Categoriearchief: Geen categorie

De extreme neerslag van 13 en 14 juli

Fig.1    Data: wow.knmi.nl

Bovenstaande grafiek toont de neerslagsom per etmaal in de periode van 12 t/m 16 juli 2021. Meteo Parkstad is een amateur weerstation in Eygelshoven, een van de 5 amateurstations die de extreme neerslag hebben gemeten. Op 14 juli tikte de neerslagmeter bijna 120 mm aan, extreem hoog voor Nederlandse begrippen. Over enkele weken zijn de data van de acht officiële KNMI neerslagstations in Zuid-Limburg bekend en dan zal waarschijnlijk een deel daarvan (in het oosten) de hoge neerslagsommen van de amateurstations bevestigen.

De zeer grote hoeveelheden neerslag die op 13 en 14 juli j.l. gevallen zijn in oostelijk Zuid-Limburg en de aangrenzende Ardennen en Eifel hebben veel vragen opgeroepen. De belangrijkste zijn hoe dit heeft kunnen gebeuren en of dit een voorteken is voor vaker dergelijke gebeurtenissen door wat men ‘klimaatverandering’ noemt. Er wordt van alles over gezegd en geschreven, en soms spreken deskundigen elkaar zelfs tegen.

Fig.2    Data: KNMI

Figuur 2 heb ik in een vorig bericht gebruikt en laat de hoeveelheid dagen en etmaalsommen zien sinds 1901 van de 13 neerslagstations die de L13 reeks genoemd worden. Te zien is dat vooral tussen 1990 en 2010 het aantal dagen met zware neerslag (≥ 50mm) toegenomen is. De dagen met extreme neerslag  (≥ 80mm) zijn geel/beige gekleurd. Opvallend is dat die extreme neerslag in een strook direct achter de kustlijn gevallen is. Dergelijke zware neerslag valt vooral in de zomer, zoals figuur 3 laat zien:

Fig.3    C.Brauer 2007

Dat zware neerslag in de zomer niet uitzonderlijk is maar  eerder regel laat figuur 3 zien. Het diagram toont dat de neerslag boven een bepaalde drempel een piek heeft in de zomermaanden, maar dat de kans daarop bij zware neerslag veel lager is dan bij minder zware neerslag. De neerslaghoeveelheden zoals die in oostelijk Zuid-Limburg gemeten werden zijn dus erg uitzonderlijk. Maar hoe uitzonderlijk ook, er moet een verklaring voor te bedenken zijn.

Een van de verklaringen die je hoort is dat het warmer geworden is (in Nederland vanaf 1850 zo’n 2 °C), dat daardoor de verdamping toegenomen is waardoor meer neerslag naar beneden komt. Dat klinkt logisch en dat is het ook. Maar een dergelijk algemeen fysische wetmatigheid verklaart natuurlijk niet waarom er in Zuid Limburg er op 13 en 14 juli zo extreem veel water naar beneden kwam. Er moet iets bijzonders aan de hand geweest zijn, want alleen een uitzonderlijke situatie kan tot uitzonderlijke neerslaghoeveelheden leiden.

Een hypothese is dat extreme neerslag bepaald wordt door de maximaal beschikbare hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Dat is gebaseerd op het feit dat de maximale hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer toeneemt met 7% per graad, volgens de zogenaamde Clausius-Clapeyron-relatie. Dat er dan gemiddeld meer neerslag valt als de dauwpuntstemperatuur hoger is, ligt fysisch voor de hand. Wanneer de grenslaag onder de wolkenbasis meer waterdamp bevat kun je ervan uitgaan dat er uiteindelijk meer neerslag ontstaat. Typisch geldt dus een toename van zo’n 7 procent per graad opwarming, maar zeker in de zomer is er een grote onzekerheidsmarge van tussen de +2 en +14 procent per graad (KNMI).

Het is echter de vraag of Clausius-Clapeyron generiek toepasbaar is, de grote onzekerheidsmarges geven dat ook aan. Ik denk dat dat voor lokale neerslag misschien zelfs wel onwaarschijnlijk is. Anders zou kort gezegd overal in de wereld bij eenzelfde temperatuur dezelfde hoeveelheid neerslag vallen. En dat is beslist niet het geval. De regel van toenemende luchtvochtigheid bij hogere temperaturen is tenslotte ook niet generiek toepasbaar op een lokale situatie.

Fig.4    Bron: Earth Nullschool

Wat wel toepasbaar is op de lokale situatie rond 14 juli in oostelijk Zuid-Limburg, Ardennen en Eifel is de aanwezigheid van een zogenaamde ‘koudeput’ die zich ten tijde van de extreme neerslag in de omgeving bevond.  Een koudeput is het zomerse broertje van ‘polar lows’, een lagedrukgebied waar zich in de bovenlucht een koude luchtbel bevindt. Een koudeput wordt, anders dan bij ‘normale’ lagedrukgebieden in de gematigde zone, niet vergezeld van een frontensysteem.

Figuur 4 toont de ligging van de koudeput met voor twee locaties de temperaturen op diverse drukvlakken. Een locatie is het centrum van de koudeput, de andere een locatie in de nabijheid van Zuid-Limburgs-Duitse grens. De koude luchtbel is herkenbaar aan de opvallend lage temperatuur op het 700 hPa vlak. Door die koude in de bovenlucht ontstaat er een atmosfeergradiënt die erg onstabiel is en tot op grote hoogte tot sterke wolkvorming (en neerslag) leidt.

Luchtdrukverschillen aan het aardoppervlak onder een koudeput zijn meestal gering. Door de sterke centrifugale krachten in de bovenlucht snoert zo’n koudeput zich bovenin af van de straalstroom. Het is dan als het ware een op zichzelf staand systeem waarin de temperatuurverschillen tussen de lage delen en de koude bel in de bovenlucht de energie levert voor sterke convectie en wolkvorming. Bij frontensystemen worden lagedrukgebieden uitgediept en gestuurd door de straalstroom erboven. Door het ontbreken van de straalstroom aan de bovenzijde van een koudeput wordt deze alleen nog bewogen door luchtstromen aan het aardoppervlak. Die stroming in de onderste luchtlagen is vergeleken met de straalstroom zeer langzaam, waardoor langdurige neerslag voor veel overlast kan zorgen.

