Meteorologica december 2014

Jaargang 23 -

nr.

4 - December 2014

meteorologica

NVBM ARCTISCH NAJAARSSYMPOSIUM Uitgave

van de

Nederlandse Vereniging

ter

Bevordering

van de Meteorologie Meteorologica 4 - 2014 1

inHoUDsoPgave

4

4

Winter 2013-2014: een analoog voor toekomstige winters? jan lenaertS, aarnout van delden

8

WEERBEELDEN

De avond valt over het Wad. Op 1 september lag het zwaartepunt van een hogedrukgebied boven de Noordzee. Het resultaat was een ‘spiegel’glad wateroppervlak.

16

eenvoudige formules voor langgolvige straling Henk de Bruin, Huug van den dool

foto: Theo Kiewiet

12 Het onverwachte warme winterweekend

van 8 en 9 maart 2014 in Nederland laura Muntjewerf, gert-jan Steeneveld

Zonnestralen werken zich door een mistlaag tijdens de ochtend van wat een fraaie herfstdag zou worden. Foto: François Debets

16 Sporen van scheepvaart op

satellietbeelden keeS floor

20

Op 8 juni ontstonden er boven NoordFrankrijk zware buiencomplexen.

In sommige gevallen was er sprake van een ‘supercel’, zoals deze nabij Reims (Frankrijk). De buien wisten laat in de avond ons land te bereiken.

Foto: Peter Vancoillie.

20 Weerbeelden roB Sluijter

21 column - 2 april 1973

Redactie Rob Sluijter. Foto’s voor deze rubriek kunt u insturen naar weerhaan@gmail.com

van

2

Meteorologica 4 - 2014

22 Het Buys Ballot najaarssymposium 2014 gert-jan Steeneveld

De HooFDreDacteUr

De opmaak van een blad is van groot belang voor de leesbaarheid. Daartoe zijn diverse keuzes te maken, en een hele belangrijke betreft het aantal kolommen tekst per pagina. Sinds mensenheugenis zijn de diverse artikelen in Meteorologica opgebouwd uit tekst in drie kolommen. Daarin komt per dit nummer verandering, want we gaan naar een twee-koloms opmaak. Ik, en met mij de redactie, ben ervan overtuigd dat dit de leesbaarheid ten goede komt.

Wat betreft de layout is er trouwens nóg een verandering te melden, één die zich meer ‘achter de schermen’ afspeelt. De layout van Meteorologica is zo’n tien jaar met veel inzet en grote toewijding verzorgd door Rob Stevens.

Daarvoor wil ik hem hierbij van harte bedanken. Met ingang van het huidige nummer wordt deze belangrijke taak overgenomen door Colorhouse, het bedrijf te Almelo waar Meteorologica al sinds jaar en dag gedrukt wordt. Ik ben erg blij dat het gehele proces - van layout tot en met het drukwerk - vanaf heden onder één dak is ondergebracht.

Zoals in het vorige nummer al gememoreerd heeft Meteorologica vanaf nu een nieuwe columnist: Gerard van der Schrier van het KNMI. Gerard is werkzaam bij het KNMI en maakt momenteel producten

Huug van den dool

voor weerdiensten en (klimaat) onderzoek, terwijl hij ook veel aan paleoklimatologisch onderzoek heeft gedaan. Bovendien heeft hij door de jaren heen diverse (verhalende) stukken voor Meteorologica geschreven. Ik ben ervan overtuigd dat Gerard ons allen zal weten te boeien met leuke en inspirerende columns, te beginnen met in dit nummer een persoonlijk inkijkje in ‘het nut van oude mannetjes (m/v)’.

Vermeldenswaardig is de klimaatoverzicht-bijdrage van GeertJan van Oldenborgh over de zogenaamde ‘hiatus’ in de mondiale temperatuurstijging. Hij laat daarin zien dat de oppervlaktetemperatuur niet een erg zinvolle variabele is om klimaatverandering te karakteriseren.

Beter is om de warmte-inhoud van alle oceanen mee te nemen, en ook om land en zee apart van elkaar te beschouwen. Dan blijkt dat er nauwelijks sprake is van een ‘hiatus’ in de mondiale opwarming. Bovendien lijkt Nederland en wellicht zelfs geheel Europa op een recordwarm jaar (2014) af te stevenen.

Met dit overvolle decembernummer sluiten we het jaar in stijl af. Ik wens alle lezers goede feestdagen en een gelukkig 2015 toe!

26 Klimaatoverzicht – Hiaten in de temperatuurstijging? geert-jan van oldenBorgH

28 micro-meteorologische mijmeringen – De ijspluim en de schaatsnerd Henk de Bruin

30 NVBm najaarssymposium 2014:

Klimaatkennis anno nu – focus op de arctic janneke etteMa, gert-jan Steeneveld, ricHard Bintanja

32 Promoties wiM van den Berg

34 column – over het nut van oude mannetjes (m/v) gerard van der ScHrier

35 NVBm Sponsors en colofon

advertenties 2 Wittich en Visser 11 Delta ohm 19 Wageningen Universiteit 25 catec 33 imaU – Universiteit Utrecht 36 Buienradar

cover foto IJsberg tussen Spitsbergen en Groenland (september 2012).

Foto: Wim van Passel (www.tijdlozemomenten.nl).

Meteorologica 4 - 2014

3

Winter 2013-2014: een analoog voor toekomstige winters? jan lenaertS en aarnout van delden (iMau, univerSiteit utrecHt) Met het heerlijke najaarsweer in het land is de laatste winter in de herinnering van velen alweer naar de achtergrond verdreven. Meer nog, een gemiddelde weerleek zal zich wellicht de winter van vorig jaar beter herinneren dan de meest recente. Interessant gegeven, aangezien de winter van 2012-2013 een volstrekt normale winter was – al bleef de lente wel lang uit – en de winter van 2013-2014 in de historische meetreeks wel een erg bijzondere. In dit artikel beschrijven we de cijfers achter de voorbije winter en het grootschalig atmosferisch patroon dat zich standvastig manifesteerde. Bovendien gaan we in op de vraag in hoeverre dit patroon gerelateerd is aan de opwarming van de aarde. Is de voorbije winter een voorbode voor wat komen gaat, of is dit een louter natuurlijke gril van het klimaatsysteem?

heid zonne-uren, hoge gemiddelde windsnelheid, persistente zuidelijke windrichtingen, en vrij lage neerslaghoeveelheden naar voren in de statistieken van de voorbije winter. Dat alles hing samen met een uiterst persistent geblokkeerd grootschalig stromingspatroon in de atmosfeer van het noordelijke halfrond. De blokkade bevond zich deze winter echter niet boven Groenland/IJsland, zoals dat de laatste winters veelvuldig het geval was, maar aan de andere kant van de pool, ten westen van Alaska (Fig. 2).

