Meteorologica december 2015

Jaargang 24 -

nr.

4 - December 2015

meteorologica

Storm, hoge waterstanden en de Maeslantkering Uitgave

van de

Nederlandse Vereniging

ter

Bevordering

van de

Meteorologie

2

Meteorologica 4 - 2015

Inhoudsopgave

18

4 Temperatuurrecords van Winters-

0.045 0.035 0.025 0.015 0.005 −0.005 −0.015 −0.025 −0.035 −0.045

wijk en Warnsveld opnieuw onder de loep

Theo Brandsma, Rob Sluijter

10 Een model voor de temperatuur en de verdamping van een waterbekken

28

Huug van den Dool, Henk de Bruin

14 De nieuwe KNMI waarnemings systematiek – van extreem weer naar code oranje Rob Sluijter

18 Regent het meer in de Randstad?

32

Emma Daniels, Aart Overeem

22 Bedreigen tweelingstormen de Maeslantkering?

Henk van den Brink, Sacha de Goederen

Van

26 Weerbeelden

Rob Sluijter

de hoofdredacteur

Dit nummer bevat een aantal artikelen die op verschillende manieren extreem weer belichten. Ten eerste: de warmte- en kouderecords, beide gevestigd tijdens de tweede wereldoorlog in respectievelijk Warnsveld en Winterswijk. Deze houden de gemoederen van de meteorologen en klimatologen in Nederland al heel lang bezig. Vooral het warmterecord is opvallend omdat dit ondanks de snelle opwarming van het klimaat nog altijd niet is verbroken. Afgelopen zomer waren we het tot een paar tienden van een graad genaderd, maar wederom was het nèt niet... De vraag is: hoe nauwkeurig zijn deze stokoude records eigenlijk? En, moeten we de weerrecords wellicht aanpassen om ze beter te laten aansluiten bij de huidige standaarden, zoals in België is gedaan? Theo Brandsma en Rob Sluijter laten in het artikel op pagina 4 hun licht over deze prangende vragen schijnen.

In hoeverre vormt extreem weer een bedreiging voor de Nederlandse samenleving? We weten inmiddels dat stormen, hevige buien en sneeuwval zeer ontwrichtend kunnen zijn, maar wat is eigenlijk de meest optimale manier om “ons” voor deze ellende te waarschuwen? In zijn artikel op pagina 14 bespreekt

Rob Sluijter de vernieuwde methodiek (code groen-geel-oranjerood) waarmee het KNMI zijn weergerelateerde waarschuwingen aan ons gaat overbrengen, waarbij de verwachtte (regionale) impacts een belangrijker rol spelen dan voorheen.

Iedereen heeft wel eens gehoord van het warmte-eiland-effect van grote steden, waardoor de temperaturen er wel meerdere graden hoger kunnen zijn in vergelijking met het omliggende platteland, zeker gedurende de winter.

Maar beïnvloeden steden ook de neerslagverdeling? Dat is de vraag die Emma Daniels en Aart Overeem zich in hun artikel op pagina 18 stellen. Zij gebruiken waarnemingen om te bepalen of de Randstad invloed heeft op de neerslag (inclusief extreme neerslag) benedenwinds, maar ook in de steden zelf.

Stormen en de daarmee samengaande wateropzet vormen een bedreiging voor de waterkeringen in Nederland, en dat geldt des te meer als er twee stormen vlak na elkaar optreden.

Henk van den Brink en Sacha de Goederen onderzoeken in hun artikel op pagina 22 met behulp van modelgegevens de effecten van deze zogenaamde tweelingstormen op de mogelijke sluiting van de Maeslantkering nabij Rotterdam.

27 Column – Tetrode

Huug van den Dool 28 Micro-Meteorologische Mijmeringen – Langetermijnverwachtingen

Henk de Bruin 30 Tweede Harry Otten prijs uitgereikt

Leo Kroon 31 Mededelingen NVBM

Bestuur NVBM 32 Klimaatoverzicht – Extreme droogte in

Zuidoost-Azië vanwege El Niño

Geert Jan van Oldenborgh 34 Column – The new look of climatology

Gerard van der Schrier 35 NVBM Sponsors en Colofon Advertenties 2 Wittich en Visser 9 Delta Ohm 17 Wageningen Universiteit 25 CaTeC 31 Northpool 36 IMAU – Universiteit Utrecht Voorkant Modeluitvoer (wind, luchtdruk) gebruikt voor zeewaterstand-berekeningen (zie artikel op pagina 22)

Meteorologica 4 - 2015

3

Temperatuurrecords van Winterswijk en Warnsveld opnieuw onder de loep Theo Brandsma en Rob Sluijter (KNMI) Tijdens de hittegolf van afgelopen zomer brak de discussie weer los: gaan we het absolute Nederlandse hitte-record van 38.6 °C op 23 augustus 1944 in Warnsveld breken of niet? Met de stijging van de gemiddelde temperaratuur van 0.8 °C de afgelopen eeuw zou je denken dat juist dat record eindelijk eens gaat sneuvelen. Met 38.2 °C op vliegveld Beek kwamen we er dit keer dichtbij. Anders ligt het met het koude-record te Winterswijk van -27.4 °C op 27 januari 1942. Wie gelooft er met de stijging van de wintertemperatuur nog in het breken van dat record? Beide records liggen bovendien regelmatig onder vuur. Kloppen de metingen wel en hoe bruikbaar zijn ze bij vragen over klimaatverandering? Tijd om de beide metingen weer eens onder het stof vandaan te halen om te zien wat we kunnen toevoegen aan hetgeen al bekend is.

De Nederlands records in perspectief Tabel 1 vergelijkt de temperatuur records in Nederland met die van de ons omringende landen. Opvallend is dat de minimum (Tn) en maximum (Tx) temperatuur records van Nederland en België en het Tn record van Duitsland dateren van voor 1950. Het Tx record in Duitsland is echter dit jaar gebroken en staat nu op 40.3 °C. Wat betreft de hoogte van de records ziet Nederland er vergeleken met de buurlanden normaal uit.

Termijnstations Winterswijk en Warnsveld waren ‘termijnstations’. Op dit soort stations werden driemaal daags, om 8, 14 en 19 uur lokale tijd, metingen verricht. Dit werd gedaan door waarnemers die daartoe officieel door het KNMI waren aangesteld.

De stations werden regelmatig door het KNMI bezocht om te controleren of de opstelling nog aan de eisen voldeed. Tijdens de Tweede Wereldoorlog was het de directeur klimatologie dr.

C. Braak zelf die deze inspecties uitvoerde. Met de introductie van de automatische weerstations (AWS) werden begin 90er jaren van de vorige eeuw de laatste termijnstations opgeheven.

Temperatuurmetingen op de stations vonden tot ongeveer 1960 plaats in een houten (Stevenson) weerhut op 2.2 m hoogte, waarbij de waarnemer met een trapje omhoog klom om de waarnemingen te doen. Daarna werd de waarneemhoogte verlaagd naar 1.5 m waardoor het trapje overbodig werd. De waarnemer bepaalde de temperatuur met een gewone kwikthermometer. Voor het meten van Tn en Tx gebruikte hij een Six thermometer1, die net als de gewone thermometer om 8, 14 en 19 uur werd afgelezen. De kwikthermometer werd regelmatig door het KNMI geijkt en de waarnemer paste de bijbehorende correcties toe op de aflezingen. De Tn en Tx aflezingen van de Six thermometer corrigeerde hij vervolgens met de gecorrigeerde waarnemingen van de kwikthermometer.

De waarnemer schreef de waarnemingen op in meteorologische dagboekjes. Vervolgens werden de waarnemingen uit deze dagboekjes per maand overgeschreven in een tabel op een groot vel papier. De waarnemer stuurde het boekje en de tabel naar het KNMI, dat de waarnemingen (of een samenvatting daarvan) na kwaliteitscontrole publiceerde in de Meteorologische Jaarboeken.

In het stationsarchief van het KNMI is voor elk termijnstation een map aanwezig met daarin een bonte verzameling versla1. Gecombineerde minimum/maximum thermometer, ontworpen en beschreven door James Six in 1782. Deze thermometer maakt gebruik van een combinatie van alcohol en kwik.

4

Meteorologica 4 - 2015

Figuur 1. Voorkant van het Meteorologisch Dagboekje van Winterswijk van januari 1942 (links) en de pagina daaruit met de waarnemingen op dinsdag 27 januari (rechts).

gen van inspectiebezoeken, correspondentie tussen waarnemer en het KNMI, declaraties, foto’s en tekeningen. Opvallend is dat er gecorrespondeerd werd over werkelijk alles, en dat die correspondentie destijds rechtstreeks met de directeur van het KNMI verliep. Denk aan zaken als het ontbreken van waarneemformulieren of goedkeuring voor een offerte om de weerhut te schilderen. De directeur antwoordde vaak persoonlijk en ging ook zelf bij de waarnemers op bezoek.

Land Nederland België Duitsland Denemarken Groot-Brittannië

Tn (°C) -27.4 (27-01-1942) -30.1 (20-01-1940) -37.8 (12-02-1929) -31.6 (08-01-1982) -27.2 (30-12-1995)

Tx (°C) 38.6 (23-08-1944) 38.8 (27-06-1947) 40.3 (07-08-2015) 36.4 (10-08-1975) 38.5 (10-08-2003)

Tabel 1. Tn en Tx records in Nederland en omringende landen met tussen haakjes de datum van optreden.Wanneer een record op meerder dagen is voorgekomen, is alleen de meest recente datum gegeven.

Figuur 2. Grondkaart 27 januari 1942, 12.30 uur GMT. Boven Scandinavië is de luchtdruk hoog.

Een zich ontwikkelende rug van hogedrukgebied is in de nacht van west naar oost over ons land getrokken. Vanuit het westen nadert een frontaal systeem dat op de 28e een einde aan de koudegolf zal maken.

Synoptische omstandigheden Een mooie beschrijving van de maatschappelijke en meteorologische omstandigheden tijdens de winter 1941-42 is te vinden in Bloem (2012). De meteorologische omstandigheden die geleid hebben tot het koude-record van Winterswijk krijgen daarin bijzondere aandacht. Hier beperken we ons tot de belangrijkste kenmerken.

Januari 1942 is met een gemiddelde maandtemperatuur van

Vergelijking met omringende waarnemingen Figuur 3 vergelijkt de verdeling van alle 17 operationele Tn waarnemingen op 27 januari 1942 met een normale verdeling.

De figuur laat zien dat de Tn waarnemingen op die dag bij benadering normaal zijn verdeeld en dat het Tn record van -27.4°C (linksonder) geen uitschieter is. Van de 17 stations bereikten 14 stations de laagste Tn van die januari op de 27ste.

−15 Sample Quantiles (C)

Het koude-record: Winterswijk, 27 januari 1942 Meetomstandigheden In het stationsarchief van het KNMI hebben we gezocht naar metadata over de metingen. Hoe zag het meetveld eruit, wie was de waarnemer? Al lezend wordt je echter snel de geschiedenis ingezogen, bijvoorbeeld naar de Tweede Wereldoorlog.

Je voelt de worsteling die de waarnemers vaak hadden om de metingen volgens voorschrift te blijven doen in een ellendige tijd met grote tekorten.

Winterswijk was een KNMI-termijnstation in de periode 1894-1990. In de periode 1940-1976 werden de metingen verricht door schoolmeester J. H. Langedijk in de tuin achter zijn huis. Uit het archief blijkt dat Langedijk op 1 februari 1940 in dienst kwam en dat de waarnemingen soms ook door zijn echtgenote werden verricht. Ook wordt duidelijk dat het waarneemterrein in 1942 goed gesitueerd was. Op 24 juni 1941 werd een nieuwe weerhut in gebruik genomen. Op 27 januari 1942 werd het record gemeten met een thermometer die in januari 1941 in gebruik was genomen. Op 23 februari 1942, dus kort na het temperatuurrecord, werd een nieuwe Six thermometer in gebruik genomen. In het archief is niets te vinden over de reden van deze vervanging. Overigens gebeurde dat regelmatig, soms met en soms zonder gedocumenteerde reden. Helaas hebben we geen foto kunnen vinden van het waarneemterrein in die tijd.

Figuur 1 laat een afbeelding zien van de voorkant van het originele handgeschreven Meteorologisch dagboekje van Winterswijk van januari 1942 en van de pagina met het Tn record.

Op de voorkant staan de door Langedijk toegepaste correcties.

-5.1 °C een van de koudste januarimaanden van de 20ste eeuw. Op 10 januari begint een koudegolf die tot en met de 27ste duurt. De periode van 18 tot en met 27 januari is de koudste 10-daagse periode van de 20ste eeuw met een gemiddelde etmaaltemperatuur van -11.3 °C. Boven Scandinavië ligt die dagen een zeer krachtig blokkerend hogedrukgebied. De oostelijke stroming voert zeer koude, continentale lucht aan. In deze stroming trekt een koude-put vanuit Rusland (22ste) naar Denemarken (26/27ste). De temperatuur op 850 hPa daalt ook bij ons tot beneden de -20 °C. Tegelijkertijd ligt de scheiding met maritieme lucht vanaf de 24ste een aantal dagen net ten zuidwesten van ons land. Het komt regelmatig tot sneeuw, met name op 25 januari. Boven het verse sneeuwdek, in de zeer koude, heldere lucht en bij weinig wind zijn de condities ideaal om tot recordlage minima te komen.

Figuur 2 geeft de grondkaart van 27 januari 1942.

−20

−25

−2

−1 0 1 Theoretical Quantiles

2

Figuur 3. Q-Q2 plot van de Tn waarnemingen van alle operationele KNMI (17) stations op 27 januari 1942. De Winterswijk waarneming bevindt zich linksonder.

2. Een Q-Q plot vergelijkt de theoretische kwantielen van een normale verdeling met de kwantielen van de waarnemingen. Als de punten clusteren rondom de getrokken lijn kunnen we zeggen dat de waarnemingen normaal verdeeld zijn.

Meteorologica 4 - 2015

5

Figuur 4. Het termijnstation Warnsveld op 2 november 1943.

Het warmte-record: Warnsveld, 23 augustus 1944 Meetomstandigheden Warnsveld was net als Winterwijk een KNMI-termijnstation en was operationeel in de periode 1916-1950 (met onderbreking van 1936-1939). In de periode 1940-1950 werden de metingen verricht door huisarts dhr. J. B. Thate, in zijn achtertuin. Ook Thate was officieel aangesteld door het KNMI. In het stationsarchief lezen we dat in de jaren dertig station Warnsveld beheerd werd door een zeer gedreven waarnemer, de heer Oonks. Hij correspondeert veelvuldig met dr. Braak, en ontpopt zich als een enthousiast ‘weeramateur’. Helaas worstelt Oonk met zijn gezondheid en in augustus 1939 overlijdt hij op 53-jarige leeftijd. Vanwege zijn ziekte had Oonk contact met huisarts Thate. Op 19 september 1940 schrijft Thate dat hij bereid is de waarnemingen van Oonk voort te zetten. Kort daarna gaat hij van start. Uit het archief blijkt dat het voor Thate lastig is, vooral vanwege de enorme werkdruk, om precies op tijd de waarnemingen te verrichten en de gegevens in te sturen, met name in de laatste oorlogsjaren. Hij is arts met een drukke praktijk en wordt vaak weggeroepen.

Overigens blijkt uit de correspondentie of andere notities nergens dat er om die reden werd getwijfeld aan de waarnemingen uit Warnsveld.

In het archief bevinden zich twee foto’s van het meetveld met weerhut, gemaakt op 2 november 1949. De hut bevindt zich op de rand van een grasveld en moestuin. In de nabijheid zijn forse struiken en bomen te zien (Figuur 4). Een tevens aanwezige situatieschets geeft allerlei informatie over hoogtes van bebouwing en bomen, maar helaas niet over de positie van de weerhut. Uit het beschikbare materiaal wordt echter wel duidelijk dat er sprake moet zijn geweest van een redelijk beschutte locatie.

Figuur 5 geeft de afbeelding van het voorkant van het originele handgeschreven waarneemboekje van Warnsveld van augustus 1944 en van de pagina met het Tx record. In tegenstelling tot Langedijk nam Thate de correcties niet steeds over op de kaft van ieder dagboekje. De correcties voor de droge bol temperatuur bedragen -0.1 °C en zijn door Thate wel keurig toegepast op de waarnemingen.

Synoptische omstandigheden In 2006 verscheen er op het weerwoord-forum3 een synoptische reconstructie van 23 augustus 1944 door Ben Lankamp.

Op basis van de weerkaart en de sounding in het Duitse Freiburg concludeert hij dat het hitte-record realistisch is. In een uiterst warme zuidoostelijke stroming bedroeg de temperatuur in Freiburg op 700 hPa ruim 7 °C. Bij een droogadiabatisch temperatuurverval volgt hieruit een temperatuur van 23 °C op 850 hPa, en op 2 meter hoogte 37 °C. Bij een licht overadiabatisch profiel mag daar nog 1 tot 2 graden bij worden opgeteld; vrijwel gelijk aan de gemeten temperatuur in Warnsveld. Lankamp neemt impliciet wel aan dat de bovenluchttemperatuur in Nederland gelijk was aan die in het Zuid-Duitse Freiburg. Ter illustratie geeft Figuur 6 de grondkaart van 23 augustus 1944.

Vergelijking met omringende waarnemingen Figuur 7 vergelijkt de verdeling van alle 20 operationele Tx waarnemingen op 23 augustus 1944 met een normale verdeling. Net als voor Tn zijn de Tx waarnemingen op die dag bij benadering normaal verdeeld. Het Tx record van 38.6 °C (rechtsboven) is ook hier geen uitschieter. Op basis van de normale verdeling is deze hoogste waarde op die dag eerder iets aan de lage kant (hij ligt onder de getrokken lijn). Van de 20 stations bereikten 15 stations de hoogste Tx van die augustus op de 23ste.

Vergelijkbaarheid met de metingen van nu Hoe vergelijkbaar zijn de termijnmetingen in de Tweede Wereldoorlog met de metingen van nu? We bespreken hier kort vier oorzaken die tot systematische verschillen kunnen leiden.

Type hut: Stevenson hut versus de moderne KNMI schotelhut Een huttenvergelijking op het KNMI-terrein in de periode 1989-1995 (met moderne elektronische temperatuursensoren), laat zien dat de gemiddelde verschillen (Stevenson – schotel) in Tn in de winter en Tx in de zomer positief zijn maar klein (< 0.1 °C) (Brandsma en Van der Meulen, 2008). Op individuele dagen kunnen de verschillen oplopen tot ca. 0.3 °C. 3. www.weerwoord.be

6

Meteorologica 4 - 2015

Meethoogte: 2.2 versus 1.5 m Tot ongeveer 1960 werd er standaard op 2.2 m hoogte gemeten daarna op 1.5 m hoogte. Het is bekend dat de dagelijkse gang van de temperatuur afneemt met de hoogte van de opstelling. Uit parallelwaarnemingen op het termijnstation Wittenveen in de periode 1958-1959 blijkt dat het gemiddelde verschil (2.2 m – 1.5 m) in Tn in de winter ongeveer 0.2 °C bedraagt. Voor Tx in de zomer is dit -0.2 °C. Reactiesnelheid instrumenten: Six thermometer versus PT-500 Een Six thermometer reageert langzamer op veranderingen in de luchttemperatuur dan de huidige elektronische PT-500 sensor.