Fig.5    Bron: KNMI

In de animatie van figuur 5 zijn voor de dagen 13 t/m 15 juli de op de site van het KNMI beschikbare weerkaarten (4 per etmaal) achter elkaar geplaatst. Duidelijk is te zien dat de koudeput (de groene L)  enkele dagen, tot in de middag op 15 juli, een rondje draait en nauwelijks van zijn plaats komt. Dat is kenmerkend voor een koudeput. Wat ook kenmerkend is,  is dat het lagedrukgebied dan plots weer verdwijnt. De ‘motor’ van het systeem, de koude bel in de bovenlucht, wordt dan opgevuld met warmere lucht. Dat is te zien op het laatste plaatje van de animatie.

De rode convergentielijn die zo trouw de koudeput volgde, is dan ook verdwenen. Op die convergentielijn botste de warme lucht, die om het lagedrukgebied tegen de wijzers van de klok in werd aangevoerd, met de koelere lucht die vanuit het noorden werd aangevoerd. Gevolg was een stijgende luchtbeweging zoals bij een koudefront, met wolkvorming en zware neerslag. Door stuwing tegen de Ardennen en Eifel nam de hoeveelheid neerslag verder toe:

Fig.6    Bron: Earth Nullschool

Figuur 6 toont de situatie aan het aardoppervlak op 14 juli om 11u. De dunne lijntjes geven de stroming weer. Let op het verschil in temperatuur tussen de oostelijke stroming in Noord-Duitsland en de noordelijke stroming in Oost-Nederland. Op Buienradar leverde dat dit plaatje op, met de convergentiezone boven Oost-Nederland waar door het ‘optillen’ van de warme lucht pittige buien aan het ontstaan zijn:

Fig.7    Bron: Buienradar

De conclusie is gerechtvaardigd dat de koudeput die van 13 t/m 15 juli 2021 boven Duitsland en directe omgeving hing de oorzaak was van de extreme neerslag. Een klimaatonderzoeker van het KNMI laat in de Volkskrant van 18 juli optekenen:  ‘Een lage luchtdrukgebied dat lang boven één plek bleef hangen is de oorzaak van de recente hevige regenval. Er zijn voorzichtige aanwijzingen dat klimaatopwarming ervoor zorgt dat zo’n stilstaand lagedrukgebied vaker gaat voorkomen. Maar hoe dan ook geldt: áls zo’n lagedrukgebied blijft hangen, neemt door klimaatopwarming de hoeveelheid regen die eruit valt toe.’

Dat laatste is natuurlijk geen wet van Meden en Perzen.  Zoals ik al schreef: de algemene regel van toenemende luchtvochtigheid bij hogere temperaturen is niet generiek toepasbaar op lokale situaties. Het is natuurlijk niet zo dat elke bui of elke depressie op een bepaalde plaats meer neerslag brengt omdat het op aarde sinds 1850 gemiddeld 1,1 °C warmer is geworden.

Die ‘voorzichtige aanwijzingen’ waar de KNMI-man naar verwijst betreffen een recente publicatie van Kahraman et al (2021). Ik begrijp dat het aantrekkelijk kan zijn om –hoe voorzichtig ook- naar deze paper te verwijzen, maar dat is mijns inziens niet terecht. Wat me opviel was dat de onderzoekers gebruik hebben gemaakt van klimaatsimulaties op basis van RCP8.5 : Here we use pan-European climate simulations (RCP8.5) with 2.2 km grid spacing from the UK Met Office Unified Model (v10.1) that successfully simulate hourly precipitation. RCP’s zijn scenario’s die de ontwikkeling van broeikasgassen beschrijven en die gebruikt worden in het vijfde IPCC-rapport. RCP8.5 is het meest extreme scenario waarbij uitgegaan wordt van een onrealistische toename van het CO2 gehalte, met een stralingsforcering van 8,5 W/m2.  Zelfs  doorgewinterde klimaatalarmisten nemen dit scenario allang niet meer serieus: een stralingsforcering van 8,5 W/m2 is volstrekt ongeloofwaardig.

Fig.8    Bron: Dr. Piotr Zolnierczuk

De waarde die men daarom kan hechten aan de uitkomsten van deze publicatie is om die reden laag. De beroemde Amerikaans-Hongaarse wiskundige  John von Neumann zei ooit: “With four parameters I can fit an elephant, and with five I can make him wiggle his trunk.” Een onderzoeker heeft ooit naar aanleiding van Von Neumann’s uitspraak voor de lol een programmaatje geschreven waarin hij inderdaad met 4 parameters een (soort) olifant kon maken, zie figuur 8. Ik geniet hiervan  🙂 . Maar runs van klimaatmodellen met ongeloofwaardige parameters leveren ongeloofwaardige uitkomsten.

Ik ga er van uit dat er nog meer papers gaan verschijnen die al of niet met behulp van klimaatmodellen of hogere statistiek aantonen dat de extreme neerslag van 13 en 14 juli j.l. een gevolg is van klimaatverandering, en dat we daar in de toekomst vaker last van zullen krijgen. Ik zal ze in elk geval met de nodige scepsis lezen, maar dat doe ik eigenlijk bij elke publicatie wel (Popper!).

Om te achterhalen of extreme neerslag al of niet ‘van alle tijden’ is zijn de historische neerslagreeksen te kort. Maar extreme neerslag levert wel altijd extreme waterafvoer in rivieren op en soms overstromingen. En die laatste laten vaak sporen na.

Fig.9    Bron: Wikipedia

Figuur 9 laat de gedenkstenen van hoge waterstanden zien van de Maas in Venlo. De bovenste steen geeft voor het jaar 1643 een waterhoogte van 19m33 boven AP weer. Daaronder de stenen van 1926 en 1993. In dat laatste jaar was de waterhoogte ongeveer een meter lager dan in 1643. De waterafvoer in 1643 wordt geschat op 3.600 m³/s. De maximum afvoer op 17 juli 2021 bij Venlo was 2927 m3/sec  (bron Rijkswaterstaat).

Fig.10    Bron: Wikipedia

De foto hierboven is van het oude Rathaus in Passau, de stad die op de plaats ligt waar de Donau Duitsland verlaat. Op de muur zijn de waterhoogten van gedenkwaardige overstromingen door de Donau weergegeven vanaf de 16e eeuw. De Donau is een regenrivier die in het Zwarte Woud ontspringt en waarop een groot deel van Zuid-Duitsland afwatert. Opvallend is dat de meeste overstromingen in de zomer plaatsvonden, dus als gevolg van zware of langdurige regens. Van de meeste van deze overstromingen zijn geen neerslagdata beschikbaar, maar de streepjes en jaartallen spreken boekdelen.