Deze blokkade zorgde voor een extreem zachte en natte winter in Alaska, en zeer droge condities in en rond Californië.

Paarse kleuren overheersen op het Amerikaanse continent, met een sterke trog in de bovenlucht; hier is de extreem koude bovenlucht van de pool zuidelijk uitgestroomd. Noordoostelijk Amerika heeft dan ook een koude en sneeuwrijke winter ach-

ter de rug; zo had de stad Detroit nog nooit zo’n sneeuwrijke winter gezien. Februari was op vele plaatsen in deze regio een van de koudste ooit.

De koude lucht boven het Amerikaanse continent stroomde zeer zuidelijk uit, en botste met de relatief warme lucht boven de Golf van Mexico. Door de sterke horizontale temperatuurgradiënten werd de atmosfeer daar snel baroklien instabiel, hetgeen de zeer snelle ontwikkeling van depressies in de hand werkte. Deze depressies werden met de sterke west- tot zuidwestelijke hoogtestroming meegevoerd richting Europa. Met name het zuiden van Engeland en Noordwest-Spanje werden vaak geteisterd door zware regenval, met frequente overstromingen tot gevolg. In Nederland kwamen de fronten ook door, maar vaak in verzwakte vorm, en de sterke hoogtestroming zorgde telkens voor een snelle passage van de frontale systemen.

Indrukwekkende cijfers Winter 2013-2014 gaat de boeken in als een van de warmste in Nederland sinds bijna 300 jaar. De temperatuur in de voorbije winter was in De Bilt gemiddeld 6.0 °C, en dat is maar liefst 2.6 °C te warm, even warm als de winter van 1990-1991 en net iets minder warm dan de winter van 2006-2007 (6.5 °C).

Nog opmerkelijker is het gebrek aan vorst; zo werd het in De Bilt niet kouder dan -3.1 °C, en bleef het op geen enkele dag de hele dag vriezen. Ook ‘s nachts vroor het gedurende de drie wintermaanden slechts 10 maal, terwijl dat normaal bijna 4 maal zo vaak gebeurt. In maart kwam het trouwens tot 8 vorstnachten in De Bilt, veroorzaakt door het veel rustiger weer en heldere nachten. Langs de Nederlandse kust waren er enkele stations waarbij het kwik de gehele winter niet onder nul is gezakt.

De warme winter bleef niet beperkt tot de Nederlandse landsgrens. Geheel West-Europa beleefde een uiterst zachte winter. Zo werd het in Ukkel (vlakbij Brussel) niet kouder dan -0.5 °C, en zakte de thermometer in Frankfurt, Duitsland slechts tot -0.8 °C. Of een winter als streng wordt ervaren of niet, heeft niet alleen te maken met de gemiddelde temperatuur; het is best mogelijk dat een vrij zachte winter als streng wordt herinnerd, omdat er een periode in die winter gekenmerkt werd door zeer streng winterweer. Een uitstekend voorbeeld daarvan was de winter van 2011-2012, die ondanks een gemiddeld zacht verloop (0.7 °C milder dan gemiddeld) door velen als koud werd ervaren door de intense koudegolf gedurende de eerste 14 dagen van februari 2012. Daarom wordt naast de gemiddelde temperatuur ook vaak het koudegetal – of Hellmanngetal – gebruikt als maat voor de strengheid van de winter (zie kader 1). Fig. 1 laat zien dat de winters sinds 1900 sterk varieerden in koudegetal. Zachte winters zijn in overtal, en een “koude” winter (met een Hellmanngetal > 100) is niet meer voorgekomen sinds de laatste Elfstedenwinter van 1997. De recente reeks winters (2010-2013), door velen als koud beoordeeld, waren niet ‘zacht’, maar eerder ‘normaal’. Het koudegetal van winter 2014 was een record, en zal dat ook blijven: er werden immers 0,0 Hellmannpunten verzameld.

Afwijkend stromingspatroon Naast de hoge temperaturen kwamen ook de grote hoeveel4

Meteorologica 4 - 2014

Jan Figuur 1. Het Hellmangetal in De Bilt vanaf 1900 tot 2014. De horizontale lijnen duiden de classificatie aan die het KNMI hanteert om een winter te kenmerken aan de hand van het Hellmanngetal. De rode stippellijn scheidt de zachte winters (H > 10) van de buitengewoon zachte winters (H < 10) (Bron: KNMI).

Kader 1 – Hellmanngetal Het koudegetal, of Hellmanngetal, is de som van de negatieve etmaalgemiddelde temperaturen in de periode 1 november tot 1 april. Die etmaalgemiddelde temperatuur wordt vaak geschat door het gemiddelde te berekenen van de maximum- en minimumtemperatuur per dag; hierbij wordt er echter impliciet van uitgegaan dat de dagelijkse gang perfect symmetrisch verloopt, en dat is – zeker in de winter met de lange nachten - niet het geval. Beter is, indien beschikbaar, om uurlijkse of zelfs 10 minuut-waarden te middelen.

Het Hellmanngetal is vernoemd naar de Duitse meteoroloog Gustav Hellmann (1854-1939). Hellmann was professor Klimatologie aan het Pruisische Meteorologische Instituut, en werd gedurende enkele jaren uitgever van het Meteorologische Zeitschrift. Hij werd met name bekend als de ontwikkelaar van de regenmeter, waarvan het ontwerp tot op heden nog steeds wordt gebruikt.

Figuur 2. Gemiddelde atmosferische druk op zeespiegelniveau (DZS, bovenste rij) en geopotentiële hoogte van het 500 hPa-vlak (h500 hPa, onderste rij) in december 2013 (links) en januari 2014 (rechts), afkomstig van de ERA-Interim heranalyse (Bron: http://apps.ecmwf.int/datasets/).

Meteorologica 4 - 2014

5

Natuurlijke variatie of verandering?

Samenvattend kunnen we stellen dat een combinatie van factoren, zowel in de troposfeer als in de stratosfeer, hebben geleid tot dit afwijkend stromingspatroon. Maar hiermee blijft de vraag onbeantwoord of dit alles gerelateerd kan worden aan menselijk ingrijpen in het klimaat. Wellicht gevoed door het extreme winterweer in Noord-Amerika, is net dit jaar de discussie hieromtrent hevig losgebarsten. In feite werden de debatten al geopend in 2012, toen Jennifer Francis voor het eerst het verband suggereerde (Francis en Vavrus, 2012) tussen het sterk opwarmende Arctisch gebied - met als gevolg zowel een lagere zee-ijsbedekking als een lagere sneeuwbedekking op land – en het voorkomen van persistente atmosfeercirculaties in het Atlantische gebied. Deze theorie, die zij met heranalysevelden kon staven, is gestoeld op een combinatie van eenvoudige thermodynamica en Rossby golftheorie (zie kader 2).

