Hittegolven in Nederland

Geert-Jan van Oldenborgh, een bekende klimaatwetenschapper van het KNMI, is door het Eindhovens Dagblad geïnterviewd naar aanleiding van de periode van zeer warme dagen momenteel. Dat interview kunt u hier lezen.

Fig.1  Bron:  Eindhovens Dagblad

Mijn aandacht werd natuurlijk in de eerste plaats getrokken door de alarmerende kop dat de hittegolven in de toekomst nog extremer gaan worden. Ik was benieuwd waarop  Van Oldenborgh dat baseerde, maar dat werd in het artikel niet duidelijk.  Ook zal wellicht a.s. woensdag een record gebroken gaan worden, namelijk de langste hittegolf ooit. Een hittegolf in Nederland wordt gedefinieerd als een periode in De Bilt van tenminste 5 aaneengesloten zomerse dagen (≥25 °C) waarvan tenminste drie tropische dagen (≥30 °C).

Nu zijn er heel veel weerrecords die gebroken kunnen worden. Zo zijn er per jaar al 366 dagen waarop de hoogste maximum etmaaltemperatuur (Tx) gebroken kan worden. Datzelfde geldt voor de laagste Tx, voor de laagste Tn (minimum etmaal temperatuur) en de hoogste Tn. Dat zijn al 4×366= 1464 etmaalrecords die gebroken kunnen worden.  Daar komen dan de aantal zomerse dagen bij, tropische dagen, hittegolven,  et cetera et cetera. En dan hebben we het alleen nog maar over de temperatuur: er zijn ook heel veel neerslagrecords, windrecords enzovoorts die gebroken kunnen worden.

Van Oldenborgh zegt: ,,Natuurlijk, de aarde warmt op, maar de stijging van temperatuur tijdens hittegolven is groter dan de klimaatmodellen aangeven.’’  Hij zegt dat hij geen verklaring heeft voor deze uitschieters maar weet wel een oplossing: “Er is maar één mogelijkheid om deze temperatuurstijging terug te draaien, en dat is onze CO₂-uitstoot terugdringen. Pas als die uitstoot nul is, zal de temperatuur stoppen met stijgen. De realiteit is dat we onze borst moeten natmaken. De hittegolven gaan nog extremer worden.’’ Dat is wel merkwaardig: er is een verschijnsel waarvoor je geen oorzaak kunt bedenken, maar je weet er wel ‘de oplossing’  voor. En voorspellen gaat ook nog prima: de hittegolven gaan extremer worden.

Natuurlijk weet Van Oldenborgh ook wel dat die extreme weersomstandigheden  die soms voorkomen vooral te maken hebben met de luchtcirculatie. En dat die luchtcirculatie gestuurd wordt door de straalstromen, die de afgelopen tijd veel vaker een meridionaal stromingspatroon vertonen dan een zonaal patroon, waardoor zeer warme lucht op sommige plaatsen ver naar hoge breedten kan reiken en zeer koude lucht ver richting lage breedten kan opdringen. Zie de extreme weersberichten van de afgelopen maanden op diverse plekken op aarde. Die veranderingen in luchtcirculatie zijn complex en klimaatmodellen kunnen daar tot nu toe niet mee uit de voeten. Dat laatste is niet raar, modellen zijn menselijke bouwwerken: wat onbekend is krijgt geen plek.

Fig.2  Bron: Het Raadsel van de verdwenen hittegolven

Het artikel meldt dat van de 29 hittegolven die in 120 jaar zijn gemeten er dertien zich voordeden na 2000. Het is waar dat er de laatste jaren relatief veel hittegolven worden geteld, maar die 29, daar zit een stevig luchtje aan. Ik tel er in figuur 2 t/m 2018 al 42. De journalist van het ED refereerde terecht aan  het hittegolvenrapport dat Jan Ruis, Frans Dijkstra, Marcel Crok en ik het afgelopen jaar naar buiten hebben gebracht.  Het bleek dat door de zogenaamde homogenisatie (=correctie) van de temperaturen van station De Bilt het aantal hittegolven tussen 1901 en 1951 was teruggebracht van 23 naar slechts 7 stuks. Zie figuur 2.  We hebben in het hittegolfrapport aangetoond dat er sprake was van een grote overcorrectie, waardoor veel hittegolven onterecht uit de boeken verdwenen. De Bilt liep daardoor plotseling sterk uit de pas met de andere hoofdstations van het KNMI.

Van Oldenborgh over die kwestie: “Een collega heeft met de beste bedoelingen en met de beste rekenmethodes voorhanden op wetenschappelijke wijze een correctie toegepast. Opmerkelijk is dat we vóór die correctie in 1950 een trendbreuk zagen in de temperatuurontwikkeling, en na die correctie niet. Dat geeft aan dat we goed zaten.” Inderdaad liet de Tx (maximum etmaaltemperatuur) in De Bilt rond 1950 een opmerkelijke sprong naar beneden zien. Die sprong (trendbreuk) viel ongeveer samen met de hutwisseling en verplaatsing van de meetlocatie. Het KNMI ging er van uit dat die neerwaartse sprong het gevolg was van die veranderingen en heeft derhalve een correctie toegepast.

