal voltrekken (Figuur 1).

Een uitgebreide tabel in het rapport (KNMI, 2014) en op de website (www. klimaatscenarios.nl) toont de gevolgen

voor het klimaat in Nederland van door de mens veroorzaakte wereldwijde klimaatverandering rond 2050 en 2085. Daarbij is een schatting gegeven van het aandeel van natuurlijke variaties in het klimaat, schematisch weergegeven met de grijze cirkels in Figuur 1 en de grijze blokken in de Figuren 2 en 4. Als de klimaatverandering volgens de scenario’s groot is ten opzichte van de verandering door natuurlijke variaties, dan verschilt het klimaat in de toekomst duidelijk van dat in de afgelopen eeuw.

Als de klimaatverandering volgens de scenario’s relatief klein is, dan blijven de natuurlijke Figuur 1. Schematische weergave van de vier klimaatscenavariaties de belangrijkste factor rio's. bij adaptatie. is op de langere termijn vooral afhanVolgens de vier scenario’s bedraagt de kelijk van de uitstoot van broeikasgasopwarming in Nederland tussen de 1,0 en sen. Maar in de komende decennia zijn 2,3 graden Celsius rond 2050 en tussen de onduidelijkheid over de gevoeligheid de 1,3 en 3,7 graden Celsius rond 2085 (Figuur 2). Winters worden merkbaar zachter en zomers merkbaar warmer. De bandbreedte in de berekende opwarming

Figuur 2. Winter- en zomertemperatuur in De Bilt: waarnemingen (drie 30-jaar gemiddelden, in blauw), KNMI'14-scenario (2050 en 2085, in vier kleuren) en natuurlijke variaties (in grijs). Dit zijn natuurlijke variaties van 30-jaar gemiddelden.

8

Meteorologica 2 - 2014

Figuur 3. Zeespiegel aan de Nederlandse kust zoals waargenomen en volgende de KNMI'14scenario's. In plaats van 30-jaar gemiddelden worden gladgestreken curves getoond, omdat zeespiegelstijging een proces is met een regelmatige verandering. Om de band voor WL en WH zichtbaar te maken is die iets verder doorgetrokken.

Figuur 4. Neerslagklimaat in Nederland zoals waargenomen en volgens de KNMI'14-scenario's voor 2050 en 2085.

van het klimaat voor die broeikasgassen en de mate waarin in Nederland het luchtstromingspatroon verandert zeker zo belangrijk.

Het tempo van zeespiegelstijging aan de Noordzeekust neemt toe van de huidige 2 mm per jaar tot ergens tussen het dubbele en zesvoudige rond 2085. Het zeeniveau zelf is rond die tijd met 25 tot 80 cm gestegen (Figuur 3). Dit verschil is vooral afhankelijk van het verschil in wereldwijde opwarming tussen de scenario’s.

De neerslaghoeveelheid in toekomstige winters neemt toe met 3 tot 17% rond 2050, en met 4 tot 30% rond 2085 (Figuur 4). Neerslagpieken in de winter nemen dienovereenkomstig toe. De sterke stijging van de neerslaghoeveelheid in de winter die over de afgelopen eeuw is gemeten zet door in de toekomst, maar met hoeveel is zeer lastig te bepalen.

De berekende bandbreedte hangt vooral samen met de mate waarin bij ons het luchtstromingspatroon verandert.

De neerslagtrend in toekomstige zomers is niet eenduidig (Figuur 4). De kans op

langdurige zomerdroogte neemt naar het einde van de eeuw toe, maar op momenten dat het regent zal de intensiteit van zomerse buien in de toekomst volgens alle scenarioberekeningen fors hoger zijn. Ook hagel en onweer worden in alle scenario’s heviger. De onzekerheid wat betreft toekomstige zomerneerslag vindt zijn weerslag in de vier scenario’s.

Afhankelijk van de mate van verandering van het luchtstromingspatroon, verandert er weinig aan de zomerneerslag of gaan we duidelijk richting uitdroging die sterker wordt naarmate de eeuw vordert. De heviger buien worden veroorzaakt door de toename van de hoeveelheid waterdamp in de lucht bij een opwarmend klimaat.

Stormen veranderen nauwelijks in sterkte. Wel kan, afhankelijk van het scenario, de wind in de winter vaker uit het zuidwesten gaan waaien. Het wind- en stormklimaat vertoont grote natuurlijke variaties en toekomstige veranderingen in windsnelheid zijn klein. In twee scenario’s neemt het aantal dagen met windrichting tussen zuid en west in de winter toe.

De nieuwe KNMI’14-klimaatscenario’s schetsen een completer beeld van ons toekomstig klimaat dan tot nu toe beschikbaar was, inclusief mist, zonnestraling, verdamping en luchtkwaliteit, en inclusief veranderingen van extreme weersituaties. De scenario’s laten ook zien hoe grillig ons klimaat van nature is en hoe die grilligheid zal veranderen. Ze schetsen dus ook de veranderingen in de uitersten van ons grillige klimaat. Zware buien, hittegolven, gladheid of mist, dát is waar onze samenleving kwetsbaar voor is. Beelden van toekomstig weer (Figuur 5) kunnen de ontwrichtende gevolgen van klimaatverandering op regionale of zelfs lokale schaal zichtbaar maken. Dit is een nieuwe ontwikkeling die heel bruikbaar is om Nederland robuust te maken voor de toekomst.

Nederland is één van de eerste landen die de wereldwijde resultaten van het 5e IPCC rapport vertaalt naar nationaal niveau. Dit biedt een handvat voor aanpassing aan klimaatverandering. De scenario’s bieden een leidraad voor berekeningen van de gevolgen van klimaatverandering en voor het ontwikkelen van strategieën om Nederland aan te passen aan toekomstige klimaatverandering. Dit geldt niet alleen voor bijvoorbeeld het waterbeheer, maar ook voor gezondheidszorg, energievoorziening, transport, mobiliteit, landbouw en natuurbeheer.

De nieuwe KNMI’14-klimaatscenario’s maken het mogelijk om de risico’s en kansen voor deze sectoren in kaart te brengen.

Referenties: KNMI, 2011: De Bosatlas van het Klimaat. Noordhoff Uitgevers, Groningen, KNMI, De Bilt, 112 pp. www. klimaatatlas.nl KNMI, 2014: KNMI’14-klimaatscenario’s voor Nederland; Leidraad voor professionals in klimaatadaptatie, KNMI, De Bilt,

Figuur 5. Situatie met meer dan 100 mm neerslag in twee dagen in augustus 2010 (links), en de transformatie naar een 2 �C warmer klimaat (rechts).

Meteorologica 2 - 2014

9

10

Meteorologica 2 - 2014

Meteorologica 2 - 2014

11

Methaan door de bocht Sander Houweling (SRON, IMAU) Kooldioxide trok het afgelopen jaar de aandacht doordat de mondiaal gemiddelde mengverhouding voor het eerst boven de 400 ppm kwam. Dat wil zeggen, voor het eerst sinds de natuurlijke achtergrondwaarde, naar schatting rond 25 miljoen jaar geleden, langzaam onder dit niveau daalde. Voor methaan is het lastiger om zo ver in de tijd terug te gaan, maar even leek het erop dat we voor het laatste maximum niet verder terug hoefden dan de laatste millenniumwisseling (zie Figuur 1). De mondiale groei van methaan stagneerde rond het jaar 2000 en op een aantal meetstations in het zuidelijk halfrond was in de daarop volgende jaren zelfs een lichte daling waarneembaar. In 2007, niet lang nadat het besef hiervan ook buiten wetenschappelijke kringen was doorgedrongen, begonnen de methaanconcentraties echter alweer te stijgen. Het hoe en waarom van deze tijdelijke onderbreking in de groei van methaan houdt wetenschappers sindsdien druk bezig.

Het is geen onbelangrijke vraag, aangezien methaan na kooldioxide het belangrijkste door mensen geproduceerde broeikasgas is. In het nieuwe rapport van IPCC werkgroep 1 is de bijdrage van methaan aan de antropogene klimaatforcering zelfs hoger afgeschat dan in eerdere rapporten. Dat heeft echter vooral te maken met een veranderde rekenmethode, waarbij stralingsforcering toegekend wordt aan de primaire componenten die worden uitgestoten, in plaats van gassen die daar vervolgens door beïnvloed worden, zoals bijvoorbeeld het broeikasgas ozon.

Vanuit het oogpunt van emissiereductie heeft methaan, in vergelijking met kooldioxide, het voordeel dat er technologieën beschikbaar zijn om een belangrijke slag te slaan tegen relatief beperkte kosten. Het gaat dan bijvoorbeeld om het voorkomen van lekkages bij de winning en distributie van aardgas en het afvangen van microbieel methaan in veestallen en in de afvalverwerking. Gezien de beperkte levensduur van methaan (~10 jaar) is zo al op relatief korte termijn een belangrijke reductie te boeken op de concentratie van methaan. Mondiale inventarisaties van methaanemissies

zoals EDGAR, gebaseerd op statistieken van energie en voedselproductie, wijzen er echter niet op dat de tijdelijke stagnatie van methaan hierdoor veroorzaakt is (zie Figuur 2). Uitgaande van deze schattingen, zou je eerder verwachten dat de concentraties sinds het jaar 2000 versneld zijn gestegen. Hier klopt dus iets niet.

Wie beter kijkt ziet dat de groeisnelheid van methaan al sinds het begin van de jaren 90 daalt. De knik in de curve rond het jaar 2000 kan verklaard worden

Figuur 1a. De toename van het broeikasgas methaan in de atmosfeer, gemeten op Mauna Loa (Hawaï), door NOAA-ESRL (bron: http://www.esrl.noaa. gov/gmd/dv/iadv/. Data in rood ondergingen nog niet de volledige kwaliteitscontrole.

12

Meteorologica 2 - 2014

Warme en natte condities in de Arctische toendra bevorderen de omzetting van organisch materiaal in methaan. In het daarop volgende jaar waren de omstandigheden in het Arctisch gebied echter betrekkelijk normaal, terwijl de methaanconcentraties bleven stijgen.

Figuur 1b. De toename van het broeikasgas kooldioxide in de atmosfeer, gemeten op Mauna Loa (Hawaï), door NOAA-ESRL (bron: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/iadv/. Data in rood ondergingen nog niet de volledige kwaliteitscontrole.

door de sterke El-Nino van 1997-1998.

Veranderde neerslag patronen in de tropen verstoorden de methaanemissie uit o.a. biomassaverbranding (denk aan de veenbranden op Kalimantan in 1997) en natuurlijke wetlands, met als gevolg dat methaan tijdelijk versneld groeide. De neergang in de jaren daarna is gedeeltelijk te verklaren met een herstel van deze

klimaat gedreven emissie anomalie.