6

Meteorologica 4 - 2014

Sinds de voorbije februari zijn er opvallend veel studies verschenen over dit onderwerp. Zo werd Francis’ theorie deels bevestigd door een studie waarin een mondiaal atmosfeermodel werd gevoed door recente zee-ijsbedekking (2007-2012), en door de gesimuleerde CMIP5-gemiddelde zee-ijsbedekking aan het eind van deze eeuw (Peings en Magnusdottir, 2014).

De resultaten laten een kleine respons zien van de atmosfeer aan het einde van de winter, met een toename van het aantal meanders van de straalstroom in de atmosferische circulatie en dus – volgens Francis’ theorie - een grotere kans op persistente atmosferische circulaties (zie kader 2). Interessant genoeg bleek dat de invloed van een nog lagere zee-ijsbedekking aan het eind van de 21ste eeuw op de atmosfeer niet groter werd.

Hiermee wordt benadrukt dat de atmosferische respons op zee-ijsverlies zich allesbehalve lineair gedraagt. Deze conclusies zetten dan ook tegelijkertijd Francis’ eenvoudige lineaire theorie op losse schroeven.

Hoewel we de laatste jaren zowel een sterk krimpend zeeijsveld zien in het Arctische gebied, als opvallend persistente atmosferische stromingen op gematigde breedten in het Noordelijk Halfrond, blijft de vraag voorlopig onbeantwoord of deze twee fenomenen rechtstreeks aan elkaar gelinkt zijn, en of dit een rechtstreeks gevolg is van menselijk ingrijpen.

De studie van Francis suggereert statistische relaties tussen beide, maar daar zitten heel wat wetenschappelijke haken

Kader 2 – Arctische opwarming en atmosferische golven Francis en haar collega Vavrus analyseerden de ligging van de golfruggen op het noordelijk halfrond, en kwamen tot de conclusie dat in de laatste decennia de golven honderden kilometers noordelijker uitgeslagen zijn (Fig. 4). Dit wijten ze aan een sterkere opwarming van het Arctisch gebied ten opzichte van de subpolaire gebieden, waardoor de geopotentiële hoogtes op hoge breedtegraden sneller zijn toegenomen

news & views a

Francis, J. A. and S. J. Vavrus, 2012: Evidence Linking Arctic Amplification to Extreme Weather in Mid-Latitudes, Geophys. Res. Lett., 39, L06801, doi:10.1029/2012GL051000 Wallace, J. M., I. M. Held, D. W. J. Thompson, K. E. Trenberth, J. E. Walsh (2014): Global Warming and Winter Weather. Science, 343, 6172, 729-730, doi: 10.1126/science.343.6172.729 Peings Y. and G. Magnusdottir (2014): Response of the wintertime Northern Hemisphere atmospheric circulation to current and projected Arctic sea ice decline: a numerical study with CAM5. J. Climate, 27, 244–264, doi: http://dx.doi.org/10.1175/ JCLI-D-13-00272.1 Cohen, J., J. A. Screen, J. C. Furtado, M. Barlow, D. Whittleston, D. Coumou, J. Francis, K. Dethloff, D. Entekhabi, J. Overland & J. Jones, 2014: Recent Arctic amplification and extreme mid-latitude weather, Nature Geosci., 7, 627-637, doi: 10.1038/ngeo2234 Noot: De waarnemingen die in dit artikel zijn opgenomen, zijn afkomstig van weerstations beheerd door het KNMI (Nederland), KMI (Belgie) en DWD (Duitsland).

(zij keken hierbij naar het 500 hPa-vlak), en de amplitude van de atmosferische golven bijgevolg versterkt wordt. Uit de Rossby-theorie volgt dat golven met een sterke amplitude zich trager voortbewegen. De auteurs concludeerden hieruit dat situaties met persistente atmosferische circulatie, zoals die de recente jaren veelvuldig hebben voorgedaan, gerelateerd kunnen worden aan de recente, snelle klimaatsveranderingen in het Arctisch gebied.

b

80° N

Latitude (° N)

Een recente bijdrage van de MetOffice (UK Met. Office, 2014) relateert dit persistente patroon aan de situatie in de tropische Stille Oceaan; ondanks de afwezigheid van een sterk ENSO-signaal deze winter, viel er wel abnormaal veel neerslag in de regio rond Indonesië, en verder noordoostelijk langs de Pacifische tak van de straalstroom (Fig. 3). Hierdoor werd een grote hoeveelheid vocht de Atlantische tak van de straalstroom in gepompt, wat de hierboven beschreven snelle ontwikkeling van depressies nog verder in de hand werkte.

Bovendien was er deze winter sprake van westelijke winden in de tropische stratosfeer (een zogenaamde westelijke fase van de Quasi-Biennial Oscillation (QBO)), hetgeen de kansen op een sterke Atlantische straalstroom vergroot.

Het werk van Francis en haar collega’s werd pas echt uitgebreid in de aandacht geplaatst gedurende deze winter. Zelfs de wetenschapsadviseur van het Witte Huis vermeldde haar theorie in een internetboodschap, waarin hij waarschuwde voor de desastreuze gevolgen van de menselijke CO2-uitstoot.

Als reactie daarop stuurden vijf vooraanstaande Amerikaanse klimaatwetenschappers een brief naar Science (Wallace et al., 2014). Hierin stellen zij dat de tijdsserie waarop Francis haar conclusies baseert veel te kort is om hieraan significante conclusies te verbinden over het verband tussen de recente zee-ijsminima en de extreme winters. Volgens hen zullen toekomstige winters veelal warmer verlopen, in lijn met de mondiale opwarming.

UK Met Office (Feb. 2014): The Recent Storms and Floods in the UK (beschikbaar via http://www.metoffice.gov.uk/media/pdf/1/2/Recent_Storms_Briefing_Final_ SLR_20140211.pdf)

60° N 40° N

Latitude (° N)

De NAO-index was weliswaar vrij hoog dit jaar, met gemiddeld lagere druk in de regio IJsland-Groenland en hogere druk rond de Azoren, maar niet exceptioneel hoog, en bijvoorbeeld lager dan in de vroege jaren 1990, toen verscheidene winters ook zeer stormachtig verliepen. Het bijzondere aan deze winter is met name de persistentie van het grootschalige atmosferische patroon, met golven in de bovenlucht die nauwelijks van hun plaats kwamen.