Wat wij hebben gedaan is uitgezocht of die neerwaartse temperatuursprong in De Bilt uniek is, dus niet voorkomt in de temperatuurreeksen in de omgeving. Als dat zo zou zijn was het aannemelijk dat die trendbreuk het gevolg was van een lokale verandering. We hebben 6 stations (de Nederlandse stations Eelde, Winterswijk en Beek en de Duitse stations Münster, Solingen en Aachen) in de omgeving van De Bilt gevonden die aan onze eisen voldeden en vonden in alle zes de stations eenzelfde neerwaartse temperatuursprong:

Fig.3

Figuur 3 toont Tx-zomer (°C anomalie van 1952-1990) van de originele De Biltreeks (blauw) en de referentieset van 6 stations (rood) , Loess-gefilterd met span 20 punten. Te zien is dat de temperatuurreeks van De Bilt over de hele periode vergelijkbaar is met die van de zes referentiestations (‘ensemble’), in de periode 1901-1951 ligt Tx zomer van De Bilt gemiddeld wat hoger dan van het ensemble. De trendbreuk rond 1950 is zowel in De Bilt als de zes referentiestations te zien. Daarmee was aangetoond dat de trendbreuk rond 1950 in De Bilt vooral klimatologische van aard was en niet gecorrigeerd hoefde te worden. Bovendien is te zien dat de daling van de temperatuur al ruim vóór 1950 in gang is gezet, zowel in De Bit als in het ensemble van 6 referentiestations. De herlocaties en hutwisseling in De Bilt vonden plaats tussen mei 1950 en augustus 1951. Het KNMI heeft echter toch gemeend om de temperatuur van De Bilt te moeten corrigeren. Dit is het resultaat van die correctie voor de Tx in de zomermaanden:

Fig.4  Bron: Het Raadsel van de verdwenen hittegolven

Figuur 3 toont Tx-zomer (°C anomalie van 1952-1990) van de originele De Biltreeks (blauw), de referentieset van 6 stations (rood) en de door het KNMI gecorrigeerde temperatuurreeks (groen) , Loess-gefilterd met span 20 punten. Na de homogenisatie is de trendbreuk in De Bilt inderdaad verdwenen. Van Oldenborgh beschouwt dat als een bewijs dat de homogenisatie correct was. De grafiek laat echter zien dat De Bilt nu echter flink uit de pas loopt met de zes ander stations en dat het laten verdwijnen van de trendbreuk in feite het bewijs is dat de homogenisatie van De Bilt fout was. De Tx van De Bilt tot 1951 is ten onrechte sterk naar beneden bijgesteld. We schatten de overcorrectie op -0,45 °C.

Fig.5  Bron: Het Raadsel van de verdwenen hittegolven

In figuur 5 zijn voor de periode 1901-1951 de jaargemiddelde verschillen (°C, anomalie 1952-1970) van de gehomogeniseerde Tx-zomer in De Bilt vergeleken met de originele Tx-zomer van De Bilt en idem die van de referentieset. Het jaar 1947 met de grootste verschillen is aangegeven. De oorspronkelijke Tx zomer van De Bilt is de horizontale 0-lijn.

De Tx-zomer van het ensemble van 6 referentiestations ligt wat lager (gemiddeld 0,3 °C) dan Tx zomer van De Bilt zoals we hiervoor ook al zagen.  Maar de gecorrigeerde Tx-zomerwaarden liggen ten opzichte van de ruwe data van De Bilt een factor 2 lager dan het ensemble.  Bovendien is er een sterke trend aanwezig doordat hogere temperaturen meer gecorrigeerd worden dan lagere. De gehomogeniseerde De Biltreeks loopt stevig uit de pas: er is sprake van een grote overcorrectie. Het gevolg is dat  heel veel zomerse en tropische dagen in De Bilt in de periode 1901-1951 ‘verdwenen’.

In figuur 5 is te zien dat de sterkste correctie plaatsvond voor het jaar 1947.  Dat jaar was een uitzonderlijk warm jaar met veel tropische dagen. In 1947 zijn in De Bilt 18 tropische dagen gemeten. Na de homogenisatie zijn er daar slechts 8 van overgebleven. Ik heb de die 18 tropische dagen in 1947 in figuur 6 weergegeven, met achter elke datum de gemeten temperatuur en daarachter de ‘gecorrigeerde’  temperatuur.

Fig. 6  Data: KNMI

Intussen heeft het schrijverscollectief van het hittegolfrapport de door het KNMI gebruikte homogenisatiemethode volledig gefileerd. Daarbij valt een aantal zaken op.  Zo is het resultaat van de gehanteerde homogenisatiemethode PMM sterk afhankelijk van de keuze van het vergelijkingsstation en van de keuze van het vergelijkingsinterval. Bovendien is het resultaat ook afhankelijk is van statistische procedures zoals percentielkeuze en smoothing. In het homogenisatieproces is een aantal stappen ingebouwd waar de KNMI-onderzoekers keuzes moet maken. Die keuzes bepalen heel sterk de uitkomst van de homogenisatie maar zijn grotendeels niet gedocumenteerd. Daarover later meer.