Zo zijn meer tijdelijke variaties in de methaancurve terug te voeren op klimatologische variabiliteit. Aanvankelijk werd de versnelde groei in 2007 toegeschreven aan de warme omstandigheden in het Arctische gebied. In de zomer van 2007 bereikte de ijsbedekking van de Noordelijke IJszee een nieuw minimum.

Methaan wordt sinds het begin van de jaren 80 in de gaten gehouden door wereldwijde meetnetwerken, die gecoördineerd worden door de WMO “Global Atmospheric Watch” (GAW). Verreweg de grootste bijdrage hieraan wordt geleverd door het netwerk van NOAAESRL onder leiding van de Nederlandse onderzoeker Pieter Tans. Door al deze metingen te combineren kan informatie worden verkregen over de oorsprong van variaties in de groeisnelheid van de methaanconcentratie. Onderlinge variaties tussen meetlocaties worden echter voor een groot deel verklaard door variabiliteit in het atmosferisch transport van methaan. Door het transport numeriek te modelleren is het mogelijk om hiervoor te corrigeren. Inverse modelleringtechnieken maken het mogelijk om de meest waarschijnlijke bronverdeling te berekenen, gegeven de metingen en gegeven het gemodelleerde atmosferisch transport. Zulke berekeningen wijzen erop dat de grootste toename in de methaanemissie sinds 2007 afkomstig is uit de tropen.

Figuur 2. De mondiale emissie van methaan uit antropogene bronnen, op basis van de EDGAR internationale emissie inventarisatie (bron: http://edgar.jrc. ec.europa.eu/index.php).

Meteorologica 2 - 2014

13

Aangezien de meetdekking in de tropen beperkt is, is echter niet eenduidig vast te stellen waar in de tropen en welke processen verantwoordelijk zijn.

De emissie-inventarisaties duiden op toegenomen emissies in Zuid Oost Azie als gevolg van de snelle economische groei en daarmee gepaard gaande toename in de vraag naar energie en voedsel. De opwaartse trend in methaan sinds 2007 is daarmee goed te verklaren, maar hoe zit het met de groeipauze tussen 2000 en 2007? De meest voor de hand liggende verklaring is een tijdelijk afname in emissies uit tropische “wetlands”.

In het natte seizoen treden rivieren, zoals de Amazone, buiten hun oevers. De microbiele omzetting van biomassa op de bodem van de overstromingsgebieden verloopt snel bij tropische temperaturen.

Als gevolg hiervan daalt de zuurstofspanning, waarna methaan producerende archeae de fermentatie onder anaerobe omstandigheden voortzetten. Tropische “wetlands” zijn de belangrijkste natuurlijke bron van methaan, en ook de meest onzekere vanwege de grote emissievariaties in ruimte en tijd. De beschikbaarheid van in situ metingen is volstrekt ontoereikend om deze emissies in kaart te brengen. De beste schattingen zijn afkomstig van biogeochemische modellen in combinatie met satellietmetingen van het ondergelopen areaal. Figuur 3 laat een vergelijking zien tussen resultaten van inverse modellering en procesmodellering. Het procesmodel bevestigt de verwachte afname in emissies uit tro-

Figuur 3. Emissies uit natuurlijke “wetlands”, geschat op basis van het biogeochemische model ORCHIDEE (groen) en inverse modellering (blauw) (bron: Pison et al, 2013).

pische “wetlands” tussen 2000 en 2007 niet, waardoor de controverse over de oorzaak van de tijdelijke stagnatie in methaangroei voortduurt.

Sinds een aantal jaar is het mogelijk om methaan in de atmosfeer te meten met satellieten. Zo waren Nederlandse onderzoekers nauw betrokken bij het SCIAMACHY meetinstrument aan boord van de Europese milieusatelliet, EnviSat (zie Figuur 4). Inmiddels wordt er hard gewerkt aan de opvolger, genaamd TROPOMI, die grotendeels door Nederland wordt gefinancierd. Dit instrument zal naar verwachting in Januari 2016 worden gelanceerd. Satellietinstrumenten leveren een belangrijke bijdrage aan de meetdekking, met name in de tropen.

De wetenschappelijke interpretatie van de data is een grote uitdaging gezien de vereiste meetnauwkeurigheid (beter dan 1%). Dankzij de beschikbaarheid van nauwkeurige in situ metingen wordt snel vooruitgang geboekt. Helaas wordt er,

met de opkomst van satellieten, zwaar bezuinigd op het mondiale meetnetwerk, juist nu die metingen zo hard nodig zijn.

Zo kun je de bocht in de groeicurve van methaan zien als een knipoog van de natuur, die haarfijn de beperkingen in onze meetinfrastructuur blootlegt. Een internationale bundeling van meet- en modelleerinspanningen is nodig om meer grip te krijgen op toekomstige variaties in de groeisnelheid van methaan.

Referenties Frankenberg, C. et al., 2011, Global column-averaged methane mixing ratios from 2003 to 2009 as derived from SCIAMACHY: Trends and variability, J. Geophys.

Res., 116, D04302, doi:10.1029/2010JD014849.

Pison, I. et al., 2013, Stable atmospheric methane in the 2000s: key-role of emissions from natural wetlands, Atmos. Chem. Phys., 13, p 11609-11623.

Figuur 4. De langjarig gemiddelde methaanconcentratie over land, waargenomen door het satellietinstrument SCIAMACHY (bron: Frankenberg et al, 2010).

14

Meteorologica 2 - 2014

Meteorologica 2 - 2014

15

Het belang van directe waarnemingen van langgolvige straling HET BIJZONDERE WEERVERSCHIJNSEL OP 7 APRIL 2003 Henk de Bruin en Huug van den Dool Elektromagnetische (EM) straling die het aardoppervlak bereikt kan gezien worden als de 'motor' van veel micrometeorologische verschijnselen vlakbij de grond. Het belang van de EM-straling afkomstig van de zon is algemeen bekend, mede omdat menselijke zintuigen deze straling direct kunnen waarnemen. In goede benadering is de zon een zwarte straler (zie kader) met een temperatuur van 5700 K die EM-straling uitzendt met golflengten tussen 0.2 - 4 m met een maximum rondom 0.5 micron. Niet direct waarneembaar voor de mens is de EM-straling die de atmosfeer naar beneden uitzendt. Hier gaat het om golflengten tussen ca. 4 -100 m, dus is er nauwelijks een spectrale overlap met zonnestraling. Daarom spreken we in het nu volgende over de inkomende kortgolvige straling, K, afkomstig van de zon, en van de inkomende langgolvige straling, L, afkomstig van de atmosfeer. Ons artikel is bedoeld om de langgolvige straling eens een keer in het zonnetje te zetten.

Broeikaseffect In essentie hebben we het over het verschijnsel dat in de volksmond het broeikaseffect is gaan heten. Deze terminologie is misleidend want een broeikas beïnvloedt in hoofdzaak de turbulente uitwisseling tussen het te beschermen gewas en de atmosfeer, en zijn werking is slechts gedeeltelijk gebaseerd op het feit dat de afdekkende glasplaat kortgolvige straling doorlaat en langgolvige straling absorbeert. De glasplaat gaat daarom naar alle kanten toe zelf langgolvige straling uitzenden en verwarmt daardoor extra het gewas in de broeikas. In de atmosfeer spelen de zogeheten broeikasgassen de rol van de glasplaat van de broeikas. De belangrijkste broeikasgassen zijn water-

damp, koolstofdioxide, ozon en methaan.

Deze gassen absorberen bij verschillende golflengten langgolvige straling en zenden zelf in alle richtingen langgolvige straling uit wegens de wet van Kirchhoff, afhankelijk van hun temperatuur en hun absorptiecoëfficiënt (zie kader).

We beperken ons hier tot de inkomende langgolvige straling aan het aardoppervlak. Deze blijkt hoofdzakelijk (maar niet altijd) afkomstig te zijn van, zeg, de onderste 200 m van de atmosfeer (Moene en van Dam, 2014). De broeikasgassen absorberen weinig tot niet in het zogeheten atmosferisch venster, rondom 10 micron. Daarom ontvangt het aardoppervlak bijna geen langgolvige straling van broeikasgassen in dit atmosferische

venster. Wolken bestaan uit water- en ijsdeeltjes die zwart zijn in het langgolvige gebied zodat wolken zich in het atmosferisch venster voor het aardoppervlak als een zwarte straler voordoen met een temperatuur van de wolkenbasis.

Omdat deze basis meestal hoger is dan 200 m, bereikt alleen de langgolvige straling van wolken in het atmosferische venster het aardoppervlak, want de rest wordt grotendeels door de tussenliggende broeikasgassen geabsorbeerd.

Kort samengevat: buiten het atmosferische venster ontvangt het aardoppervlak langgolvige straling afkomstig van broeikasgassen uit ruwweg de onderste paar honderd meter en van langgolvige straling afkomstig van wolken alleen in

2003

Figuur 1. Gemeten inkomende kort- en langgolvige straling K (blauw) en L (rood) met de inkomende kortgolvige straling aan de top van de atmosfeer (stippellijn): etmaalgemiddelden, Cabauw, 2003. Op 7 april (DOY=97) was K↓ > L , een weerrecord! DOY betekent Day Of Year, waarin 1 staat voor 1 januari.

16

Meteorologica 2 - 2014

2012

Figuur 2. Als Figuur 1, maar dan voor 2012.

Figuur 3. Gemeten inkomende kort (blauw) en langgolvige (rood) straling, 10-min waarden, Cabauw, 7 april 2003.

het atmosferisch venster. Effecten van aërosolen en stof vergeten we hier even.

Directe metingen Pas in de laatste 15 jaar zijn sensoren beschikbaar gekomen waarmee de langgolvige straling nauwkeurig kan worden gemeten. Voor zover wij weten wordt in Nederland L↓ alleen operationeel gemeten op twee locaties, namelijk te Cabauw bij de KNMI 200 m meetmast en op het meetveld van de Wageningen Universiteit te Wageningen. Deze metingen startten op beide locaties omstreeks 2001.

Het doel van dit artikel is het belang van langgolvige straling te laten zien aan de hand van directe metingen te Cabauw.

Deze werden geëxtraheerd uit de CESAR database. Wij gebruikten de 10-minuten datareeks die op kwaliteit is gecontroleerd en waarin ontbrekende waarden zijn aangevuld. Zodoende analyseerden we een aaneensluitende meetreeks voor 2001 t/m 2012. Voor details zie [1].

