Die warme aprilmaand deel 2

Ruim een week geleden schreef ik over het artikel van Van Delden in de jongste uitgave van het tijdschrift Meteorologica. Ik liet zien dat zijn berekening van de  toename van de apriltemperaturen van 1901-2019 met 3,5 °C onjuist is. Die was gebaseerd op de polynomiale trendlijn in plaats van de lineaire.  Bovendien was de afgebeelde trendlijn niet van rangorde 7 zoals beschreven maar van rangorde 4. Polynomiale trendlijnen zijn ongeschikt voor het berekenen van klimatologische trends.

Blijven nog een paar zaken in het artikel over die interessant zijn om te bekijken. Van Delden bekijkt de zonneschijnduur en de atmosferische circulatie om er achter te komen wat zijn (te hoge) apriltrend zou kunnen verklaren. De zonneschijn is de afgelopen decennia flink toegenomen. Dat beschreef ik al in vorige berichten zoals hier.


Data: KNMI

In bovenstaande grafiek heb ik het aantal zonnige dagen  in De Bilt per jaar sinds 1958 weergegeven. Tussen 1985 en 2018 is het aantal zonnige dagen  met >2000 J/cm2 in De Bilt met meer dan 25% toegenomen. Dat is enorm. Oorzaak daarvan is een proces dat brightening heet: de lucht is de afgelopen decennia veel schoner geworden. Van Delden schrijft dat sinds eind jaren ’70 de concentraties SO2 met meer dan een factor 10 zijn afgenomen. SO2 is een belangrijke oorzaak van het ontstaan van aerosolen die zonlicht tegenhouden.

Om te zien of we die toename ook zien als we alleen naar april kijken heb ik voor die maand het aantal dagen per aprilmaand geteld met een instraling van > 2000 J/cm2. Dat ziet er vanaf 1958 zo uit:


Data: KNMI

Ook hier een toename van het aantal dagen, maar veel sterker dan over alle maanden. April laat tussen 1958 en 2018 een toename van het aantal dagen met >2000 J/cm2 een toename zien van meer dan 75%!

In hetzelfde bericht van 2 juli j.l. heb ik laten zien dat de gemiddelde bewolkingsgraad per jaar geen trend laat zien. Dat betekent dat de toename van de hoeveelheid binnenvallend zonlicht op jaarbasis waarschijnlijk niet het gevolg is van een veranderende bewolkingsgraad. Om te zien of bewolking in april wél een rol speelt bij de sterke toename van het aantal zeer zonnige dagen heb ik gekeken naar het aantal dagen op basis van bewolkingsgraad. Die bewolkingsgraden 0 t/m 9 heb ik onderverdeeld in 2 groepen. De ene groep betreft NG= 0,1 en 2: onbewolkt, zonnig en helder. De andere groep bestaat uit NG= 6,7 en 8: zwaar/vrijwel geheel/geheel bewolkt. NG=9 komt in april niet voor.  Dat ziet er zo uit:


Data: KNMI

Weliswaar lopen beide lineaire trendlijnen heel licht op, maar van een trend naar minder bewolking in april is geen sprake. Conclusie: de sterke toename van het aantal aprildagen > 2000 J/cm2 is (vrijwel) helemaal toe te schrijven aan het schoner worden van de lucht sinds 1985. Van Delden merkt op dat een onbewolkte dag in De Bilt gemiddeld 2 °C warmer is dan een geheel bewolkte dag, maar dat speelt dus, gezien bovenstaande grafiek, geen rol van betekenis voor april.

Als we terugkeren naar de gestegen temperatuur in april, dan kan de oorzaak behalve in brightening ook liggen aan een veranderde luchtcirculatie. Door de breedteligging van Nederland en de ligging aan de westkust van Europa betekent een veranderende luchtcirculatie vaak ook een sterke verandering van het weer. De temperatuur kan dan zomaar van de ene dag op de andere vele graden veranderen. Van Delden merkt op dat  door een veranderende drukverdeling de wind in april tegenwoordig minder uit de koude NW-hoek waait en meer uit de warmere SE-hoek. Bij die laatste windrichting zou de temperatuur 4,5 °C hoger zijn dan bij noorderwind. Van Delden noemt dat de belangrijkste verklaring voor de relatief warme aprilmaanden in de recente periode.