Bronnen

–200° E

61 60 59 58

1980

198

1980

198

1980

198

70 69 68 67 66

–20° E

–120° E

–40° E

–100° E

–80° E

–60° E

Latitude (° N)

Figuur 3. Neerslaganomalie (mm per dag) in december 2013-januari 2014 ten opzichte van het meerjarig (1979-2014) gemiddelde voor dezelfde maanden (Bron: ERA-Interim, http://apps.ecmwf.int/datasets/). De groene lijn toont de serie van storingen (blauwe kleuren) langs de zuidelijke tak van de straalstroom over de Stille Oceaan en de Noord-Atlantische regio.

en ogen aan. Zo volgt er uit een toenemende meridionale temperatuurgradiënt ook een sterkere achterliggende zonale circulatie, hetgeen het effect van de sterker uitslaande golven zou kunnen compenseren. Bovendien blijft het voorlopig gissen naar welke achterliggende fysische processen verantwoordelijk zijn voor de link tussen zee-ijsafname en ons weer; wellicht is dit verband lang niet zo eenvoudig als Francis ons voorschotelt. Een recent reviewartikel (Cohen et al., 2014), waarvan Francis medeauteur is, geeft dan ook aan dat meer metingen en gecoördineerde modelstudies noodzakelijk zijn.

Zeker is dat we de komende jaren met argusogen de snelle veranderingen in het Arctische gebied blijven volgen. De zeeijsbedekking op het noordelijk halfrond was deze zomer voor de dertiende keer op rij (sinds 2001) onder normaal, al is het niet zo ver gekomen als in zomer 2012, toen er een recordlage zee-ijsbedekking werd bereikt. In 2014 bereikte het zee-ijs een minimum dat vergelijkbaar is met 2013 en het eerste decennium van de 21ste eeuw. Een teken aan de wand voor een nieuwe winter met een langdurig geblokkeerde atmosfeer?

68 67 66 65

Figuur 4. Schematische voorstelling van de veranderingen in golfamplitude over de Atlantische sector in de laatste decennia.

Gestippelde en doorgetrokken lijnen tonen respectievelijk de recente en verleden condities. De pijlen symboliseren de gereduceerde zonale bewegingen (Bron: gereproduceerd naar Francis en Vavrus, 2012).

Figure 1 | Recent changes in the atmospheric wave pattern in the Atlantic sector. a, Schematic of ridge elongation Dashed and solid curves represent recent and past conditions, respectively. Arrows symbolize reduced zonal flow peaks (solid lines) during autumn (October, November, December), winter (January, February, March) and summ eteorologica 4 - 2014 7 lines depict September Arctic sea-ice area, the Arctic Oscillation (AO) index and M May Northern Hemisphere sno

-5

relati

Figuur 2. Relatieve fout in inkomende langgolvige straling (%) als functie van de dag van het jaar (DOY).

In Figuur 2 wordt de relatieve fout, het verschil tussen gemeten en geschatte � � gedeeld Eenvoudige formules voor straling Een langgolvige tweetal korte perioden met duidelijke waterstress werden buiten beschouwing gelaten. door de gemeten � �, uitgedrukt in %, geplot als functie van de DOY (1 januari = 1, etc.). Te Cabauw 2007 − 2012

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

10

15

1.0 0.9 0.8

epsilon atm osfeer (− )

-15

5

% % 5 10 15 5 10fout % 15 relatieve

10

15

-10

Daarnaast hebben wij steekproefsgewijs gegevens gebruikt van het meetveld Haarweg van zien is dat de afwijking binnen 10% ligt en in de zomer tussen 0 en –5%. Ook zien we dat de Wageningen Universiteit en die van Falkenberg nabij Cabauw 2007 - (www.met.wau.nl/veenkampen/data/) 2012 methode verbeterd kan worden als de jaarlijkse gang beter wordt beschreven. de 100van m mast vanmetingen de Duitse (www.dwd.de).

In een eerder artikel hebben de auteurs gewezen op het belang directe vanweerdienst de langgolvige Cabauw 2007 - 2012 straling aan de grond (de Bruin en van den Dool, 2014). In dit artikel richten wij ons op etmaalgemiddelDe volgende stap is dat we de gemeten uitgaande langgolvige straling � � eenvoudigweg den die onder meer worden gebruikt voor het schatten van de (referentiegewas) verdamping uit standaard � moet worden dat gras een emissiecoëfficiënt van circa 0.98 meteorologische waarnemingen (de Bruin (2014)). Dan gaat het om goed van water voorzien gras, waartoe schatten met ���0. (Opgemerkt100 200 300 Methode wij ons hier beperken. Omdat langgolvige straling slechts op enkele plaatsen wordt gemeten, moeten we heeft en dat derhalve de gemeten � � de som is van de langgolvige straling uitgezonden door Onze methode begint met ,een formule van (1 jan. =1,...) inventief zijn. Een veelgebruikte aanpak is dat eerst de inkomende langgolvige straling L↓, empirische wordt bepaald via voor de effectieve emissiecoëfficiënt het grasoppervlak en circa 2% van �DOY �, gereflecteerd door het gras.) Dit blijkt een goede Cabauw Cabauw 2007 2007 2012 2012 de schatting van de effectieve emissiecoëfficiënt van de onbewolkte atmosfeer uit luchtvochtigheid en temde atmosfeer gedefinieerd als -2 schatting te zijn (a = 1, RMSE = 4.3 W m ). Dit hangt mede samen met het feit dat uit de wet van peratuur en een schatting van de invloed van wolken (Flerchinger et al. 2009). In dit artikel zullen we een -2 Cabauw 2007 2012 door ���� men een fout van circavan 5.5 de Wm per Stefan-Boltzmann volgt dat indien in����� vervangt nieuwe, eenvoudiger, en toch nauwkeurige, formule presenteren �� voor L↓ die alleen globale straling (K↓ ), Figuur 2. Relatieve foutmen in inkomende langgolvige straling (%)maakt als functie dag van het � = (1) -2 � 0 � � d.w.z. de som van de directe en de diffuse kortgolvige straling op horizontaal oppervlak aan de grond, ��een graad verschil tussen Ts en Ta. Bij 20 C is ��� ≈ 400 W m(DOY). . jaar � Henk de Bruin en Huug van den Dool