In principe zijn PT-500 metingen daardoor extremer dan metingen met een Six thermometer. Voor dit effect kan worden gecompenseerd door te kiezen voor een volFiguur 5. Voorkant van het Meteorologisch Dagboekje van Warnsveld van augustus 1944 (links) en de pagina daaruit met de waarnemingen op woensdag 23 augustus (rechts). doende grote middelingstijd van het PT-500 signaal. Het KNMI gebruikt een middelingstijd van 1 minuut. Tn en Tx worden de afname van windsnelheid meer dan teniet worden gedaan dan voor elke dag berekend uit alle lopende 1 minuut gemiddoor beperking van de uitstraling. delden van de 12-sec samples van de PT-500. Er is hierbij Voor Tx zijn de verschillen meer eenduidig dan voor Tn. Op aangenomen dat de 1-min middelingstijd ongeveer overeende twee meest beschutte locaties was in de warme en droge komt met de reactietijd van een kwikthermometer. Vooral augustus maand van 2003 Tx gemiddeld 0.4 – 0.5 °C hoger voor de KNMI-schotelhut in de zomer blijkt de hoogte van dan Tx op de huidige operationele locatie.

Tx erg gevoelig voor de middelingstijd (Brandsma en Van Tabel 2 vat bovenstaande vier punten samen. Het totaal in der Meulen, 2008). Voor zover bekend heeft dit niet geleid tot de tabel laat zien dat Tn in de winter op een termijnstation significante discontinuïteiten met het verleden. maandgemiddeld 0.1 tot 0.5 °C hoger is dan op een modern station. Voor de minimumtemperatuur van Winterwijk zou dat Locatie: beschut versus onbeschut betekenen dat met moderne metingen het record mogelijk nog De termijnstations Winterswijk en Warnsveld bevonden zich iets extremer zou zijn. Tx in de zomer op een termijn station is in (grote) achtertuinen van particulieren terwijl de huidige maandgemiddeld 0.3 tot 0.4 °C hoger dan Tx van een modern meetstations zich meestal bevinden in open gebied met minstation. Voor het Tx record van Warnsveld betekent dit dat met der beschutting en meer ventilatie. De stations Winterswijk en moderne metingen het record mogelijk minder extreem zou Warnsveld bestaan echter niet meer en het geven van een prezijn. Bovendien moet men bij de interpretatie van deze getalcieze schatting van het locatie-effect is daarom onmogelijk. len rekening mee houden dat op individuele dagen, vooral bij helder weer en weinig wind, de verschillen minstens een Indirect kunnen we wel een idee krijgen van de grootte-orde factor 2 keer zo groot kunnen zijn. van de verschillen. Bijvoorbeeld door gebruik te maken van een onderzoek naar het effect van locatieverschillen op het ΔT (oud – nieuw) (°C) KNMI terrein in De Bilt in de periode 2003-2005 (Brandsma, Tn (winter) Tx (zomer) 2011). In dat onderzoek werden temperaturen op vijf verschillende locaties, voorzien van identieke KNMI schotelhutten en 0.1 0.1 1. Type hut sensoren, onderling vergeleken.

0.2 -0.2 2. Meethoogte De resultaten laten zien dat de effecten van beschutting groot zijn, maar ook complex. Die complexiteit komt het meest tot 3. Reactiesnelheid uitdrukking voor Tn. Tn was op de meest beschutte locatie in -0.2 – 0.2 0.4 – 0.5 4. Beschutting de wintermaanden gemiddeld 0.2 °C hoger dan de Tn op de huidige operationele locatie. Op de andere (minder) beschutte 0.1 – 0.5 0.3 – 0.4 Totaal locatie was het verschil -0.2 °C. Het blijkt dat lage begroeiing de opbouw van een stabiele laag Tabel 2. Samenvatting van de schattingen van maandgemiddelde verbevorderd door de afname van de windsnelheid en daarmee schillen tussen de metingen in WOII en de moderne metingen, uitgehet meten van een lage Tn. Wordt de begroeiing echter hoger splitst naar 4 oorzaken. of staan er gebouwen rondom de meting dan kan het effect van Meteorologica 4 - 2015

7

maken met de huidige metingen? Het Belgische KMI heeft dit onlangs wel gedaan met het hitte-record van het hoofdstation Ukkel4. Aan de hand van parallelmetingen heeft het KMI de in Tabel 1 gegeven Tx van 38.8 °C teruggebracht naar 36.6 °C, een verschil van 2.2 °C.

Figuur 6. Grondkaart 23 augustus 1944, 12.30 uur GMT. Een hogedrukgebied met zwaartepunt boven het zuiden van Scandinavië zorgt boven onze omgeving voor een zuidoostelijke stroming met aanvoer van zeer warme lucht.

Discussie en conclusie De absolute temperatuurrecords van Winterwijk (1942) en Warnsveld (1944) zijn officiële records. Ze zijn het resultaat van officiële, onder auspiciën van het KNMI verrichte, gevalideerde en gepubliceerde waarnemingen. De waarnemingen voldoen aan de eisen van de tijd waarin ze werden verricht.

We hebben gezien dat de waarnemingen geen bijzondere uitschieters vormen ten opzichte van de omringende waarnemingen op de betreffende dagen. Daarnaast geeft de synoptische situatie geen aanleiding om aan de waarnemingen te twijfelen.

Hoewel de metingen kloppen, hebben we ook gezien dat door veranderingen in meetmethoden en waarneemlocaties de records niet één op één vergelijkbaar zijn met moderne waarnemingen. Het koude-record van Winterswijk zou met de instrumenten en opstellingseisen van nu wellicht extremer kunnen uitpakken terwijl het hitte-record van Warnsveld mogelijk iets naar beneden zou moeten worden bijgesteld.

Moeten we deze records aanpassen om ze vergelijkbaar te

Moet het KNMI het voorbeeld van de Belgen volgen? Voor het vaststellen van de opwarming uit de gemiddelde temperatuur van Nederland maakt het KNMI al gebruik van de gehomogeniseerde reeksen van maandgemiddelde temperaturen (De Bilt, CNT). Voor trendonderzoek naar veranderingen in extremen zijn echter gehomogeniseerde reeksen van Tn en Tx op dagbasis nodig. Voor De Bilt bijvoorbeeld belemmert een (bekende) breuk in Tx rond 1950 de analyse van trends in Tx en het aantal hittegolven (zie o.a. Mureau et al., 2013). Het KNMI werkt daarom aan de homogenisatie van een beperkte set stations met lange reeksen van dagtemperaturen. Na homogenisatie is het verantwoord om in de meetreeksen te kijken hoe de extremen zijn veranderd, zoals de minimum Tn en maximum Tx in een jaar of het aantal koude- en hittegolven.

Naast monitoring van klimaatverandering zal het KNMI ook in toenemende mate gebruik gaan maken van gehomogeniseerde reeksen in de communicatie van records. De stations Winterwijk en Warnsveld behoren tot de categorie opgeheven stations en zijn voor klimaatonderzoek van minder belang dan bijvoorbeeld de vijf hoofstations. Niettemin is het mogelijk dat we op termijn ook deze reeksen, met nieuwe technieken, kunnen homogeniseren. Daarmee zullen dan ook de absolute Tn en Tx records veranderen.

Voor degenen die intussen niet kunnen wachten op het breken van de aloude temperatuurrecords van Winterwijk en Warnsveld is er goed en slecht nieuws. Door temperatuurstijging is sinds de jaren veertig van de vorige eeuw de kans op extreem hoge Tx (≥ 35 °C) ongeveer 7 keer zo groot geworden (met een 95% betrouwbaarheidsinterval van 3-14 keer). Tegelijkertijd is de kans op extreem lage Tn (≤ -20 °C) wat afgenomen, hoewel de verandering statistisch niet significant is5.

Dankwoord Met dank aan Martin Roth en Geert Jan van Oldenborgh voor hun hulp bij het berekenen van de kans op temperatuurrecords en Jan Huizinga voor de zoektocht in het stationsarchief.

Literatuur

Sample Quantiles (C)

Bloem, J., 2012: Aan kou geen gebrek: kouderecord uit 1942 houdt stand. Het Weer Magazine, 13: 10-14.

Brandsma, T. en J. P. van de Meulen, 2008: Thermometer Screen Intercomparison in De Bilt (the Netherlands), Part II: Description and modeling of mean temperature differences and extremes. Int. J. Climatology, 28, 389-400.

Brandsma, T., 2011: Parallel air temperature measurements at the KNMI observatory in De Bilt (the Netherlands) May 2003 - June 2005. KNMI Publication: WR-2011-01, pp 56.

Mureau, R., W. van den Berg, W. Hazeleger, en E. Min, 2013: Vaker hoge maxima? Meteorologica 22(3): 26-29.

35

30 4. www.kmi.be/meteo/view/nl/20257907-Het+meten+van+de+extreme +temperaturen+te+Ukkel.html

−2

−1 0 1 Theoretical Quantiles

2

Figuur 7. Q-Q plot van de Tx waarnemingen van alle operationele KNMI stations (20) op 23 augustus 1944. De Warnsveld waarneming bevindt zich rechtsboven.

8

Meteorologica 4 - 2015

5. Hierbij is gebruikt gemaakt van een eerste versie van een gehomogeniseerde Tn Tx reeks op dagbasis van De Bilt over de periode 19012014. Daarin is gecorrigeerd voor de gecombineerde verandering van hut (16 september 1950) en een verplaatsing naar het achterterrein (27 augustus 1951). De reeks wordt beschreven in een van de eerstvolgende nummers van dit blad. In de extreme-waarde analyse is de wereldgemiddelde temperatuur als verklarende variabele meegenomen (GISTEMP, 4-jaar lopend gemiddelde).

Meteorologica 4 - 2015

9

Een model voor de temperatuur en de verdamping van een waterbekken Henk de Bruin en Huug van den Dool Nederland is een waterrijk land met vele meren, kanalen en rivieren. Watertemperatuur speelt een belangrijke rol bij het beheer daarvan. Ook is het een belangrijke grootheid in de meteorologie en klimatologie (denk aan het microklimaat langs het IJsselmeer), limnologie, de aquatische ecologie en de hydrologie (Sharma et al., 2008; Finch and Hall, 2005; Wallace et al., 2015). Veel biologische organismen zijn ecothermisch, dat wil zeggen dat ze een temperatuur gelijk aan die van het water hebben, en levensvormen worden daarom in hoge mate beïnvloed door de watertemperatuur. De drinkwatervoorziening in Nederland wordt deels door waterbekkens verzorgd. Nadat in 1963 het Rotterdamse drinkwater brak bleek te zijn werden in de Biesbosch drie waterbekkens aangelegd. De kwaliteit van het daarin opengeslagen water hangt af van de temperatuur. Koeltorens gebouwd nabij energiecentrales langs de grote rivieren – van levensbelang voor onze energievoorziening – warmen het water kunstmatig op, wat tijdens warme zomers tot bijvoorbeeld botulisme kan leiden. Ook algengroei is temperatuurafhankelijk. Informatie over watertemperatuur is daarom van belang voor de recreatie. In de winter kan water bevriezen wat verregaande maatschappelijke gevolgen kan hebben. Het KNMI-ijsgroeimodel is ook een model voor de watertemperatuur. Watertemperatuur wordt echter niet algemeen gemeten, dus als we deze grootheid betrouwbaar kunnen uitrekenen uit bestaande meteorologische metingen dan is dat gezien bovenstaande voorbeelden van groot belang.

In de vorige eeuw werden op het KNMI modellen ontwikkeld waarmee op grond van slechts standaard weergegevens de zogenaamde natuurlijke watertemperatuur van meren en rivieren kan worden berekend (Keijman, 1974; Wessels, 1972; Schouten en de Bruin, 1982; de Bruin, 1992). Het gaat hierbij om de temperatuur die het water zou krijgen door alleen het weer, en dus zonder menselijke invloeden zoals thermische verontreiniging. Recent kreeg dit werk internationale belangstelling (Finch and Hall, 2005; Wallace et al., 2015).

luchttemperatuur, de luchtvochtigheid, de zonneschijnduur en de windsnelheid. In feite zijn ook de inkomende kort- en langgolvige straling nodig, maar deze werden uit deze standaard weergegevens geschat. Keijmans model werd toegepast voor het bepalen van de thermische verontreiniging in de Rijn en de Maas (Schouten en de Bruin, 1982). Later paste de Bruin (1982) een aangepaste versie toe op de drinkwaterbekkens de Grote Rug (bij Dordrecht) en de Petrusplaat (in de Biesbosch).

Hij deed dit met 10-daagse weergegevens gemeten in de Bilt.

Keijman (1974) toonde aan dat voor goed gemengde meren de natuurlijke watertemperatuur en de verdamping alleen afhangt van standaard meteorologische grootheden, met name de

Het Keijman-model is ontwikkeld voor de geïdealiseerde situatie dat het water in het reservoir goed gemengd is.

Dan is de watertemperatuur constant met de diepte en is de

Figuur 1. Luchtfoto en ligging van het drinkwaterreservoir Petrusplaat in de Biesbosch. De diameter van Petrusplaat is ongeveer 1 km.

10

Meteorologica 4 - 2015

20

Berekend (C)

5

10

15

20 15 10 5

Celsius

0

0

●

●● ●● ●● ● ● ●● ●● ● ●●●● ●●● ● ● ●● ● ● ● ●●●● ● ● ●●● ● ● ●● ● ●●● ● ●● ●●● ● ● ● ●●●● ● ● ● ●●● ●●●● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ●● ● ● ●●● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ●● ●●●● ● ● ● ● ●● ● ● ●●●● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ●● ●● ●● ●● ● ● ●●● ●● ● ● ●●● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ● ● ●● ●●●● ●● ●● ●● ● ● ● ●●● ●● ●●●● ● ●● ●● ● ● ● ●● ● ● ●●● ● ●● ● ●● ● ● ●●●● ●● ●●● ● ●● ● ● ● ●●● ● ● ●● ● ●●●● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ●● ●● ● ● ●● ● ●●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ●●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●●●● ●●●●● ● ● ● ● ● ●● ●● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ●● ● ● ●●●●● ● ● ●●●●● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ●● ●● ● ●● ● ●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ●●●● ●●● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ●●●● ●● ● ● ●●● ● ●● ● ●● ● ●● ● ●●● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ●●●●● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ●●● ● ●● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ●● ● ●● ●●●●● ● ● ●● ●● ●●● ● ● ●● ● ●● ●● ●●● ●● ● ●● ● ●●●● ●●●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ●●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ●● ● ●● ●●● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ●● ●● ● ● ●● ● ●●● ●●●● ● ● ● ● ●● ●●● ● ●●●● ● ● ●● ● ●● ●● ● ●● ● ●● ●●● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ●●● ●● ● ● ●●●● ●● ● ● ●●●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ●●●● ● ● ● ●● ● ●● ● ●●●● ● ●● ● ● ● ●● ● ●●●● ●● ● ●●●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ●● ● ● ●● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ●● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ●● ●● ●● ● ● ●● ●●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ●● ● ●●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ●●●● ● ● ●● ●● ●●● ● ●● ●●●● ● ●●● ●● ●● ● ● ●●● ● ● ●●●●●● ● ●● ● ● ● ●●●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ●●● ●● ● ●● ● ●● ● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ●●● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ●● ●● ● ●● ●● ● ● ● ●●● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●●●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ●●● ●● ● ●●●●●● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●●● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ●●●●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ●●● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ●●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ●●● ●● ●● ●● ● ● ● ● ●● ●● ●●●● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ●● ● ●●● ● ●● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ●●●●●● ●● ●● ●● ● ● ● ●● ●● ●● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ●● ●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●●●● ● ● ● ● ●● ●● ●● ●● ●● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●●● ●● ● ●● ●●●● ●● ● ●● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ●● ●● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●●● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ●●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ●●● ● ● ●● ●● ● ●● ● ●● ● ● ●●● ● ● ●●● ● ●● ● ●● ● ●●●● ● ●● ● ●● ● ●● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●●●

2008

2009

2010

2011

2012

2013

0

5

10

15

20

Tijd

Gemeten (C) Het Keijman-model is ontwikkeld voor de geïdealiseerde situatie dat het wa Figuur 2. Berekende etmaalgemiddelde watertemperatuur vergeleken met de gemeten watertemperatuur. panel: van beideconstant waardenmet de diepte reservoir goed gemengd Linker is. Dan is detijdsverloop watertemperatuur (rode lijn is berekend en blauwe lijn is gemeten). Rechter panel: gemeten versusoppervlaktetemperatuur berekende dagwaarden gelijk (in hetisrood lijn). aande de1:1 temperatuur gemiddeld over de hele wate het algemeen zorgt in het winterhalfjaar afkoeling aan het oppervlak door verdam goede menging.

Zwaarder koud water zakteen danduidelijke richting devernieubodem. Voor relatie energiebron zijn, is dit laatste aspect oppervlaktetemperatuur gelijk is aan de temperatuur gemidreservoirs zorgt wind het gehele jaar door voor goede menging. windstil weer in wing die bredere toepassingen van het model binnen en Bij buiten deld over de hele waterlaag. In het algemeen zorgt in het kan echter stratificatie in het water optreden.

Dan vormt zich onderin een stabiele la Nederland mogelijk maakt. Wat betreft verdamping tonen winterhalfjaar afkoeling aan het oppervlak door verdamping geen menging optreedt.

Dit is nadelig voor de waterkwaliteit.

Het verschillende studies aan dat deze voor open water evenre-water van P voor goede menging. Zwaarder koud water zakt dan richting wordt met behulp van een luchtbelletjestechniek dan ook kunstmatig doorgemengd dig is met de zogeheten evenwichtsverdamping (de Bruin de bodem. Voor relatief ondiepe reservoirs zorgt wind het is dit waterbekken zeer geschikt om het model van Keijman te testen. In navolgi en Keijman, 1979). Dit aspect zullen we in deze studie ook gehele jaar door voor goede menging. Bij windstil weer in Bruin (1982) testen we in deze studie het model Keijman opnieuw voor de Petrusp beschouwen. Tevens besteden we aandacht aan de gemiddelde de zomer kan echter stratificatie in het water optreden. Dan nu met a) etmaalgemiddelden als invoergegevens, en b) schattingen van de in jaarlijkse gang van de watertemperatuur in relatie tot het weer. vormt zich onderin een stabiele laag waarin geen menging stralingscomponenten uit gegevens van de weersatelliet Meteosat (MSG).

optreedt. Dit is nadelig voor de waterkwaliteit. Het water van Petrusplaat wordt met behulp van een luchtbelletjestechniek dan ook kunstmatig doorgemengd. Hierdoor is dit waterbekken zeer geschikt om het model van Keijman te testen. In navolging van de Bruin (1982) testen we in deze studie het model Keijman opnieuw voor de Petrusplaat, maar nu met a) etmaalgemiddelden als invoergegevens, en b) schattingen van de inkomende stralingscomponenten uit gegevens van de weersatelliet Meteosat (MSG).