Helaas laat het artikel geen grafiekje zien wat er aan de diverse windrichtingen in april in de loop van de tijd is veranderd. Daarom ben ik zelf aan de slag gegaan. Omdat de windrichtingen van jaar tot jaar sterk verschillen is het handiger om de lijnen te smoothen . Dat deed ik met behulp van LOESS span 0.3. Dit is het resultaat:


Data KNMI

Heel fraai zijn de verandering in windrichtingen te zien vanaf 1904. Kijken we naar de periode vanaf eind jaren ’90, dan valt op dat SW, W en NW zijn gestegen terwijl S, N, E en SE zijn gedaald. Dat is een ander beeld dan het artikel laat zien. Een mogelijke verklaring voor dit verschil is dat NW circulatie zowel anticyclonaal als cyclonaal kan zijn.  Bij anticyclonale NW wind ligt het brongebied van de aangevoerde lucht vaak zuidelijker.

In 2016 heb ik een aantal berichten geschreven over de veranderende luchtcirculatie op basis van de Grosswetterlagen.  Die GWL zijn gebaseerd op luchtsoort en brongebied en nauwkeuriger dan de windrichting aan het aardoppervlak. In het bericht over GWL in de lente was een conclusie dat de circulatietypen H, S en SW in aanzienlijke mate (meer dan 18 extra dagen) bijgedragen hebben aan de toename van de temperatuur in de lente in de afgelopen decennia. Dat is voor de windrichtingen S en SW ook terug te vinden in de grafiek van april hierboven. H is een circulatietype met hogedrukgebied boven centraal Europa. De wind boven Nederland is dan zwak en uit veranderlijke richtingen en derhalve moeilijk terug te vinden in de grafiek van de windrichtingen.


Data: NOAA

Van Delden zocht naar een verklaring voor de veranderde windrichtingen in de loop van de tijd. Hij vergeleek de luchtdruk in april in de periode 1970-1980 met die van 2000-2010 en vond dat de luchtdruk boven Noord Europa in de laatste periode hoger geworden was en die op de Atlantische Oceaan lager. Een mogelijke verklaring daarvoor zou de AMO kunnen zijn, de Atlantic Multidecadal Oscillation. Dat is een  schommeling in de oppervlaktetemperatuur van het noordelijk deel van De Atlantische Oceaan met een periodiciteit van ongeveer 70 jaar. Van Delden wijst de AMO als verklaring voor de luchtdrukverschillen van de hand omdat de zeewatertemperatuur minder hard is gestegen dan de luchttemperatuur boven Europa. Kijken we naar de windgrafiek dan valt op dat SE en S een cycliciteit vertonen die lijkt op die van de AMO, terwijl (minder duidelijk) NW en SW anticyclisch ten opzichte van de AMO verloopt. Heel opvallend is dat tussen 1990 en 2000 álle windrichtingen behalve SW een duidelijke trendbreuk laten zien. SW laat vanaf 1980 een voortdurende stijgende trend zien.

Ik ben het met Van Delden eens dat het allemaal ingewikkeld is en dat de oorzaak achter de veranderingen waarschijnlijk een complex van factoren zal zijn. Het gebruik van de windrichting als proxy voor de luchtcirculatie kent ook zijn beperkingen denk ik.  Liever zag ik dat het KNMI – zoals in Duitsland gewoon is – een Grosswetterlagen databank bijhield. Maar is die er wel maar niet openbaar. Van Oldenborgh schreef in 2003:  “Locally measured wind direction gives the same results as geostrophic wind direction from pressure stations, so that systematic errors are not likely to be large.” Ik ben iets minder optimistisch en denk dat kennis over de brongebieden van binnenstromende lucht de nauwkeurigheid zou bevorderen.

In ieder geval is de reconstructie van de windrichtingen in de maand april voldoende reden voor mij om binnenkort ook de andere maanden eens onder de loep te nemen. U hoort van mij.