Jaarlijkse gang Om een indruk te krijgen van de grootte van de inkomende stralingstermen zijn in Figuren 1 en 2 de etmaalgemiddelde waarden K en L weergegeven voor twee jaren, namelijk voor het relatief warme en zonnige jaar 2003 en voor 2012. In februari van het laatste jaar kwam een periode voor met bijna-Elfstedenweer. Te zien is dat op de meeste dagen de etmaalgemiddelden van K (veel) kleiner zijn dan die van L↓, zeker buiten de zomermaanden. Een groot deel van het jaar is L↓ zelfs groter dan de inkomende kortgolvige straling aan de rand van de atmosfeer. Dit hangt hoofdzakelijk samen met het feit dat 's nachts

Figuur 4. Gemeten specifieke vochtigheid langs de 200 m mast te Cabauw op 7 april 2003.

K nul is terwijl L↓ 's nacht slechts weinig afwijkt van zijn waarde overdag.

In de winter is K klein door de lage zonnestand en de korte daglengte. Gemiddeld over een jaar ontvangt het aardoppervlak op onze gematigde breedte aanzienlijk meer straling van de atmosfeer dan van de zon. In 2003 was K = 132 en L↓ = 320 Wm-2 en in 2012 was K = 121 en L↓ = 322 W m-2. Het zal buiten het vakgebied vrijwel onbekend zijn dat het onzichtbare en onvoelbare infrarood 'zonnetje' ons meer energie geeft dan de bijna mythische zon.

Slechts op een enkele dag is K groter is dan L↓. Uiteraard is de kans daarop het grootst op zonnige dagen rondom 21 juni wanneer de zon het hoogst staat en de daglengte maximaal is.

De auteurs hebben al eens eerder gewerkt aan de jaarlijkse gang in K en L↓ in onze regio, namelijk aan het oppervlak van de zuidelijke Noordzee over de periode 1982-2010, zie hun Figuur 1 en Tabel 1 in Van den Dool en De Bruin (2012).

Het weerrecord van 7 april 2003 Op 7 april 2003 was het etmaalgemiddelde in K groter dan die in L↓. Sinds het begin van de metingen was dit nog nooit zo vroeg in het jaar waargenomen.

Omdat het zo vroeg in het jaar is hebben we te maken met een uitzonderlijk weerrecord. Dat dit de voorpagina's van de ochtendkranten niet haalde komt uiteraard door de onbekendheid met langgolvige straling, mede omdat metingen van L↓ nauwelijks nog in de moderne weerkamers beschikbaar zijn.

Waarom was op deze dag L↓ zo klein?

Hiervoor tonen we eerst Figuur 3 waarin

de dagelijkse gang geplot is van zowel.

K als L↓ (10-minuutwaarden). Te zien is dat het een overwegend wolkenloze dag was. K bereikt een maximum van ca.

813 Wm-2. Dat is 84% van de maximale straling aan de rand van de atmosfeer.

Normaal is dat ca. 75%. Dit toont aan dat de atmosfeer die dag uitzonderlijk transparant was voor kortgolvige straling. Het etmaalgemiddelde van K kwam uit op 250 Wm-2. De daglengte was ongeveer 12.5 uur. L↓ varieerde weinig over het etmaal rondom het gemiddelde van 240 Wm-2, met enkele kleine uitschieters naar boven ten gevolge van enige bewolking. Gemiddeld was L↓ = 240 Wm-2 en dat is dus erg laag. De belangrijkste reden hiervoor was het feit dat de lucht bijzonder droog was, zie Figuur 4, waarin is weergeven de specifieke vochtigheid q gemeten langs de 200 m mast op verschillende hoogtes en Figuur 5, waarin de gemeten relatieve vochtigheid op 2 m hoogte is geplot. Alle waarden zijn kleiner dan 2.5 g/kg en opvallend is dat tussen, zeg, 8 en 15 uur de luchtlaag tot 200 m alleen maar droger wordt. Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door het groeien van de atmosferische grenslaag, waardoor droge lucht die zich boven de grenslaag bevindt wordt ingevangen (de Bruin et al. 1993) en doorgemengd.

In de literatuur wordt de inkomende langgolvige straling vaak beschreven in termen van de effectieve emissiecoëfficiënt van de atmosfeer atm (zie kader).

Brunt (1932) vond dat atm hoofdzakelijk varieert door waterdampveranderingen.

De invloed van CO2 en O3 zit verborgen in een modelconstante. Op deze manier worden temperatuur- en waterdampeffecten gescheiden beschreven.

Meteorologica 2 - 2014

17

Om een toepassing van directe langgolvige stralingsmetingen te illustreren voor vorstschadewaarschuwingen, berekenen wij voor deze dag tevens uit de gemeten in- en uitgaande langgolvige straling de oppervlaktetemperatuur, Ts (zie kader).

De verschillende resultaten hebben we in Figuur 5 geplot, namelijk de luchttemperatuur (Ta), Ts, de relatieve vochtigheid RV en atm. Te zien is dat het aan de grond 5 graden heeft gevroren en dat de relatieve vochtigheid daalde tot 30%.

Verder was atm ca. 75% . Normaal is dat boven de 80%. Indien in de toekomst dit soort gegevens direct in een dicht netwerk online beschikbaar komen, kunnen meteorologen nauwkeuriger fruittelers adviseren om al dan niet hun sproeiinstallatie te gebruiken ter bescherming van fruitbloesem tegen vorstschade.

Het weerextreem van 28 juni 2011 In de periode 2002-2011 was het maximum van de etmaalgemiddelde inkomende langgolvige straling 406 Wm-2.

Dat gebeurde op 28 juni 2011. Dit was een wisselend bewolkte dag, de gemiddelde temperatuur was 24.2 0C, de relatieve vochtigheid 78% en effectieve emissiecoëfficiënt van de atmosfeer was atm = 0.92. Dit is dus aanzienlijk hoger dan de waarde op 7 april 2003.

Het bijna Elfstedenweer in 2012 In februari 2012 vroor het zo hard dat in Nederland de Elfstedentochtkoorts uitbrak. Uiteindelijk bedierf sneeuwval de pret. Het belang van langgolvige straling voor de aangroei van ijs illustreren

we hier door de waargenomen L↓ in de nacht van 6 op 7 februari te beschouwen.

Deze was toen ongeveer 200 W m-2, een erg lage waarde. Stel dat de ijsgroei net was begonnen. Dan verschilt de temperatuur van de bovenkant van het ijs weinig van die aan de onderkant, en die is weer gelijk is aan het vriespunt van water. IJs is zwart in het infrarood, dus kunnen we de uitgaande langgolvige straling berekenen. Bij 0 0C bedraagt deze 315 Wm-2. Het netto stralingsverlies was dus in deze nacht ongeveer 115 Wm-2.

Zo wordt warmte onttrokken aan het ijs-water-systeem en kan de stollingswarmte die vrijkomt bij ijsaangroei worden afgevoerd. De bijdrage aan ijsgroei ten gevolge het netto stralingsverlies van 115 Wm-2 gedurende 14 uur in de desbetreffende nacht berekenden we aldus op 1.5 cm, rekening houdend met het gegeven dat er al een ijslaag aanwezig was. Het ijsoppervlak is warmer dan de luchttemperatuur en afgifte van voelbare warmte aan de atmosfeer droeg ook bij aan de ijsaangroei, maar de bijdrage van stralingsverlies domineerde. Voor een Elfstedentocht met weinig deelnemers is een ijsdikte van 5-7 cm voldoende. Echter, voor een Elfstedentocht met 18000 deelnemers én meer dan een half miljoen toeschouwers is tenminste 15 cm vereist.

Zou men het deelnemersaantal terugbrengen tot die van de eerste 5 tochten dan was er in 2012 zeker een Elfstedentocht verreden. IJsaangroei door langgolvig stralingsverlies was dan al voldoende geweest.

7 april 2003

Figuur 5. Dagelijkse gang van de luchttemperatuur (zwart), de oppervlaktemperatuur (zwart gestippeld), de relatieve vochtigheid (blauw) en effectieve emissiecoëfficiënt εatm van de atmosfeer (rood), Cabauw, 7 april 2003.

18

Meteorologica 2 - 2014

Verschil oppervlakte- en luchttemperatuur Vaak wordt aangenomen dat gemiddeld over 24 uur de oppervlaktetemperatuur, Ts, ongeveer gelijk is aan die van de luchttemperatuur Ta. Waarnemingen van in- en uitgaande langgolvige straling stellen ons in staat dit te onderzoeken (zie kader). Voor 2012 hebben we het verschil tussen de berekende oppervlakte- en de gemeten luchttemperatuur geplot in Figuur 6. Op de meeste dagen verschillen Ta en Ts niet meer dan 2 graden. Op veel dagen is Ts groter dan Ta. Gemiddeld over het jaar was Ts 10.7 0C , bijna een halve graad hoger dan T . a Dit ondanks enkele periodes in de winter waarin Ta veel groter was dan Ts. Trends en modellen Wij hebben niet gepoogd een trend in de gemeten inkomende straling te onderzoeken die het gevolg zou kunnen zijn van de toename van antropogene broeikasgasconcentraties. Dit vereist correcties voor verschillende factoren, zoals effecten van waterdamp. Philpona et al. (2008) deden dat voor verschillende datasets in Zwitserland en Duitsland.

Zij rapporteerden een trend van ca. 0.35 Wm-2 /decade in de gemeten L↓ ten gevolge van de toename van antropogene broeikasgasconcentraties. Zo toonden zij via directe metingen het versterkte broeikaseffect aan. Maar de gemeten trend is klein en komt in de buurt van de meetnauwkeurigheid. Dus we wachten nog wat jaren tot de reeks 2001 – 2025 zo’n analyse toestaat.

2012

Figuur 6. Verschil tussen berekende oppervlaktetemperatuur Ts en gemeten luchttemperatuur op 2m voor 2012.

Langgolvige straling wordt in huidige weersverwachtingmodellen uiteraard ook beschreven. Dan worden alle stralingsprocessen in de gehele atmosfeer beschouwd, bijvoorbeeld om koeling door divergentie van langgolvige straling te kunnen berekenen. Deze hangt samen met de verticale profielen van temperatuur en concentraties van de broeikasgassen, vooral het variabele water. Zulke stralingsberekeningen vereisen relatief veel rekentijd. Voor het ECMWF model verwijzen we naar website [2]. Op NCEP heeft men lang de stralingssubroutines infrequent aangeroepen, d.w.z. dat niet op iedere tijdstap (minuten) van het model straling wordt berekend, maar slechts eens in het uur of zelfs om de drie uur. Ook worden berekeningen vereenvoudigd ter wille van de snelheid.

Krasnopolsky et al. (2008) reduceerden de rekentijd aanzienlijk door toepassing van een neuraal netwerk. Wel moet het neuraal netwerk opnieuw worden berekend bij kleine weersveranderingen.