50

100

150

200

Omdat de inkomende stralingscomponenten over het algemeen niet direct worden gemeten, maar wel een belangrijke

We laten hierbij zien hoe waterbekkens zoals de Petrusplaat vertraagd reageren op weersinvloeden. over het algemeen niet direct worden Omdat de inkomende stralingscomponenten

maar wel een belangrijke energiebron zijn, is dit laatste aspect een duidelijke vernie

Petrusplaat en beschikbare gegevens bredere toepassingen van het model binnen en buiten Nederland mogelijk maakt. W De Petrusplaat Figuur 1)studies is één aan vandat dedeze drie voor spaarbekkens verdamping tonen(zie verschillende open water evenredig zogeheten evenwichtsverdamping (de Bruin Keijman, 1979).

Dit aspect die vernoemd is naar de polders in deenBiesbosch waaruit ze zullen w studie ook beschouwen.

Tevens besteden we aandacht aan de gemiddelde ontstonden: de andere bekkens zijn Honderd en Dertig, en De jaarlijkse de watertemperatuur in relatie tot het weer. We laten hierbij hoe waterbekken Gijster (zie http://www.spaarbekkens.nl/historie).

Zezien werden Petrusplaat vertraagd reageren op weersinvloeden. eind jaren 1960 aangelegd ten behoeve van drinkwatervoorziening uit de Maas. Ze hebben een gezamenlijke oppervlakte Petrusplaat gegevens. van 644 ha, en enbeschikbare bevatten samen 0.0862 km3 aan water. In deze De Petrusplaat (zie Figuur 1) is één van de drie spaarbekkens die vernoemd i studie gebruiken we, naast de gemeten watertemperatuur in de polders in de Biesbosch waaruit ze ontstonden: de andere bekkens zijn Honderd en Petrusplaat, de etmaalgemiddelden van luchttemperatuur en De Gijster (zie http://www.spaarbekkens.nl/historie). Ze werden eind jaren 1960 luchtvochtigheid te Cabauw, 25 km verwijderd van de Petrusten behoeve van drinkwatervoorziening uit de Maas. Ze hebben een gez plaat (Figuur 1), plus de in situ gemeten windsnelheid op 14 oppervlakte van 644 ha, en bevatten samen 0.0862 km3 aan water. In deze studie m. inkomende straling wordt geschat devoor we,De naast de gemetenkortgolvige watertemperatuur in de Petrusplaat, etmaalgemidde het pixel van weersatelliet MSG dat de Petrusplaats omvat van de P luchttemperatuur en luchtvochtigheid te Cabauw, 25 km verwijderd gebruikmakend hetgemeten algoritme van Greuell et De al. inkomende (2013). kortgolvig (Figuur 1), plus devan in situ windsnelheid op 14 m. + Vervolgens wordt langgolvige uit Petrusplaa wordt geschat voorde het pixel vaninkomende weersatellietstraling MSG (L dat ) de + deze K geschat de Bruin en vanetden Dool (2014). gebruikmakend vanvolgens het algoritme van Greuell al. (2013).

Vervolgens wordt de la

W m2

inkomende straling (L+) uit deze K+ geschat volgens de Bruin en van den Dool (201

−100

−50

0

Korte modelbeschrijving Korteafleiding modelbeschrijving Voor en details van het model wordt verwezen naar Voor afleiding en en details van het(1982). model wordt naar Keijman Keijman (1974) de Bruin Kern verwezen van het model is de (1974) en (1982).

Kern van het model is de differentiaalvergelijking: differentiaalvergelijking:

−150

, (1)

0

100

200

300

Dagnummer (1 januari = 1,..)

Figuur 3. Gemiddelde jaarlijkse gang van Q* (zwart), G (rood), H (geel) en LvE (blauw)

(1)

waarin To de watertemperatuur is, t de tijd, Te de zogeheten evenwichtstemperatuur en τ een tijdconstante. Te hangt alleen af van (de hierboven beschreven) meteorologische invoergegevens. Dat geldt ook voor τ, maar deze is ook evenredig met de waterdiepte. De tijdconstante is een maat voor de ‘traagheid’ waarmee het water reageert op veranderingen Meteorologica 4 - 2015

11

250

in het weer, door Te-veranderingen opgelegd. Hoe dieper het water hoe trager deze reactie is.

Vergelijking (1) ziet er eenvoudig uit, maar de afleiding van (1) is niet geheel triviaal (behalve voor kenners van natte bol temperatuur en de psychrometer vergelijking), enwaarin het Tresultaat is nauwelijks een o de watertemperatuur is, t de tijd, Te de zo benadering. hangt belangrijke alleen af van (de h tijdconstante. De Te meest benadering zit hem in het invoergegevens.

Dat geldt ookschatten voor , maar deze i van de inkomende straling de tijdconstante is een maat voor debij 'traagheid' waarme berekening van Te die in feite de Hoe diep het weer, door Te-veranderingen opgelegd. voor straling(1)gecorrigeerde natteVergelijking ziet er eenvoudig uit, maar de boltemperatuur is. van natte bol temperatuur e (behalve voor kenners resultaat is nauwelijks een benadering.

Zoals eerder opgemerkt zal naar De meest schatten van de inkomende straling bij de bereken verwachting de verdamping van gecorrigeerde natte-boltemperatuur is.

Petrusplaat niet veel afwijken van de evenwichtsverdamping. In enerZoals eerder opgemerkt zal naar verwachting de gievorm wordt deze gegeven door afwijken van de evenwichtsverdamping. In energiev (de Bruin en1979): Keijman, 1979): en Keijman,

● ●

200

● ● ● ● ●

●

●●

● ● ●

150

LvE model Keijman (W/m2)

●

● ● ●

●

● ● ● ● ● ●● ●

●

●● ● ● ● ●● ● ●● ●● ●

●

50

100

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●●●●●● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ●● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ●● ● ●● ●● ● ●●● ● ●● ●● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ●●●●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ●●● ●●● ●● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ●●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ●●●● ●● ● ● ●● ● ●● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ●●●● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●●●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●●● ● ●● ●● ●●●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ●● ●● ●● ●● ● ● ●● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ●● ●● ●● ●●● ●● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ●● ●● ●● ●● ● ● ●●● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ●● ● ●● ●●● ● ●●●●● ●● ● ●● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ●● ●● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ●●● ● ● ●●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ●● ●●● ●● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ●●● ● ●●● ●●●● ● ● ●● ●●●●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ●●● ● ●●● ●●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ●● ● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ●● ●●● ●● ●● ● ●● ●● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ●● ● ●● ● ●●●●● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●●● ● ●● ●● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ●●● ●●● ●● ●●● ● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●● ●●●●● ● ●● ●● ●●● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ●● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ●●● ●● ● ●● ● ●●● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ●● ● ●●●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ●●● ●●●●● ● ●● ●●● ●● ● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ●●●● ●● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ●●●●● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ●●● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ●● ● ●● ● ●●●● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ●● ●● ● ●● ● ●●●●● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ●●● ● ●● ●● ● ● ●●● ●● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ●● ● ● ● ●● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ● ●●●● ●●● ● ● ● ●● ● ●● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ●● ● ●●●● ●● ●● ● ●●●● ●● ● ● ● ● ●●

●

50

100

150

(2) 200

250

met f een bekende functie van de temperatuur, Q*

LvE uit gemeten watertemperatuur (W/m2)

energievorm LE (Keijman, 1974). Deze laatste kan evenwichtsverdamping zoals de hierboven Met behulp van (1) kan water-gedefinieerd

0

100

200

straling rand atmosfeer W/m2

300 200

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

400

Kex Te Twg

100

10 5

Celsius

15

20

Figuur 4. 1.26 Lv Eeq berekend met model Keijman vergeleken met LvE bepaald met de gemeten watertemperatuur. Alleen voor waarden > 50 W m2.

300

Dagnummer Figuur 5. De cosinusfuncties gefit voor evenwichtstemperatuur Te (blauw), de gemeten watertemperatuur Twg (rood) en de inkomende straling aan de rand van de atmosfeer, Kex (zwart).

12

Meteorologica 4 - 2015

met fTT een bekende functie van de de warmte-inhoud van de watermassa. Merk op dat temperatuur, Q* de nettostraling en term G. G de verandering van de warmteMet behulp vanwatermassa.

(1) kan de Merk watertemperatuur T0 inhoud van de op waarden van T en  .

Is de watertemperatuur beken dat het linkerlid van (1) correspone en Gmet worden alsmede de voelbare w deert term berekend, G.

temperatuur T0 worden berekend uit Voor de langjarige gemiddelde jaarlijkse gang verw etmaalgemiddelde waarden van T een sinusfunctie. De oplossing voor T0e is dan volg enkleinere τ. Is deamplitude watertemperatuur bekend en in fase verschoven in de tijd dan kunnen de energiebalanstermen illustratie van het klimatologisch gedrag van een Q* en G worden berekend, alsmede besteden. de voelbare warmtestroom, H en de verdamping in energievorm LE (Keijman, 1974). Deze laatste kan Resultaten dan worden vergeleken de bereAllereerst vergelijken we met de watertemperatuur bere kende evenwichtsverdamping invoergegevens voor de periode zoals medio 2007 - ei hierboven gedefinieerd. watertemperatuur.

Hierbij werd de windfunctie ge Voor deVoor langjarige gemiddelde 1982). de albedo namen jaarwe = 0.1. In lijkse gang verwachten we met dat de Te gemeten Tw watertemperatuur T0 vergeleken beschreven wordt door eenuitzondering sinus- van enk de overeenkomst goed is, met functie. oplossing voor T0nooit is dan van 2012.De Toch is de afwijking meer dan 2 g volgens (1)graad. ook Dit eenis de sinusfunctie slechts 0.54 eerste test van vergelijk het een model verwachtenamplitude wij eenen zelfde na met iets kleinere oppervlaktewater, mits goed in fase verschoven in de tijdgemengd. even- Het Ke redig met τ (de Bruin, 1982). Ter illustratie van het klimatologisch gedrag van een meer zullen we hier kort aandacht aan besteden.

Resultaten Allereerst vergelijken we de watertemperatuur berekend uit de beschikbare meteorologische invoergegevens voor de periode medio 2007 - eind 2012 met de daadwerkelijk gemeten watertemperatuur. Hierbij

werd de windfunctie gebruikt van Sweers (1976), zie de Bruin, 1982). Voor de albedo nemen we een waarde van 0.1.

In Figuren 2a en 2b wordt de berekende watertemperatuur T0 vergeleken met de gemeten Twg. Te zien is dat voor de meeste perioden de overeenkomst goed is, met uitzondering van enkele zomerperioden en de laatste maanden van 2012. Toch is de afwijking nooit meer dan 2 graden. Voor alle data is de standaardfout slechts 0.54 graad. De systematische afwijking is dus klein. Dit is de eerste test van vergelijking (1). Gezien het fysische karakter van het model verwachten wij een zelfde nauwkeurigheid voor het Nederlandse oppervlaktewater, mits goed gemengd. Het Keijman-model blijkt ook het langjarig gemiddelde van de watertemperatuur goed te simuleren, want deze komt precies overeen met de gemeten waarde van 11.6 0C. Vervolgens bepaalden we met de berekende watertemperatuur de etmaalgemiddelde energiebalanstermen Q*, G, H en LE. Om een indruk te geven van de gemiddelde jaarlijkse gang van deze grootheden werden voor elke dag van het jaar deze termen gemiddeld over de 5 of 6 beschikbare jaren. Vervolgens werd door deze gemiddelde waarden een gladde functie gefit. Deze zijn weergegeven in Figuur 3. De resultaten bespreken we later.

We hebben geen directe waarnemingen van de verdamping.

Wel kunnen we uit de verkregen resultaten voor de watertemperatuur concluderen dat de gebruikte windfunctie goed voldoet. Op grond daarvan lijkt het redelijk om te veronderstellen dat de werkelijke verdamping geschat kan worden uit de Dalton-formule – ook gebruikt door Keijman (1974) – met de gemeten watertemperatuur en de gebruikte windfunctie.

De aldus verkregen verdampingswaarden worden geplot tegen 1.26 maal de evenwichtsverdamping in Figuur 4 voor LE waarden groter dan 50 W m-2.

Op grond van het Keijmanmodel concluderen we dat de invloed van het weer op de watertemperatuur goed kan worden samengevat in de evenwichtstemperatuur Te. Om een indruk te krijgen hoe deze zich gemiddeld in de loop van een jaar gedraagt hebben we de gemiddelde jaarlijks gang van Te met een sinusfunctie benaderd. Volgens (1) wordt T0 dan ook door een sinusfunctie gegeven, maar met een kleinere amplitude en met een faseverschuiving. Deze faseverschuiving is evenredig met de tijdconstante τ (de Bruin, 1982). In Figuur 5 wordt dit beeld bevestigd. Hierin wordt de sinusfunctie voor Te getoond waarvoor de parameters, zoals amplitude en fase, zijn berekend uit alle dagwaarden met een kleinste kwadraten methode, samen met de gemeten watertemperatuur. Tevens wordt in Figuur 5 de inkomende zonnestraling aan de rand van de atmosfeer weergegeven.

Discussie Onze resultaten bevestigen dat het Keijmanmodel op basis van alleen standaard daggemiddelde weergegevens de watertemperatuur goed beschrijft. Dit komt overeen met resultaten van de Bruin (1982), die met 10-daagse gegevens van de Bilt werkte. Maar nader onderzoek is nog nodig, bijvoorbeeld wat de afwijkingen van meer dan 1 graad gevonden tijdens enkele perioden veroorzaakt. Verder moet worden vermeld dat we voor het albedo een waarde van 0.1 hebben gebruikt, wat voor water iets aan de hoge kant is.

De resultaten verkregen voor de gemiddelde jaarlijkse gang van de energiebalanstermen laten zien dat in het voorjaar de beschikbare energie wordt gebruikt om het water op te war-

men en dus minder voor verdamping. In het najaar komt deze warmte weer vrij door afkoeling en wordt deels gebruikt voor de verdamping. Dit verklaart waarom de verdamping uit fase is ten opzichte van de nettostraling. Hoe dieper het water hoe groter dit faseverschil. Uit de theorie volgt dat de verschuiving tussen T0 en Te maximaal 3 maanden is.

In het voorjaar is H negatief. Gemiddeld is de watertemperatuur dan dus lager dan de luchttemperatuur (een stabiele temperatuuropbouw). Onze studie bevestigt verder dat wanneer (Q* - G) > 0 de verdamping evenredig is met de evenwichtsverdamping LEeq, zoals vermeld in onder andere de Bruin en Keijman (1979). Dus in eerste orde wordt de verdamping bepaald door de beschikbare energie, en is de invloed van andere meteorologische factoren, zoals wind en luchtvochtigheid, minder belangrijk. Dit resultaat suggereert dat we de verdamping kunnen schatten met uit remote sensing bepaalde watertemperaturen in combinatie met de MSG-schattingen van de inkomende stralingstermen. Voor ondiepe meren, zoals het Markermeer, zou dit redelijke schattingen van de verdamping kunnen opleveren.

Uit Figuur 5 blijkt dat, gemiddeld gesproken, Twg circa drie weken na de hoogste zonnestand het maximum bereikt. Dat komt omdat zowel de natte-boltemperatuur Tn als de langgolvige stralingen na-ijlen ten opzichte van de zonne-instraling.

De watertemperatuur van de Petrusplaat ijlt nog eens τ = 30 dagen na door zijn grote diepte en hoge warmtecapaciteit.

Deze bereikt gemiddeld pas in augustus de hoogste waarde, ongeveer 7 weken na de hoogste zonnestand. Deze aspecten worden correct voorspeld door het model Keijman.

Dankbetuiging De heer Bas Schaaf van het waterbedrijf Evedis stelde ons onder meer de watertemperatuur en windsnelheidsgegevens ter beschikking. Via Jan Fokke Meirink en Fred Bosveld van het KNMI werden de MSG-schattingen van globale straling en de gebruikte Cabauwgegevens verkregen.

Literatuur

De Bruin, H.A.R., 1982: Temperature and energy balance of a water reservoir determined from standard weather data of a land station. J. of Hydrology, 59, 261-275.

De Bruin, H.A.R. and J.Q. Keijman, 1979: The Priestley-Taylor evaporation model applied to a large shallow lake in the Netherlands. J. Appl. Meteor., 18, 898-903.

De Bruin, H.A.R en H.M. van den Dool, 2014: Eenvoudige formules voor langgolvige straling. Meteorologica, 4, 17-19.

Finch, J.W. and R.H. Hall, 2005: Evaporation of lakes. In Encyclopedia of Hydrological Sciences. Edited by M.G. Anderson, John Wiley & Sons, Ltd. Greuell, W, J. F. Meirink and P. Wang, 2013: Retrieval and validation of global, direct, and diffuse irradiance derived from SEVIRI satellite observations J. Geophys. Res. Atmos., 118, 2340–2361, doi:10.1002/jgrd.50194.

Keijman, J.Q., 1974: The estimation of the energy balance of a lake from simple weather data. Boundary-Layer Meteorol., 7, 399-407.

Schouten, C.J. and H.A.R. de Bruin, 1982: The determination of thermal pollution of the River Meuse, IAHS Publ. no. 139, 49 - 62.

Sharma, S, S.C. Walker and D.A. Jackson, 2008: Empirical modelling of lake watertemperature relationships: a comparison of approaches, Freshwater Biology (2008) 53, 897–911.

Wallace, J., N. Waltham, D. Burrows and D. McJannet, 2015: The temperature regimes of dry-season waterholes in tropical northern Australia: potential effects on fish refugia, Freshwater Science. 2015. 34(2) DOI: 10.1086/681278.

Wessels, H.R.A., 1973: De verandering van de Rijntemperatuur: een meteorologische analyse. De Ingenieur, 85, 88-90.

Meteorologica 4 - 2015

13

De nieuwe KNMI waarschuwingssystematiek - van extreem weer naar code oranje

Drempelwaarden voor de kleurcodes

Rob Sluijter (KNMI)

Code geel veel ervaring opgedaan met de Code oranje De afgelopen vijf jaar heeft het KNMI waarschuwingssystematiek zoals die sinds 2010 in gebruik is. Uit verificaties en evaluaties zijn vele verbeterpunten gerold. Daarnaast heeft het Verkeershinder door aquaplaning, of >75 mm in 24om uur steeds gerichtere Regen vak meteorologie ook niet stilgestaan en vragen maatschappelijke ontwikkelingen >50 mm in 24 uur waarschuwingen met meer duiding. Tijd voor een update van de KNMI-weerwaarschuwingen. Begin oktober 2015 is de nieuwe systematiek operationeel in gebruik genomen.

