Categorie: klimaatmodel

Overstromingen, regenbuien en hittegolven. Het hield maar niet op deze zomer. Was dat allemaal de schuld van de opwarming van het klimaat? Dat weet je nooit zeker, zeggen klimaatwetenschappers, maar sommige weertypen komen wel steeds vaker voor.

Wat het weer betreft hebben grote delen van de wereld een heftige zomer achter de rug. Eind juni werden de Verenigde Staten en Canada geteisterd door hittegolven met recordtemperaturen, halverwege juli leidde lokale zware regenval in Duitsland, België, Nederland en Luxemburg tot grote overstromingen. Bij die laatste kwamen meer dan 200 mensen om het leven, waarvan minstens 180 in Duitsland en enkele tientallen in België.

Kort daarna verscheen het nieuwste rapport van het IPCC (International Panel for Climate Change), het klimaatpanel van de Verenigde Naties dat de opwarming van het klimaat en de gevolgen daarvan voor ons in de gaten houdt. De aarde warmt op, het komt door de uitstoot van broeikasgassen, het ijs op de polen smelt en de zeespiegel stijgt, was de zorgwekkende maar weinig verrassende conclusie.

Maar ook is duidelijk geworden dat de opwarming leidt tot veranderingen in het weer – en dát hadden de klimaatwetenschappers nog niet eerder met zoveel stelligheid opgeschreven. Door de stijgende temperatuur krijgen we meer en intensere hittegolven, vaker zware regenval, vaker droogte en meer zware tropische cyclonen, meldde het rapport. Kwamen de extreme weersomstandigheden van afgelopen zomer dan ook tot stand onder invloed van de klimaatverandering?

Hitte

Om op dit soort vragen een antwoord te geven, is er tegenwoordig het World Weather Attribution inititiative, opgezet door een internationaal consortium van klimaatwetenschappers waaronder een aantal van het KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut).

De hittegolven van juni in Amerika en Canada waren zonder de opwarming door broeikasgassen met een aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid niet zo extreem geweest als nu, schreef deze werkgroep in juli van dit jaar. De records gingen dan ook ver boven de historische metingen uit. In het Canadese Lytton werd een temperatuur van 49,6 graden Celcius aangetikt, waarna het dorpje ten prooi viel aan een van de vele bosbranden in de regio. Zelfs in de wereld van nu, die gemiddeld 1,2 graden warmer is dan voor de industriële revolutie, geldt dit als een zeldzame gebeurtenis. De schatting is dat een dergelijke hittegolf gemiddeld eens per duizend jaar voorkomt. Als de opwarming er niet geweest was, was die kans op zijn minst 150 keer kleiner geweest, berekenden de wetenschappers.

Overstromingen

Voor de overstromingen in Europa was de vraag lastiger te beantwoorden. De hoofdschuldige van de enorme bakken regen die hier uit de hemel kwamen was Bernd, een lagedrukgebied dat maar niet van zijn plek wilde komen en de wolken dwong om al hun water in hetzelfde gebied te lozen. Omdat het begin juli ook al veel geregend had, was de bodem verzadigd en niet meer in staat veel van al die nattigheid te absorberen.

In Nederland leidde dit vooral tot grote watervlaktes, overloopgebieden waar het water inderdaad in overliep, en dijken die het allemaal maar net hielden. In delen van Limburg, maar vooral in België, Duitsland en Luxemburg, waar de hoogteverschillen groter zijn en veel dorpjes zich in smalle bergvalleien bevinden, kreeg het water een ongekende kracht en ging het mis. Daar werden mensen, auto’s en gebouwen door de stroming meegesleurd.

“Het weer is grillig, en in dit geval pakten zowel de timing als de locatie van de langdurige zware regens bijzonder slecht uit”, zegt Sjoukje Philip, klimaatwetenschapper bij het KNMI in De Bilt. Of de regenval in juli ook zonder opwarming van het klimaat zo hevig zou zijn geweest valt niet te zeggen, concludeerde zij samen met 38 andere klimaatwetenschappers van de World Weather Attribution-werkgroep eind augustus in een lijvig rapport. Maar de káns op een dergelijke hoeveelheid regen is wel groter geworden.

“Dit was zo’n bijzondere en lokale gebeurtenis, dat hij moeilijk te modelleren was of met andere regens vergeleken kon worden”, vertelt Philip. “Vandaar dat we in onze studie op grote onzekerheden uitkwamen.” Uiteindelijk kozen de wetenschappers ervoor om uit te zoomen, en te onderzoeken hoe groot de kans op vergelijkbare regens is in het gebied tussen Nederland en de noordgrens van de Alpen. Ze verdeelden het studiegebied in zestien regio’s, en concludeerden dat die onder de huidige omstandigheden gemiddeld eens in de vierhonderd jaar met een dergelijke hoeveelheid regen te maken krijgen. Zonder opwarming zou dat 1,6 tot 9 keer minder vaak zijn geweest. De kans is dus klein, de onzekerheid fors.

Shaky

Aarnout van Delden, weer- en klimaatonderzoeker bij het Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek van de Universiteit Utrecht, heeft wel wat aan te merken op dit soort ‘attributiestudies’ – waarbij men de invloed van klimaatverandering op de kans op bepaalde gebeurtenissen berekent.