In het klimaatdebat gaat het in essentie om de veranderingen in langgolvige straling ten gevolge van toename van antropogene broeikasgassen. Dan zijn nauwkeurige modelberekeningen essentieel. In een recente studie vergelijken Ma et al. (2014) modelberekeningen van L↓ met grondwaarnemingen, dit in het kader het Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). Zij testen 44 General Circulation Models (GCMs).

Alle modellen geven een positieve trend in L↓ variërend tussen 1.00 en 1.95 met een gemiddelde van 1.54 Wm-2/ decade, wat overeenkomt met andere schattingen. Deze trend is inclusief de bijdrage van toename van waterdamp ten gevolge van opwarming. Helaas wordt ook geconcludeerd dat "CMIP5 GCMs are still poor in producing monthly anomalies of L↓". Omdat het bij het versterkt broeikaseffect essentieel gaat om veranderingen in langgolvige straling werpen de bevindingen van Ma et al. (2014) de vraag op of de huidige klimaatmodellen nauwkeurig genoeg zijn om klimaatverandering als functie van de tijd van het jaar ten gevolge van antropogene toename van broeikasgassen te voorspellen.

Deze kritiek betreft niet voorspellingen gemiddeld over een jaar.

Discussie en slotopmerkingen Dit artikel is bedoeld om aandacht te besteden aan de inkomende langgolvige straling L↓. We hebben laten zien dat deze stralingsterm gemiddeld over het jaar veel groter is dan de inkomende

Volgens de wetten van Planck en Kirchhoff is de straling uitgezonden door een willekeurig 'lichaam' uitgedrukt in Wm-2 per eenheid van golflengte te schrijven als M T , λ  = ελ FP T , λ 

(1)

Hierin is FP de formule van Planck en is ελ de emissiecoëfficiënt bij golflengte λ.

Volgens Kirchhoff is deze gelijk aan de absorptiecoëfficiënt (αλ) bij golflengte λ.

De broeikasgassen in de atmosfeer hebben verschillende absorptiebanden in het infrarood en deze zenden daardoor volgens vergelijking (1) infrarode straling uit.

Voor zwarte lichamen is per definitie ελ = αλ= 1 voor alle golflengten. Wolken en ijs zijn in eerste benadering zwart in het infrarood. Voor gras blijkt ελ = αλ= 0.98 voor alle golflengten. We noemen deze kortweg εg. Daarom kunnen we de uitgaande langgolvige straling van gras schrijven als L↑= εgσTs4 waarin σ de Stephan-Boltzman constante is en Ts de oppervlaktemperatuur in K. Omdat εg kleiner is dan 1 wordt de fractie (1-εg) van de inkomende langgolvige straling door het gras gereflecteerd. De gemeten uitgaande langgolvige straling bevat dus ook dit gereflecteerde deel. De oppervlaktetemperatuur (‘skin temperature’) kan dan aldus uit langgolvige stralingsmetingen worden berekend: 1

 L ↑ −(1 − ε g ) L ↓ g  4 Ts   g  ε gσ  

(2)

waarin L↑g en L↓g en de gemeten uit- en inkomende langgolvige straling zijn.

Voor de atmosfeer kan men een effectieve emissiecoëfficiënt (atm) gebruiken door de inkomende langgolvige straling te schrijven als: L ↓ ε atm σTa

4

(3)

waarin Ta (in Kelvin) de luchttemperatuur op 2m hoogte is. zonnestraling. Op 7 april 2003 deed zich een uitzonderlijk weerverschijnsel voor. Toen was heel vroeg in het jaar de gemeten inkomende kortgolvige straling groter dan L↓. Voor deze dag hebben we laten zien dat vorst aan de grond uit directe metingen van de langgolvige straling kan worden aangetoond.

Dit is van belang bij verwachtingen voor vorstschade aan landbouwgewassen. Uit waarnemingen uit begin februari 2012 hebben we laten zien dat ijsaangroei ten gevolge van netto verlies van langgolvige straling voldoende was om een Elfstedentocht te houden, mits het aantal deelnemers beperkt zou worden tot die van de eerste vijf tochten. Verder hebben we laten zien dat de etmaalgemiddelde oppervlaktetemperatuur in het algemeen niet meer dan 2 graden verschilt van de luchttemperatuur en dat deze gemiddeld over een jaar ongeveer gelijk zijn. Echter in 2012 bleek de oppervlaktetemperatuur 0.5 graad hoger te zijn dan de luchttemperatuur.

Met verschillende voorbeelden hebben we het belang van directe langgolvige stralingsmetingen aangetoond. We pleiten dan ook voor uitbreiding van het langgolvige stralingsnetwerk en om het meten van langgolvige stralingsfluxen als standaard te introduceren. Deze waar-

nemingen zouden kunnen bijdragen tot verbetering de beschrijving van L↓ in klimaatmodellen.

Dankwoord De auteurs danken Fred Bosveld van het KNMI voor het verstrekken van nadere informatie omtrent de CESAR database.

Literatuur De Bruin, H.A.R., W. Kohsiek, B.J.J.M. van den Hurk, 1993: A verification of some methods to determine the fluxes of momentum, sensible heat and water vapour using standard deviation and structure parameter of scalar meteorological quantities. Boundary-Layer Meteorology, 63, 231-257.

Ma, Q., K. Wang, M. Wild, 2014: Evaluations of atmospheric downward longwave radiation from 44 coupled general circulation models of CMIP5, J. Geophys. Res. Atmos., 119, 4486–4497, doi:10.1002/2013JD021427.

Moene, A., J. van Dam, 2014: Transport in the Atmosphere-Vegetation Soil Continuum, Cambridge Univ. Press, 436 pp.

V. M. Krasnopolsky, M.S. Fox-Rabinovitz, A.A. Belochitski, 2008: Decadal climate simulations using accurate and fast neural network emulation of full, long- and short wave, radiation.", Monthly Weather Review, 136, 3683–3695 Philpona et al., 2008: How declining aerosols and rising greenhouse gases forced rapid warming in Europe since the 1980s, Geophys. Res. Let., 36, L02806, doi:10.1029/2008GL036350 Van den Dool H., H. de Bruin, 2012: Hoe diep is de Noordzee? Zenit (april 2012), 9-14.

Websites [1] http://www.cesar-database.nl/ShowCategories.do [2] http://nwmstest.ecmwf.int/research/ifsdocs/CY25r1/ Physics/Physics-03-3.html

Meteorologica 2 - 2014

19

De Nederlandse Poolexpeditie van 1882/83 OVERWINTERING OP EEN IJSSCHOTS Kees Dekker Bij de naam Nova Zembla denkt vrijwel iedereen aan de beroemd geworden overwintering van Willem Barentsz en Jacob van Heemskerck van 1596-1597; Reinout Oerlemans heeft er in 2011 nog een bioscoopfilm over gemaakt. Dat 300 jaar later opnieuw een Nederlandse expeditie een barre overwintering op het ijs heeft moeten doormaken is nu bijna vergeten. In 1882/83 was deze expeditie echter regelmatig voorpaginanieuws in de kranten. Na een onderzoek van ruim acht jaar is er nu een boek over deze vrijwel vergeten expeditie verschenen.

Op 25 april werden op het KNMI tijdens een gezellige bijeenkomst de eerste exemplaren van dit boek aan Kees Buys Ballot, de achterkleinzoon van de oprichter van het KNMI en schrijver van het voorwoord, en aan de kersverse hoofddirecteur van het KNMI, prof. dr. Gerard van der Steenhoven, overhandigd.

Op 5 juli 1882 verlaat het expeditieschip de Varna Amsterdam met aan boord tien Nederlandse expeditieleden, daarbij uitgezwaaid door duizenden enthousiaste mensen. Het uiteindelijke doel is Dicksonhaven, een kleine plaats in noord Siberië waar ze een jaar lang wetenschappelijk onderzoek zullen doen. De expeditie, opgezet door Buys Ballot, maakte deel uit van wat we nu het eerste internationale Pooljaar noemen, waarin 12 landen een jaar lang onderzoek deden in het poolgebied.

In de negentiende eeuw gingen regelmatig expedities naar het Noordpoolgebied op zoek naar de Noordpool of naar de korte noordoostelijke doorvaart richting Azië. Velen hiervan mislukten, o.a. door gebrek aan goede kennis van het gebied.

Het onderzoek door deze 12 landen moest daar verandering in brengen.

Buys Ballot wilde graag dat de Nederlandse expeditie naar Nova Zembla ging om daar zijn onderzoek te gaan doen, maar doordat de Nederlandse regering te lang aarzelde om een expeditie mogelijk te kunnen maken, was deze plaats al aan Rusland toegewezen. Voor Nederland werd het daarom Dicksonhaven, een plaats in Noord-Siberië aan de monding van twee grote Siberische rivieren met een enorm achterland. Dus de politiek, en niet de wetenschap, bepaalde deze keus.

Dicksonhaven is een plaats die alleen bereikbaar was via de Karazee; een zee, die ook in de zomer nog vaak volledig bedekt was met pakijs. Buys Ballot vond met veel moeite een schip om de expeditie naar Noord-Siberië te brengen. Het werd uiteindelijk de Varna, een Noors stoomschip onder leiding van kapitein 20

Meteorologica 2 - 2014

Knudsen. De Varna was een houten schip, geschikt voor de ijsvaart en uitgerust met een stoommachine van maar liefst 50 Pk. Enkele weken na het vertrek bereikten ze Hammerfest en vandaar vertrokken ze samen met een ander schip naar NoordSiberië. Ze zouden Dicksonhaven echter nooit bereiken, want de Varna kwam vast te zitten in het pakijs van de Karazee.

Het boek verhaalt over de overwintering op het ijs van de Karazee, het kruiende ijs dat van hun schip een wrak maakt dat uiteindelijk zinkt. Over de nachten in onverwarmde tenten, maar ook over de feesten en het werk dat ondanks het invriezen gewoon doorging. Over het huis dat ze op het ijs bouwden en de moeizame terugtocht in de zomer van 1883. Een herhaling van de overwintering op Nova Zembla 300 jaar eerder.

Als helden vertrokken ze uit Amsterdam, en als helden werden ze op 21 september 1883 in Utrecht ook weer ontvangen.

Het boek gaat echter ook over alles wat

er rond deze expeditie in Nederland gebeurde. Het beschrijft waarschijnlijk voor het eerst gedetailleerd hoe een geldinzameling in de 19e eeuw plaatsvond.

Crowdfunding avant la lettre, maar dan zonder Twitter en Facebook. Buys Ballot had zo zijn eigen, unieke manier bedacht om geld in te zamelen. Zelfs leden van de Koninklijke familie werden benaderd en droegen ook financieel bij. Toen in de zomer van 1883 acuut geld nodig was om een reddingsexpeditie uit te kunnen rusten, zette Buys Ballot zelfs een soort giro 555 actie op touw. Veel correspondentie, intekenbiljetten en krantenartikelen uit die tijd zijn bewaard gebleven en het boek schetst een uniek beeld over geldinzamelingen en over de enorme ongerustheid in Nederland over het lot van de expeditie.