Gladheid & sneeuw

Minimaal 1 van de volgende criteria:

Minimaal 1 van de volgende criteria:

* lokale gladheid door op-, aan-een of weersfenomeen. * op uitgebreide schaal gladheid door ijzel Groen-Geel-Oranje-Rood In de systematiekaanpassing per oktober bevriezing van natte weggedeelten, of bevriezing Een belangrijk punt dat uit de evaluaties naar voren kwam is 2015 zijn de volgende veranderingen doorgevoerd om hierop hagel, sneeuwresten of lokale in ijzel * >5 cm dat niet voor alle weersfenomenen het opschalingsprincipe te spelen (Figuur 1): sneeuw in 6 uur * tot 5 cm sneeuw in 6 uur * >3 cm 1 uur nodig om een weer(groen → geel → oranje → rood) werd gehanteerd. In de • Een kans van 90%, sneeuw voorheeninformeel * tot 3 cm sneeuw in 1 uur * sneeuwval en/of driftsneeuw kmwordt praktijk werd dit door de meteorologen als een gemis ervaren; alarm uit te geven, is verlaten. In de nieuwe (>40 situatie per uur), leidend tot sneeuwduinen er was meer informatie beschikbaar maar die kon niet tot na overleg met een expert- en weerimpactteam, op basis uitdrukking worden gebracht in de waarschuwingscodering. van een impactanalyse, besloten om al dan niet een code Lokale onweersbuien met lokaal één of Georganiseerde onweersbuien met lokaal InOnweersbuien de nieuwe systematiek is het opschalingsprincipe voor alle rood (weeralarm) uit te geven. De meteoroloog gebruikt meer van de volgende verschijnselen: één of meer van de volgende verschijnselen: fenomenen van toepassing, met uitzondering van ‘hozen’. uiteraard wel drempelwaarden als leidraad om op meteo* windstoten (>60 km per uur) * zware windstoten (>75 km/uur) Kleurcodes waren gekoppeld aan de termen “gevaarlijk weer” te adviseren over een eventuele code * of lokaal veel neerslag (>30 mm inrologische 1 uur) *gronden of lokaal veel neerslag (>50 mm in 1 uur) (geel), “extreem weer” (oranje) en “weeralarm” (rood). Door rood. De drempelwaarden liggen hierbij voor code rood * of hagel (tot 2 cm) * of grote hagel (>2 cm) afnemers werden de benamingen van de kleurcodes niet hoger dan voor code oranje; eenduidig geïnterpreteerd en dit >75 leidde • Tot nu toe werd een code rood alleen afgegeven als het kmregelmatig per uur tot ondui>100 km per uur Windstoten delijkheden over met name de impact van het te verwachten fenomeen Kust, werd winter: verwacht eenper gebied Kust, winter: 90 km per uur 120inkm uur van tenminste weerfenomeen. In de praktijk heeft dit deels tot een devaluatie 50 x 50 kilometer. Vanaf nu is het mogelijk om een van het gewicht van waarschuwingen geleid.

Inde devolgende nieuwe criteria:weeralarmMinimaal af te geven indien het fenomeen zich in een Minimaal 1 van 1 van de volgende criteria: Temperatuur systematiek wordt daarom alleen* nog gewerkt met demaximum interkleiner gebied voordoet, maar de verwachte impact groot hitteplan (4 dagen temperatuur * drie aaneengesloten etmalen (hitte/ koude) nationale kleurcodes, waarbij voor>27 iedereen is dat is (Figuur 2).maximum temperatuur >30 °C, °C), naduidelijk consultatie RIVM een oranje waarschuwing zwaarder weegt dantemperatuur een gele. Het>35 °C * maximum waarbij minimum temperatuur >18 °C woord “weeralarm” wordt echter* nog steeds<-15 naast°Cde “code Handelingsperspectief windchill * windchill < -20 °C rood” gebruikt aangezien deze term ingeburgerd is en zelfs in Er is een tendens zichtbaar (weerapplicaties, websites) waardeZicht Dikke van Dale wordt vermeld. bij verwachtingen < 200 m <10en m waarschuwingen steeds verder worden geregionaliseerd en gepersonaliseerd. Bij de gebruiker bestaat Rood op impact behoefte om waarschuwingen te ontvangen voor een zo Bij waarneming (geen standaarddetijdsduur) Hozen Vanuit de maatschappij wordt steeds vaker de vraag gesteld specifiek mogelijke plaats en tijd. Internationaal is er ook veel wat de gevolgen zullen zijn bij een bepaald weersfenomeen; aandacht voor impactgerelateerde waarschuwingen. Zo heeft wat is de impact van verwacht weer met een bepaalde kleurde VN in haar ‘International Strategy on Disaster Reduction’ code? Daaraan wordt direct de behoefte gekoppeld om de reeds lang geleden vastgesteld dat een waarschuwing pas waarschuwingssystematiek kans te baseren op de te verwachten compleet is wanneer een handelingsperspectief aan de ontvanVerwachtingstermijn, en gebiedsgrootte impact en niet alleen op de mate en kans van het optreden van ger wordt meegegeven. Recentelijk adviseerde ook de WMO Code rood (weeralarm) Uitgifte o.b.v. impactanalyse Code oranje Kans > 60%, gebied > 50 x 50 kilometer.

Uitgifte o.b.v. overschrijden meteorologische criteria voor oranje na consultatie meteorologische partijen Code geel Kans > 60%, onafhankelijk van gebiedsgrootte Uitgifte o.b.v. overschrijden meteorologische criteria voor geel 48

24

12

Verwachtingstermijn (uren tot aan optreden van het fenomeen) Figuur 1. Verwachtingstermijn, kans en gebiedsgrootte.

314 | KNMIM waarschuwingen eteorologica 4 - 2015

0

laagje ijs, overleefden de ramp niet.

Sneeuw en verkeersoverlast B. Verkeersinfarct rond Schiphol, 6 januari 2010

Ook al is een sneeuwdek fraai om te zien en bezorgt het jong en oud vaak veel plezier, voor het Drempelwaarden Gemiddelde snelheid op weg-, spoor-, en vliegverkeer is het een belangautosnelwegen om 17.00 uur Voor alle weerfenomenen zijntijdens in de nieuwe rijke oorzaak van vertraging. Vooral in kilometer per uur de ochtend- en avondspits, de periode van de systematiek drempelwaarden vastgesteld minder dan 30 dag waarin het wegverkeer het drukst is, leidt 30 - 50 voor code geel en oranje (Tabel 2). Een sneeuwval tot veel overlast, lange files en soms 50 - 80 belangrijke verandering ten opzichte van zelfs tot een compleet verkeersinfarct. Van de 80 - 100 Alkmaar de is het top oude tien vansystematiek drukste spitsen aller tijdensamenvoewerden 100 of meer gen van de fenomenen er acht veroorzaakt door sneeuw.‘winterse neerNeerslagintensiteit volgens Soms gaan radar in millimeters slag’ en sneeuwbuien ‘gladheid’vergezeld ondervandewindnoemer per uur waterequivalent stoten, waardoor de omstandigheden voor het ‘sneeuw en gladheid’.

Voor ‘hitte’ zijn 0,1 - 0,3 verkeer nog slechter worden. Ook kan het zicht de bijbehorende 0,3 - 1,0 Lelystad plotseling verminderen.drempelwaarden In een zware sneeuwbuiaan1,0 - 3,0 A8 gepast, en zicht ‘kou’ is dan nieuw toegevoegd. bedraagt het minder 200 meter, vergelijkbaar het zicht in mist. combi-weer is Tijdens een met episode met zeer In warm A10 natie met gladheid en de ophoping van sneeuw niet 6 het voor de hittebelasting (hittestress) A Amsterdam op de voorruit levert dat op de weg gevaarlijke Almere alleen belangrijk hoelang de hitte aanhoudt situaties op.

A9 maar ook in2010 hoeverre dedenachten Op 6 januari trok rondhet hettijdens begin van Haarlem afkoelt (cumulatie, totale over belasting). avondspits een zware sneeuwbui de regio Bij Haarlem-Amsterdam. korte tijd er 5 tot 10 kan weinig afkoeling In tijdens devielnachten A9 centimeter sneeuw.

Door het verkeer veranderde het menselijk lichaam zich minder goed het sneeuwdek al snel in een ijsbaan en werd A44 herstellen.

Beide aspectenAutomobilisten worden nu meeHilversum autorijden vrijwel onmogelijk.

A1 gewogen bijuren destilnieuwe drempelwaarden, stonden vaak (B). Het duurde tot na Leiden middernacht voordat alle rond Amsterdam herwaarbij natuurlijk ookfiles klimatologische waren opgelost.een belangrijke factor zijn. In Amersfoort halingstijden Utrecht Op 17 december 2010 sneeuwde het langdurig in 8 het geval van kou worden de drempelwaarA2 de Randstad. Opnieuw kwam het verkeer vrijwel den opgeschaald aanvandedehand van de wind Den Haag A12 tot stilstand.

In de loop middag stond Zoetermeer A12 chill (gevoelstemperatuur). er ruim 750 kilometer file. Op sommige wegen A12 deden automobilisten er ruim twee uur over om Gouda en adviesbeschrijvingen is als uitgangspunt genomen dat deze het externe Voor het maken van impact een afstand van vijf kilometer af te leggen.

Onweersbuien A7

A28

A5

7 A2

A4

A30

A27

A2

bel 9 bij de codes alarm

A9

pactbeschrijving

gebruikersperspectief moet ondersteunen. Het is de bedoeling om impact- en adviesbeschrijvingen

Figuur 2. Op 6 januari 2010 veroorzaakte een hevige sneeuwbui tijdens de avondspits in het De grootste verandering ten ©opzichte van Noordhoff Uitgevers actiefrond mee te zenden met uit verkeersinfarct. te geven weerwaarschuwingen.

De teksten zijnsystematiek vastgesteld een gebied Schiphol een enkele urende durend Pas na middernacht losten de files de oude zieninwe bijworkonweer. op.

Er was destijdsleiding een code van geel van kracht.

In de nieuwe waarschuwingssystematiek zoupartners voor Inuit dehet oudecrisisdomein systematiek werd de waarschushop onder DCC I&M. Tijdens de workshop waren aanwezig, een dergelijke gebeurtenis vanwege de verwachte impact code rood kunnen worden gegeven. wing voor onweer uitsluitend gebaseerd op

Bronnen: KNMI (A); Rijkswaterstaat-Dienst Verkeer en Scheepvaart / KNMI (B) ; Foto: © IJzelboek, uitg. Profiel Bedum (A)

communicatieadviseurs van deze partners en die van het KNMI. Op de tijdens de workshop vastgestelde het aantal ontladingen. Het werd als een teksten, zijn later doorImplementation het KNMI nog watdekleine taalkundige aanpassingen aangebracht. zijn er, in in haar ‘Service Delivery Plan’ Nationale gemis gezien dat verschijnselen die vaakOok bij onweersbuien lijn met het vastgestelde document, voor de nog ontbrekende kleur-parameter combinaties door het weerdiensten om meer duiding bij de waarschuwingen mee optreden, zoals windstoten, overvloedige regenhoeveelhete geven.

In eigen land wordt deze ontwikkeling ondersteund den, een hoge neerslagintensiteit en grote hagel, niet expliKNMI aanvullingen gemaakt. door het Nationaal CrisisCentrum (NCC) en het Departemenciet werden meegenomen in de waarschuwingssystematiek.

De adviezen vallen uiteen in algemene en element-specifieke adviezen. In tabel 9 worden de algemene taal Coördinatiecentrum Crisisbeheersing (DCC) van I&M. Op het KNMI is daarom onderzoek uitgevoerd naar de mogeadviezen samengevat. kan peruit weertype verschillen. redentotzullen de verschillendevoor Communicatieadviseurs vanImpact KNMI-partners het crisisdolijkheidOm omdie te komen nieuwevoor waarschuwingscriteria mein hebbenook onder leiding vanadviezen het DCC worden impact- engegeven. advies- Deonweersbuien.

Onder onweersbuien buien verstaan weertypes specifieke lijst met adviezen per weertypeworden is opgenomen in beschrijvingen vastgesteld die vanaf nu actief met weerwaarmet onweer, vergezeld van één of meer van de verschijnselen bijlage 3. schuwingen worden meegezonden. De adviezen vallen uiteen in algemene en element-specifieke adviezen. In Tabel 1 worden als voorbeeld hiervan de algemene adviezen samengevat.

Algemene adviezen

zware windstoten, zware regen of grote hagel.

Om tot nieuwe criteria te komen is allereerst een inventarisa-

Geen Bijzonderheden

Wees alert

Wees voorbereid

Onderneem actie Weeralarm

Het weer is niet hinderlijk, maar kan wel van invloed zijn.

Het weer kan overlast veroorzaken.

Het weer kan vooral voor het verkeer en buitenactiviteiten gevaarlijke situaties opleveren.

Het weer kan vooral voor het verkeer en buitenactiviteiten zeer gevaarlijke situaties opleveren.

Verkeer en buitenExtra aandacht kan activiteiten kunnen nodig zijn, bijvoorbeeld hinder ondervinden. in het verkeer of bij Ga voorbereid op reis Ga niet op reis als dat buitenactiviteiten.

Volg weerberichten en en houd rekening met niet strikt noodzakelijk is. langere reistijden. waarschuwingen Volg weerberichten en Volg weerberichten en waarschuwingen. waarschuwingen.

Tabel 1. Algemene adviezen behorende bij de verschillende kleurcodes.

Meteorologica 4 - 2015

15

convectie. De tabel kan zo een hulpmiddel zijn bij het inschatten van code geel of oranje.

het maken van een verwachting voor de organisatiegraad en zwaarte van buien.

Gezien de wens om ook te kunnen waarschuwen voor randverschijnselen is nu gekozen om het ontladingscriterium te verlaten. Wel moeten de buien vergezeld gaan van onweer.

De nieuwe criteria voor code geel, oranje en rood zijn een combinatie van: • •

uur 1 unctie index ering.

Figuur 3. Convectietype als functie van de onstabiliteitsindex Cape (convective available potential energy) en de windschering.

De organisatiegraad van de buien; Een of meerdere verschijnselen die vaak samengaan met buien (windstoten en/of grote neerslaghoeveelheden en/ of grote hagel).

Inzicht in de mogelijke organisatiegraad van buien (en impliciet van de zwaarte of activiteit, levensduur en uitgestrektheid) wordt verkregen uit zowel modelinformatie als waarnemingen. Om tot een accurate inschatting te komen van de mogelijke organisatie van convectie is vooral de convectietabel onmisbaar (Figuur 3).

Tenslotte tie uitgevoerd naar de methoden die andere Europese landen Er bestaat bij gebruikers een duidelijke en behoefte hanteren om tot onweerswaarschuwingen te komen.

Uit deze Informatie over de verwachte zwaarte van windstoten, regenhoeveelheid of regenintensiteit het naar steeds gedetailleerdere weerswaarschuwingen, zowel inventarisatie bleek dat in vrijwel alle landen één of meermogelijk voorkomen van zomerhagel wordt gehaald uit modelinformatie en waarnemingen. De criteria in ruimte als in tijd. Daarbij staat de verwachte impact dere van de verwachte ‘rand’ verschijnselen zoals windstoten, zijn zoveel mogelijk in lijn(mede) met de criteriaiszoals andere Europese landen. handevan hetgebruikt fenomeeninen het daaruit voortvloeiende hagel en neerslaghoeveelheid bepalend voor deze het worden lingsperspectief centraal. Toekomstige ontwikkelingen onderscheid tussen code geel, oranje en rood. In een aantal zullen zich daarom richten op mogelijkheden om de waarlanden is bovendien de organisatiegraad van de buien (mede) uwingssytematiek schuwingen verder te personaliseren, waarbij impactmodellen bepalend voor het onderscheid tussen code geel, oranje en een integraal onderdeel van de waarschuwingssystematiek rood. Ook op het KNMI is de afgelopen jaren ervaring opgezullen worden. daan Drempelwaarden met het operationeelvoor gebruik van convectie-indices bij de kleurcodes

Code geel

Code oranje

Regen

Verkeershinder door aquaplaning, of >50 mm in 24 uur

>75 mm in 24 uur

Gladheid & sneeuw

Minimaal 1 van de volgende criteria:

Minimaal 1 van de volgende criteria:

* lokale gladheid door op-, aan- of bevriezing van natte weggedeelten, hagel, sneeuwresten of lokale ijzel * tot 5 cm sneeuw in 6 uur * tot 3 cm sneeuw in 1 uur

* op uitgebreide schaal gladheid door ijzel of bevriezing * >5 cm sneeuw in 6 uur * >3 cm sneeuw in 1 uur * sneeuwval en/of driftsneeuw (>40 km per uur), leidend tot sneeuwduinen

Onweersbuien

Lokale onweersbuien met lokaal één of meer van de volgende verschijnselen: * windstoten (>60 km per uur) * of lokaal veel neerslag (>30 mm in 1 uur) * of hagel (tot 2 cm)

Georganiseerde onweersbuien met lokaal één of meer van de volgende verschijnselen: * zware windstoten (>75 km/uur) * of lokaal veel neerslag (>50 mm in 1 uur) * of grote hagel (>2 cm)

Windstoten

>75 km per uur Kust, winter: 90 km per uur

>100 km per uur Kust, winter: 120 km per uur

Temperatuur (hitte/ koude)

Minimaal 1 van de volgende criteria: Minimaal 1 van de volgende criteria: * hitteplan (4 dagen maximum temperatuur * drie aaneengesloten etmalen >27 °C), na consultatie RIVM maximum temperatuur >30 °C, * maximum temperatuur >35 °C waarbij minimum temperatuur >18 °C * windchill <-15 °C * windchill < -20 °C

Zicht

< 200 m

Hozen

Bij waarneming (geen standaard tijdsduur)

Tabel 2. Drempelwaarden voor code geel en oranje.

16

Verwachtingstermijn, Meteorologica 4 - 2015 kans en gebiedsgrootte

<10 m

Meteorologica 4 - 2015

17

Regent het meer in de Randstad?

Emma Daniels1 en Aart Overeem1,2 (Wageningen Universiteit1, KNMI2) Voor Amerikaanse steden is meermalen aangetoond dat er meer of intensievere neerslag “benedenwinds” (dus bij westenwind, ten oosten) van en in de stad valt. Ook voor Nederland wordt wel eens gespeculeerd dat dit “stadseffect” bij zou dragen aan het maximum dat op de klimatologisch gemiddelde neerslagkaarten te zien is nabij Rotterdam (www.klimaatatlas.nl). Op basis van dagelijkse stationsdata in de Randstad tonen wij aan dat dit inderdaad het geval is. Daarnaast blijkt uit uurlijkse radardata dat dit effect in zekere mate ook ín steden optreedt.

Het woord stadseffect wordt zowel gebruikt voor de invloed die stedelijke bebouwing heeft op het weer en klimaat in steden, als voor de ongewenste beïnvloeding van metingen buiten de stad. Het meest bekend is de invloed op de temperatuur, het zogenaamde “stedelijk warmte-eiland”, waarvan bekend is dat het ook in Nederland optreedt. De effecten van steden op neerslag zijn echter moeilijker te kwantificeren. Wellicht heeft onderzoek hiernaar in Nederland zich daarom beperkt tot enkele pogingen ruim 30 jaar geleden (o.a. Buishand, 1979; Kraijenhoff van de Leur and Prak, 1979). Meestal gaat men ervan uit dat het stedelijk warmte-eiland effect voor extra stijgende lucht en convectie boven de stad zorgt, waardoor het in en met name benedenwinds van de stad meer zal regenen.