Dit soort onderzoeken worden beheerst door statistiek, zegt hij. “Maar met statistiek kan je weinig bewijzen, vooral als het om zeldzame gebeurtenissen gaat.” Statistiek bedrijven met toekomstverwachtingen van modellen is helemaal nogal shaky, vindt Van Delden. “Die modellen zijn zelf bepaald niet perfect, juist als het gaat om verwachting van regen en bewolking.”

Het probleem is dat je om regenval goed na te bootsen fijnschalige, gedetailleerde modellen nodig hebt. Daarmee kan je echter niet heel ver vooruit kijken, zoals je met klimaatmodellen wil. Van Delden: “Bij weermodellen gaat het om maximaal tien dagen, bij klimaatmodellen minimaal tot het jaar 2100. Dat kost simpelweg te veel rekentijd.” Om die reden rekenen onderzoekers in klimaatmodellen met een lagere resolutie, maar dat maakt ze voor dit soort berekeningen eigenlijk ongeschikt.

Mensen willen getallen

Van het weer dat we meemaken, kan je vrijwel nooit zeggen dat het door klimaatverandering is veroorzaakt, beaamt Philip. Maar mensen willen weten hoe groot de kans is dat bepaalde weersomstandigheden vaker gaan voorkomen, om zich eventueel voor te bereiden. “Ze willen getallen, en die geven we. Maar wel met een bandbreedte, we maken het niet nauwkeuriger dan we denken te kunnen. En de onzekerheid in de resultaten is bij onze studies net zo belangrijk als de resultaten zelf.”

Dat de extreme regenval van deze zomer op het randje zat van wat de statistiek aankon, benadrukte het World Weather Attribution-consortium overigens ook zelf. Al gebruikten de onderzoekers dit keer voor het eerst wél fijnschalige modellen, en keken ze juist vanwege de zeldzaamheid van de gebeurtenis naar een groter gebied.

Werkwijze

We gaan in onze attributie-studies uit van de observaties, legt Philip uit. Om daar conclusies aan te verbinden moet je begrijpen hoe ze tot stand zijn gekomen. De computermodellen helpen daarbij, die berekenen de interactie tussen de bekende mechanismen en natuurkundige wetmatigheden – zij het in een versimpelde uitvoering. “De statistiek is vervolgens een hulpmiddel om te kijken in hoeverre de observaties en de modellen overeenkomen.”

Modellen die de huidige observaties niet weerspiegelen, worden niet gebruikt. Aan de overige modellen wordt een weging toegekend, afhankelijk van de onzekerheid in de modelresultaten. Uiteindelijk bepalen de onzekerheden in de modellen en in de gegevens samen de marges in de uitkomsten. Philip: “Daarnaast kijken we of modellen het een beetje met elkaar eens zijn. Zo ja, dan hebben we er vertrouwen in, en anders voegen we bij de resultaten ook nog een ‘modelonzekerheid’ toe.” Zo hoopt het consortium te laten zien welke verbanden echt duidelijk zijn, en welke niet.

“Het resultaat is ook weleens dat een uitzonderlijk weersverschijnsel vrijwel zeker niet met klimaatverandering te maken heeft”, benadrukt Philip. Dat was bijvoorbeeld het geval bij watertekorten in Brazilië in 2015, die veroorzaakt bleken te zijn door een toename in bevolking en waterconsumptie, en bij de droogte van 2016 in Somalië, die hoogst waarschijnlijk samenhing met natuurlijke variaties die er ook zonder klimaatverandering geweest was.

Circulatiedynamiek

Toch kunnen we beter een andere invalshoek kiezen, vindt Van Delden. Hij pleit ervoor de focus weer te verleggen naar de fysica achter het klimaat, zoals de dynamiek van luchtcirculatiepatronen. Hoe wordt die beïnvloed door een stijgende temperatuur? Daar leren we meer van dan van statistiek met modellen, betoogde hij afgelopen mei nog in een lezing voor het Duitse ClimXtreme Research Network, omdat we daarmee de mechanismen die het weer bepalen beter gaan begrijpen.

Van Delden: “Bij de extreme regenval in juli zaten we met een zeer speciale situatie, waarbij een cycloon met hele koude kern boven Duitsland bleef liggen. Dat veroorzaakte een constante stroming van vochtige lucht van de Oostzee naar de Ardennen en Eiffel, waar de wolken op de heuvels botsten en uitregenden. Dat ging maar door en door en door. We hebben dat wel vaker gezien. In het jaar 2002 is Praag bijvoorbeeld op dezelfde manier overstroomd, het water kwam toen tot de tweede en derde verdiepingen van de huizen. Zulke cyclonen – koudeputten – snoeren zich af van de zogeheten polaire vortex, de koude luchtstroom rond de noordpool. Of dát vaker voorkomt, is voor dit soort overstromingen dus veel belangrijker om te weten dan hoe veel meer regen er valt dan voorheen. Maar daar is weinig kennis over.”

Uiteindelijk is het allebei nodig, reageert Philip. “Als je beleid wil maken om de gevolgen van de overstromingen te beperken, maakt het niet zo veel uit wat de meteorologische situatie is. Dan wil je gewoon weten hoe groot de kans op zoveel water is.”