5

●

●●

0

0.7

0 -5

relatieve fout %

relatieve fout relatieve fout -5 0 -5 0

10

15

en luchttemperatuur (Ta) vereist. Via een eenvoudige schatting van de uitgaande langgolvige straling, L↑ , uit de etmaalgemiddelde luchttemperatuur, beschouwen we tevens de netto straling Lnet=L↑- L↓.isDeze luchttemperatuur op 2 de m verkrijgen hoogte (infout, K). waarin σ de langgolvige Stefan-Boltzmannconstante en Ta deOp In Figuur 2 wordt relatieve het verschil gemeten en geschatte � � gedeeld eenvoudige schattingsformule: grond van dit resultaat we voor ���� detussen blijkt nagenoeg onafhankelijk te zijn van Ta, en daardoor kan Lnet uit alleen K↓ geschat worden. Als bijproduct � In tegenstelling tot eerder gepubliceerde methoden die een emissiecoëfficiënt voor door de gemeten ���, uitgedrukt in %, geplot als functie van de DOY (1 januari = 1, etc.). Te (0�00� )�� � 0���� � . Lineaire regressie berekeningen geeft (a = 0.96, RMSE = leiden we tevens de, in 1987 gepubliceerde, formule voor Lnet af die in de literatuur bekend staat als de Slob- ���� = -2 hemel invoeren, beschrijft perW definitie deligt bijdrage aan dicht �10% � van zien de afwijking binnen ligtdeenmeetnauwkeurigheid. in de zomer tussen 0 Merk en –5%.

Ook���� zienhet we dat de de Bruin formule (de Bruin, 1987). Tenslotte laten we zien onbewolkte dat Lnet nauwkeurig geschat kan worden 'onze' uit K↓�� dus 10.3 m is).dat Deook fout wederom bij op dat bepaald met behulp van satellietbeelden, potentieel een resultaat groot praktisch belang. hier etmaalgemiddelden. wolken. van Nogmaals, we beschouwen methode verbeterd kan worden als de jaarlijkse gang beter wordt beschreven.

verschil is van twee grote getallen, waardoor dit resultaat als bijzonder goed kan worden

●

●

als We voeren in de relatieve globale straling, � , gedefinieerd De volgende stap is dat we de gemeten uitgaande langgolvige straling � � eenvoudigweg

-10 -10 -15 -15

-10 -15

-5 -10

beschouwd. Omdat deze statistiek sterk bepaald wordt door uitschieters hebben we n gepoogd voor deze dataset de resultaten verder te optimaliseren.

-15

-10 -15

5 0 -5

relatieve fout %

� We voeren in de relatieve globale straling, Kr, gedefinieerd als Probleemstelling 0.0 0.2 0.4 0.6 0 .8 schatten met ���� . (Opgemerkt moet worden dat gras een emissiecoëfficiënt van circa 0.98 Het aardoppervlak ontvangt langgolvige straling van de �� Kr ( −) �� = � (2) (2) atmosfeer, L↓, zoals besproken in de Bruin en van den Dool heeft en dat derhalve de gemeten � � de som is van de langgolvige straling uitgezonden door �� Figuur 1. εa versus Kr afgeleid uit metingen te Cabauw 2007 - 2012; beiden zijn dimensieloos.

(2014). In goede benadering is het aardoppervlak een zwarte het grasoppervlak en circa 2% van � �, gereflecteerd door het gras.) Dit blijkt een goede waarin K↓ de globale straling is en KTA de berekende inkostraler en zendt dus zelf langgolvige straling uit volgens de waarin � � de globale straling is en ��� de berekende inkomende zonnestraling aan de=rand schatting te Op zijngrond (a = van 1, RMSE 4.3verkrijgen W m-2). we Ditvoor hangt samen met het feitformule dat uit devoor wet de vanetmaalgemiddelde inkomende en mende zonnestraling aan de rand van de atmosfeer (door een bruikbare, wet van Stefan-Boltzmann. Deze component, L↑, is daardoor dit resultaat Lnetmede de een-2 � � van de atmosfeer (door een horizontaal vlak).

Deze laatste volgt uit de zonneconstante en de horizontaal vlak). Deze laatste volgt uit de zonneconstante nettovan langgolvige straling. evenredig met de absolute oppervlaktemperatuur, Ts, tot de voudige Lnet�= (0.005-0.31K Lineaire vervangt doorr)��� . men een fout de maakt circa 5.5 W m per Stefan-Boltzmann volgtschattingsformule: dat indien men in��� -2 0geeft (a�= 0.96, RMSE -2 en de100 positie de aarde ten opzichte van de zon, die op macht vier. Merk op dat gemiddeld over een etmaal 0 Ts kan regressie berekeningen = 10.3 W m ). positie van van de aarde ten opzichte van de zon, die op haar beurt bepaald word met de formules graad verschil tussen T en T .

Bij 20 C is �� ≈ 400 W m .

200 300 s a � haar beurt bepaald wordt met de formules van Meeuws (zie Voor L↓ is de fout kleiner dan 10% van de gemeten waarde. Deze verschillen van de luchttemperatuur, Ta (de Bruin en van den De fout ligt wederom dicht bij de meetnauwkeurigheid. Merk van Meeuws (zie de Bruin en van den Dool, 2012). In Figuur 1 hebben we de in Cabauw de Bruin enDOY van den(1Dool, In Fig. 1 hebben we de in resultaten die gevonden door 300 Trigo at al. (2011) Dool, 2014). Metingen te Cabauw tonen aan dat netto langop dat Lnet het verschil is van twee grote getallen, waardoor dit jan.2012). =1,...)

0 100zijn beter dan 200 schattingsformule: Op grond ditzien resultaat we voor ���� de eenvoudige geplotalsals functie van �van . Te datverkrijgen er een gemeten/berekende etmaalwaarden Cabauw gemeten/berekende etmaalwaardenvan van �ε�a geplot op basis van metingen te Cabauw met een veel complexere golvige straling Lnet= L↑- L↓ varieert tussen ca. 0 en –100 W alsisbijzonder goed kan worden beschouwd.

Omdat �resultaat )����bepaald 0�����sterk . Lineaire regressie berekeningen (a = met 0.96, ���� = (0�00� functie van Klineair . Te zien is dat er een methode als RMSE invoer de= hoeveelheid water in een verticale m-2. Lnet is dus negatief, wat inhoudt dat Lnet het aardoppervlak deze�statistiek wordt door uitschieters hebben geeft redelijke verband is. redelijke lineair verband is.

DOY (1 jan. =1,...) r -2 we niet gepoogd voor deze dataset de resultaten verder te De zwarte lijn betreft langgolvige εa= 1.005-0.31K . De restfout +/-functie 0.05. van luchtkolom, aan de grond en deabewoltracht af te koelen. We presenteren een methode om2.