Neerslag in Zuid-Limburg

De afgelopen 2 dagen was er sprake van hevig neerslag in met name Zuid-Limburg. Ik schreef in het vorige bericht: “Extreme buien in de zomer ontstaan vaak vlak vóór een frontale zone. De aangevoerde lucht aan het oppervlak is vaak zeer warm, terwijl het naderende front zeer koude lucht in de hogere troposfeer aanvoert. Door de daardoor ontstane sterk instabiele atmosfeergradiënt is de vorming van zeer hoge wolken mogelijk waaruit vaak veel neerslag valt.”

Fig.1   Bron: Buienradar

De kaart in figuur 1 is afkomstig van Buienradar en toont de situatie op 14 juli 2021 om 19.45u. Een breed neerslaggebied op de grens van België en Duitsland is van noord naar zuid Zuid-Limburg gepasseerd en heeft die zware neerslag gebracht. Dat uitgestrekte gebied werd gevolgd door een smallere band met neerslag vanuit Noord Duitsland,  die gisterenavond en vandaag van N naar Z over het oosten van ons land trekt.

Fig.2    Bron: KNMI

Op de weerkaart in figuur 2 is een chaotische verzameling van fronten te zien. En fronten brengen neerslag. Voor de neerslag in Zuid-Limburg waren de paarse occlusie net ten ZO van ons land en het lagedrukgebied in Noord Duitsland van belang. De rode lijn boven het lagedrukgebied is een convergentielijn, daar botsen twee luchtstromen waardoor een sterke opwaartse stroming ontstaat. In lagedrukgebieden is van nature al een sterke opwaartse beweging van de lucht aanwezig.  In de bovenlucht boven het front (occlusie) is de lucht koud. Het gevolg is dat er vanaf het warmere oppervlak een onstabiele opbouw van de onderste luchtlagen ontstaat, als gevolg waarvan de lucht een sterk opwaartse beweging krijgt, gepaard gaande met het ontstaan van wolken die neerslag brengen.

Nu is een dergelijke situatie niet uitzonderlijk. Wat de situatie in Zuid-Limburg (en in Eifel en Ardennen) bijzonder maakt is dat het grote regencomplex maar heel langzaam beweegt. Meestal gaan frontensystemen en lagedrukgebieden met een flinke snelheid ongeveer van west naar oost over ons land heen, de afgelopen dagen bewogen de uitgestrekte regengebieden opvallend langzaam, waardoor er grote hoeveelheden neerslag in dezelfde regio naar beneden kwamen. Ik was benieuwd wat er aan neerslag in Zuid-Limburg gemeten was.

Fig.3    Bron: KNMI

De kaart in figuur 3 toont de neerslagstations in Zuid-Limburg. Daarvan is er slechts 1 een officieel KNMI station, namelijk Maastricht Aachen Airport. De andere 6 zijn onderdeel van WOW, Weather Observations Website, een initiatief van het Britse Met Office. Dat zijn weerstations van weeramateurs die verbonden zijn met de WOW server van het KNMI. In tegenstelling tot de officiële stations zijn de meetdata van de WOW stations niet gevalideerd, maar ze geven wel een aardig beeld wat zich de afgelopen paar dagen heeft afgespeeld in Zuid Limburg. WOW station Geleen heeft overigens geen neerslagdata beschikbaar.

Fig.4    Bron: KNMI

Figuur 4 toont de neerslaggrafiek van het vliegveld. Dit is het enige officiële KNMI neerslagstation in Zuid Limburg. De staafjes in het diagram zijn 10-minuten metingen. De verticale as geeft de neerslagintensiteit per uur aan. Als voorbeeld nemen we de hoogste staaf in het diagram, die van 17.50 uur op 13 juli . Toe is in 10 minuten 6,6 mm neerslag gemeten. Om een uurmeting van 6,6 mm te krijgen moeten er dus 6 staafjes achtereen gemiddeld 6,6 mm aangeven. Dat gaat in dit geval niet lukken, zoals te zien is. Overigens ontbreken in de data van Maastricht Aachen Airport op 13 en 14 juli maar liefst 6,5 uur aan data. Het grootste gat in de data loopt op 14 juli van 15.30 tot 18.10 uur. De WOW stations vertonen datzelfde gat van bijna 3 uren in hun data, dat kan het gevolg zijn van de WOW-server die onbereikbaar was.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.5    Bron: KNMI

Figuur 5 toont de neerslaggrafieken van de 6 WOW-stations in het gebied. Let op: de schaal van de y-as varieert van grafiek tot grafiek! Van alle stations heb ik de etmaalsom van de neerslag berekend voor beide dagen en die boven de grafiek geplaatst. Met name woensdag 14 juni was een zeer natte dag: de stations in Mechelen, Heerlen en Eygelshoven noteren etmaalwaarden van boven de 100 mm!

Wat verder opvalt is dat met name het oostelijk deel van Zuid-Limburg getroffen is door zware neerslag. De etmaalgegevens van Maastricht Aachen Airport en Sittard scoren opvallend ‘laag’. Voor wat betreft de data van de 6 WOW stations is een waarschuwing wel op zijn plaats. De data zijn uiteraard door de eigenaren met zorg verzameld, maar de cijfers zijn en worden niet gevalideerd. Zowel de apparatuur als ook de locaties van de stations voldoen niet aan de eisen van de WMO. Dat neemt niet weg dat de cijfers van 5 WOW stations laten zien dat er zeer veel neerslag gevallen is! En dan te bedenken dat op alle stations bijna 3 uren aan neerslagdata op 14 juli ontbreken.

Ik ben benieuwd of de data van het enige officiële station, Maastricht Aachen Airport, nog gecompleteerd kunnen worden. Wat bovenstaande mooi laat zien is dat er in een gebied als Zuid-Limburg vooral veel niet officieel gemeten wordt. De data van de luchthaven laten in elk geval op geen enkele manier zien hoe hard het in het oostelijk deel van de regio geregend heeft.