Bewaard gebleven waarneemboeken en teruggevonden vondsten van het leven op zee geven een goed beeld van het wetenschappelijk onderzoek dat de expe-

Figuur 1. De wetenschappelijke staf poseert in Hammerfest in hun nieuwe poolpakken (bron KNMI).

Figuur 2. Het huis op Nieuw Holland met links de thermometerhut en de schepen (bron KNMI).

ditieleden ondanks het gevaar en de ontberingen hebben kunnen uitvoeren.

Onderzoek dat in het licht van de klimaatverandering nu van groot belang kan zijn. Krantenverslagen laten zien hoezeer de expeditie in die tijd leefde en bewaard gebleven telegrammen geven een kijkje achter de schermen. Met een groot aantal afbeeldingen en foto’s geeft het boek een uniek beeld van een poolexpeditie en de manier waarop die in Nederland aan het einde van de negentiende eeuw werd beleefd.

Over de auteurs Kees Dekker, 67 jaar, oud hoofdmeteoroloog van het KNMI. Geïnteresseerd in de vroege geschiedenis van meteorologie in het algemeen en het KNMI in het bijzonder. Hij schreef hierover meerdere artikelen en geeft lezingen over deze expeditie.

Wouter Jansen, hoofd documentatiecen-

Figuur 3. De schepen na de tweede ijspersing (bron KNMI).

trum van het KNMI, zette hem op het spoor van deze expeditie.

Frieda van Essen, 54 jaar, publiciste en communicatie-adviseur met veel kennis van ontdekkingsreizen, natuur en poolgebieden. Zij schreef een groot aantal artikelen en boeken over deze onderwerpen. Dankzij haar konden ook archieven en bronnen in Scandinavië gebruikt worden.

Recensies “Het boek leest als een spannend avonturenboek en staat bol van interessante feitelijkheden. De vormgeving is om van te smullen en illustraties wisselen elkaar af in tijd van 1882 tot 2014”.

Hans Peeters, oud columnist van de De Telegraaf op bol.com.

“Een fraai nieuw boek over de expeditie...” Martijn van Calmthout, weten-

schapsredacteur van De Volkskrant, 2 mei 2014.

De Nederlandse poolexpeditie van 1882-1883 Overwintering op een ijsschots Auteurs: Kees Dekker en Frieda van Essen Uitgever: KNNV Uitgeverij Uitvoering: 200 pag., 23x21,5 cm, full colour ISBN: 9789050114318 Prijs: 29,95 Verkrijgbaar in de boekwinkel en via www. knnvuitgeverij.nl. Het boek is onderdeel van de boekenactie van de NVBM, zie: http://www. nvbm.nl/boekenacties/

Figuur 4. De Varna vlak voordat het schip zinkt. (bron Dartmouth)

Figuur 5. Het wrak van de Varna. (bron Dartmouth).

Meteorologica 2 - 2014

21

Promoties Wim van den Berg Ook dit keer strekt het wetenschappelijk onderzoek zich over de volle breedte van ons vakgebied uit, van (paleo)klimaat tot het meten van turbulente uitwisseling in de oppervlaktelaag.

We beginnen met Stefan Ligtenberg die op 23 april 2014 promoveerde aan de Universiteit Utrecht met als promotor prof. M.R. van den Broeke. Stefan heeft

van de interactie tussen de toename van neerslag (sneeuw), de toename van ablatie en smelt, en het smelten van de rand van de ijskap door warmer oceaanwater waardoor de beweging van het ijs (met de al dan niet dikkere firnlaag erbovenop) kan versnellen. In de verschillende klimaatscenario’s domineert in een warmer klimaat weliswaar de toename van de hoeveelheid sneeuwval, maar daarmee dus ook de toename van de hoeveelheid lucht in de Antarctische firnlaag; de totale massagroei van de ijskap is hierdoor kleiner dan wanneer het “firneffect” niet wordt meegenomen.

Vervolgens blijven we in Utrecht waar twee Figuur 1. De gemodelleerde hoeveelheid lucht in de firnlaag in meter (A) dagen later, op 25 april 2014, Joyce Bosmans en als percentage van de totale ijsdikte (B). promoveerde op gezag zich verdiept in de smelt en het herbe- van de promotoren prof. L.J. Lourens vriezen van firn (compacte, deels ver- (IPPU) en prof. S.S. Drijfhout (KNMI) ijsde sneeuw) op Antarctica. Hij heeft met als co-promotoren dr. F. Hilgen daartoe eerst het firnmodel verbeterd. In (IPPU) en dr. E. Tuenter (KNMI). de firnlaag zit bijvoorbeeld niet alleen Om de natuurlijke klimaatverandering sneeuw/ijs; afhankelijk van de hoeveel- beter te begrijpen is het van belang heid sneeuwval en de luchttemperatuur om modelsimulaties te doen met als zit er ook lucht in (Figuur 1). Deze lucht uitgangstoestand de pre-industriële (PI) mag niet meegeteld worden bij de dikte concentraties aan broeikasgassen. Deze en hoeveelheid van het ijs en ook ijs- “1850”-simulatie vergelijkt Joyce verkaphoogtemetingen per satelliet moeten volgens met een simulatie van het klimaat ten tijde van het midden-holoceen hiervoor worden gecorrigeerd.

Stefan toont aan dat het nog een hele uit- (MH, 6000 jaar geleden). Ze gebruikt daging is om met het regionale klimaat- daarvoor het EC-Earth model, dat welismodel RACMO2 een simulatie te doen waar werkt met de huidige vegetatiezones maar toch heel geschikt blijkt om te onderzoeken wat het verschil in instraling voor gevolgen heeft voor bijvoorbeeld de intensiteit en locatie van de Afrikaanse en Indiase moesson.

Zesduizend jaar geleden stonden alle drie astronomische zonnecycli “in een andere stand”. De excentriciteit van de baan van de aarde om de zon was iets groter Figuur 2. Verschil tussen MH en PI klimaat in noord-Afrika. Luchttempera- (hierdoor stond de tuur (a), luchtdruk (b), wind (c, met PI in zwart, MH in rood) en windvecaarde gemiddeld iets torverschil (d). dichter bij de zon 22

Meteorologica 2 - 2014

waardoor de gemiddelde instraling wat groter was), de aardas stond iets schuiner (waardoor er wat meer verschil was tussen de seizoenen) en door de processie van de equinoxen stond de zon in de noordelijke zomer wat dichterbij waardoor de noordelijke landmassa’s meer straling ontvingen. Alle processen tezamen versterkten het temperatuurverschil tussen de landmassa’s van Noord-Afrika en Azië waardoor de moessonregens heviger waren en (met name in Afrika, zie Figuur 2) ook noordelijker kwamen waardoor de Nijl een grotere waterafvoer kende.

Figuur 3. Schematische weergave van turbulente eddies boven afwisselend warm en minder warm terrein. De zwarte lijn geeft de lokale gemiddelde temperatuurvariatie aan, de grijze balk laat het gebiedsgemiddelde zien over het hele pad dat de scintillometer overziet.

De derde promotie, die we nog net konden meenemen, betreft het onderzoek van Miranda Braam die op 28 mei 2014 aan Wageningen Universiteit haar doctorstitel behaalde met als promotor prof.

A.A.M. Holtslag en co-promotoren dr.

F. Beyrich (grenslaaggroep Lindenberg, DWD, Duitsland) en dr. A.F. Moene.

Naast eddy-correlatie methoden, die gebruik maken van metingen ter plekke, wordt de scintillometer gebruikt om gebiedsgemiddelde fluxen van warmte en vocht te schatten uit variaties in de brekingsindex van de lucht die samenhangen met het aanwezig zijn van turbulente eddies. Uit vergelijking van beide methoden weten we dat de scintillometers het vooral goed doen als het terrein tussen zender en ontvanger homogeen is en de oppervlaktelaag goed ontwikkeld is.

Uit het onderzoek van Miranda blijkt duidelijk dat er nog heel wat uitdagingen zijn om de scintillometer methode toe te passen. De waarnemingshoogte en de mate van (on)stabiliteit bepalen sterk de gevonden resultaten. In de ochtend is de turbulentie nog zwak en de menglaag te ondiep. En het interpreteren van metingen boven niet-homogeen terrein blijkt al helemaal lastig (zie Figuur 3). Door haar onderzoek zijn de grenzen van de gebruikte Monin-Obukhov similariteitstheorie en het gebruik van scintillometers duidelijker afgebakend.

Een front in 1905 Huug van den Dool (NOAA) In 1994 vierden we een verjaardag. Het depressie ”model” van de Noorse school bestond 75 jaar. Om dat te vieren was er een conferentie in Bergen waar ruim 250 geïnteresseerden uit de hele wereld op afkwamen. Het geboortejaar 1919 is een klein beetje gefabriceerd omdat niet duidelijk is wanneer de heren van de Noorse school bepaalde concepten voor het eerst hebben geopperd dan wel aanvaard. Maar de Noorse school is in ieder geval niet ouder dan het jaar waarin V. Bjerknes uit Leipzig naar Bergen kwam, d.w.z. 1917. Het jaar 1919 of daaromtrent wordt ook geloofwaardig geacht door de oorlogszuchtige taal die wordt gebruikt in deze methode van weeranalyse. Noties als veldslagen tussen luchtmassa’s, fronten e.d. zouden ingegeven kunnen zijn door de terminologie over WOI die toen vers in ieders geheugen lagen.

Het meest karakeristiek voor de Noorse school zijn de noties luchtmassa’s, gescheiden door hellende frontvlakken, een vrijwel wereldomvattend polair front waarin golfjes kunnen ontstaan, de twee convergentielijnen in een zich ontwikkelende depressie, waarvan het koufront over het algemeen het meest spectaculair is. OK, laat het 1919 zijn. Ik was dan ook even erg verbaasd toen ik recentelijk bij het herlezen van onze Hemel en Dampkring uit het jaar 1905 (!) het woord front niet minder dan 5 keer tegen kwam.

Wat nu, een front in 1905? Waar hebben we het over? Dit is een heel eind voor 1919, en ook lang voor WOI. Het is ook ‘pikant’ omdat we als historici menen te weten dat er veel weerstand was tegen de door de Noorse school ingevoerde fronten op de weerkaart. Het zou tot na de volgende wereldoorlog duren voor fronten overal aanvaard werden. Dus wat moeten we met een front in 1905???

Mijn analyse van het gebruik van het woord front in 1905 in Hemel en Dampkring is als volgt. In alle gevallen wordt het gebruikt om het weer nabij depressies of (onweers)buien te beschrijven.