L↓Relatieve en Lnet Figuur fout in inkomende straling (%) isals de dag 10.3 W mvan ). het De fout ligt wederom dicht bij de meetnauwkeurigheid.

Merk op de datluchttemperatuur ���� het r ��� Dit leidt tot een schattingsformule voor L↓ uit alleen K↓ en Ta king, en die tevens een groot aantal modelparameters bevat. te schatten uit alleen K↓ en Ta. Omdat K↓ niet overal wordt optimaliseren. jaar (DOY). verschil is van twee grote getallen, waardoor dit resultaat als bijzonder goed kan worden via formule (1) 200 herschreven.

Lineaire regressieberekeningen gemeten passen we onze methode ook toe op 0 K↓0 geschat uit 100 Figuur 2. Relatieve fout in inkomende langgolvige ���straling (%) als functie van de 100 200 300 300 een helling (a) van de regressielijn geforceerd de We hebben onze aanpakjaar steekproefsgewijs getest voor andere satellietwaarnemingen.

In de laatste stap merken we op dat zowel L↓ en L↑ tempera(DOY).

In Figuur 2 wordt degeven relatieve fout, het verschil tussen gemeten endoor geschatte � � gedeeld -2 oorsprong a = 1.0 en een standaardfout RMSE = 11.7 W m . locaties, onder meer voor Wageningen en voor Falkenberg tuurafhankelijk zijn, en dat dat zou kunnen inhouden dat het DOY DOY (1 (1 jan. jan. =1,...) =1,...)

0 100door de gemeten 200 � �, uitgedrukt 300in %, geplot als functie van de DOY (1 januari = 1, etc.). �Te = (����� � ����� )�� � a ��� Dit is nauwelijks groter dan de meetnauwkeurigheid (Flerin de periode 2003-2012.

Hetgemeten blijkt daten onze forGegevens verschil, Lnet, niet tot weinig vanInTaFiguur . Deze stap kan de(Duitsland) ��� � afhangt � 2 wordt relatieve fout, het verschil tussen geschatte �� zien is dat afwijking binnen ligtdusenerg innauwkeurig. de zomer tussen 0 en –5%. Ook zien we datmen de ‘heuristisch’ noemen. We hebben dit onderzocht door Lnet chinger et al.,10% 2009), mule voor L↓ ook daar goed voldoet.

Dit wijst er op dat onze In hoofdzaak zullen we hier gegevens analyseren verzameld DOY (1de jan. =1,...) door de gemeten � �,formule uitgedrukt geplot isalsin��� functie van de DOY (1 januari = voor in L↓ %, toepasbaar de gematigde klimaatzones te Cabauw nabij de 200 m mast van het KNMI, ontleend aan Figuur Figuur 2.2.

Relatieve Relatieve fout fout inkan in inkomende inkomende straling straling (%) alsals functie functie van van dede dag dag van van hethet te schatten met methode verbeterd worden langgolvige alslanggolvige de jaarlijkse gang(%) beter wordt beschreven. m m Ook zie zien is dat de afwijking en in deIn zomer tussen 0 publicatie en –5%.

In Fig. 2 buiten wordt jaar de relatieve fout, gelaten. het verschil tussen gemeten en binnen wellicht 10% zelfs ligt daarbuiten. een toekomstig de CESAR database 2007-2012 (www.cesar-database.

Een tweetal korte voor perioden met duidelijke waterstress werden beschouwing jaar (DOY).

(DOY). � (����� )�� enstraling geschatte(%) L↓ als gedeeld door de de gemeten L↓, het uitgedrukt in zal worden dit naderals worden onderbouwd.

Onze aanpak is wellicht nl) . Een tweetal perioden duidelijke waterstress � ������ Figuur 2. korte Relatieve foutmet in inkomende langgolvige functie van dag � (3) methode verbeterd kan de jaarlijkse gang beter wordt beschreven.

De volgende stapgebruikt is dat wevan de het gemeten uitgaande langgolvige straling � � eenvoudigweg ���� = Daarnaast hebben wij steekproefsgewijs gegevens meetveld Haarweg van van %, geplot alshet functie vantussen detussen DOYgemeten (1 januarien =en 1, etc.).

Te zien zelfs geschikt om L↓ gesimuleerd door klimaatmodellen te werden buiten beschouwing gelaten.

Daarnaast hebben InIn Figuur Figuur 2 wordt 2 wordt de de relatieve relatieve fout, fout, het verschil verschil gemeten geschatte geschatte � � � gedeeld gedeeld jaar (DOY).

-2 Wageningen Universiteit enmoet die binnen van Falkenberg ���� . (Opgemerkt worden emissiecoëfficiënt van circa 0.98 is dat de afwijking 10%dat ligtgras en nabij ineen de zomer tussen 0 en is (voor deze valideren. wij steekproefsgewijs gegevens(www.met.wau.nl/veenkampen/data/) gebruiktschatten van het met meetveld waarin Tm de langjarige gemiddelde temperatuur De volgende stap is dat we de gemeten uitgaande langgolvige straling � � eenvou a door door de de gemeten gemeten � � �, �, uitgedrukt uitgedrukt in in %, %, geplot geplot als als functie functie van van de de DOY DOY (1 (1 januari januari = = 1, 1, etc.). etc.).

Te Te –5%.

Ook zien�we de methode kan worden als uitgezonden door dataset blijkt Tm m = 283.5 K). Dit leverde het verrassende resul-� Haarweg vanmast Wageningen Universiteit (www.met.wau.nl/ m de 100 m de Duitse weerdienst (www.dwd.de). heeft datverschil derhalve de gemeten � dat de som is van de langgolvige straling In Figuur 2van wordt de relatieve fout,enhet tussen gemeten en geschatte � �verbeterd gedeeld schatten met ��� . (Opgemerkt moetworden wordenopgemerkt dat grasdat eenweemissiecoëfficiënt van zien zien is is datdat dede afwijking afwijking binnen 10% 10% ligt ligt enen inin dede zomer zomer tussen tussen 0 en 0 en –5%.

–5%.

Ook Ook zien zien wewe datdat dede taat op deze aanpak nog iets betere resultaten de jaarlijkse gang beter wordt beschreven. geeft (a = 0.98, Met nadruk moet onze schatting veenkampen/data/) en die van Falkenberg nabij de 100 mbinnen ��� het in grasoppervlak enfunctie circa 2% van � �, gereflecteerd door hetTe gras.) Dit blijkt een goede door de gemeten � �, uitgedrukt %, geplot als van de DOY (1 januari = 1, etc.).