Natuurlijk waren sommige klimaatalarmisten er als de kippen bij om op tv de hevige neerslag te relateren aan ‘klimaatverandering’. Maar dat is echt te makkelijk denk ik. In de Middeleeuwen werden natuurrampen zonder uitzondering aan de duivel toegedicht, tegenwoordig aan klimaatverandering. Verwijzing naar de wetmatigheid dat warmere lucht meer vocht kan bevatten waardoor er ook meer regen uit kan vallen, gaat in dit geval niet op. De maximum temperaturen in heel West Europa waren de laatste weken zeker niet hoog, en met de luchtvochtigheid was ook niets uitzonderlijks aan de hand.  Overigens is de neerslag in Zuid Limburg (gelukkig) geen ramp geworden, er is niemand omgekomen.

Fig.6    Bron: Telegraaf

Bovenstaande figuur laat zien hoe grillig het weer kan zijn en hoe lastig het daarom is om het weer te voorspellen. Op 27 juni kopte de Telegraaf nog (overigens op instigatie van Weeronline) dat juli droger, zonniger en warmer dan normaal zou worden. Het kan verkeren!

Neerslag in Nederland

Fig.1    Bron: Volkskrant

Bovenstaande kop sierde onlangs een artikel in de Volkskrant. Aanleiding voor het artikel was waarschijnlijk de recente sterke neerslag op een aantal plaatsen in ons land. Om te bezien of de kop correct is ben ik in de neerslagcijfers van het KNMI gedoken. Het KNMI  verzamelt dagelijks van 320 neerslagstations de etmaal meetgegevens. Die stations zijn deels van het KNMI, maar de meeste van die stations worden bemand door geaccrediteerde vrijwilligers. Verder heeft het KNMI 34 automatische neerslagstations, waar vrijwel real time data dorgegeven worden aan het KNMI. En dan zijn er ook nog 350 ‘historische’ neerslagstations die ooit data leverden. Veel van die data is makkelijk via het internet bereikbaar voor geïnteresseerden.

Fig.2    Data: KNMI

Om trends te kunnen ontdekken in de neerslag is het van belang om stations te kunnen gebruiken die al heel lang actief zijn en die een –liefst volledige- datareeks leveren. Het Volkskrantartikel maakt gebruik van 13 stations, R13 genaamd.  Die R13 is nergens te vinden; contact met een KNMI medewerker maakt duidelijk dat het om L13 gaat. Figuur 2 toont de ligging van de neerslagstations in het ensemble L13. Van de 13 meetreeksen zijn er 2 samengesteld uit data van meerdere stations. Zo vormen de data van Den Helder en De Kooy één reeks, net zoals Westdorpe en Axel. Die laatste gecombineerde reeks begint als enige in 1906 in plaats van 1901.

Fig.3    Data: KNMI

Figuur 3 toont het verloop van de jaarlijkse neerslag volgens de L13 stations vanaf 1901. De trendlijn laat zien dat gedurende de periode 1901-2020 de lineaire trend +192 mm is. Over de gehele periode is er dus sprake van een flinke toename van de neerslag. Vooral in eerste helft van de 20e eeuw viel er aanmerkelijk minder neerslag dan daarna. Bezien we de tendens gedurende de laatste decennia dan is er echter sprake van een flinke afname vanaf eind jaren ’90 met meer dan 50 mm. Om het sterk volatiele signaal beter te kunnen analyseren is er in de grafiek een zogenaamde Loess smoothing toegepast.

Fig.4    Bron: KNMI

De grafiek in figuur 4 laat zien dat vanaf de maand mei de hoeveelheid neerslag toeneemt terwijl de gemiddelde duur van de neerslag laag blijft. Neerslag-extremen ontstaan gewoonlijk door twee meteorologische verschijnselen, namelijk door passage van fronten die samenhangen met depressies, en door plaatselijke buien als gevolg van sterke lokale verticale bewegingen in de atmosfeer. Hevige neerslag komt  meer in de zomer voor als gevolg van sterke opwarming met als gevolg  versterkte convectie.

Fig.5    Bron: KNMI

Extreme buien in de zomer ontstaan vaak vlak vóór een frontale zone. De aangevoerde lucht aan het oppervlak is vaak zeer warm, terwijl het naderende front zeer koude lucht in de hogere troposfeer aanvoert. Door de daardoor ontstane sterk instabiele atmosfeergradiënt is de vorming van zeer hoge wolken mogelijk waaruit vaak veel neerslag valt. De weerkaart van figuur 5 toont de situatie op 28 juni 2011, toen in Herwijnen binnen een uur 79 mm neerslag viel.

Het KNMI schrijft: “Op grond van de opwarming van de aarde, en de daarmee gepaard gaande toename van de hoeveelheid vocht, wordt een verdere intensivering van de neerslag verwacht. Dit leidt tot zwaardere extremen en het vaker voorkomen van extreme hoeveelheden neerslag. Toenames hangen af van de wereldwijde opwarming, de verandering in stromingspatronen en ook het type neerslag extreem. Als vuistregel geldt dat de intensivering ongeveer de hoeveelheid vocht volgt met 7 procent per graad, maar afwijkingen van deze regel kunnen substantieel zijn”.

Voorzichtigheid is dus geboden om de luchttemperatuur een op een toe te passen op de neerslagdata van Nederland, met name vanwege luchtcirculatie en de ligging aan zee. Maar ook de toegenomen verstedelijking zal waarschijnlijk een rol van betekenis spelen.

Fig.6    Data: KNMI

Voor de bestudering van extreme neerslag zijn er twee typen data voorhanden: de etmaalsommen en de uursommen. In dit bericht zal het gaan over de etmaalsommen. Om van een etmaal met zware regen te spreken moet er volgens het KNMI op minstens één van de officiële weerstations 50 millimeter of meer zijn gevallen. Zulke zware buien komen vooral ‘s zomers voor, maar soms ook in andere jaargetijden. De grafiek van figuur 6 toont voor de L13 reeksen het aantal dagen per jaar dat er op een of meer van de stations een etmaalsom van ≥ 50mm is gevallen.

De grafiek laat een paar interessante dingen zien. In de eerste plaats valt op dat vanaf 1990 er in het L13 ensemble er meer dagen geteld worden met ≥50mm neerslag dan voorheen. Dat lijkt de hypothese te bevestigen dat een hogere temperatuur  en dus hogere luchtvochtigheid tot zwaardere neerslag leidt. Het tweede dat opvalt is dat de natste dagen niet steeds natter worden.