Soms wordt het woord front “algemeen” bedoeld b.v. op blz. 95 waar over het “front der depressie” wordt gesproken maar dan in de betekenis van de voorkant van een depressie, daar waar zich cirrus vormt. Op andere plaatsen in deze jaargang beschrijft men onweersfronten.

Heel specifiek worden locale- of warm-

teonweders onderscheiden van frontonweders. Ook op diverse andere plaatsen wordt gesproken van frontbuien, zelfs met de mededeling dat ze gelijktijdig met de laagste luchtdruk optreden als er ten noorden een depressie passeert.

Dat lijkt toch, avant la lettre, op het gebruik van het woord front (in de Nederlandse taal) voor een verschijnsel dat pas veel later officieel koufront zou gaan heten. Uiteraard kan dit door een bepaalde auteur, zoekend naar de juiste woorden, toen zo opgeschreven zijn, zonder dat het op dat moment meteorologische standaardterminologie was. Het is ook de vraag of het woord front toen (1905) bij de Nederlandse taal hoorde.

In het ‘volledige’ Nederlandsche woordenboek van R. K. Kuipers uit 1893 vind ik geen front, ook niet in de algemene betekenis van voorkant; het was dus geen veel gebruikt woord. Het kan zijn dat de auteurs het woord front leenden uit artikelen in een buitenlandse taal, Duits komt daarvoor het meest in aanmerking.

Een probleem in dit alles zijn dus de diverse talen, en welke woorden al een algemene, dan wel vaktechnische definitie hadden. Dat in de Nederlandse vakliteratuur het woord front in 1905 voorkomt, in de betekenis van koufront min of meer, wil niet zeggen dat de Engelsen, Duitsers of Noren dit ook deden of wisten van de gewoontes in Nederland.

Maar toch. Niets komt 100% uit de lucht vallen, frontale neerslag daargelaten.

Kees Floor (1994) berichtte dat meteorologen van de Noorse school in 1919 polair front, gevechtslijn en gevechtsfront door elkaar gebruikten. Een heel lijstje, men zocht naar een aanvaardbaar woord. Uiteindelijk werd het front. Of daar een al bestaand gebruik van het woord front, zoals uit H&D 1905 blijkt, aan heeft bijgedragen weten we niet, maar dat zou best kunnen als we de Engelstalige squall line er bij halen. Die hoort in het lijstje van uitgeprobeerde Engelse synoniemen voor (een kou-) front.

Een squall line is het verschijnsel van een (meestal bewegende) lijn waarlangs (onweers)buien zijn georganiseerd. In de AMS tijdschriften vinden we “squall line” al enkele malen gebruikt voor 1919.

Men kende het opvallende verschijnsel, en gaf het een naam net zoals sommigen in NL over een buienfront spraken.

Toen J. Bjerknes in 1919 in het Engels

in Monthly Weather Review het depressiemodel van de Noorse School presenteerde (een weloverwogen publiciteitsoffensief), duidde hij het koufront aan met de benaming “squall line”. Hij koos bewust een al bestaande uitdrukking in die taal, en zei ook letterlijk dat deze tweede convergentielijn “niets anders is dan de overbekende squall line”. In de jaren na 1919 is de squall line enige tijd identiek geweest aan koufront. Maar daar is nadien van afgezien omdat in de VS squall lines heel ver voor een koufront kunnen uitrennen, wel een hele dag (en die opmerking is alleen geldig als het front blijft bewegen, en dat is niet altijd zo). Zie Newton’s overzichtsverhaal uit 1950 over pre-frontale squall lines.

Ik ben nu toch geneigd te veronderstellen dat het koufront al hier en daar als front werd aangeduid lang voor de school in Bergen actief werd. In zijn artikel over oudere concepten in Duitstalige literatuur die de Noorse school zouden hebben kunnen geïnspireerd, wijst ook Volkert (1994) op de Duitstalige böenlinie, en treft eenmaal het woord front aan dat hij zo aanduidt “front(sic)”, d.w.z. Volkert gelooft niet wat er staat. Dat is dus hetzelfde als dat front in H&D in 1905 of de squall line in Engelstalige literatuur.

Volkert vindt het woord bij Koeppen of Margules. Ik vermoed dat de leden van de Noorse School uit tactische overwegingen bestaande namen uitgeprobeerd hebben die de acceptatie van hun voorstellen wat makkelijker zou maken.

OK auteur, waarom die obsessie met 1905? Er is natuurlijk niets bijzonders met juist 1905. Maar het toeval wil dat de jaargang 1905 van H&D door Google books is gedigitaliseerd, en dat maakt de toegankelijkheid van juist die jaargang 10,000% groter. Je kunt dan het gebruik van woorden nagaan met de zoekfunctie. Ik was helemaal niet van plan naar “front” te zoeken (waarom zou ik een niet bestaande notie/woord zoeken?), maar toen ik front tegenkwam bij ouderwets lezen op m’n modern tablet, was ik even heel erg verbaasd en dan is het een koud kunstje…. In tegenstelling tot Volkert denk ik niet dat het drukfouten zijn.

Men schreef én bedoelde front!

Bjerknes, J., 1919: On the structure of moving cuclones.

Mon. Wea. Rev., 47, 95–99y K. Floor: Dampkring 75 jaar in staat van oorlog. Meteorologica sept 1994 Newton, C. W., 1950: Structure and mechanisms of the prefrontal squall line. J. Meteor., 7, 210–222.

H. Volkert 1994: Cyclones and fronts: Observational evidence and theoretical considerations in the German literature before 1920. Proceedings of Bergen Symposium, June 27-July, 1, 1994, page 13 etc.

Meteorologica 2 - 2014

23

Klimaatoverzicht

Komt El Niño er weer aan?

Geert-Jan van Oldenborgh (KNMI) Het is al meerdere malen in de media geweest: er is een grote kans dat El Niño dit jaar weer de kop opsteekt.

Die verwachtingen worden net als weersverwachtingen gemaakt op basis van (multi)model ensembles, die beoordeeld worden aan de hand van de waarnemingen en de achterliggende theorie.

Namen en definities El Niño is een opwarming van het zeewater langs de evenaar van de Stille Oceaan en de kust van Zuid Amerika.

Zo’n opwarming komt om de drie tot acht jaar voor en duurt een paar maanden tot een jaar. Het hoogtepunt valt vaak aan het eind van het kalenderjaar, vandaar de naam `het (Kerst)kind’. De tegenhanger, koeler water, wordt sinds kort `La Niña’ genoemd. Berlage (1957) realiseerde zich dat deze afwijkingen samenvallen met de “Southern Oscillation”: het drukverschil tussen de oostelijke en westelijke Stille Oceaan (Walker en Bliss, 1932). Het hele fenomeen heet nu `ENSO’: El Niño – Southern Oscillation.

De meest gebruikte maat voor de fase van ENSO is de Niño3.4 index (Figuur 1), dit is de anomalie van de zeewatertemperatuur in het gebied 5ºZ–5ºN, 120º–170ºW. Deze index geeft over het algemeen het best de invloed op andere delen van de wereld weer. Er zijn ook andere fenomenen die El Niño genoemd worden en hier maar zwak of helemaal niet mee gecorreleerd zijn, zoals een opwarming langs de kust van Zuid Amerika net ten zuiden van de evenaar (Niño12, 50%

Figuur 1. Het verloop van verschillende Niño indices sinds 2002. De Niño3.4 index geeft het best de wereldwijde effecten weer (bassin El Niño), de Niño12 index de effecten langs de kust van Ecuador en Noord-Peru (kust El Niño). Bron: NCEP/CPC.

van de variantie gemeenschappelijk met Niño3.4) en voor de kust van Chili (helemaal geen verband). Dit geeft soms boeiende spraakverwarringen. Hier beperken we ons tot de `bassin’ El Niño langs de evenaar van de Stille Oceaan.

Verwachtingen.

De Europese weercentra draaien eens per maand een ensemble, het ECMWF model wordt bijvoorbeeld de 8e van de maand

Figuur 2. EUROSIP multi-model verwachting (ECMWF, Met Office, Météo France, NCEP) voor de sterkte van El Niño die15 mei 2014 beschikbaar is gekomen (analysedatum 1 mei). Bron: ECMWF. 24

Meteorologica 2 - 2014

12:00 UTC vrijgegeven. NCEP draait elke dag twee ensembleleden erbij en heeft dus een 'rollend' ensemble. Op de 15e van elke maand komen de ECMWF, NCEP, Météo France en Met Office pluimen gecombineerd tot een multimodel ensemble beschikbaar, EUROSIP genaamd. Dit artikel is gebaseerd op de verwachting van 15 mei; links naar

Figuur 3. Fasediagram van het Warm Water Volume tegen de Niño3.4 index. Opeenvolgende maanden zijn door lijnen verbonden. Een typische El Niño begint met een opbouw van WWV (naar boven), dan wordt het warmer (naar rechts), zoals in 1997. Soms wordt de ontwikkeling echter afgebroken, zoals in 1990. In april 2014 was het WWV al weer lager dan in maart. Bron: BOM.

meer recente verwachtingen staan op de KNMI seizoensverwachtingen pagina.

Het EUROSIP ensemble laat een verdere stijging tot de zomer zien (Figuur 2), daarna kan het alle kanten opgaan. De meeste oplossingen gaan naar een waarde van rond de 1º C toe, wat een sterkte is zoals die gemiddeld eens de vijftien jaar voorkomt. Echter, er zijn er ook waarin El Niño weer instort, net zoals in 1990 gebeurde, en waarin hij bijna even sterk wordt als in 1997, de sterkste van de eeuw. Vanwaar deze onzekerheid?

Theorie De beste simpele beschrijving die we hebben van ENSO is de `recharge oscillator’ van Fei-Fei Jin, waaraan ook Gerrit Burgers heeft bijgedragen. Zoals bij de slinger snelheid en hoogte elkaar afwisselen, zo zijn dit voor ENSO de Niño3.4 index en het Warm Water Volume (WWV), de diepte van de 20 ºC isotherm in de oceaan gemiddeld langs de hele evenaar (5ºZ–5ºN, 120ºO–80ºW).

El Niño wordt in dit conceptuele model

1989-1990

voorafgegaan door een opbouw van warm water onder het oppervlakte langs de evenaar. Dit warme water komt dan als El Niño aan het oppervlakte.