-2 RMSE = 9.5 W m ) dan het verband metheeft Ta. Hetenverrassende hebben�bepaald voor is eenvan grasveld te Cabauw dat door uitgez mast van de Duitse weerdienst (www.dwd.de). dat derhalvevan de L↑ gemeten � de som de langgolvige straling methode methode verbeterd verbeterd kan kan worden worden alsalsdede jaarlijkse jaarlijkse gang gang beter beter wordt wordt beschreven. beschreven. schatting zijn 1, RMSE = stap 4.3 m-2we ).Ook Dit hangt mede samen met het feit dat uit de wet van -2geschat kan worden zien is dat de afwijking binnen 10% ligtteen in (a de=zomer tussen 0 enW zien we dat de De volgende is –5%. dat de uitgaande langgolvige stravan onze bevindingen is natuurlijk dat Lnet het lokale waterbeheer in het algemeen redelijk van water is het grasoppervlak en circa 2% van door het gras.) Dit blijkt een Methode a � �, gereflecteerd � ling L↑ eenvoudigweg schatten met ����straling .men (Opgemerkt moet slechts de gemeten of geschatte globale straling. voorzien. De weerstations te Wageningen en Falkenberg blijMethode door een�fout maakt van circa 5.5 W m-2uitper Stefan-Boltzmann volgt dat indien men in��� � vervangt methode verbeterd kanDe worden als stap destap jaarlijkse gang beter wordt beschreven.

-2 De volgende volgende is is datdat wewe de degemeten gemeten uitgaande uitgaande langgolvige langgolvige straling � eenvoudigweg � eenvoudigweg schatting te we zijn (a = ken 1, RMSE = 4.3 W voor m ).uitdroging.

Dit hangtInmede samen het feit dat u -2 van 0 Onzemethode methode begint een empirische formule de effectieve emissiecoëfficiënt dat gras een�emissiecoëfficiënt van circa 0.98 heeft Verwaarlozen we de constante 0.005 in (3) dan krijgen gevoeliger te zijn dat geval geldtmet onze Onze begint met met een empirische formule voor de voorworden graad verschil � � tussen Ts en Ta. Bij 20 C is ��� ≈ 400 W m . ��� � � schatten schatten met met �� �� .

(Opgemerkt .

(Opgemerkt moet moet worden worden dat dat gras gras een een emissiecoëfficiënt emissiecoëfficiënt van van circa circa 0.98 0.98 � � vervangt door �� men een fout maakt Stefan-Boltzmann volgt dat indien men in��� en dat derhalve de gemeten L↑ de som is van de langgolvige eenvoudige schattingsformule L↑ = effectieve emissiecoëfficiënt gedefinieerd � � niet meer zo goed. van circa de atmosfeer gedefinieerd alsde De volgende stap isvan dat weatmosfeer de gemeten uitgaande langgolvige straling � � eenvoudigweg � -2 0 � straling�uitgezonden hetdegrasoppervlak enstraling circa 2%uitgezonden van Afwijkingen onze≈ formule met. metingen zouden een als heeft heeft enOp en datdat derhalve derhalve dedegemeten gemeten � de � de som som isdoor is van van langgolvige langgolvige straling uitgezonden door door ���� = �������� �� = �������� (4) graad verschil tussen Ts en Ta. Bij 20 Cvan is �� 400 W m � grond van dit resultaat verkrijgen we voor �de de eenvoudige schattingsformule: schatten met ���� . (Opgemerkt moet worden dat gras een emissiecoëfficiënt van circa 0.98 L↓, gereflecteerd door het gras.) ��� Dit blijkt een goede schatting maat kunnen zijn voor droogte van de ondergrond. Dit idee �� hethet grasoppervlak grasoppervlak enen circa circa 2% 2% van van ����, �, gereflecteerd gereflecteerd door door hethetgras.) gras.)Dit Dit blijkt blijkt een goede -2 regressie berekeningen geeft (aeen =goede 0.96, RMSE =Dit is de formule gepubliceerd door de Bruin (1987) die tegen���� �=�(0�00� �� =heeft � )�� � .1,Lineaire zijn (a = RMSE = 4.3 W m(1) ). Dit hangt mede samen met vereist nader onderzoek. Onze methode is zeer geschikt voor (1) de som�is0���� vante de langgolvige ���� en dat derhalve de gemeten -2 -2straling uitgezonden door Op grond van dit resultaat verkrijgen we voor ���� de eenvoudige schattingsform -2(a schatting schatting te te zijn zijn (a = = 1, 1, RMSE RMSE = = 4.3 4.3 W W m m ). ).

Dit Dit hangt hangt mede mede samen samen met met het het feit feit dat dat uit uit de de wet wet van van het het feit dat uit dedicht wet van Stefan-Boltzmann volgt dat indien woordig in de literatuur bekend staat als de formule van Slobhet schatten van Lnet in formules voor de referentiegewasver10.3 W m ).

De fout ligt wederom bij de meetnauwkeurigheid.

Merk op dat � ��� � het grasoppervlak en circa 2% van � �, gereflecteerd door het gras.)

Dit blijkt een goede -2 -2 � � � � = (0�00� � 0���� . Lineaire regressie geeft (a = 0.96, ���� voorzien’ � � )��� vervangt vervangt door door �� �� men men een een fout fout maakt maakt van van circa circa 5.5 5.5 W W m m per per Stefan-Boltzmann Stefan-Boltzmann volgt volgt dat dat indien indien men men in��� in��� men in vervangt door men een fout maakt van de Bruin.

De Bruin vond voor ‘goed van water gras damping (de Bruin, 2014), want dieberekeningen hebben betrekking op een waarin σ de Stefan-Boltzmannconstante is en T de lucht� � � � � = ������� � = ������� a � � � luchttemperatuur opmet 2 mhethoogte (in K).wet waarin σ de Stefan-Boltzmannconstante isW T-2a).de verschil isenm van twee grote getallen, waardoor dit resultaat alsvan bijzonder goed kan worden ��� -2 -2 -2 -2 schatting te zijn (a = 1, RMSE = 4.3 Dit hangt mede samen feit dat uit de 0 0 � � circa W�� m≈ ≈ per graad Ta. Bij 20 °C te Cabauw dat Lnet= -110Kr. We beseffen10.3 dat deze goeddicht van water grasveld. temperatuur op 2 m hoogte (in K).

In tegenstelling totTeerder W mafleiding ). De fouthypothetisch ligt wederom bij devoorzien meetnauwkeurigheid.