Nu is het zo dat de typerende methodes die voor Amerikaanse steden gebruikt worden om het effect van bebouwing op neerslag te meten niet van toepassing zijn op de Nederlandse situatie. Deze methodes gaan vaak uit van een grote stad met daaromheen uitgestrekte landelijke gebieden. Nederlandse steden zijn veel kleiner en liggen bovendien veel dichter bij elkaar.

Daarnaast ligt het bovenwindse gebied van de grote steden in de Randstad vaak boven de Noordzee, waar weinig metingen zijn om de bovenwindse (onverstoorde) neerslaghoeveelheid te bepalen. Daarom gebruiken wij hier een aangepaste methode. In dit artikel bespreken we eerst de methode, gelijk aan Daniels et al. (2015) en de bevindingen voor stationsdata, en daarna voor radardata.

Stationsdata Sinds de jaren ‘50 van de vorige eeuw zijn er nauwkeurige metingen van dagelijkse neerslag beschikbaar op circa 320 KNMI-stations in Nederland (de handregenmeters). Tegelijkertijd is de hoeveelheid stedelijk gebied in de afgelopen eeuw 1960

50 km

0.6 0.4 0.2

fractie urbaan gebied

0.8

0.0

Figuur 1. Stedelijke fractie in het Randstadgebied in 1960 (links) en 2010 (rechts) met de neerslagstations geclassificeerd als stedelijk (dichte cirkels) en landelijk (open cirkels), gebaseerd op de bovenwindse stedelijke fractie in een achtste cirkel met een straal van 20 km in de richting van de dominante synoptische windrichting (hier weertype 8, dus ZWwind).

Meteorologica 4 - 2015

Jaar 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Aantal stations 57 57 60 62 57 59

W

NW

N

NE

E

SE

S

SW

UNDEF

5 10 11 13 13 20

7 10 16 15 17 17

2 6 11 12 17 21

5 9 13 13 18 25

2 7 8 10 21 25

2 5 10 12 17 22

4 10 12 14 19 22

4 9 14 15 20 24

0 2 5 5 13 24

Tabel 1. Totale hoeveelheid stations en aantal stedelijke stations voor elke synoptische windrichting (weertype) in elke 10-jaar periode die eindigt met het aangegeven jaar.

2010 1.0

18

sterk toegenomen. Gelukkig zijn gedetailleerde landgebruikskaarten beschikbaar voor de jaren 1960, 1970, 1980, 1990, 2000 en 2010 (zie www.lgn.nl). Daarom delen wij de periode 1951-2010 op in zes periodes van 10 jaar. Aan het einde van elke periode wordt de fractie stedelijk gebied met behulp van deze landgebruikskaarten bepaald.

Elke dag in de periode 1951-2010 wordt gegroepeerd op basis van het concept luchtdruk op zeeniveau (MSLP) patroon met behulp van een synoptische classificatie; een objectieve versie van de Lamb weather types (Jenkinson and Collison, 1977).

De 9 hieruit volgende weertypes representeren de synoptische windrichting (W, NW, ..., Z, ZW, waarbij W = 1 etc.) en er rest dan een groep met zwakke, niet te classificeren, winden. Voor al deze groepen worden de stations voor elk van de 10-jaar periodes gesplitst in stedelijk of landelijk. Dit is gedaan op basis van de fractie stedelijk gebied in het bovenwindse gebied van elk station (Figuur 1). Een station wordt stedelijk genoemd als deze fractie 0.25 of hoger is. Deze keuze voor een vaste fractie zorgt ervoor dat er door de tijd heen steeds meer stations als stedelijk worden geclassificeerd (Tabel 1).

Voor weertype 9 wordt de fractie stedelijk gebied in de hele cirkel rondom het station opgeteld.

Nederland heeft naast verstedelijking ook te maken met hogere zeewatertemperaturen van de Noordzee (Attema and Lenderink, 2014). De invloed van de Noordzee zorgt voor seizoensgebonden neerslagverschillen tussen kust en binnenland (Lenderink et al., 2009). In de Randstad (hier tot 45 km van de kust) zijn de neerslagtrends in jaarsommen, waarschijnlijk veroorzaakt door temperatuurstijgingen, gemiddeld genomen overal ongeveer even groot (Daniels et al., 2013). Op grotere afstand van de kust nemen deze trends gemiddeld af. Vanwege deze verschillen tussen Randstad en binnenland zijn de analyses alleen gedaan voor de Randstad. Bovendien liggen de grootste steden in dit gebied.

Spreiding in gemiddelde dagsommen Omdat neerslag van nature zeer variabel in tijd en ruimte

15

20

3.6

25

3.8 30

4.0

4.2 35

Dec

Okt

Nov

Sep

Jul

Aug

Jun

Apr

Mei

Mar

Jan

Feb

Dec

Okt

1951−2010

RURAAL URBAAN

gemiddelde RURALE neerslag (mm/dag)

Figuur 2. Dagelijks gemiddelde zomer (JJA) neerslag, uitgezet voor stedelijke en landelijke stations, voor weertype 8 (ZW-wind) in de periode 2001-2010. Het gemiddelde is aangeduid met een rode diamant en nogmaals weergegeven in de inzetfiguur.

is, laten de gemiddelde dagsommen van de regenmeters een grote spreiding zien. Figuur 2 geeft een voorbeeld van deze spreiding: de gemiddelde neerslag van de 24 stedelijke stations is uitgezet tegen die van de 35 landelijke stations voor elke zomerdag (JJA) met zuidwestenwind (weertype 8) in de periode 2001-2010. In dit voorbeeld is stedelijke neerslag (dus neerslag gemeten op stations die als stedelijk geclassificeerd zijn) gemiddeld 11% hoger dan landelijke neerslag (zie rode diamant in inzet Figuur 2). Hoewel de metingen op de meest extreme dagen in dit geval ruim boven de 1:1 lijn liggen, is dit niet altijd het geval.

Gemiddelde jaar- en maandsommen Gemiddeld over alle weertypes en over de gehele periode 1951-2010 is stedelijke neerslag bijna 7% hoger (Figuur 3, rechts) dan landelijke neerslag. Dit relatieve verschil is berekend door middel van gemiddelde jaarlijkse neerslag op stedelijke en landelijke stations. Over de periode 2001-2010 (Figuur 3, links) is met behulp van een Monte Carlo bootstrapmethode een onzekerheidsmarge berekend. Deze marge is verschillend voor de landelijke en stedelijke stations, omdat deze in aantal verschillen. Wanneer punten buiten deze marge vallen, is er sprake van significantie. Stedelijke neerslag is vrijwel nooit significant hoger, maar ligt wel bijzonder consistent boven de landelijke neerslag, in beide perioden.

Het jaargemiddelde verschil tussen stedelijke en landelijke neerslag in de periode 2001-2010 is ruim 7% en het verschil per seizoen is 6, 12, 4 en 8% in respectievelijk lente, zomer, herfst en winter. Dat het verschil in de zomer het grootst is kan wijzen op een stadseffect. In dit seizoen valt namelijk de meeste convectieve neerslag, welke het meest vatbaar is voor interactie met het landoppervlak. Het geringe effect in het najaar zou veroorzaakt kunnen worden door de relatief grote hoeveelheid neerslag langs de kust in deze maanden (het kusteffect), die een mogelijk stadseffect verdoezelt. Bij het vergelijken van de periode 1951-2010 met 2001-2010 valt op dat de maandsom van augustus veel hoger is in de periode 2001-2010. Dit heeft onder andere te maken met de zeer natte augustusmaand van 2006.

Het gemiddelde verschil tussen stedelijke en landelijke stations is per 10-jaar periode voor elk van de weertypes uitgerekend (Figuur 4). Hieruit blijkt dat het stadseffect overwegend positief is door de tijd heen, dus dat neerslag op stedelijke stations hoger is dan op landelijke. Bij de oostelijke windrichtingen (NO, O, ZO) komt af en toe een negatief effect voor. Doordat deze weertypes relatief weinig voorkomen en er gemiddeld weinig neerslag valt, heeft dit beperkte invloed op het gemiddelde.

Extreme neerslag Extreme neerslag (hier het 95ste percentiel) is over de periode 2001-2010 op de stedelijke stations ruim 6% hoger, en bijna 11% over de gehele periode 1951-2010 (Daniels et al., 2015).

De hogere hoeveelheden op stedelijke stations blijken over de gehele neerslagverdeling voor te komen (Figuur 5). Het karakter van zomer- en winterneerslag is zeer verschillend: lokaal en convectief in de zomer, versus egaal en frontaal in de winter. Desondanks is het stadseffect in beide seizoenen terug te zien. Wel is het bijvoorbeeld zo dat weertype 9, met zwakke wind, gemiddeld grotere toenames laat zien. Deze ontstaan vrijwel alleen in de zomer, waarschijnlijk vanwege de makkelijk(er) te beïnvloeden convectieve neerslag. De staarten van de verdelingen bevatten weinig gegevens (de tien meest extreme metingen zijn met een stip aangegeven) en zijn daarom erg onzeker.

Tekortkomingen van de methode Sommige stations worden door de gebruikte methode (bijna) nooit en andere (vrijwel) altijd ingedeeld als stedelijk. De neerslag op deze stations kan gemiddeld hoger of lager zijn dan op de omringende stations vanwege de

2000−2010

20

1990−2000

periode

10

Nov

0 Sep

0 Jul

1

Aug

1

Jun

2

Apr

2

Mei

3

Mar

3

Jan

3.4 3.6 3.8 4.0 4.2

0

5

URB 6.72 % 4

Figuur 3. Dagelijkse neerslag gemiddeld over stedelijke en landelijke stations per maand in de periode 2001-2010 (links) en 1951-2010 (rechts).

Lichtgroene en donkergrijze banden (links) geven de 90% betrouwbaarheidsintervallen aan, gebaseerd op een bootstrapmethode, voor respectievelijk stedelijke en landelijke neerslag.

3.4

0

2001−2010

RURAAL URBAAN

Feb

gemiddelde neerslag (mm/dag)

30 25 20 15 10 5

gemiddelde URBANE neerslag (mm/dag)

35

URB 7.34 % 4

10

1980−1990 0 1970−1980 −10

1960−1970

−20

1950−1960 W

NW

N

NE

E

SE

S

SW

UNDEF

(%)

synoptische wind richting

Figuur 4. Relatieve verschillen tussen gemiddelde neerslag op stedelijke en landelijke stations voor elk weertype (windrichting) in elke 10-jaar periode. Hierbij staan positieve waarden voor meer stedelijke neerslag.

Meteorologica 4 - 2015

19

100 60 40 0

20

neerslag (mm/dag)

80

RURAAL URBAAN ZOMER WINTER

1e−04

1e−03

1e−02

1e−01

1e+00

overschrijdingskans

Figuur 5. Empirische overschrijdingskans van neerslag op stedelijke en landelijke stations in zomer (JJA) en winter (DJF) in de periode 20012010.

nabijheid van steden of door externe invloeden. Dit heeft invloed op de sterkte van het gevonden stadseffect.

Om te testen hoe groot de invloed van de stationskeuze is, kennen we een willekeurig weertype toe aan elke dag uit de periode 2001-2010 en herhalen de berekeningen 1000 keer.

De resulterende verdeling toont aan dat de stationskeuze voor een gemiddeld stadseffect van 4.5% (σ= 0.5%) zorgt.

Hoewel het stadseffect dus altijd positief is, ligt de werkelijk gevonden waarde van ruim 7% ver buiten de verdeling en heeft de windrichting (dat wil zeggen, de bovenwinds gelegen stad) dus wel degelijk effect.

De grootte van de “taartpunt” waarin het percentage stedelijk gebied bepaald wordt, heeft natuurlijk ook effect op het gevonden resultaat. Bij hoge windsnelheden kunnen de wolken die beïnvloed zijn door de stad makkelijk de 20 km afleggen (de grootte van de taartpunt). De regen valt dan nog verder benedenwinds van de stad waardoor het effect zal worden onderschat. Bij lage windsnelheden blijft de luchtmassa veel langer boven een stad hangen en kan daardoor meer beïnvloed worden door de stad.

Radardata Regenmeters zijn opzettelijk buiten het stedelijk gebied geplaatst, om zoveel mogelijk volgens WMO-normen te meten (in de stad zijn veel obstakels). Daardoor is doorgaans weinig of geen informatie van stedelijke neerslag beschikbaar.

Door middel van regenradardata kunnen we daarentegen wel onderzoeken of er ook verschillen zijn ín en buiten de stad.

Radardata zijn echter voor een minder lange periode beschikbaar. Daarom herhalen we de analyses voor de laatste periode (2001-2010) met radardata, alleen kijken we nu dus niet naar neerslag benedenwinds van steden, maar in de steden zelf.

Hiervoor gebruiken we dezelfde landgebruikskaart en worden steden geïdentificeerd als de fractie stedelijk gebied in een pixel 0.25 of meer is (Figuur 6, links). De regenradardata die we gebruiken zijn (klok)uursommen, gecorrigeerd met data van de beide KNMI-regenmeternetwerken (Overeem et al., 2009). Dit is de klimatologische radardataset van het KNMI1.

De resolutie van de dataset is hier 2.4 km dus een pixel is 1 Te verkrijgen via: http://climate4impact.eu/impactportal/data/catalogbrowser. jsp?catalog=http://opendap.knmi.nl/knmi/thredds/radarprecipclim.xml

20

Meteorologica 4 - 2015

bijna 6 km2 groot. Alhoewel de radarneerslagschattingen bruikbaar zijn, kunnen ze bijvoorbeeld te laag uitvallen door demping ten gevolge van extreme regenval in de radarbundel.

Daarnaast meet de radar typisch op enkele kilometers hoogte boven het aardoppervlak. De correctie met regenmeterdata kan deze en andere fouten(bronnen) niet volledig verwijderen, zie ook Overeem (2014).

Gemiddelde regensommen ín de stad Het relatieve verschil tussen neerslag in en buiten stedelijke pixels in de Randstad op basis van de klokuursommen bedraagt 3.5% (Figuur 6). Dit verschil kan in principe verklaard worden door het vaker plaatsvinden van neerslag in stedelijke pixels, of door een grotere hoeveelheid neerslag met dezelfde duur. Onze bevindingen suggereren dat er gemiddeld per uur niet meer neerslag valt, maar dat neerslag in de Randstad iets vaker voorkomt. In de figuur is te zien dat de positieve afwijking van neerslag in de Randstad met name optreedt boven Amsterdam en ten noorden van Rotterdam (dus benedenwinds bij zuidenwind). De gemiddelde neerslag ín en buiten stedelijk gebied door het jaar heen is weergegeven in Figuur 7. Het verschil tussen neerslag in en buiten steden volgt vrijwel hetzelfde patroon als dat van de stationsdata (Figuur 3, links), maar aan de onzekerheidsmarges is te zien dat wanneer er gebruik wordt gemaakt van radardata er bij lange na geen sprake is van een significant verschil.

Extreme neerslag ín de stad Overeem (2014) heeft door middel van eerder onderzoek laten zien dat er voor de hier gebruikte radardataset van 2.4 km geen verschillen tussen steden en de rest van het land voorkomen met betrekking tot extreme neerslag. Hierbij is gekeken naar het overschrijden van drempelwaarden voor 15- en 60-minutensommen, afgeleid uit 5-minutendata. Het zijn vooral extremen van deze korte tijdsduren die relevant zijn voor het stedelijk waterbeheer. Dit verschilt dus van de eerdere aanpak waarbij slechts klokuursommen zijn gebruikt.

Daarnaast zijn de analyses voor het hele land en niet alleen

0.045 0.035 0.025 0.015 0.005 −0.005 −0.015 −0.025 −0.035 −0.045

Figuur 6. Stedelijk (groen) en landelijk (grijs) gebied in de Randstad (links) en gemiddelde neerslagafwijking (mm/uur) van het gemiddelde over het hele gebied (rechts) op basis van met regenmeterdata gecorrigeerde radardata waarbij de stedelijke gebieden groen omlijnd zijn.

5 3 2 0

1

gemiddelde neerslag (mm/dag)

4

URBAAN RURAAL

Jan

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Aug Sep

Okt

Nov Dec

Figuur 7. Staafdiagram met gemiddelde dagelijkse neerslagsom per maand in en buiten stedelijke pixels op basis van met regenmeterdata gecorrigeerde radardata. De weergegeven 90% onzekerheidsmarges zijn bepaald m.b.v. de standaardafwijking.

voor de Randstad gedaan en is gebruik gemaakt van een iets andere landgebruikskaart en definitie voor het stedelijk gebied.

Figuur 8 toont deze overschrijdingsfrequentie per jaar over de periode 2001-2010. Hieruit blijkt dat een 15-minutensom van 30 mm of meer gemiddeld acht keer per jaar optreedt op een willekeurige pixel in Nederland, waarvan ongeveer twee keer in stedelijk gebied. Deze twee keer is ook wat verwacht mag worden op basis van de oppervlakte van het stedelijk gebied.

Deze verwachte overschrijdingsfrequenties zijn in Figuur 8 weergegeven als rode vierkanten. Dat de grijze staven tot aan of onder de ingetekende rode vierkanten reiken, geeft aan dat er in de stad niet meer extremen optreden dan te verwachten is op basis van het stedelijk gebied. Extreme buien lijken dus even vaak op te treden zowel Ă­n als buiten de stad.

Conclusies Naast het meer bekende warmte-eiland van steden, dat ook in Nederland gemeten is, blijken steden ook een (klein) effect te hebben op de neerslag. In de Randstad valt op jaarbasis in de periode 2001-2010 gemiddeld 3.5% meer neerslag dan buiten steden (op basis van met regenmeterdata gecorrigeerde radardata). Voor stedelijk waterbeheer is het vooral van belang of het in de steden harder regent op korte tijdschalen. Dit artikel bewijst dat echter niet; daarom zou het interessant zijn om dit onderzoek te herhalen met bijvoorbeeld 15-minutensommen van radardata. Daarvoor kan echter geen gebruik worden gemaakt van de weertypes, omdat de daarvoor benodigde gegevens niet op zulke korte tijdschalen beschikbaar zijn, maar zouden windmetingen van de weerstations kunnen worden gebruikt.

Benedenwinds van steden is de neerslag gemiddeld 7% hoger en extreme neerslag gemiddeld 10% hoger gedurende de periode 1951-2010 (op basis van de KNMI handregenmeters).

De sterkte van het gevonden stadseffect varieert door het jaar heen, maar is in alle seizoenen positief. Hoewel dit relatieve stadseffect in de loop der jaren nagenoeg gelijk is gebleven, moet het in absolute zin zijn toegenomen. Dit komt omdat zowel het stedelijk gebied flink is uitgebreid, en ook omdat de jaarlijkse hoeveelheid neerslag in het kustgebied met 25% is toegenomen (Buishand et al., 2011). Dezelfde relatieve

Figuur 8. Gemiddelde frequentie per jaar waarmee drempelwaarden worden overschreden voor 15- en 60-minutensommen over de periode 2001-2010, op een willekeurige plek in Nederland (geel) en op een willekeurige plek in stedelijk gebied (grijs). De rode vierkanten geven de gemiddelde frequentie in Nederland maal de fractie stedelijk landoppervlak weer.

toename op een hogere neerslagsom geeft immers grotere absolute hoeveelheden.

