Oceanograaf Raymond Schmitt was voor niets naar Bermuda gekomen. Een collega wilde hem voorstellen aan het bestuur van een nieuw internationaal onderzoeksproject naar het komen en gaan van water. Schmitt had destijds, begin jaren negentig, een naam opgebouwd als het ging om verdamping en neerslag boven open zee.
Raymond Schmitt (69)
Emeritus Research Scholar aan het Woods Hole Oceanographic Institution. Studeerde natuurkunde aan Carnegie-Mellon University en promoveerde in de fysische oceanografie aan University of Rhode Island. Sinds 1978 werkt hij als onderzoeker in Woods Hole.
Maar het Global Energy and Water Cycle Experiment (GEWEX) werd geleid door hydrologen – kenners van waar het water blijft op en onder land – en meteorologen, vertelt Schmitt een kwart eeuw jaar later. Na de eerste sessie was hij door de voorzitter apart genomen. ‘Een Franse professor, helemaal het type. En die zei: GEWEX is niet voor oceanografen. Kortom: ga weg, mannetje. Dus ging ik maar. Het was tenslotte hun project. Ik had ze alleen maar verteld dat ze aan de oceaan moesten denken. Want daar komt alle regen vandaan.’
Nog altijd moet Schmitt vechten om het idee erdoor te krijgen
Nog altijd, vertelt hij in zijn werkkamer op het Woods Hole Oceanographic Institution, op een schiereiland tussen Buzzards Bay en de Atlantische Oceaan, moet hij vechten om dat idee erdoor te krijgen. De illustraties in de lesboeken laten doorgaans zien hoe water als damp opstijgt uit de bodem, van open water en uit de bladeren van planten. En hoe het dan als sneeuw of regen weer neerkomt. Met aan de rand een stukje zee dat ook nog mag meedoen. Terwijl de verhouding juist andersom is, zo luidde in Bermuda de boodschap van Schmitt: ‘Het stroomvolume van de Mississippi is ongeveer eenhonderdste van alle regen die op de Noord-Atlantische Oceaan valt.’
Dat is natuurlijk een gemiddelde. In 1993 kreeg die rivier – net als dit voorjaar trouwens – een uitschieter te verwerken. Het bracht aanwonenden narigheid, maar bracht Schmitt op zijn gouden idee. ‘Het regende wekenlang. Een enorme berg water kwam stroomafwaarts, overstroomde elke stad waar hij langskwam, helemaal tot de Golf van Mexico. Daar resulteerde dat in een plak zoet water van 30 meter dik – zoet water drijft op zout, het is lichter. Die plak werd meegevoerd met de zeestromen, door de Straat van Florida, de Atlantische Oceaan in. En ik dacht: aha, als zo’n golf rivierwater die oceaan zoeter maakt, dan moet daaraan voorafgaand ergens een stuk oceaan zouter zijn geworden, nog voordat al dat water op het land arriveerde.’
Want het zeeoppervlak wordt plaatselijk zouter als watermoleculen als damp de lucht in schieten, met achterlating van alles wat erin opgelost was. En in warme streken is dat effect niet gering. In subtropisch Bermuda, waar Schmitts bijdrage zo hooghartig werd afgewimpeld, zou de zeespiegel elk jaar met zo’n 2 meter dalen, en almaar zouter worden, als er geen vervanging kwam toestromen uit koelere gebieden met een regenoverschot. Maar die zogeheten Goldsbrough- circulatie, al herkend in de jaren dertig van de vorige eeuw, werd gezien als iets wat alleen de oceanen aanging.
‘Zie je het zoutgehalte toenemen, dan zal het meer dan normaal regenen’
De Mississippi bracht Schmitt op het idee dat een deel van die circulatie een omweg over land zou kunnen maken. Misschien wel langs een min of meer vaste route. ‘Zie je het zoutgehalte ergens toenemen, dan weet je dat het ergens anders meer dan normaal zal regenen.’
Voor een eerste poging richtte hij zijn blik meteen maar op de grootste rivier ter wereld, in afvoer gemeten: de Amazone. In de jaren negentig zetten onderzoekers uit allerlei landen de eerste Argo-drijvers in de oceanen uit. Dat zijn met instrumenten uitgeruste boeien die telkens naar zo’n 2 kilometer diepte zakken en dan weer boven komen om data naar huis te seinen. De eerste Argo’s maten alleen de temperatuur. Op initiatief van Schmitt gingen ze ook het zoutgehalte meten.