Fig.7    Data: KNMI

De grafiek van figuur 7 toont van de L13 neerslagreeksen het aantal dagen per decennium dat de neerslag ≥ 50mm was. De grafiek toont een piek in de periode 1951-1960 en in de decennia 1991-2000 en 2001-2010. De periode 2011-2020 heeft opvallend genoeg relatief lage waarden, vergelijkbare met de decennia 1941-1950 en 1961-1970. Het is daarom interessant om te bezien hoe de zware neerslag zich de afgelopen decennia  in de L13 neerslagstations heeft ontwikkeld.  Figuur 6 liet zien dat er gedurende de afgelopen 3 decennia er meer dagen zijn geweest met zware neerslag dan in de periode daarvoor. Ik was benieuwd of dat ook voor elk station afzonderlijk geldt.

Fig.8     Data: KNMI

Figuur 8 laat voor De Bilt voor elk decennium zien hoeveel dagen er waren met zware neerslag. De Bilt toont in de laatste decennia geen toename van het aantal dagen met zware neerslag.

Fig.9    Data: KNMI

Van de overige 12 stations van L13 zijn er 5 die een verhoging van het aantal zeer natte dagen in de laatste 3 decennia laten zien. Op een na (Winterswijk) zijn dat stations die niet ver van zee liggen. Het lijkt er dus op dat bij de toename van het aantal dagen met zware neerslag er sprake is van een kusteffect. Bij 2 van de 13 stations, Kerkwerve en West-Terschelling, is er ook sprake van een toename van de neerslaghoeveelheden.

Fig.10    Data: KNMI

Figuur 10 geeft voor De Bilt de gemiddelde temperatuur per jaar met smoothing.  Hogere temperaturen leiden tot meer verdamping en dus tot grotere luchtvochtigheid. Maar zo makkelijk is het niet, daar wijst het KNMI ook op. Vergelijking we figuur 8 (temperatuur) met figuur 3 (neerslag L13) en bepalen we de correlatiecoëfficiënt R kwadraat tussen beide reeksen, dan is r2=0,1, dus erg laag. Het lijkt er dus op dat de correlatie tussen neerslag en temperatuur vooral bestaat uit het feit dat beide grafieken een opwaartse trend laten zien. Met name de opvallende daling van de neerslag de afgelopen 20 jaren is opvallend vergeleken met de stijging van de temperaturen in dezelfde periode.

In figuur 6 liet ik zien wat er in de afgelopen 120 jaren gebeurde met de dagen met zware neerslag (≥ 50mm) in de stations van L13. Daarbij viel op dat het aantal dagen in de L13 stations met zware neerslag (>50 mm) na 1990 toegenomen is. Maar is de intensiteit van de zware neerslag, dus de neerslaghoeveelheid, ook toegenomen? Daarvoor heb ik voor de L13 stations per jaar voor elk etmaal met zware neerslag de neerslagsom gedeeld door het aantal etmalen. Het resultaat is de gemiddelde intensiteit van de zware neerslag per jaar:

Fig.11  Data: KNMI

De grafiek laat zien dat er in het decennium 2001-2010 drie jaren zijn met een hogere intensiteit dan  tot dan toe. Dat zijn in 2001 West-Terschelling met 91 mm, 2004 Kerkwerve met 83,2 mm en in 2008 Den Helder/De Kooy met 83,5 mm. Voordien was het record uit 1901 met 80,3 mm op West-Terschelling.

Kijken we naar alle etmalen waarin hevige neerslag (≥ 80mm) gevallen is dat ziet dat er zo uit:

Fig. 12    Data: KNMI

De dagen met ≥ 80mm neerslag zijn met een afwijkende kleur en met de naam van het station weergegeven. Vergelijking van deze grafiek met figuur 2  laat zien dat de stations met ≥ 80mm neerslag alle op korte afstand van de kust gelegen zijn. Er lijkt sprake van een samenhang tussen de extreme neerslag en afstand tot de kust.

Conclusies: de kop boven het Volkskrantartikel is deels onjuist en deels juist. Onjuist is dat hevige neerslag jaarlijks toe zou nemen. Er is wel sprake van een opwaartse trend vanaf 1901, maar de fluctuaties zijn erg sterk. De decennia met de meeste dagen met zware neerslag zijn 1951-1960, 1991-2000 en 2001-2010. Dat betekent dat er naast de toename van de temperatuur ook andere factoren een belangrijke rol spelen in de neerslagcijfers van Nederland. Ik denk dan vooral aan de toename van de westenwind.

Juist is dat er ‘meer natte dagen’ geteld worden in West Nederland (vooral Zuid-Holland) maar ook Zuid-Limburg doet daar in mee zoals we onlangs weer zagen. Voor Zuid-Limburg is de oorzaak de relatief hoge ligging die extra neerslag veroorzaakt. Het reliëf kan dan voor wateroverlast zorgen. Voor Zuid-Holland stelt het KNMI: “  De verstedelijking en de nabijheid van de Noordzee spelen waarschijnlijk een rol voor Zuid-Holland.“ Wat dat laatste betreft: de data van de L13 stations in dit bericht tonen aan dat er duidelijk sprake is van een kusteffect.

Nieuwe kerncentrales of komende Europese armoede

Fig.1    Bron: KPMG

KPMG heeft in opdracht van de Tweede Kamer een onderzoek uitgevoerd  naar de mogelijkheden voor nieuwe kerncentrales in Nederland. Het rapport daarover is gisteren uitgebracht en kan hier gedownload worden. De drie hoofdvragen zijn:

1             Onder welke voorwaarden zijn nationale en internationale marktpartijen bereid te investeren in kerncentrales in Nederland?
2             Welke publieke ondersteuning is daarvoor nodig?
3             In welke regio’s is er belangstelling voor de realisatie van een kerncentrale?

Het liefst hadden de marktpartijen 4e generatie kernreactoren, in SMR (modulaire opbouw). Maar die 4e generatie is er nog lang niet, en de SMR opbouw laat ook nog wel even op zich wachten. Daarom benadrukt een overgroot deel van de marktpartijen het belang van het kiezen voor bewezen technologie die voldoet aan de geldende veiligheidseisen, waarbij er brede consensus is om voor een generatie-III+ reactor te kiezen.