Dankwoord Met dank aan Geert Lenderink, Ronald Hutjes en Bert Holtslag voor hun bijdrage aan het werk dat heeft geleid tot dit artikel.

Literatuur

Attema, J. J. and G. Lenderink. 2014: The influence of the North Sea on coastal precipitation in the Netherlands in the present-day and future climate. Climate Dynamics, 42, 505-519.

Buishand, T. A. 1979: Urbanization and changes in precipitation, a statistical approach.

Journal of Hydrology, 40, 365-375.

Buishand, T. A., T. Brandsma, G. De Martino and J. N. Spreeuw. 2011: Ruimtelijke verdeling van neerslagtrends in Nederland in de afgelopen 100 jaar. H2O, 24, 31-33.

Daniels, E. E., G. Lenderink, R. W. A. Hutjes and A. A. M. Holtslag. 2013: De ruimtelijke verdeling van neerslagveranderingen in Nederland tussen 1951 en 2009 Meteorologica, 22, 13-15.

Daniels, E. E., G. Lenderink, R. W. A. Hutjes and A. A. M. Holtslag. 2015: Observed urban effects on precipitation along the Dutch West coast. International Journal of Climatology, n/a, 9.

Jenkinson, A. F. and B. P. Collison. 1977: An Initial Climatology of Gales Over the North Sea. In Synoptic Climatology Branch. Meteorological Institution: London, UK; 18.

Kraijenhoff van de Leur, D. A. and H. Prak. 1979: Verstedelijking, industrie en zware zomerregens: een verkennende studie. H2O, 12 75-82.

Lenderink, G., E. van Meijgaard and F. Selten. 2009: Intense coastal rainfall in the Netherlands in response to high sea surface temperatures: analysis of the event of August 2006 from the perspective of a changing climate. Climate Dynamics, 32, 19-33.

Overeem, A., I. Holleman and T. A. Buishand. 2009: Derivation of a 10-year radar-based climatology of rainfall. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 48, 1448-1463.

Overeem, A. 2014: Inzicht in extreme neerslag in de stad op basis van langjarige radardatasets met veel ruimtelijk detail. In: Ervaringen met de aanpak van regenwateroverlast in bebouwd gebied. Voorbeelden en ontwikkelingen anno 2014, van Luijtelaar, H. (ed.).

RIONEDreeks 18, Stichting RIONED: Ede, the Netherlands; 284-305.

Meteorologica 4 - 2015

21

Bedreigen tweelingstormen de Maeslantkering?

Henk van den Brink (KNMI) en Sacha de Goederen (Rijkswaterstaat) Na de overstromingen in 1953 werd besloten om de Nederlandse kustlijn met ongeveer 700 km te verkorten door het aanleggen van gesloten en doorlaatbare dammen tussen de Zuid-Hollandse en Zeeuwse eilanden. Op die manier hoefden niet alle dijken verhoogd te worden. In 1987 werd besloten om in de Nieuwe Waterweg een beweegbare kering te bouwen, die alleen gesloten wordt bij gevaarlijke situaties. Hiermee kon de haven van Rotterdam toegankelijk blijven voor de scheepvaart. Sinds 1997 is deze kering, de Maeslantkering genaamd, operationeel. Bij een verwachte waterstand in Rotterdam hoger dan 3 meter boven NAP sluit deze Maeslantkering. Deze situatie wordt eens in de 10 jaar verwacht. Tot nog toe is de kering één keer gesloten, op 9 November 2007, vanwege overschrijding van het sluitcriterium.

2e sluiting De gemiddelde sluitfrequentie van één keer per 10 jaar betekent aan de ene kant dat er nauwelijks hinder is voor de scheepvaart, en er dus minimale economische schade is door de sluiting van de Maeslantkering. De keerzijde is dat de Maeslantkering een kleine faalkans moet hebben om het gewenste veiligheidsniveau voor het gebied achter de kering te kunnen garanderen. Een belangrijke rol hierin speelt de mogelijkheid dat de kering tijdens een sluiting een mankement oploopt en dat binnen de reparatietijd een tweede storm optreedt. Vandaar dat Rijkswaterstaat aan het KNMI gevraagd heeft om te onderzoeken hoe vaak het sluitcriterium (3 meter boven NAP in Rotterdam) twee keer binnen een bepaalde tijd overschreden wordt. De tijdsduur dat de kering vanwege een reparatie niet functioneert hangt af van de complexiteit van de storing, en deze is uiteraard niet te voorspellen. Vandaar dat alle opeenvolgende sluitingen met een tussenduur van 8 uur tot een maand in het onderzoek dienden te worden meegenomen.

-2 4.5

Kleine kansen De vraag is dus: hoe bepaal je zulke kansen? Die ene sluiting in 2007 levert natuurlijk geen informatie op wat betreft de kans op twee sluitingen vlak achter elkaar. Eén mogelijkheid zou zijn om te onderzoeken hoe vaak een lagere drempel dan 3m+ NAP wordt overschreden, en deze kansen op te schalen naar het gewenste niveau. Een andere mogelijkheid is om de sluitingen onafhankelijk te beschouwen.

Door uit te gaan van Poisson-verdeelde tussentijden tussen de hoogwaters, met een gemiddelde tussentijd van 10 jaar, kan een schatting verkregen worden hoe vaak de tussentijd een maand is, of een week, of een dag. Maar hier komt meteen al een probleem naar voren: stormen met een tussentijd van een maand mogen inderdaad als onafhankelijk beschouwd worden, maar stormen die elkaar na een week opvolgen? En voor een tussentijd van minder dan een week geldt dat zeker niet – de term ‘tweelingstormen’ bestaat niet voor niets...

Gumbel variabele 2 4

0

6

8

observaties 1887-2009 ECMWF/WAQUA

waterstand in Hoek van Holland [m]

4

3.5

3

2.5

2

1.5 1

5

10 20 50 herhaaltijd [jaren]

100

1000

5000

Figuur 1. Gumbelplot van de extreme waterstanden in Hoek van Holland. Op de horizontale as staat de herhaaltijd, op de verticale as de waterstand in Hoek van Holland. De rode punten geven de 123 waargenomen jaarmaxima aan (met als hoogste waarde 4.09 m in 1953) en de 3524 zwarte punten zijn de ECMWF-WAQUA waterstanden.

22

Meteorologica 4 - 2015

Figuur 2. Drukpatroon (contourlijnen) en windsnelheid (kleuren) van de depressie in de ECMWF dataset die tot de hoogste waterstand in Hoek van Holland leidde.

Seizoensverwachtingen Eigenlijk zou je, om de vraag goed te kunnen beantwoorden, vele tienduizenden jaren aan waterstanden in Rotterdam willen hebben. Dan is eenvoudig af te leiden hoe de tijdsintervallen tussen twee overschrijdingen verdeeld zijn. Toch is zelfs zo’n lange reeks niet ideaal, want de veranderingen in klimaat over die tienduizenden jaren zou de reeks weer ongeschikt gemaakt hebben voor ons doel. Gelukkig hebben we een alternatief dat wél bruikbaar is: de seizoensverwachtingen van het ECMWF. Eens per maand worden de 51 ‘gewone’ ensembleverwachtingen niet gestopt na 15 dagen, maar voortgezet tot 7 maanden vooruit, voornamelijk om een idee te krijgen over de ontwikkeling van El-Niño gerelateerde weerverschijnselen.

Juist het feit dat deze verwachtingen op onze breedte na een maand geen enkele voorspellende waarde meer hebben maakt ze precies geschikt voor ons doel: het levert elke maand 51 halve jaren aan ‘synthetisch’ weer op! Om het systeem te valideren, zijn er hindcasts vanaf 1981 uitgevoerd (met 15 in plaats van 51 ensemble members), waarmee het totaal aantal geproduceerde jaren momenteel uitkomt op 3524 jaren. Dat is niet de tienduizenden jaren van ons ideaal, maar wel een heel eind in de goede richting!

WAQUA De volgende stap is het berekenen van de waterstand die correspondeert met het weer in die 3524 jaren. Hiervoor is het model WAQUA gebruikt, dat het KNMI ook operationeel gebruikt om uit de variërende wind- en drukvelden de waterstanden langs de kust uit te rekenen. Uiteraard wordt daarin

ook het astronomisch getij meegenomen. Figuur 1 laat zien hoe goed de ECMWF-WAQUA combinatie in staat is om de kans op extreme waterstanden te reproduceren. In deze zogenaamde Gumbelplot zijn de 123 waargenomen jaarmaxima (van 1887-2009) weergegeven in rood, en de 3524 ECMWFWAQUA jaarmaxima in zwart. Omdat de jaarmaxima geordend zijn, kan de zeldzaamheid van elk punt geschat worden.

De hoogste waarde in 123 jaar heeft een geschatte herhalingstijd van 123 jaar, de een-na-hoogste van 62 jaar, enzovoort.

Deze geschatte herhalingstijd staat op de horizontale as.

Goede overeenkomst De schatting van de ECMWF-WAQUA eens-per-jaar waterstand verschilt slechts 5 cm met die van de observaties. Verder is de hoogste waarneming (1953, 4.09 m) een duidelijke uitschieter. Het is moeilijk te zeggen of deze gebeurtenis zo zeldzaam is (door deze waarde horizontaal naar rechts te verschuiven tot de zwarte punten, kan geconcludeerd worden dat deze gebeurtenis ongeveer eens per 2000 jaar in de ECMWF-WAQUA dataset voorkomt) of dat de ECMWFWAQUA combinatie de écht extreme gevallen onderschat.

Uit Figuur 1 is ook af te lezen dat de waterstand in Hoek van Holland eens in de 10 jaar 2.95 m bereikt. De Rijnafvoer zorgt voor een paar extra centimeters in Rotterdam. De schatting dat 3 m boven NAP eens per 10 jaar optreedt is dus in overeenstemming met de Figuur 1.

Als illustratie is het drukpatroon en de windsnelheid van de depressie die tot de hoogste waterstand in Hoek van Holland Meteorologica 4 - 2015

23

aantal overschrijdingen in 3524 jaar

100000

10000

1000

100

10

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

tussen twee sluitingen verdeeld is. Daartoe maken we gebruik van Figuur 3, waar het aantal dubbele overschrijdingen binnen een maand in 3524 jaar in Rotterdam staat uitgezet als functie van de waterstand. Te zien is dat het verband in goede benadering exponentieel is als de waterstand hoger is dan 2 m: een 40 cm hogere waterstand blijkt 10 keer zo zeldzaam te zijn. Door nu de statistieken te bepalen op een waterstand van 2.4 m in plaats van op 3.0 meter hebben we 700 gevallen tot onze beschikking in plaats van de 17 gevallen bij 3.0 m. Op grond van Figuur 3 weten we dat nu dat de kans op een dubbele overschrijding binnen een maand voor 3.0 m 101.5 keer zo zeldzaam is dan voor 2.4 m.

Door nu de kansen op basis van de 700 gevallen te bepalen, en deze kansen door 101.5 te Figuur 3. Aantal dubbele overschrijdingen binnen een maand als functie van de waterdelen, vinden we uiteindelijk het resultaat stand in Rotterdam, op basis van 3524 modeljaren. De verticale as is logaritmisch. De van Figuur 4, waarin de kans is weergegeven rode lijn geeft het getelde aantal gevallen, de blauwe lijn is een exponentiele fit. dat twee opeenvolgende overschrijdingen van het 3 m criterium in Rotterdam binnen een bepaalde tijd optreden. Zo is af te lezen dat eens in de 180 leidde weergegeven in Figuur 2. Het laat een grote depressie jaar twee overschrijdingen binnen een maand voorkomen, en zien, met een kerndruk van 954 hPa, en noordwestelijke wineens in de 1100 jaar binnen 8 uur. den van ruim 30 m/s. waterstand in Rotterdam [m boven NAP]

De ECMWF-WAQUA combinatie lijkt dus uitstekend geschikt om de tijd tussen twee opeenvolgende sluitingen te onderzoeken: in plaats van zo’n 17 overschrijdingen van het criterium in 123 jaar, beschikken we nu over zo’n 300 overschrijdingen in 3524 jaar. Hiervan zijn 17 gevallen waarbij een tweede overschrijding binnen een maand na een eerdere volgt. Een grove schatting is dus dat er eens in de 200 jaar twee sluitingen in een maand zijn, ofwel bij 1 op de 20 sluitingen volgt een tweede sluiting binnen een maand.

Figuur 4 laat een duidelijke tweedeling zien: voor tussentijden van 12 uur naar 6 uur is er een sterke toename van de herhalingstijd. Dit heeft te maken met de tijd van 12.5 uur tussen opeenvolgende astronomische hoogwaters: de kans dat de kering twee keer dicht moet in een getijdeperiode is erg klein.

Na 12 uur vertoont de grafiek een tamelijk regelmatig verloop.

De ‘golfjes’ om de 12 uur in de grafiek worden veroorzaakt door het astronomisch getij dat een periodiciteit in de herhalingstijden veroorzaakt.

Geen tweelinghoogwaters Wat verder opvalt is dat er geen sterk effect te zien is van tweelingstormen – deze zouden te verwachten zijn tot tussentijden van ongeveer 150 een week. Ons vermoeden is dat het optreden van tweelingstormen niet genoeg is om 200 twee sluitingen te veroorzaken, maar dat het tweelinghoogwaters moeten zijn. Om dat te 250 bewerkstelligen moeten beide stormen niet 300 alleen ook nog eens dezelfde baan volgen (met een sterke noordwestelijke wind over 400 de Noordzee), maar ook nog eens allebei samenvallen met astronomisch hoogwater.

500 De kans hierop lijkt te klein om zichtbaar te 600 zijn in de statistieken.

We kunnen concluderen dat de combinatie 800 van de ECMWF seizoensverwachtingen en het waterstandsmodel WAQUA een prachtig 1000 hulpmiddel is om uiterst zeldzame combinaties van weersituaties te beschrijven. Het heeft ons geholpen om uit te zoeken hoe 6 uur 12 uur 1 dag 2 3 6 9 12 15 18 24 30 groot de kans is dat de Maeslantkering bintussentijd tussen twee overschrijdingen van 3m boven NAP in Rotterdam [dagen] nen een gegeven tijdsinterval twee keer moet sluiten. Met deze analyse kan opnieuw een Figuur 4. Gemiddelde herhalingstijd van twee overschrijdingen van het 3 m niveau in Rotterstapje gezet worden in de continue verbetedam als functie van de tussentijd tussen beide overschrijdingen. ring van de veiligheid van Nederland. herhalingstijd [jaar]

Nadere analyse Toch zouden we graag wat nauwkeuriger bepalen hoe de tijd

24

Meteorologica 4 - 2015

Meteorologica 4 - 2015

25

Weerbeelden De zon komt op in Zuid-Limburg. Foto: Francois Debets.

Laag licht Na een zeer koud en somber tijdvak in oktober beleefden we begin november een aantal zonovergoten, zeer zachte en rustige dagen. Het lage, verstrooide licht leverde schitterende beelden op, daarbij vaak geholpen door de natuur in herfstkleuren.

De haven van Oostende. Foto: Wouter Debruyckere.

Redactie R. Sluijter. Foto's voor deze rubriek kunt u sturen naar weerhaan@gmail.com.

Verstilde Waddenzee bij Terschelling. Foto: Sytse Schoustra.

26

Meteorologica 4 - 2015

Tetrode Huug van den Dool (NOAA) Toen ik als student wekelijks de KNMI colloquia moest bijwonen ontmoette ik vogels van zeer divers pluimage. Een van de vaste bezoekers was Pieter Tetrode. Ik bekeek hem met het onbegrip de jeugd eigen. Het begon er al mee hoe hij zich verplaatste. Tetrode arriveerde in een “oud lijk”, dat wil zeggen, een hele grote en hele oude auto. Bij voorkeur parkeerde hij z’n milieuverwoestende machine in een van de vier ‘extra’ parkeerstroken naast het fietsenhok. Nadat hij zich met moeite uit het lijk had gehesen liep Tetrode in z’n driedelige lichtgrijze pak moeizaam naar de hoofdingang.

Tetrode was een getekende. Hij was vroeg in z’n leven tot de overtuiging gekomen dat langetermijnverwachtingen hoe dan ook mogelijk waren. Het was slechts een kwestie van hard werken en uithoudingsvermogen om de steen der wijzen te vinden. Met deze roeping op zak sprak een wekelijks bezoek aan het KNMI vanzelf. Het deed er niet toe waar het seminar over ging, nachtvorst, blokkades, getijden in de oceaan, golfvoortplanting in de ionosfeer, Tetrode had na afloop altijd een vraag, althans, het was eigenlijk helemaal geen vraag. Hij hield dan een voordrachtje over z’n eigen werk dat hij in de laatste weken in isolement thuis had gedaan. Hij ontwikkelde bijvoorbeeld een nieuwe manier om metingen in tabellen te organiseren, of om op een handige manier een voorkeursperiode tevoorschijn te toveren. Iets in die trant. Uiteraard diende iedereen naar zijn bekakte exposé luisteren in deze door beleefdheden geregeerde situatie.

De leiding had deze merkwaardige bezoeker aanvaard zoals hij was. Ze wisten natuurlijk dat hij alleen al door z’n geboorte in adellijke kringen respect verdiende. Zo ging dat vroeger.

De jongere medewerkers waren destijds echter “krieties”. Als Tetrode sprak kon men de onrust onder de menigte op de achterste rijen horen toenemen. Ottevanger, die het revolutionaire elan van de jaren 1960 belichaamde, vroeg veel te hard aan z’n buren of iemand die vent niet eens een kogel door z’n kop kon jagen. Tetrode hoorde het gelukkig niet.

Het KNMI had heel wat te stellen met dit soort liefhebbers.

Mijn latere collega’s Krijnen en Schuurmans onderhielden een schier eindeloze correspondentie met een heel legertje liefhebbende amateurs die een aanpak voor de langetermijnverwachtingen meenden te hebben. Uit beleefdheid werd niemand echt afgepoeierd, en kon men op het KNMI dus regelmatig bezoek verwachten van iemand die een en ander persoonlijk wilde toelichten. Tetrode was dus een van hen. Hij was een beleefd man, met uitstekende manieren, typerend voor de 19de eeuw, maar hij kwam altijd met een belangrijke boodschap die ons niet mocht worden onthouden.

Het KNMI is uiteraard gevuld met broodmeteorologen, maar bij Tetrode lag dat anders. De familie was vermogend en kon makkelijk een aantal kinderen ondersteunen die uit liefhebberij werkten aan een onderwerp van hun keuze. Of daar iets goeds uit voort kwam was bij voorbaat niet te voorspellen.