Schmitt wist niet beter, of die begroting was lokaal sluitend: de Atlantische Oceaan is zoeter waar het rivierwater erin komt en zouter ten noorden daarvan. Het daar verdampte water had vast de Zuid-Amerikaanse regenwouden als bestemming.‘Ik kreeg geld van de National Science Foundation (NSF) om twintig van die drijvers uit te zetten in de tropische Atlantische Oceaan, in de omgeving van de Amazone. Ik had het geluk dat toen ook waarnemingen vanuit satellieten beschikbaar kwamen, van de kleur van het oceaanwater. Amazonewater is bruin, de oceaan zelf is blauw. Dus de drijvers vertelden ons hoe diep die zoetwaterpluim was en de satellieten hoe uitgebreid. Zo kon je een zoet-zoutbegroting maken.’
Het zou een kleine twintig jaar duren voor hij ontdekte hoe ver hij ernaast zat. Want na dat eerste project kreeg hij bij de gebruikelijke geldschieters voor dit soort onderzoek, zoals NSF en NASA, telkens nul op het rekest. Het idee paste niet in de vertrouwde hokjes. ‘Een hydroloog wil geen geld geven aan oceanografie, en omgekeerd.’
Meer zout in de lente blijkt een goede voorspeller voor moessonregens in de zomer
Maar in 2013 kwam er een buitenkans: het Woods Hole-instituut heeft een beperkt budget voor postdocs, en onder de sollicitanten voor zo’n contract van achttien maanden meldde zich een Chinese onderzoeker, Laifang Li. Zij bleek gepromoveerd op de invloed van regenval in de Atlantische Oceaan op weersystemen in de Indische Oceaan. ‘Ik heb met de vuist op tafel geslagen: díe moeten we hebben. Toen ze kwam, trok ik een vierkant rond het zoutmaximum in de Atlantische Oceaan en zei: ik wil weten waar dat water heen gaat. Ik dacht nog steeds: dat gaat naar het Amazonegebied. Maar na een week kwam ze terug en zei: het spijt me, maar het gaat naar Afrika.’
Met gebruik van computertechnieken waarvan Schmitt toegeeft dat ze hem boven de pet gaan, had Li in wereldwijde databestanden van het weer naar gebieden gezocht die een statistische dans leken te doen met dat stuk oceaan: hier een piek in het zoutgehalte, daar precies een aantal maanden later een piek in de regenval. Niet altijd, maar vaak genoeg om door een computerprogramma gespot te worden. Zo’n gebied bleek er te zijn, en het is een plek waar elk jaar reikhalzend naar regen wordt uitgekeken: meer zout in de Noord-Atlantische Oceaan in de lente blijkt een goede voorspeller te zijn voor meer moessonregens in de zomer in de Sahel.
Geïnspireerd door Li’s bevindingen richtte Schmitt zijn aandacht weer op de Mississippi. Die overstromingen uit 1993: waren die te herleiden tot extreme verdamping uit één gebied in de Atlantische Oceaan? Ja, was het antwoord.
Ruim van tevoren regen voorspellen is met huidige aanpak onmogelijk
In juni 2015 woonde Schmitt een congres van meteorologen bij in Minneapolis in de staat Minnesota, aan de bovenloop van de Mississippi. Hij meldde zich aan met een presentatie over ‘het voorspellen van regen in Minnesota aan de hand van het zoutgehalte van de Noord-Atlantische Oceaan’. ‘In maart keek ik naar de laatste gegevens en die zagen er precies zo uit als in 1993. Dus daar stond ik dan, op een vergadering van weerkundigen, te beweren: jullie krijgen een natte zomer! En het kwam uit. Het was niet zo erg als in 1993, maar in Illinois waren er overstromingen. En de Grote Meren, die door droogte 1 meter te laag stonden, hadden in één klap weer hun gewone niveau terug.’
Zoveel maanden van tevoren regen voorspellen is met de gebruikelijke aanpak – computermodellen die de toestand van de atmosfeer van uur tot uur telkens een stapje vooruitrekenen – totaal onmogelijk. Dus de ontdekte zoutroute leek een wetenschappelijke goudmijn. Maar niet iedereen zag dat. Om Li na afloop van haar contract op Woods Hole te houden, moest Schmitt geld binnenhalen en opnieuw stuitte dat op afwijzingen. Li vertrok naar de Duke University in North Carolina.
‘Mijn hart brak. Maar we hielden vol. We schreven samen een voorstel voor de NSF. Die waren begonnen met een programma over het voorspellen van extreem weer, inclusief overstromingen en droogtes. Daar zetten we onze kaarten op.’