De mogelijke locaties zijn (waren): de Eemshaven,  Maasvlakte I en Borssele. Eemshaven (Groningen) is recentelijk bij motie van de Tweede Kamer komen te vervallen. Blijven over Borssele (meest kansrijk), Maasvlakte I en sinds kort ook West-Brabant (Moerdijk/Geertruidenberg). Download het rapport om alles te kunnen lezen.

Enfin, men ziet kansen voor nieuwe kerncentrales in Nederland. Een van de voorwaarden is natuurlijk wel dat we dat allemaal kunnen betalen. En als de plannen van Europese Commissie doorgaan die zojuist zijn vrijgegeven waag ik dat te betwijfelen. Nu de Europese Commissie nog nooit vertoonde maatregelen aankondigt  (einde productie benzine en dieselauto’s,  CO2-belasting, noodfonds voor arme mensen et cetera) is het zonneklaar dat wat eens het belangrijkste doel van de Europese samenwerking was, namelijk welvaartsstijging voor iedereen, vervangen is door het ‘redden van het klimaat’ ten koste van alles. Ik denk dat dit de bijl is aan de wortels van de EU, want wie wil er nu lid blijven van een armoede-unie? Zie het Volkskrantartikel hieronder.

Fig.2    Bron: Volkskrant

Massale boskap in USA voor Europese CO2 doelen

Bron: CNN

Zo’n acht jaar geleden opende ‘s werelds grootste biomassaproducent, Enviva, zijn tweede fabriek in Noord-Carolina, USA. Enviva is een van de meer dan 10 gelijkaardige bedrijven die hun voordeel halen uit een ‘duurzaamheids’-maatregel die door de EU is ingevoerd.
Het bedrijf gebruikt voornamelijk hardhouten bomen en verkoopt de stammen en houtpellets als biomassa aan Europese biomassacentrales.

Dat is het gevolg van een besluit van de Europese Unie dat steenkolen niet meer gebruikt mogen worden om elektriciteit en warmte op te wekken, maar bomen wel. Op papier (van de EU) stoot het verbranden van hout namelijk geen CO2 uit, maar in werkelijkheid stoten biomassacentrales meer CO2 uit dan steenkolencentrales. Niet alleen is het dus onzin om in het kader van CO2-reductie steenkool in te ruilen voor hout, maar ook het kappen van enorme oppervlakten bos is volstrekt onverantwoord. Dat gebeurt in de Europa, (vooral in de Baltische staten) maar ook op grote schaal in het oosten van de USA.

CNN maakte onlangs een reportage over het produceren van biomassa in North Carolina en het kappen van bossen. Dat is bijzonder, omdat CNN niet te boek staat als criticaster van klimaatalarmisten. Maar in dit geval is men te ver gegaan, veel te ver. Lees en/of bekijk het videootje via de link, het is indrukwekkend. En bestrijd biomassacentrales en andere doldwaze plannen van klimaatalarmisten.

Klik hier voor de link.

 

 

De stralingsbalans en wolken

In het bericht van 12 juni 2021 besteedde ik aandacht aan de rol van wolken in de stralingsbalans van de aarde. Daarbij maakte ik onder andere gebruik van recente satellietdata  van het CERES project. Die data zijn de moeite waard om nogmaals bekeken te worden.

Fig. 1    Bron: CERES

Figuur 1 toont de energiebalans van de aarde. Bovenaan de figuur is Top Of Atmosphere (TOA)  aangegeven, de grens tussen atmosfeer en de ruimte. De CERES-satellieten meten de inkomende en uitgaande straling aan de TOA. Dat zijn de Incoming Solar Radiation, hier SW Sun genoemd, de Reflected Solar Radiation  (SW Out),  en de Outgoing LW Radiation (LW Out).

SW Sun is op langere termijn constant maar schommelt jaarlijks licht. In de periode 2001-2020  tussen 339,9 W/m2 en 340,2 W/m2, gemiddeld 340 W/m2. SW Sun minus SW Out noem ik SW Absorbed en is de energie die geabsorbeerd wordt door het aardse systeem, dus door aardoppervlak en atmosfeer.

Fig.2     Data: CERES

Het roze gekleurde vlak tussen SW Sun en SW Out is het deel dat door het aardse systeem geabsorbeerd wordt. Het is de energiebron voor vrijwel alle processen aan het aardoppervlak en in de atmosfeer. Zoals gezegd is SW Sun op langere termijn bezien constant, maar dat geldt niet voor SW Out:

Fig.3    Data: CERES

Figuur 3 toont dat SW Out van 2001 t/m 2020 een negatieve trend heeft van  -1,4 W/m2. Dat betekent dat de SW Absorbed, de energie die opgenomen wordt door het aardse systeem, is toegenomen met 1,4 W/m2. Het aardse systeem (oceanen + aardoppervlak + atmosfeer) warmt dus tussen 2001 en 2020 op doordat meer zonlicht dan voorheen het aardse systeem bereikt.

De eerste wet van de thermodynamica  (wet van behoud van energie) vereist dat de zonne-energie geabsorbeerd door het aardse systeem gelijk is aan de energie die door het aardse systeem de ruimte in wordt gezonden. Op langere termijn zijn netto inkomende en uitgaande straling (SW Absorbed en LW Out) dus gelijk, maar meestal is er sprake van een lichte onbalans vanwege vertragende effecten binnen het aardse systeem.

Fig.4    Data: CERES

Figuur 4 laat de onbalans zien tussen die binnenkomende en uitgaande straling. De balans voor het aardse systeem is positief want over de periode 2002 t/m 2020 wordt er meer energie door het aardse systeem geabsorbeerd dan dat er als LW Out naar buiten gaat. Er is sprake van een vertraging in LW Out. Een belangrijke oorzaak daarvan is dat 70% van het aardoppervlak uit water bestaat, dat een groot deel van de binnenvallende energie absorbeert. Anders dan op het continent waar slechts een zeer dun laagje opgewarmd wordt, wordt in zeeën en oceanen vanwege de fysische eigenschappen van het water (goed doorzichtig, grote warmtecapaciteit en stromingen) de kortgolvige straling in een laag water van enkele kilometers dik geabsorbeerd en omgezet in warmte.