Tetrode had een oudere broer met geniale trekken, Hugo (1895-1931), die eenzelvig en ziekelijk thuis zat en door middel van lezen en correspondentie de moderne natuurkunde bijhield. Hij publiceerde af en toe, in de betere tijdschriften nog wel. Zijn artikelen en ook de brieven die hij verzond aan Lorentz, Einstein, Ehrenfest maakten indruk, en een apocrief verhaal wil dat Einstein en Ehrenfest persoonlijk met dit genie wilden praten. Zij zouden op een dag in Amsterdam bij de

familie Tetrode hebben aangebeld, maar het dienstmeisje was geïnstrueerd hen mede te delen “dat meneer niet ontving”.

Misschien was ‘onze’ Tetrode, de jongere broer Pieter (19031973), ook wel heel slim, maar hij had zich in een te moeilijk probleem vastgebeten. Terwijl Hugo enkele artikelen publiceerde en zijn naam als gevolg daarvan verbonden zag aan bijvoorbeeld de Sackur-Tetrode vergelijking (een kwantum uitdrukking voor de entropie van een ideaal gas), heeft Pieter bij mijn weten alleen Hemel en Dampkring artikelen en rapporten voor de KNAW geproduceerd. Pieter was meer sociaal, had een opleiding als jurist, kwam buiten de deur, zat al in 1939 in het bestuur van de NVWS, en was mede daardoor een zeer markant figuur.

Bij het herlezen van Hemel en Dampkring stuit ik, in de jaargang 1937, voor het eerst op een artikel van de jonge Tetrode.

Ik stel me hem voor, thuis werkend, met als grote voorbeeld zijn dan al overleden broer. Het onderwerp is geen verrassing: langetermijnverwachtingen. Hij schrijft daar trouwens heel interessant over, dat wil zeggen, hij geeft een nuttige opsomming van de methoden die destijds overwogen of gebruikt werden. Hij beschrijft analogen en teleconnecties, zonder die woorden te gebruiken. Hij noemt de stratosfeer als hoop voor verwachtingen en legt de methode genaamd “omkeerpunten” goed uit. Zijn interesse in periodiciteiten van allerlei lengtes was ook al aanwezig.

In 1937 was er ‘niets mis’ met deze ideeën. In diezelfde jaargang lezen we dat Neerlands grootste autoriteit, van Everdingen, zich buitengewoon positief uitspreekt over langetermijnverwachtingen. Dat dit niet eerder door het KNMI was opgepakt kwam door gebrek aan geld, niet omdat het niet kon. Zijn positieve indruk was gebaseerd op werk dat de werkeloze ingenieur Reitsma voor hem had gedaan, voornamelijk telecorrelatie studies, in die tijd een enorm rekenwerk. Vanaf 1937 bracht het KNMI in persberichten verwachtingen uit voor de komende maand en seizoen. Deze werden door de uit Indië teruggekeerde KNMI-er S. W. Visser in detail uitgelegd (en geverifieerd!) in een lange serie artikelen in Hemel en Dampkring. Tetrode probeerde in wezen hetzelfde als Visser, maar dan in z’n eentje, met weinig middelen maar wel met een schier oneindige toewijding. Mogelijk ergerde Visser zich als beroeps aan deze amateur/liefhebber/concurrent. Schrijvend in Hemel en Dampkring jaargang 1939 noemde Visser Tetrode een ‘ongeduldige lezer’. In een volgend artikel ging Visser vrij gedecideerd tegen Tetrode in. Nog voor het eind van dat jaar voegde de redactie een negatieve voetnoot toe aan een artikel van Tetrode, wiens werk nadien tot paragraafjes werd ingekort. Gekortwiekt, zeker, maar van opgeven was zeker geen sprake. Visser gaf wel op, want na de oorlog (met vijf jaar nieuwe gegevens) bleek hoe onstabiel de telecorrelaties waren.

Tetrode stierf in 1973 en liet geld na aan de KNAW. Dat geld moest besteed worden aan veelbelovende jonge onderzoekers op het gebied van, U raadt het al, de langetermijnweersverwachtingen. De KNAW richtte zich tot het KNMI om de gelukkige erfgenamen op te sporen. En zo gebeurde het dat Hans Oerlemans in 1978 enkele weken NCAR bezocht en dat ondergetekende in datzelfde jaar zes weken bij GFDL te gast was: een fantastische ervaring. Op kosten van het ‘legaat Tetrode’.

Ik, Huug van den Dool, teken hier als dankbaar erfgenaam.

Meteorologica 4 - 2015

27

Micro-Meteorologische Mijmeringen

Langetermijnverwachtingen Henk de Bruin Het eerste deel van deze rubriek is een column waarvoor de auteur verantwoordelijk is.

Deel twee betreft een (micro)meteorologisch onderwerp.

In één generatie kan er veel veranderen. In 1967, kocht ik als twintiger George Orwells 1984 bij de alom bekende boekhandel Balkema te Amsterdam. Zonder waardeoordeel te geven constateer ik dat twintigers tegenwoordig geen romans meer lezen, laat staan kopen, en dat zij zich meer bezighouden met sociale media. Het aantal boekhandels is derhalve aanzienlijk geslonken en boekhandel Balkema bestaat al lang niet meer. De laatste eigenaar overleed in 1996, het jaar waarin de NVBM een rapport uitbracht van de werkgroep Toekomst van de Operationele Meteorologie (TOM). De NVBM had op 20 april 1995 een discussiebijeenkomst over dit onderwerp georganiseerd en in METEORLOGICA 1995, nr. 4, bracht Wim van den Berg hiervan verslag uit onder de titel: Haalt de operationele meteorologie 2010? Langs deze gedachtenkronkels kom ik op het thema van deze MMM: langetermijnverwachtingen.

Orwells 1984 was een literaire langetermijnverwachting aangaande machthebbers die het doen en laten van de burger nauwlettend in de gaten zouden gaan houden ter versterking van hun macht. De leus was Grote Broer houdt u in de gaten.

Orwell had hierbij natuurlijk het communisme in gedachten; hij had echter niet voorzien dat juist vanwege de opkomst van sociale media in het vrije Westen bedrijven als Google en Facebook zich zouden ontpoppen als de Grote Broers van deze tijd. Orwells langetermijnverwachting is dus gedeeltelijk uitgekomen...

In 1996 heeft de werkgroep TOM niet zien aankomen dat “weer” als lokmiddel door deze Grote Broers zou worden

Figuur 1. Grote Broer anno 2015.

28

Meteorologica 4 - 2015

gebruikt. Met name neerslagradarbeelden blijken te fungeren als bloemennectar voor insecten. Deze beelden stuwen de kijkcijfers en het aantal hits op websites, smartphones of phablets (een kruising van een smartphone en een tablet), tot spectaculaire hoogte op. De kwaliteit van de geleverde weerinformatie speelt hierbij echter een ondergeschikte rol. RTL, tegenwoordig eigenaar van Buienradar, is niet geïnteresseerd in de kwaliteit van de aangeboden radarbeelden, laat staan in de infrastructuur die daarvoor nodig is. NVBM-leden moeten de presentatie van RTL-medewerker Niels de Kind (vorig jaar gegeven tijdens een NVBM bijeenkomst) maar eens bestuderen. Deze lezing kan men vrij downloaden van de NVBMwebsite. Centraal staan de termijnverwachtingen van het aantal downloads op smartphones en phablets. Om u beter in de gaten te kunnen houden (zie Figuur 1) investeert RTL in het ontwikkelen van apps voor deze apparaten, en zeker niet in het ontwikkelen van nieuwe en betere radarproducten. Gelukkig waarborgen semi-overheidsinstellingen zoals het KNMI en het Europese weercentrum ECMWF vrijwel onzichtbaar op de achtergrond de kwaliteit van zowel de weersverwachtingmodellen als de radar- en satellietbeelden en de standaard klimaatgegevens verzameld door een dicht netwerk van weerstations (zie Kader).

In de toekomstverkenning van 1995 besprak Wim van den Berg ook het thema Wetenschap en opleiding. De langetermijnverwachting hiervan was dat anno 2010 de wetenschappelijke meteoroloog dichter bij het operationele proces zou staan, en dat de basismeteoroloog alle informatie die de techniek aanbiedt op wetenschappelijke waarde zou kunnen interpreteren. Verwacht werd derhalve dat in 2010 alle operationele meteorologen academisch geschoold zouden zijn. Dit is inderdaad redelijk goed uitgekomen, maar dit is vooral het gevolg van ontwikkelingen op de Nederlandse universiteiten, met name die van Wageningen en Utrecht. Hier kan men in de meteorologie afstuderen, maar universitaire groepen zijn klein en kwetsbaar, dus is het de vraag of deze meteorologische studierichtingen zich in de toekomst zullen weten te handhaven. Wat zijn de gevolgen van het streven van universiteitsbesturen naar brede opleidingen om zo studentenaantallen te vergroten, en wat heeft het wegvallen van de studiefinanciering tot gevolg? En dan is er nog de vergrijzing.

Het huidige academische onderwijs in Nederland betreffende operationele meteorologie steunt op een beperkt aantal docenten waarvan er één binnenkort met pensioen gaat, en anderen, mijns inziens, behoorlijk overbelast zijn met onderwijstaken.

Dus vraag ik mij af mij hoe duurzaam het academisch meteorologisch onderwijs op onze universiteiten is. Een bijkomend probleem is de verregaande bureaucratisering die in het gehele Nederlandse onderwijs is geslopen door allerhande bemoeienissen vanuit de Grote Broer uit Den Haag. Regeltjes vanuit de hofstad terroriseren al jaren de onderwijsgevenden

in het basis- en voortgezet onderwijs. Grote Broer wil cijfers zien, en daarom moet elk kind vanaf de peuterleeftijd voortdurend worden getoetst en getest, en dient voor elke leerling die buiten de norm scoort een gericht beleidsplan te worden opgesteld met middellangetermijn targets. En al deze targets, testresultaten, etc. moeten worden opgeslagen en worden geanalyseerd zodat de Grote Broer uit Den Haag greep denkt te kunnen houden op het onderwijs. Leerkrachten zijn maar al te vaak de wanhoop nabij. Aan lesgeven komen ze nauwelijks meer toe, vooral vanwege de enorme papierwinkel opgelegd door Broer. Een dergelijke zorgwekkende trend is ook in het hoger en academisch onderwijs waar te nemen. In 1996 voorzag de werkgroep TOM deze ontwikkeling niet en ik pleit er bij dezen voor om een nieuwe werkgroep (TOM2?) in te stellen, door de NVBM, om een nieuwe middellangetermijnvisie te ontwikkelen aangaande meteorologisch onderwijs. De centrale vraag daarbij is of academisch onderwijs gestuurd moet worden vanuit wetenschappelijke nieuwsgierigheid of vanuit vraaggestuurde problematiek.

Tot slot nog iets over meteorologisch onderzoek. Recent stelde het KNMI klimaatscenario’s voor het jaar 2085 (= 1984 + 101) op. Deze passen geheel in het kader van de nieuwe “Wet taken meteorologie en seismologie (KNMI)” die dit jaar van kracht werd. Formeel wordt daarin vastgelegd dat onderzoek verricht op het KNMI onafhankelijk is van Den Haag. De financiering gaat echter via acquisitie van vraaggestuurde onderzoeksprojecten, waardoor men in feite volledig afhankelijk van Den Haag wordt. De Grote Broer van Orwells 1984 had het niet slimmer kunnen verzinnen. Maar nu zie ik het waarschijnlijk te somber in. Dat krijg je met oude mannen die de veranderingen in de maatschappij niet meer kunnen bijhouden. Om toch positief te eindigen verwijs ik derhalve naar het Kader, dat handelt over 40 jaar ECMWF en de stille revolutie die heeft plaatsgevonden op het gebied van middellange termijnweersverwachtingen. Verschillende van onze vakbroeders hebben daaraan bijgedragen en daar mogen wij erg trots op zijn.

assimilatie-algoritmes. Daarnaast zijn de basisvergelijkingen alleen numeriek op te lossen en dat vereist (veel) rekentijd.

Uiteraard moet deze rekentijd wel korter zijn dan de verAl in het begin van de twintigste eeuw suggereerden wachtingstermijn! Deze rekentijd kan worden verkort door wetenschappers als Abbe en Bjerknes dat op grond van een wijdmazig rooster te gebruiken, maar dan doet zich het natuurkundige wetten het mogelijk zou moeten zijn het probleem voor dat veel weerverschijnselen zich op een kleiweer te voorspellen. Zij zagen in dat de weersverwachting nere schaal dan de gekozen roosterafstand afspelen. Fysische een begin- en randvoorwaardenprobleem is, dat wil zeggen, processen moeten dan worden geparameteriseerd. Dit geldt indien de toestand van de atmosfeer op een zeker tijdstip overigens ook voor de randvoorwaarden aan het aardopbekend is dan kan door middel van integratie in de tijd van pervlak en aan de bovenkant van de atmosfeer. Peter Bauer, bekende natuurkundige wetten het weer voor de komende Alan Thorpe en Gilbert Brunet beschrijven in een recent dagen worden berekend (bij bekende randvoorwaarden). Het artikel in Nature hoe al deze problemen gedurende de laatste gaat hier om het oplossen van een stelsel van basisverge40 jaar werden overwonnen (de zogeheten stille revolutie). lijkingen die zijn afgeleid van de bewegingsvergelijkingen Het ECMWF heeft hierbij een leidende rol gespeeld. van Newton (die tot de Navier-Stokesvergelijkingen leiden), Beschreven wordt hoe de continue accumulatie van verbede behoudswetten voor massa en energie, en thermodynaterde wetenschappelijke inzichten, nieuwe geavanceerde mische wetten voor faseovergangen van water. Het idee is meettechnologie, verbeterde numerieke wiskundige algoriteenvoudig, maar de uitvoering extreem moeilijk. Allereerst mes en de spectaculaire ontwikkelingen betreffende superdoemt de vraag op hoe de begintoestand van de atmosfeer computers, geleid heeft tot deze fundamentele doorbraak in kan worden verkregen. Dat kan alleen met geavanceerde de natuurkunde. Door de koppeling met een oceaanmodel meettechnieken (wereldwijd toegepast) en vierdimensionale komen tevens seizoensverwachtingen in zicht. Omdat de basisvergelijkingen niet-lineair zijn is dit ook een doorbraak in het begrip van chaotische processen. De geboekte vooruitgang vergelijken de auteurs met andere revoluties in de wetenschap, zoals de simulaties van het menselijke brein en die van de evolutie van het universum na de Big Bang.

Het is een ontwikkeling waarop alle leden van de NVBM terecht heel trots mogen zijn. In Figuur 2 wordt voor de periode 1981-2015 de correlatiecoëfficiënt weergegeven tussen de mondiaal berekende hoogte van het 500 hPa-veld en het gemeten veld voor 3, 5, 7 en 10 dagen vooruit, zowel voor het noordelijk als het zuidelijk halfrond. De resultaten Figuur 2. De 12-maanden lopende gemiddelden van de correlatiecoëfficiënt (%) tussen berelaten duidelijk zien dat de weersverwachkende en gemeten hoogtes van het 500 hPa drukveld voor 3 (blauw), 5 (rood), 7 (groen) en 10 tingen gedurende de afgelopen 40 jaar (geel) dagen vooruit, zowel voor het noordelijke halfrond (dikke lijnen) als het zuidelijk halfrond door de ECMWF-aanpak spectaculair (dunne lijnen). zijn verbeterd.

40 jaar ECMWF

Meteorologica 4 - 2015

29

Tweede Harry Otten Prijs uitgereikt Leo Kroon (Harry Otten Foundation) De Harry Otten Prijs voor Innovatie in de Meteorologie is op 8 september 2015 voor de tweede keer uitgereikt. Tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de European Meteorological Society in Sofia, Bulgarije, maakte de jury bekend dat Olivier Boucher de prijs van € 25.000 heeft gewonnen met zijn idee “Metingen in de bovenste lagen van de atmosfeer met behulp van vliegtuigsporen.”

Het idee bestaat uit het gebruik van een zogenaamde all-sky camera voor het waarnemen van condensatiesporen van vliegtuigen. Condensatiesporen zijn de lange streepvormige wolken die soms achter vliegtuigen te zien zijn. Deze waarnemingen kunnen sterk vereenvoudigd worden als men weet waar de vliegtuigen zich bevinden. Dit gaat met behulp van een ontvanger die de exacte locatie van de vliegtuigen doorgeeft.

De camera meet vervolgens de breedte en lengte van de condensatiesporen en ook hoe ze in de loop van de tijd veranderen. Deze beelden geven waardevolle informatie over vochtigheid en windsnelheid die in weermodellen gebruikt kan worden om de verwachtingen te verbeteren. Omdat deze informatie vooral in wolkenloze situaties beschikbaar komt is het een waardevolle aanvulling op satellietwaarnemingen van de verplaatsing van wolken.

De jury vond het voorstel wetenschappelijk goed onderbouwd, technisch haalbaar en hoogst innovatief. De mogelijkheid om de kwaliteit van weersverwachtingen wereldwijd te verbeteren kan ten goede komen aan alle gebruikers van weersverwachtingen.

Olivier is sinds 2011 een van de onderzoeksdirecteuren van het Franse Centre National de la Recherche Scientifique.

Hiervoor was hij gedurende 6 jaar verbonden aan het Britse

Meteorological Office, Hadley Centre. Verder heeft hij vele jaren voor het IPCC gewerkt.

De prijswinnaar werd geselecteerd uit drie finalisten (zie Figuur 1), waarvan de overige twee elk € 2500 ontvingen voor hun ideeën. Rogiros Tapakis en Alexandros Charalambides (Cyprus University of Technology) kwamen met het plan om metingen van de hoeveelheid zonnestraling te verkrijgen uit de gegevens van een netwerk van zonnecellen. Dit kan energiebedrijven helpen om het elektriciteitsnet beter te beheren.

Tim Hewson en Florian Pappenberger (European Centre for Medium Range Weather Forecasts) stelden voor om overstromingen door extreme neerslag op kleine schaal, zogenaamde “flash floods”, beter te voorspellen met behulp van gegevens uit grootschalige weermodellen.

Richard Anthes, voorzitter van het bestuur van de Harry Otten Stichting, merkte op dat “de finalisten voor deze ronde van de Harry Otten Prijs een geweldig voorbeeld hebben gegeven van het soort innovatieve ideeën dat voor de maatschappij van groot nut kan zijn.”

Harry Otten, oprichter van de Harry Otten Stichting: “Ik ben verheugd dat de prijs voor zo’n innovatief voorstel is toegekend. De beelden van condensatiesporen van vliegtuigen kunnen nieuwe en waardevolle informatie geven om weersverwachtingen wereldwijd te verbeteren.”

De jury ontving in totaal 13 inzendingen uit verschillende Europese landen en uit Israël, de Filippijnen en Cuba. De Harry Otten Prijs wordt elke twee jaar toegekend. Meer informatie is te vinden op www.harry-otten-prize.org.

Over Harry Otten en de Harry Otten Stichting Harry Otten, voormalig president van de MeteoGroup, is al meer dan 35 jaar actief in de meteorologie waarvan 25 jaar als oprichter en directeur van Meteo Consult (tegenwoordig: MeteoGroup). Tijdens die 25 jaar groeide het bedrijf van 5 starters tot meer dan 450 medewerkers in meer dan tien landen.