In een fasediagram van WWV tegen Niño3.4 zijn dit cirkels die eerst naar boven gaan (opbouw warm water), dan naar rechts (opbouw El Niño) en dan naar beneden. Figuur 3 is zo’n fasediagram. We zien dat er wel een ronddraaiende beweging te bekennen valt, maar met twee belangrijke verschillen met de regelmatige cirkels van een perfecte slinger: de uitschieters naar rechtsboven zijn veel groter dan linksonder (niet-lineariteit), en er is veel ruis. Die twee hangen samen: de ruis bestaat voor een groot gedeelte uit `Westerly Wind Events’, episodes waarin de passaatwind vervangen wordt door westenwind boven het warme water in de oostelijke equatoriale Stille Oceaan. Onderzoek van Sjoukje Philip heeft een aantal jaren geleden laten zien dat de niet-lineariteit hoofdzakelijk ontstaat doordat er bij El Niño een groter oppervlakte met warm water is en dus meer ruis. Die ruis kan echter beide kanten opgaan.

De waarden van 2014 liggen vooralsnog tussen die van de El Niño die niet doorging van 1990 en de hele grote van 1997 in, maar ook rond die van 1982 die uiteindelijk ook heel groot werd. Van deze laatste zijn

1996-1997

echter weinig waarnemingen. In alle drie de andere jaren waren er in onze winter Westerly Wind Events die warm water naar de evenaar brachten en aan het oppervlakte warm water terug naar het oosten duwden (Figuur 4). Het verschil is dat in 1990 daarna de passaatwind zelfs iets sterker dan normaal bleef doorwaaien, terwijl dit in 1997 gevolgd werd door een uitzonderlijk sterke WWE in mei die El Niño een sterke zet gaf. Het is nu (23 mei) nog niet duidelijk hoeveel westenwind we dit jaar nog krijgen, en dat verklaart de spreiding van de ensembleleden in de verwachtingsmodellen.

De onzekerheid zal de komende maanden snel kleiner worden; aan het eind van de zomer zal duidelijk zijn welke kant het dit jaar opgaat. Als El Niño sterk wordt geeft dit goede seizoensverwachtingen in alle delen van de wereld met diverse teleconnecties. Helaas is de enige teleconnectie naar Nederland, iets meer regen in het voorjaar na El Niño, zo zwak dat deze alleen bij een heel hoge Niño3.4 waarde voor een nuttige seizoensverwachting te gebruiken is.

Referenties Berlage, H.P., 1957: Fluctuations of the general atmospheric circulation of more than one year, their nature and prognostic value. KNMI, Mededelingen en verhandelingen 69, 152pp.

Burgers, G. et al, 2005: The simplest ENSO recharge oscillator. Geophys. Res. Lett. 32, L13706 Jin, F.-F., 1997: An equatorial recharge paradigm for ENSO, part I: Conceptual model. J. Atmos. Sci. 54, 811–829 Philip, S. en G.J. van Oldenborgh, 2009: Significant atmospheric nonlinearities in the ENSO cycle. J. Climate 22, 4014–4028 Walker G.T. en E.W. Bliss, 1932: World Weather V. Mem. Roy. Meteor. Soc. 4, 53–84

2013-2014

Figuur 4. Anomalieën langs de evenaar (2ºZ–2ºN) van westenwind (linkerpanelen, in m/s) en zeewatertemperatuur (rechterpanelen, in K) van juni tot en met mei in 1989/1990 (geen El Niño), 1996/1997 (sterke El Niño) en 2013/2014. De westenwinden aan het begin van het jaar gaven telkens lokale opwarming en met vertraging opwarming in het oosten, het verschil lag in de westenwind later in het jaar. Bron: NOAA/PMEL. Meteorologica 2 - 2014

25

Seizoensoverzicht Winter 2014 VORSTLOOS IN VLISSINGEN, HELLMANNGETAL DE BILT NUL Klaas Ybema en Harm Zijlstra (Weerspiegel) Winter is het nooit geweest. Vlissingen had zelfs een compleet vorstloze winter. En in een groot deel van het land kwamen geen etmaalgemiddelden onder nul voor: koudegetal nul dus. Het was niks in 1989, in 1990, in 2000 en vooral in 2007. Maar het kon in sommige opzichten allemaal nog extremer, dat hebben we het afgelopen seizoen gezien. Een horrorwinter voor schaatsliefhebbers. Gemiddeld was alleen het recordseizoen van 2007 nog wat zachter. De zon scheen meer dan normaal en de neerslag week gemiddeld weinig af van de normaalwaarde. Wel was er een flink verschil tussen het natte westen en het droge zuidoosten van het land.

Sneeuw was zeldzaam, onweer normaal en stormen deed het alleen op 5 december.

Temperatuur De gemiddelde temperatuur was op alle vijf hoofdstations op één na de hoogste sinds 1900. Overal was alleen het seizoen van 2007 zachter. In De Bilt werd 6,0 °C berekend tegen 3,4 normaal. Het gemiddeld maximum (8,8 tegen normaal 6,1) was daar alleen in 1990 en 2007 hoger en het gemiddeld minimum (3,3 tegen 0,5 normaal) alleen in 2007.

De uiterste waarden in De Bilt waren 14,5 °C op 6 januari en een ontluisterende -3,1 °C op 3 december. Dat is het hoogste laagste minimum ooit na 1900 in een winterseizoen gemeten in De Bilt.

Hetzelfde geldt trouwens voor het laagste maximum: dat was met 2,5 °C ook nooit hoger geweest na 1900. Het zijn niet de enige records. In Vlissingen werd geen lager minimum gemeten dan +1,0 °C en dat was op 13 december.

De Bilt kwam op tien vorstdagen uit tegen 38 normaal en dat was het kleinste aantal ooit gemeten. Matige vorst kwam alleen in het uiterste noordoosten voor en hetzelfde geldt voor ijsdagen. De laatste

winter die in De Bilt zonder ijsdagen verliep was 2007. Over dagen met strenge vorst hebben we het niet.

Het Hellmanngetal kwam niet alleen in De Bilt, maar in een groot deel van het land op nul uit en dat was een record.

Uit het kaartje blijkt opnieuw dat alleen Groningen even van de winter mocht proeven. Geen wonder dat ook het vorstgetal van IJnsen extreem laag uitviel: 1,2 in De Bilt tegen 16,1 normaal. Alleen in 2007 lag het met 0,9 nog iets lager.

Figuur 1. Afwijking temperatuur (gemiddeld +2,5 ºC).

Figuur 2. Het aantal ijsdagen. Gemiddeld 0.3.

Normaal 8.3.

26

Meteorologica 2 - 2014

Wind Het was een goed seizoen voor windmolens: vooral februari leverde aanzienlijk meer wind op dan normaal en ook het landelijk seizoensgemiddelde lag met 5,7 m/s boven normaal (5,1). De Kooy berekende een gemiddelde van 7,3 m/s (normaal 6,7) en in Vlissingen was de winter in bijna twintig jaar niet zo winderig geweest met een gemiddelde van 8,6 tegen normaal 7,2 m/s (1995 haalde daar 9,4 m/s). Alleen op 5 december kwam het tot een zware storm: Vlieland registreer-

de een hoogste uurgemiddelde van 25 m/s en in Stavoren werd een uitschieter van 38 m/s gemeten. Op Vlieland werden vijf dagen met een uurgemiddelde van minstens 9 Bf gemeten.

Zelden of nooit gaf een seizoen zo'n oververtegenwoordiging van winden uit een en dezelfde richting. In dit geval was dat zuid tot zuidwest. De richtingen noord en noordoost ontbraken totaal. De vrijwel permanente lagedrukgebieden in de regio Schotland/Ierland zorgden voor een passaatachtige standvastigheid.

Het contrast met het weer verder naar het westen was groot. De Britse eilanden werden in deze wintercirculatie geteisterd door een groot aantal stormen en veel wateroverlast door overvloedige neerslag en overstromingen door wateropzet. Nog verder naar het westen in delen van de VS had men in veel plaatsen te maken met extreme koude en heel veel sneeuwoverlast. Daar sprak men honend van: “global cooling”.

Figuur 3. Het aantal vorstdagen. Gemiddeld 10.

Normaal 37.

Figuur 4. laagste minimumtemperatuur. Gemiddeld -3,6. Normaal -9,9.

Figuur 5. Koudegetal (Hellman). Gemiddeld 2,2.

Normaal 59.

Figuur 6. Neerslag. Gemiddeld 214. Normaal 208.

Neerslag Het landelijk neerslaggemiddelde van 208 mm tegen 214 normaal (en vorig jaar 247) maskeert de grote verschillen tussen het natte westen en het droge zuidoosten.

De Bilt noteerde 195 mm en dat week weinig af van de normaalwaarde van 203. De Bilt telde maar één dag met ≥10 mm tegen zes normaal.

meldde maar twee dagen met sneeuw: 6 december en 27 januari. In beide gevallen stelde de sneeuw niets voor. Het normale aantal sneeuwdagen bedraagt daar 17 en er is maar één winter bekend met minder sneeuw. In het seizoen van 1903 zou er in De Bilt maar één sneeuwdag zijn waargenomen.

Dankzij een kort en weinig succesvol vorstoffensiefje aan het eind van januari wijkt het beeld in het noordoosten af.

Delfzijl telde in januari acht sneeuwdagen en evenzoveel met een sneeuwdek.

In Winsum (Gr) werd op 27 januari een maximale sneeuwhoogte van 15 cm gemeten.

Sneeuw In het zuiden van het land viel op vele plaatsen geen vlokje sneeuw en De Bilt

Meteorologica 2 - 2014

27

Korte berichten Algemene Ledenvergadering Michael Mayenburg Vrijdag 11 april j.l. vond de Algemene Ledenvergadering in combinatie met een mini symposium plaats op het KNMI. De titel van het symposium was "Mobiele Meteorologie". Aan de hand van drie presentaties kregen de leden meer inzicht in de toepassing van mobiele media in de meteorologie. Het symposium werd geopend door de nieuwe hoofddirecteur van het KNMI, en nieuwste lid van de NVBM, prof. dr. Gerard van der Steenhoven.

De eerste spreker was Aart Overeem die verbonden is aan het KNMI en Wageningen Universiteit. In zijn presentatie vertelde hij over de potentie van het gebruik van smartphones in het bepalen van de temperatuur in steden. Door het meten van de temperatuur van de accu in een mobiele telefoon en deze te corrigeren voor bijvoorbeeld het dragen in de broekzak is een goede indicatie te verkrijgen van de luchttemperatuur.

De volgende spreker was de Weer & Verkeer manager bij RTL, Niels de Kind.

Buienradar is tegenwoordig onderdeel van RTL en het verhaal van Niels de Kind richtte zich dan ook vooral op het gebruik van weersinformatie van buienradar op smartphones. Hij lichtte een aantal trends toe waaronder het toenemende gebruik van smartphones en de opkomst van de phablet: een combinatie van een smartphone en een tablet.