De familie Schmitt deed mee aan een prijsvraag
De aanvraag was nog in behandeling toen Schmitt van een collega een ongewone tip kreeg: het Bureau of Land Reclamation, de instantie die in het zuidwesten van Amerika het water beheert, met reservoirs als Lake Mead bij Las Vegas, had een prijsvraag uitgeschreven. Wie kon een jaar lang de beste langetermijnvoorspelling voor de neerslag in het gebied maken? Er was 100.000 dollar beschikbaar voor de categorie ‘drie en vier weken vooruit’ en nog eens dat bedrag voor ‘vijf en zes weken vooruit’.
‘O, wat erg,’ was Schmitts reactie. ‘Ik heb geen team!’
Hij verzon een list. ‘Het werd Kerst, het hele gezin was bij elkaar, en ik vraag mijn zoons, tweelingen, 28 jaar oud, hoe het ermee gaat. “We zijn bezig met kunstmatige intelligentie, neurale netwerken, om meer succes te hebben bij het gamen.” Ik zei: wat denk je van meedoen aan een echte wedstrijd?’
De familie Schmitt – een oceanograaf, een werktuigbouwkundige en een programmeur – ging ervoor. De intelligente software ging op zoek naar samenhangen in temperatuur en zoutgehalte op de oceaan, waar ook ter wereld, en latere regenval in Amerika. Eenmaal gevonden, werden die verbanden ingezet om vooruit te kijken.
Software steunde op temperatuur zeewater en niet het zoutgehalte
‘De wedstrijd begon in april 2017,’ vertelt Schmitt. ‘Een maand later kreeg ik een mailtje van Stephen: “Dad, kijk vlug, we zijn aan het winnen!”
‘Ik heb met de vuist op tafel geslagen: díe onderzoeker moeten we hebben’
De software bleek overigens het meest te steunen op de temperatuur van het zeewater, niet op Schmitts stokpaardje, het zoutgehalte. Dat zat hem in de relatief korte tijdschaal van de wedstrijdopgave. Uit een vergelijking van die twee indicatoren, in april dit jaar gepresenteerd op een geofysica-congres in Wenen, concludeert Schmitt dat het zoutgehalte het wint van de zeewatertemperatuur als er geen weken, maar maanden vooruit wordt gekeken.
Hij denkt dat dat komt doordat het zoutgehalte ook het langetermijngeheugen van het zeewater is. Als het warm is boven de oceaan, wordt het water zowel warmer als zouter. Als het kouder wordt, daalt de temperatuur van het water weer mee, terwijl het zoutgehalte blijft verraden hoelang het warm is geweest.
Net als iedere meteoroloog zit Schmitt er geregeld naast
Een wedstrijd winnen is nog niet hetzelfde als het weer exact voorspellen. Net als iedere meteoroloog zit Schmitt er geregeld naast. Als je het achteraf bekijkt, verklaren zijn oceaanmetingen ongeveer een kwart van het verschil tussen de neerslag in een bepaalde week en het gemiddelde van de laatste dertig jaar. Maar dat is beter dan elke andere methode tot nu toe.
En omdat het weer zo belangrijk is, valt er geld mee te verdienen. Schmitt: ‘Halverwege de wedstrijd las ik in The Wall Street Journal dat de prijs van winterkoren met 40 procent omhoog was geschoten wegens droogte in de Dakota’s. Ik zei bij mezelf: we zouden moeten gaan handelen in graanfutures. Ik heb mijn zoons een website laten maken – salientpredictions.com – met een voorspelling erop voor de hele Verenigde Staten. We hopen dat we door onze overwinning in de wedstrijd belangstelling krijgen van een graanhandelaar, of een verzekeraar die wil weten hoe hoog het risico op bosbranden volgend jaar is.’
Maar veel meer nog hoopt hij op belangstelling van collega-wetenschappers die niet toevallig ook oceanograaf zijn. En daar zit beweging in. Vorig jaar, terwijl de wedstrijd nog liep, is zijn onderzoeksvoorstel over het verband tussen zout in de oceaan en extreem weer goedgekeurd door de NSF. ‘In september ging ik naar een vergadering over dat project. Er waren ook hydrologen bij. Ik zei tegen ze: ik kan regen beter voorspellen dan wie ook van jullie.’
Dit keer konden ze hem niet wegsturen.
The post Model voorspelt heftige regenval op lange termijn appeared first on Elsevierweekblad.nl.
https://www.elsevierweekblad.nl/kennis/achtergrond/2019/06/zoute-zee-kletsnat-land-175299w/