Het is het grootste private weerbedrijf in Europa en een van de toonaangevende weerbedrijven ter wereld. MeteoGroup heeft zich altijd gericht op dat deel van de markt waar kwaliteit van het hoogste belang is. Harry verkocht het bedrijf tussen 2005 en 2011, en hij toonde zijn dankbaarheid aan de meteorologische gemeenschap door het oprichten van een fonds van € 500.000 dat bedoeld is om innovatieve ideeën in de meteorologie te belonen.

Figuur 1. Harry Otten (links) met de drie finalisten (van links naar rechts): Alexandros Charalambides, Olivier Boucher en Tim Hewson.

30

Meteorologica 4 - 2015

Mededelingen NVBM Bestuur NVBM Excursie Op vrijdag 5 februari 2016 staat de NVBM-excursie in het teken van het thema “Hoog water”. De excursie zal gaan naar het Keringhuis bij de Maeslantkering in Hoek van Holland in combinatie met een bezoek aan de peillocatie van het Hoogheemraadschap Delftland in Vlaardingen en in Scheveningen.

Op deze locaties krijgen we een korte rondleiding en uitleg hoe het weer en klimaat een rol spelen (zie ook het artikel op pagina 22 hierover). Houd de NVBM-website de komende tijd in de gaten voor een gedetailleerd programma. Ook zullen wij u per email uitnodigen om deel te nemen. Opgeven kan via www.nvbm.nl.

ALV en voorjaarssymposium Vrijdag 15 april 2016 staat de jaarlijkse algemene ledenvergadering op het programma, met als onderwerp van het symposium El Niño (dit jaar uitzonderlijk sterk). Graag deze data vrijhouden. Meer details volgen zo spoedig mogelijk op de website, bijvoorbeeld over de exacte datum, locatie en het programma.

Oproep Lustrumcommissieleden Het bestuur is op zoek naar mensen die het leuk vinden om mee te denken en activiteiten te organiseren in het kader

van ons 25-jarig lustrum in 2016. Het lustrumprogramma is geheel open voor suggesties. Heb je interesse of vragen, mail bestuurNVBM@gmail.com.

NVBM Awards De NVBM streeft ernaar om werk dat heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van de Meteorologie in het Nederlandse taalgebied een bredere bekendheid te geven. Om dit te bereiken zijn onder meer de NVBM-onderscheidingen ingesteld. Deze onderscheidingen – één voor een operationeel meteoroloog en één voor een onderzoeker – zijn in 2006 voor het eerst uitgereikt. In 2011, ter gelegenheid van het vierde lustrum van de NVBM, ontvingen Kees Floor en Geert Jan van Oldenborgh deze onderscheidingen. De bedoeling is dat ook in 2016, bij het vijfde lustrum, twee prijzen worden uitgereikt (tijdens het najaarssymposium). Het bestuur van de NVBM heeft daarom een NVBM 2016 awards-selectiecommissie ingesteld, met als leden de twee bovengenoemde laureaten, Janneke Ettema, Robert Mureau en Leo Kroon (voorzitter). Alle NVBM-leden worden hierbij opgeroepen om vóór 1 mei 2016 gemotiveerde voorstellen in te dienen bij de awardcommissie voor te onderscheiden personen (dit kan via een email aan Leo.Kroon@wur.nl of via een van de andere leden).

Meteorologica 4 - 2015

31

KLIMAATOVERZICHT Extreme droogte in Zuidoost-Azië vanwege El Niño Geert Jan van Oldenborgh (KNMI) Het sterkste effect van de `Zuidelijke Schommeling’ (Southern Oscillation, tegenwoordig beter bekend onder de naam van de oceaan-component, El Niño) is een drogere droge tijd in Zuidoost-Azië. Voor het gedeelte ten zuiden van de evenaar, een groot deel van Indonesië en Papua Nieuw Guinea, betreft dat ongeveer de periode juni – oktober. Deze droogte was dit jaar uitzonderlijk, en één van de factoren achter de bos- en veenbranden die zware smog veroorzaakten. Begin november begon de moesson, en momenteel zijn de sterkste effecten vooral ten noorden van de evenaar merkbaar, van Noord Borneo tot de Filippijnen, waar de droge tijd is aangebroken. Meestal heeft El Niño geen invloed op de hoeveelheid neerslag in de regentijd ten zuiden van de evenaar, of verhoogt die zelfs iets. Tijdens de vorige hele sterke El Niño, in 1997/98, liet de regentijd het echter in grote delen van Indonesië afweten. De vooruitzichten voor de komende maanden zijn dus nogal onzeker.

32

Meteorologica 4 - 2015

Figuur 1. Neerslaganomalie in de periode juli – oktober 2015 als fractie van de klimatologie 1998– 2015 in de CMORPH dataset. Donkerrood is helemaal geen neerslag, fel rood minder dan 20% van de normale hoeveelheid regen, en de blauwe kleuren geven meer neerslag dan normaal aan. Bron: NOAA/NCEP. CMORPH precipitation 90-140E 0-20S, land 8 7 6 prcp [mm/day]

De afgelopen maanden: zeer droog ten zuiden van de evenaar De afgelopen maanden was het uitzonderlijk droog in Indonesië. Het was daar de droge tijd, maar normaal valt dan nog ongeveer de helft van de neerslag van de regentijd. Dit jaar was het echter over juli – oktober vrijwel helemaal droog ten zuiden van de evenaar (Figuren 1 en 2). De regenval langs de evenaar boven de Stille Oceaan, vanaf 160ºO tot bijna de kust van Zuid Amerika, was juist veel intensiever dan normaal.

Dit is een bekend effect van El Niño. In Figuur 3a is het verband tussen historische neerslag in deze regio (alleen boven land) uitgezet tegen de sterkte van El Niño zoals aangeduid met de Niño3.4 index. Dit is de anomalie van de zeewateroppervlaktemperatuur in het gebied 5ºZ – 5ºN, 120º – 170ºW, en tevens de maat voor El Niño die het sterkst met diverse wereldwijde effecten is verbonden. De Niño3.4 index was dit jaar ongeveer even hoog als in 1997: een uitzonderlijk sterke El Niño.

In de droge tijd is het verband tussen neerslag in Indonesië en El Niño heel sterk (correlatiecoëfficiënt -0.7). Seizoensverwachtingmodellen doen het nog beter dan dit simpele lineaire verband dat uitgaat van één enkele index. El Niño heeft meerdere facetten en ook de lokale zeewatertemperatuur speelt een rol in de hoeveelheid regen die in dit gebied valt. Deze andere factoren worden door een dynamisch model ook meegenomen. De modellen hebben de droogte in Indonesië goed voorspeld, hoewel het gebied met droogte wel wat groter was dan voorspeld. De gevolgen waren onverminderd groot: vele bos- en veenbranden zorgden voor smog in de hele regio, hoewel iets minder ernstig dan in 1997.

5 4 3 2 1 0 20150501

20150701

20150901

20151101

Figuur 2. Neerslag gemiddeld over de landgebieden van 0º – 10ºZ, 90º – 140ºO in de CMORPH analyse van satellietneerslagmetingen. De gladde lijn geeft de klimatologie weer, de onregelmatige de waarnemingen. Bron: NOAA/NCEP.

Figuur 3. Historisch verband tussen neerslag over land in het gebied 0º – 10ºZ, 90º – 140ºO met de sterkte van El Niño in de droge tijd (juli – oktober) en de regentijd (december – februari). De vorige hele sterke El Niño, in 1997, rechtsonder, is rood omcirkeld: dit was een hele sterke El Niño samengaand met intense droogte in beide seizoenen. Bron: GPCC.

De verwachting: zelfs iets natter ten zuiden van de evenaar?

De verwachting voor de regentijd in dit gebied voor de periode december – februari is lastiger. In het verleden was er geen enkel verband met de sterkte van El Niño (Figuur 3b). Figuur 3b laat echter ook zien dat het in de regentijd van 1997/98 uitzonderlijk droog was. De EUROSIP multi-model verwachting voor 2015/16 volgt echter het standaardverband (Figuur 4). Er zijn twee mogelijkheden: 1) het was puur toeval dat het in de regentijd van 1997/98 zo droog was, 2) er bestaat een predictor die niet goed door het model representeerd wordt.

Dat laatste zou een niet-lineair effect kunnen zijn dat alleen bij heel sterke El Niño’s optreedt, of misschien zelfs een gevolg van de uitstoot vanwege de droogtegerelateerde bos- en veenEUROSIP multi-model seasonal forecast branden. De mogelijkheid dat dit jaar hetzelfde verloopt als Prob(most category of precipitation) 1997/98 maakt delikely verwachtingen enigszins onzeker. Het huiForecast start reference is 01/11/15 digeUnweighted ECMWF-model in hindcast-mode geeft voor decembermean

januari-februari van 1998 ook een iets nattere regentijd, net als dit jaar. Het model kan er dus dit jaar zomaar net zo ver naast zitten als in 1997/98.

Ten noorden van de evenaar: droog Ten noorden van de evenaar is de verwachting voor decemberjanuari-februari gelukkig wel heel simpel: een kurkdroge droge tijd op de Filippijnen en op Noord Borneo. Gelukkig weten ze dat daar, en heeft men zich op de aankomende droogte kunnen voorbereiden.

Conclusie El Niño zorgt in grote delen van de wereld voor voorspelECMWF/Met Office/Meteo-France/NCEP bare afwijkingen van het weer. Een overzicht van de hierop DJF 2015/16 gebaseerde seizoensverwachtingen is te vinden op de KNMI website.

<---- below lower tercile 70..100% 180°E

60..70%

150°W

120°W

50..60% 90°W

40..50% 60°W

above upper tercile ----> other 30°W

40..50% 0°E

30°E

50..60% 60°E

60..70% 90°E

120°E

70..100% 150°E

60°N

60°N

30°N

30°N

0°N

0°N

30°S

30°S

60°S

60°S

180°E

150°W

120°W

90°W

60°W

30°W

0°E

30°E

60°E

90°E

120°E

150°E

Figuur 4. Regenverwachting van het EUROSIP multi-model ensemble voor december – februari 2015/2016 startende in november 2015. Bron: ECMWF. Meteorologica 4 - 2015

33

The new look of climatology

column

Gerard van der Schrier

34

Meteorologica 4 - 2015

Helden maken het leven dragelijk, althans volgens Woody Allen. Hubert Lamb is er zo één.

Lamb heeft als klimatoloog naam gemaakt en is bekend als founding father van de Climatic Research Unit (CRU) van de Universiteit van East Anglia in Norwich, UK. Waren de klimatologen vooral de grijze muizen van de meteorologie die zich specialiseerden in het optellen en eens per maand delen door 30, met de klimaatverandering en de afhankelijkheid van onze moderne maatschappij van weer en weerextremen staan de klimatologen op gezette tijden volop in het nieuws. Deze wedergeboorte van de klimatologie werd al in 1969 voorzien door Hubert Lamb, ver voor de oprichting van de CRU. In Nature publiceerde Lamb een verhaal met de titel die hierboven herhaald is. Hierin valt Lamb met de deur in huis en stelt dat ‘Climatology is facing problems that were not dreamt of a generation ago’ om daarna het ontwaken van de wereld te beschrijven voor de klimaatvariaties die in de jaren 1960 opgemerkt werden (men dacht toen met global cooling te maken te hebben). Deze opmerking is heden ten dage nog even fris als bijna 50 jaar geleden. Ook nu staat de klimatologie, en de hele klimaatwetenschap, voor uitdagingen die een generatie geleden ondenkbaar waren. In de visie die Lamb ontvouwde was de focus nog op de bijdrage van klimatologie voor long-range forecasting, maar zijn waarneming ‘the work of collecting, and putting into order, sufficient data on a worldwide scale is only just beginning’ heeft brede relevantie. Ook nog in onze tijd.

Geїnspireerd door Lambs visie begon de CRU in de jaren 1970 met het verzamelen van gegevens van meteorologische stations. Uiteindelijk heeft dit geleid tot de globale gegridde datasets voor temperatuur en neerslag die wereldwijd het klimaatonderzoek een enorme duw in de rug hebben gegeven en waarmee het mogelijk werd de temperatuur van het aardoppervlak en variaties in droogte te kwantificeren. En niet alleen wetenschappers gebruiken deze data. De populairste webpagina’s van de CRU zijn de pagina’s waar gegevens specifiek voor één land opgevraagd kunnen worden. Blijkbaar worden deze data ook gebruikt als alternatief voor de klimaatdienstverlening die vaak belegd is bij de nationale weerdiensten.

Om een indruk te geven van de impact van dit werk kan men kijken naar het gebruik van deze datasets via het aantal citaties van een publicatie waarin de dataset geїntroduceerd wordt. De teller voor één van deze publicaties uit 2005 staat nu op het astronomisch hoge 3020. Ter vergelijking: volgens de Times Higher Educa-

tion worden papers uit 2005 in de Geosciences gemiddeld iets meer dan 10 keer geciteerd.

Toegang tot data is essentieel om de uitdaging waar Lamb het over had, het in kaart brengen van de spectrum aan klimaatvariaties, en -veranderingen, aan te kunnen. Uiteindelijk is de enige manier om meer realistische gegridde datasets te verkrijgen de dichtheid van het netwerk met stationsdata te vergroten. En hier zit nu juist het probleem. Veel landen kunnen historische gegevens niet delen, omdat het grootste deel alleen op papier bestaat en omdat de infrastructuur om gegevens in te zamelen niet veranderd is sinds de jaren 1950, toen gegevens met de kortegolf radio of op een handgeschreven briefkaart gecommuniceerd werden naar het hoofdkwartier. Het zal duidelijk zijn dat dit vooral de ontwikkelende landen betreft. In deze landen is Hubert Lambs aansporing voor het (digitaal) verzamelen en ordenen van waarnemingen nog maar net begonnen.

Andere landen blijken data niet te willen delen omdat de nationale weerdienst afhankelijk is van de inkomsten door verkoop van de gegevens, waardoor de vrije uitwisseling van gegevens financiële gevolgen zal hebben. Dit is ook voor een aantal Europese landen een realiteit.

Er zijn talloze initiatieven om de toegang tot meteorologische gegevens uit te breiden of zelfs maar veilig te stellen, maar het blijkt keerop-keer maar niet te lukken om wereldwijd een meer liberale data-politiek te realiseren. Ook de Wereld Meteorologische Organisatie, die een voorstander is van intensievere data uitwisseling – al was het maar tussen de nationale weerdiensten onderling – krijgt dit maar niet van de grond.

Zo lijkt de visie van Lamb vast te lopen in de realiteit van tekortschietende infrastructuur en weerbarstige datapolitiek. Zonder een push om meer stationsgegevens beschikbaar te krijgen voor onderzoek wordt de rol van studies naar variaties en trends in het waargenomen klimaat op ruimtelijke schalen groter dan één land steeds verder uitgehold. Tegelijkertijd vereisen vragen uit de maatschappij een steeds groter detail in ruimte en tijd wat betreft de waarnemingen. Met tekortschietende datasets zijn we helaas niet in staat deze vragen adequaat te beantwoorden.

De inspiratie die aan onderzoekers als Hubert Lamb wordt ontleend is groot, en daarmee de hoop dat het begin van ‘the work of collecting, and putting into order, sufficient data on a worldwide scale’ voortgezet kan worden. Wellicht had Woody Allen bij zijn uitspraak deze hoop in gedachten.

Sponsors van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie

Colofon Redactie Hoofdredacteur: Richard Bintanja (e-mail: bintanja@gmail.com, tel: 030-2206499) Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Janneke Ettema, Robert Mureau en Rob Sluijter Artikelen en bijdragen Deze kunnen uitsluitend digitaal (bv. per e-mail) te worden aangeleverd, als Word document met figuren apart. Uiterste inleverdata hiervoor zijn: 1 februari, 1 mei, 1 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4. Voor meer informatie over de procedure, zie http://www.nvbm.nl/meteorologica/ informatie_voor_auteurs/ Artikelen uit Meteorologica mogen uitsluitend worden overgenomen na voorafgaande schriftelijke toestemming van de redactie.

Meteorologica (ISSN 0929-1504) verschijnt vier maal per jaar en is een uitgave van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie (NVBM).

Administratie: Janneke Ettema (bestuurnvbm@gmail.com) Penningmeester: Olaf Vellinga (penningmeester@nvbm.nl)

Vormgeving: Colorhouse, Almelo Vermenigvuldiging: Colorhouse, Almelo Abonnementen Alle leden van de NVBM zijn automatisch geabonneerd op Meteorologica. Ook niet-leden kunnen zich abonneren door 28,- Euro voor vier nummers over te maken naar IBAN: NL66INGB0000626907, BIC: INGBNL2A, ten name van: NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: “Abonnement Meteorologica” en uw adres.

Abonnementen worden telkens aangegaan voor een heel kalenderjaar; bij tussentijdse betaling worden de reeds verschenen nummers van dat jaar toegestuurd. Voor abonnees in het buitenland zijn de kosten 34,- Euro per jaar.

Ook losse nummers kunnen op deze manier worden besteld (zolang de voorraad strekt) voor 9,- Euro per stuk, onder vermelding van de gewenste jaargang en nummer(s). Instellingen betalen 59,- Euro voor een abonnement. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuurnvbm@gmail.com); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

Lid worden van de NVBM Het lidmaatschap van de NVBM kost 50,Euro per jaar. Meer informatie hierover is te vinden op de NVBM website: www.nvbm. nl. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuurnvbm@gmail.com); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

Advertenties Adverteren in Meteorologica is mogelijk.

Advertenties worden geplaatst op 3 formaten: A5, A4 of A3.

Uiterste inleverdata voor advertenties zijn: 1 februari, 1 mei, 1 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4. Tarieven zijn op te vragen bij Richard Bintanja (e-mail: bintanja@gmail.com, tel: 030-2206499).

Sponsorschap NVBM Men kan sponsor worden van de NVBM. Een sponsorschap wordt afgesloten voor minimaal 1 jaar. Een sponsor heeft diverse rechten, o.a.: – Het plaatsen van advertenties in Meteorologica – Plaatsing van het firmalogo in het blad.

– Het bijwonen van congressen e.d. georganiseerd door de NVBM. Voor meer informatie over het sponsorschap kunt u contact opnemen met Richard Bintanja of Olaf Vellinga (zie boven).

Meteorologica 4 - 2015

35

Meteorology, Physical Oceanography and Climate Physics Master’s Programme at Utrecht University, The Netherlands This Master’s programme offers a unique combination of theoretical courses and practical training in all aspects of the climate system.

Physics, dynamics and chemistry of the atmosphere, the oceans, the glaciers and ice sheets and their interaction are the core of this programme.

Our research fields: • Ocean Circulation and Climate • Physical Oceanography of the Coastal Zone • Atmospheric Dynamics and the Hydrological Cycle • Atmospheric Physics and Chemistry • Ice and Climate

More information: Utrecht University, The Netherlands Institute for Marine and Atmospheric Research

www.uu.nl/programmes/mpoc