Fig.5    Bron: ClimateExplorer/NODC

Figuur 5 toont het effect van die opslag van warmte in de bovenste 700m van de oceaan op de gemiddelde temperatuur en heat content van die laag water. Bedenk dat de grafiek pas vanaf 2005 betrouwbaar is vanwege de toepassing van Argo boeien. De SST (sea surface temperatuur, zie figuur 6) reageert weliswaar sneller op veranderingen in de stralingsbalans aan het aardoppervlak dan de temperatuur van de onderliggende 700m, maar trager dan het land. Bij absorptie van SW op het land wordt slechts het dunne (enkele mm tot cm) bovenste laagje van de aardkorst verwarmd. Dat gaat vrijwel real time met de invallende SW straling. ’s Nachts koelt dat verwarmde laagje weer snel af, voornamelijk door LW uitstraling.

Fig. 6    Data: ClimExpl/NCEP/Hadcrut

Op zee dringt de extra zonne-energie enkele tientallen meters diep het water in. De geabsorbeerde straling wordt omgezet in warmte en uiteindelijk (vooral) door circulatie over een vele honderden meters dikke laag water verspreid, waardoor de temperatuur aan het wateroppervlak traag reageert. Zeeën en oceanen werken op deze manier als buffer voor de geabsorbeerde (extra) energie. Figuur 6 laat zien dat tussen 2005 en 2020 de SST op aarde daardoor met 0,28 °C is toegenomen, ongeveer 2,5x sneller dan de gemiddelde temperatuur (0,11 °C)  van de laag 0-700m diepte.  Het gevolg van dit alles is dat de LW Out vertraagd reageert op een toename van SW Absorbed. Men gaat ervan uit dat de oceanen meer dan 90% van de toename in energie opgenomen hebben tussen 1971 en 2010 (IPCC AR5).

De stralingsfluxen aan TOA worden vaak als statisch beschouwd, de afname van SW Out die CERES sinds 2001 waarneemt wordt daarom vaak genegeerd. Het is om die reden begrijpelijk dat de temperatuurstijging van de SST sinds 2005 met 0,28 °C (figuur 6) in de klimatologie dan ook grotendeels toegeschreven wordt aan de toename van de neerwaartse langgolvige straling (LW Down) als gevolg van het toegenomen broeikaseffect. Dat laatste is vreemd omdat infrarode straling het water nauwelijks binnen kan dringen.

Fig.7    Bron: Wong et al 2018

De penetratiediepte van LW Down vanuit de atmosfeer in water is hooguit 0,1 mm zoals figuur 7 laat zien. Dat bovenste extreem dunne laagje dat de LW Down energie opneemt is de thermal skin layer (TSL). De figuur is afkomstig van een onderzoek door Wong et al (2018) naar de invloed van IR straling op de opwarming van oceanen. De onderzoekers concluderen dat het warmteverlies via het grensvlak tussen lucht en zee door het TSL wordt gecontroleerd.

De hypothese van Wong et al is dat de TSL zich aanpast als reactie op variaties in de invallende IR-straling om het warmteverlies aan het oppervlak te handhaven. Hierdoor wordt de warmtestroom vanuit de diepte gemoduleerd en de warmte-inhoud van het bovenste oceaanwater beheerst. Deze hypothese werd getest aan de hand van de toename van inkomende LW straling uit wolken en de analyse van verticale temperatuurprofielen in de TSL uit emissiespectra van het zeeoppervlak  (figuur 8). De extra energie uit de absorptie van de toenemende IR-straling past de kromming van het TSL temperatuurprofiel zodanig aan dat de opwaartse geleiding van warmte uit de diepte van de oceaan naar het TSL wordt verminderd. Er wordt dus meer warmte onder de TSL vastgehouden, wat leidt tot de waargenomen toename van de warmte-inhoud van het bovenste deel van de oceanen.

Fig.8    Bron: Wong et al 2018

De toename de afgelopen decennia van de temperatuur in de laag oceaanwater van 0-700m is volgens Wong et al dus niet het gevolg van toenemende LW down die de OHC verwarmt, maar van een blokkering van warmtetransport van OHC naar boven als gevolg van een toenemende LW down in de TSL.

In de periode 2001-2020 laten de CERES-cijfers zien dat de gemiddelde albedo van het aardse systeem 29,2 % was, iets lager dan de 30 % die algemeen wordt gebruikt. Men gaat er van uit dat ongeveer de helft van de albedo toegeschreven kan worden aan wolken, de andere helft aan reflectie aan het aardoppervlak. Het lijkt aannemelijk dat de afname van SW Out tussen 2001 en 2020 (zie figuur 3) vooral het gevolg is van de afname van wolk-albedo.

Fig.9    Data: ClimateExplorer/Eurometsat

Figuur 9 toont de afname van de totale bewolkingsgraad op aarde van 2002 t/m 2018, op basis van de meetdata van Advanced Very-High-Resolution Radiometer (AVHRR) instrumenten aan boord van Europese en Amerikaanse satellieten. De afname is ruim 1,2 W/m2, per decennium is dat 0,72 W/m2.

Fig.10    Bron: Climate4you/ISCCP

De  ISCCP data in figuur 10 maken een onderscheid tussen low, middle en high level clouds. De grafiek laat zien dat de bedekking van low level clouds, die netto sterk afkoelend werken, sinds de jaren ’80 met 4 % is afgenomen. Dat verklaart waarschijnlijk de afname van SW Out aan de TOA en bijgevolg de toename van SW Absorbed.

De onbalans in de CERES-data tussen SW Absorbed en LW Out liep tussen 2001 en 2020 op van 0,38 W/m2 naar 1,1 W/m2. Als we er van uitgaan dat voor elke W/m2 verandering in het verschil tussen inkomende en uitgaande straling en onder de voorwaarde dat alle andere factoren in ons klimaatsysteem gelijk blijven de oppervlaktetemperatuur op aarde met 0,3 K verandert (bron Ad Huijser), dan is de toename in de onbalans tussen 2001 en 2020 al goed voor 0,72 x 0,3 = 0,22 °C opwarming.

Fig.11    Bron: University of Washington (State)

Tot slot toont figuur 11 een  interessante grafiek van de invloed van low clouds, high clouds en clear skies op de atmosfeergradiënt, het verloop van de temperatuur met de hoogte. Let op het grote verschil in temperatuur-effect tussen lage (afkoelende) en hoge  (opwarmende) bewolking.  Tussen all sky (Average Cloud) (288 K, 15 °C) en clear skies (300 K) zit 12 K (12 °C) verschil. Dat betekent dat het netto effect van bewolking op de temperatuur aan het aardoppervlak afkoelend is. Het is daarom opmerkelijk dat vrijwel alle klimaatmodellen uitgaan van een netto opwarmend effect van wolken.