De laatste spreker Arnoud Apituley is verbonden aan het KNMI en presenteerde iSPEX. iSPEX richt zich op het gebruik van smartphones bij de meting van de hoeveelheid, de grootte en het soort aerosolen. Iedereen kan meedoen door een klein instrument op de mobiele telefoon te plaatsen. Dit instrument meet onder verschillende hoeken de breking en verstrooiing van het zonlicht.

Het tweede onderdeel van de dag was de Algemene Ledenvergadering. Er werd teruggekeken op een mooi 2013 met verschillende interessante excursies en symposia. Tevens werd er kort gesproken over de EMS en werd het financieel overzicht en de begroting voor komend jaar aangenomen. Toen het onderwerp Meteorologica aan bod kwam nam Leo 28

Meteorologica 2 - 2014

Kroon het woord: hij bedankte iedereen die de afgelopen 10 jaar had bijgedragen en nam daarmee afscheid als hoofdredacteur van de Meteorologica; hij kreeg diverse kado's als blijk van waardering voor zijn jarenlange inzet. Als klap op de vuurpijl werd Leo benoemd tot erelid van de NVBM en werd hem de bijbehorende oorkonde overhandigd. Na het afscheid van Leo werd de nieuwe hoofdredacteur Richard Bintanja welkom geheten.

Naast een wisseling in de redactie was er tevens een wisseling in het bestuur van de NVBM. Drie jaar lang heeft Ingeborg Smeding-Zuurendonk zich ingezet voor de vereniging. Het bestuur is haar dankbaar voor alle inspanningen. Olaf Vellinga en Michael Mayenburg nemen het stokje van Ingeborg: Olaf het penningmeesterschap en Michael zal aan de slag gaan als algemeen bestuurslid en webmaster.

Hierna volgde de presentatie van de nieuwe website door Michael Mayenburg, en presenteerde Kees Dekker zijn nieuwe boek genaamd "De Nederlandse poolexpeditie van 1882-1883" (zie artikel in dit issue). Ter afsluiting van de dag verzorgde Rob Groenland een rondleiding door de weerkamer van het KNMI waarna er in de Buys-Ballotzaal genoten kon worden van een borrel.

Meer sneeuw op de Noordpool Frank Selten (KNMI) Klimaatverandering is een wereldwijd verschijnsel, maar op de Noordpool gaat het even net wat harder. Niet alleen

neemt de temperatuur daar volgens de jongste klimaatberekeningen 2 tot 3 keer zo hard toe als de wereldgemiddelde temperatuur, ook de neerslagtoename per graad opwarming, wereldwijd rond 2 %/K, is er veel hoger (4.5 %/K).

Tot voor kort was de gangbare opinie dat deze neerslagtoename vooral wordt gevoed door een toename van het vochttransport vanaf lagere breedtes. In een recente publicatie in Nature laten Richard Bintanja en Frank Selten aan de hand van simulaties van 37 klimaatmodellen echter zien dat de neerslagtoename voor meer dan de helft voor rekening komt van een toename van de lokale verdamping uit de Arctische Oceaan. Met name boven de vrijkomende wateroppervlakten als gevolg van toenemende afsmelting van het poolijs neemt de verdamping vooral in de winter sterk toe, tot wel 300% aan het eind van deze eeuw.

Doordat het terugtrekken van het zeeijs sterk gelinkt is aan de opwarming in het Noordpoolgebied, is er ook een sterk verband tussen de neerslag en verdampingstoename aan de ene kant en de opwarming aan de andere kant. Modellen die een sterkere Arctische opwarming simuleren, simuleren ook de sterkste neerslag- en verdampingstoename.

De sterke neerslagtoename heeft gevolgen voor de oceaancirculatie. Wat lokaal verdampt en weer neerslaat verandert het zoutgehalte van de Arctische Oceaan niet, maar wat van elders aangevoerd wordt maakt het water zoeter. Door middel van simulaties met het KNMI klimaatmodel EC-Earth laten we zien dat dit zoetere water naar de gebieden van diep water formatie in de Noord-Atlantische oceaan stroomt en daar het afzinken tegengaat. Als gevolg daarvan remt de grootschalige thermohaline circulatie af.

Een ander belangrijk gevolg is dat de extra sneeuwval op Arctische gletsjers en de Groenlandse IJskap de afsmelt tegenwerkt, wat gevolgen heeft voor het zeeniveau.

Bintanja, R., Selten, F. M., Future increases in Arctic precipitation linked to local evaporation and sea-ice retreat. Nature, 509, 479–482, doi:10.1038/nature13259 (2014).

Gemiddelde relatieve neerslagtoename (%) in het Arctische gebied over de 21ste eeuw volgens de meest recente klimaatmodellen.

http://www.nature.com/nature/journal/v509/ n7501/full/nature13259.html

Meteorologica 2 - 2014

29

“KLIMAATSCENARIO’S VOOR BOEREN IN INDONESIË: LACHEN OF HUILEN OM DE “HIATEN”?

column

Kees Stigter

30

Meteorologica 2 - 2014

Er wordt vaak nogal makkelijk geschreven dat “klimaatvoorspellingen het voor de producenten in de landbouw mogelijk maken beter geinformeerde besluiten te nemen, voorzorgen te nemen om calamiteiten het hoofd te bieden, gebruik te maken van gelegenheden die weer en klimaat bieden en zo risico’s te minimaliseren”. Alsof dat zo gemakkelijk ligt! Ik citeerde hier het Asian Pacific Climate Centre (APCC) in Korea, een toonaangevend instituut dat ik ook in maart vorig jaar al eens noemde.

Ik citeer nog “Leren je aan te passen aan de klimaatvariabiliteit van nu door klimaatinformatie in de lopende beslissingsprocessen te integreren legt een bodem van het grootste belang onder het omgaan met klimaatverandering op lange termijn”. Ja, dat zou zo zijn als je op die informatie, of liever die dienstverlening, ook maar enigszins zou kunnen vertrouwen, maar niets is minder waar voor de Indonesische boeren waar we mee werken.

Wat ik in maart vorig jaar beschreef over de vele invloeden op het klimaat van Java maakt duidelijk dat de maand- en seizoenvoorspellingen daar nog een hele weg te gaan hebben om betrouwbaarder te worden. Dat betekent: “gemaakt met meer kennis en ervaring dan op dit moment mogelijk is”. Een organisatie als NOAA, waarvan we de El Niño Southern Oscillation (ENSO) voorspellingen gebruiken, erkent dat ook zelf volmondig, maar de mensen die de verkoopverhalen bij het APCC maken weten dat duidelijk niet of willen dat niet weten.

Ons gebrek aan kennis en begrip wordt goed duidelijk in de huidige discussies over het “hiaat” (the “hiatus”) in de opwarming van de aarde. Van sommige kanten wordt het effect ontkend, omdat het binnen onze meetnauwkeurigheid zou vallen, maar wat wereldwijde metingen toch laten zien is dat de opwarming inderdaad sinds het eind van de jaren negentig langzamer gaat. Maar die opwarming gaat door.

Ik heb al vier verschillende verklaringen gelezen die dit “hiaat ” kwantitatief duidden. Dit ging om (i) meer vulkanische deeltjes in de atmosfeer sinds eind jaren negentig; (ii) al langer waargenomen extreem krachtige grootschalige westenwinden in de Pacific; (iii) veel warmer water dat naar diepere lagen van de oceaan is gestroomd; (iv) een andere fase van de “Pacific Decadal Oscillation” en/of een andere langzame oscillatie waar we in zijn komen te zitten, als interne, ongebalanceerde atmosferische variaties die we nog lang niet voldoende kunnen thuisbrengen. En dat gold ook al en nog steeds voor de ENSO's. Ook al

werden deze vier verklaringen van het “hiaat” onafhankelijk van elkaar gegeven, zij lijken allemaal een bijdrage te kunnen leveren maar we hebben geen idee van de verhoudingen.

Het is deze toestand met “hiaten” die me doet lachen om onze pogingen het seizoensgedrag van regen te voorspellen voor boeren. Zoals een boer in Lamongan tegen ons zei: “Als jullie al niet begrijpen wat er gaande is, hoe moeten wij daar dan mee omgaan”? En ik overdrijf echt niet. Over het hele regenseizoen van november tot en met mei van 2013/2014 waren alle NOAA voorspellingen bij een ENSO neutrale conditie. Maar hun collega’s bij het IRI (Earth Institute, University of Colombia), waar ze mee samenwerken, spraken van een lange La Niña. Als we het daar al niet over eens zijn?

We moeten ons afvragen wat de rol is van voorspellingen als “climate service for agriculture” bij beslissingen die boeren moeten nemen. Het antwoord daarop is “kennisverbetering”. Deze nieuwe kennis moet hun planning, hun boerenbedrijf en hun besluitvorming bij het omgaan met klimaatverandering steunen. Maar die kennis moet dan wel een zekere mate van betrouwbaarheid hebben. En het moet ook niet de enige kennisverbetering zijn die we te bieden hebben. We moeten dus naar wegen zoeken om de bruikbaarheid van kennis te testen met boeren. Maar waar het om klimaatvoorspelling gaat is dat kennis met vele vraagtekens en die boeren moeten dat weten.

Wat zijn de mogelijkheden en de beperkingen bij het gebruiken van die voorspellingen?

Zowel in Indonesië als in Zuid-Afrika vonden we dat er actieve leermogelijkheden gevonden moeten worden die specifiek bij dat bepaalde bedrijf(je) horen. De beperkingen liggen bij het aanpassen van de klimaatdiensten bij wat “leken” kunnen begrijpen. We zijn er samen met de boeren al achter gekomen dat regionale neerslagvariabiliteit in ruimte en tijd nog veel groter is dan we dachten. En met grote kans dat die variabiliteit eerder toeneemt dan afneemt, zet dat nog grotere vraagtekens bij wat voor statistiek dan ook.

Hoewel we ons probabilistisch uitlaten, volgen we niet de wijdverbreide methode om de vereenvoudigde scenario’s in wat voor percentueel systeem dan ook uit te drukken. Want dat brengt boeren geweldig in de war. We hebben ze werkelijk zo weinig te bieden om met de consequenties van klimaatverandering om te gaan. Dat zijn “hiaten” om van te huilen. We kunnen over die beperkingen alleen maar open zijn.

Sponsors van de Nederlandse Vereniging ter bevordering van de Meteorologie zijn:

Redactie Hoofdredacteur: Richard Bintanja (e-mail: bintanja@gmail.com, tel: 030-2206499) Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Janneke Ettema, 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).

Administratie: Janneke Ettema (bestuurnvbm@gmail.com) Penningmeester: Olaf Vellinga (penning-

meester@nvbm.nl) Vormgeving: Rob Stevens 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 op Postbank gironummer 626907 ten name van: NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: Abonnement Meteorologica 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.

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.

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 (zie boven).

Meteorologica 2 - 2014