De juni-hitte in NW Amerika en ZW Canada

Fig.1    Bron: climatlas

Het zoemt al enige tijd rond in de media, die erg hoge temperaturen in het gebied rond Seattle en Vancouver in juni 2021. In figuur 1 is de juni-temperatuur 2021 vergeleken met de gemiddelde juni-temperaturen van de periode 1991-2020. De hogere temperaturen in het W van Noord Amerika vallen op, maar dat was in de afgelopen juni ook het geval in NO-Azië en N-Europa.

En meteen is daar die voorgeprogrammeerde belangstelling voor hoge temperaturen, die opvallend veel sterker is voor hoge dan voor lage temperaturen. En koude-records waren er genoeg het afgelopen half jaar, als je ‘window’  de hele wereld is. China en Japan bijvoorbeeld gingen afgelopen winter gebukt onder extreme sneeuwval en lage temperaturen. Maar ook andere delen van de wereld, zoals de USA en Europa, hebben de afgelopen tijd hun portie kou wel gehad. Kijk maar eens naar de temperatuur-anomalieën van februari 2021 in figuur 2.

Fig.2    Bron: climatlas

Lees verder

Het onzichtbare effect ook onmeetbaar

Fig.1    Bron: IAE

Twee maanden geleden schreef ik op deze plaats een bericht over het feit dat de CO2-uitstoot op aarde in 2020 als gevolg van corona met 5,8% gedaald was, maar dat merkwaardigerwijs die daling niet zichtbaar was in de CO2-data van Mauna Loa. De grafiek in figuur 1 toont die relatieve daling, met als dieptepunt april 2020 met een afname van de totale CO2-emissies met maar liefst 14,5%. In absolute getallen betekende dat dat  de CO2-uitstoot op aarde in 2020 bijna 2000 miljoen ton lager was dan normaal. Die 2000 miljoen ton is ongeveer zo groot als de CO2-uitstoot van de EU per jaar.

Een jaar geleden deed ik al een tweetal pogingen (hier en hier) om te bezien of ik de scherpe emissiedalingen in april 2020 zichtbaar kon maken in de atmosferische CO2-data. Niets te zien, zie o.a. figuur 2. NOAA, dat de Mauna Loa datameting beheert, stelt dat de daling te klein was om zichtbaar te zijn vanwege de grote natuurlijke CO2 fluxen (stromen) van en naar de atmosfeer. Die natuurlijke fluxen CO2 tussen de atmosfeer zijn inderdaad heel groot vergeleken met de door de mens veroorzaak stroom CO2 naar de atmosfeer. Maar er moet toch iets te zien zijn? Als het effect 0 is dan is al die moeite en de enorme hoeveelheden geld die gemoeid zijn met het fors naar beneden brengen van de CO2-uitstoot in Nederland en de EU toch voor niets?

Fig. 2   Data: NOAA

Nu is het zwakke punt van grafieken bekijken en dat ‘niets zien’  dat je niet weet hoe de grafieken er uit hadden gezien als er in 2020 geen sprake was geweest van een dip in de CO2 emissies. Afgelopen week kreeg ik echter steun van Roy Spencer, de klimaatwetenschapper van de University Of Alabama Huntsville en een van de mannen achter de satellietdata UAHv6. Hij benaderde het probleem met een zelfgemaakt CO2 model. Lees verder

Wolken

Fig. 1    Bron: CERES

Wolken zijn in weer en klimaat belangrijke fenomenen. Niet alleen spelen ze een belangrijke rol in de waterkringloop, maar ook hun rol in de stralingsbalans van de aarde is groot. Ze reflecteren niet alleen zonlicht terug naar de ruimte maar absorberen ook de infraroodstraling die door de aarde wordt uitgezonden en spelen zo een rol in het broeikaseffect. Het vermogen van wolken om zonlicht te reflecteren is overigens gemiddeld sterker dan hun broeikaseffect, wolken hebben dus netto een afkoelend effect op het aardoppervlak.

Fig. 2    Bron: CERES

De bewolking op aarde is niet altijd overal even groot, zoals figuur 2 laat zien. Er zijn gebieden op aarde waar de wolkbedekking gemiddeld gering is. Dat is het geval in beide zones ten N en Z van de evenaar waar permanente hogedrukgebieden voor een vrijwel wolkeloze hemel  zorgen. Dat zijn de gebieden van de grote woestijnen op aarde. Verder toont de lucht boven Antarctica een lage wolkbedekking, evenals het N van Groenland. Grote delen van de aarde zijn echter met wolken bedekt. Een wolkeloze aarde zou bijna 20 % méér zonlicht absorberen dan de huidige aarde. Daardoor zou de gemiddelde temperatuur aan het aardoppervlak  ongeveer 12 °C hoger zijn dan nu mét wolken. Aan de andere kant absorberen wolken infraroodstraling vanaf het aardoppervlak en stralen een deel ervan weer naar beneden. Daardoor vertragen wolken de snelheid waarmee de aarde kan afkoelen, waardoor het aan het aardoppervlak 7 °C warmer wordt dan zonder wolken. Het netto effect van wolken op de temperatuur aan het aardoppervlak is dus afkoeling van het aardoppervlak met 5 °C. (bron: GISS/NASA).

Fig.3   Bron: Afbeelding van Kerry Dunlop via Pixabay

Dat netto effect op de energiebalans is afhankelijk van de soort bewolking: lage bewolking (figuur 3) heeft netto een afkoelend effect, terwijl hoge bewolking, zoals cirrus, juist een opwarmend effect lijkt te hebben. Doorzichtigheid, wolkhoogte, samenstelling, temperatuur en andere factoren spelen daarbij een rol.

Overigens hebben wolken ook op een andere manier invloed op de temperatuur aan het aardoppervlak: ze spelen een belangrijke rol in de watercyclus. Het aardoppervlak bestaat voor ongeveer 70% uit water, grotendeels oceanen. Op het grensvlak van water en lucht vindt voortdurend verdamping van water plaats. Een deel van het water dat van het oppervlak verdampt condenseert hoger in de lucht tot wolken en valt uiteindelijk als regen of sneeuw.

Fig. 4    Bron: CERES Lees verder