Merk op da graad graad verschil verschil tussen tussen en Ta.TBij 2020C5.5 C is is �� 400 400 WW mverschil m. . tussen Ts en sT s en a. Bij � � � � In tegenstelling tot eerder gepubliceerde methoden iseen ≈ 400een Wfout m-2. maakt voor volgt uit de ‘heuristische’ vergelijking (3). gepubliceerde methoden die dat een emissiecoëfficiënt voor die door ���emissiecoëfficiënt men van circa 5.5 W m-2 per Stefan-Boltzmann volgt indien men in��� � vervangt verschil is van twee grote getallen, waardoor dit resultaat als bijzonder goed kan w ��� � -2definitie ook de bijdrage aan � � van 0 In de literatuur zijn vele alternatieve methoden te vinden onbewolkte hemel invoeren, beschrijft εa �dus onbewolkte hemel invoeren, beschrijft 'onze' dus �per graad verschil tussen Ts en TaOp . Bij 20‘onze’ C is �� ≈�resultaat 400 Wper mverkrijgen .

Op grond grond van van dit resultaat verkrijgen wewe voor voor���� ����dede eenvoudige eenvoudige schattingsformule: schattingsformule: �dit Discussie en vooruitzicht voor het schatten van Lnet. Flerchinger et al. (2009) hebben definitie ook de bijdrage aan L↓ van wolken.

Nogmaals, we � � wolken. Nogmaals, we beschouwen hier etmaalgemiddelden.

(0�00� �� 0���� 0���� . Lineaire regressie regressieberekeningen berekeningengeeft geeft(a(a == 0.96, 0.96, RMSE RMSE == ���� ����==(0�00� � )�� � )�� � .�Lineaire In dit korte artikel presenteren we een nieuwe, praktisch voor 21 stations in de VS en China dertien van zulke algobeschouwen hier etmaalgemiddelden.

beschouwd.

Omdat deze we statistiek bepaald door uitschieters hebben In de laatste stap merken op datsterk zowel�� � en wordt � � temperatuurafhankelijk zijn,we enn gepoogd voor deze dataset resultaten optimaliseren. , niettetot weinig afhangt van T . Deze stap zou kunnen inhouden dat hetdeverschil, � verder men Weop hebben dit onderzocht � te schatten metzijn, en In de'heuristisch' laatste stap noemen. merken we dat zowel�� � en � � door temperatuurafhankelijk

sta zou kunnen inhouden dat het verschil, � , niet tot weinig afhangt van T . Deze(3) men 'heuristisch' noemen. We hebben dit onderzocht door � te schatten met waarin T de langjarige gemiddelde temperatuur is (voor deze dataset blijkt T = 283 (3) Dit leverde het verrassende resultaat op deze aanpak nog iets betere resultaten geeft 0.98, RMSE 9.5 W m gemiddelde ) dan het verband met T is . Het verrassende vanblijkt onze Tbevindin waarin T de=langjarige temperatuur (voor deze dataset = 283 geschat kan worden slechts de gemeten of geschatte globale natuurlijk dathet � verrassende Dit leverde resultaat opuit deze aanpak nog iets betere resultaten geeftstr

Op grond van dit resultaat verkrijgen -2 -2 we voor ���� de eenvoudige schattingsformule: 10.3 10.3 WW mm ). ).

DeDe fout ligt ligt wederom wederom dicht bijbij dede meetnauwkeurigheid. meetnauwkeurigheid.

Merk Merk opop datdat ���� ����hethet � We voeren in de relatieve globale straling, �fout , gedefinieerd alsdicht �regressie �eteorologica � 0����� )��� . Lineaire berekeningen geeft (a = 0.96, RMSE = ��� = (0�00� 8 M 4 - 2014 verschil verschil is is van van twee tweegrote grote getallen, getallen, waardoor waardoor ditdit resultaat resultaat alsals bijzonder bijzonder goed goedkan kan worden worden 10.3 W m-2). De fout ligt wederom dicht bij de meetnauwkeurigheid. Merk op dat � het

0.98, RMSE =we 9.5deWconstante m ) dan 0.005 het verband met krijgen T . Het we verrassende van onze bevindi Verwaarlozen in (3) dan natuurlijk dat � geschat kan worden uit slechts de gemeten of geschatte globale st (4) Verwaarlozen we de constante 0.005 in (3) dan krijgen we Dit is de formule gepubliceerd door de Bruin (1987) die tegenwoordig in de literatuu (4) staat als de formule van Slob-de Bruin. De Bruin vond voor 'goed van water voorzien ����� . We beseffen dat(1987) deze afleiding volgt uit de Cabauw � = Dit is dedat formule gepubliceerd door de Bruin die tegenwoordig in 'heuristisch de literatuu vergelijking (3). staat als de formule van Slob-de Bruin. De Bruin vond voor 'goed van water voorzien

Cabauw dat ���� = ������ . We beseffen dat deze afleidingMvolgt uit4de - 2014'heuristisch 9 eteorologica

● ●

Cabauw 2007 − 2012

15

●● ● ●

●

●

5 0 −5

●

●

● ●

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

●

● ● ● ● ● ●●

− 15

− 10

relatieve fout %

10

●

0

100

200

300

D OY (1 jan. = 1,...)

Figuur 2. Relatieve fout in inkomende langgolvige straling (%) als functie van de dag van het jaar (DOY).

(de Bruin, 2014), ritmen getest en verbeterd. Op een enkele uitzondering na grasveld.

vereisen deze andere methodes waterdampdruk, temperatuur van ���� .en informatie over bewolking. Onze methode vereist alleen de gemeten etmaalgemiddelde globale straling K↓ en bevat n van zulke een klein aantal “model”constanten. Flerchinger et al. (2009) e andere optimaliseerden methodes de beschouwde algoritmen en vonden dat de geoptimaliseerde aanpak een fout had van 14 W m-2. Zij vereist alleen de beschouwden ook de methode van Swinbank voor onbewolkte model”constanten. hemel, maar deze presteerde matig. Merk op dat Van Ulden nden dat de en Holtslag (1985) de Swinbank formule succesvol toepasten de methode voorvan Cabauw, maar zij gebruikten de temperatuur op 50 m, die Van Ulden en zelden routinematig beschikbaar is. slechts

maar zij gebruikten

Uit fysisch oogpunt is het niet direct te begrijpen waarom onze schatting van εa geen informatie omtrent luchtvochtigheid veran �� geeneist, terwijl waterdamp toch een belangrijk broeikasgas is. Een verklaring is dat de grootheid

langrijk

��

ngsgraad 1 − � is �

ongeveereen 0.75K Ta. schatting is voor de gemiddelde bewolkingsgraad, waarolking ook bijsamen K0 de globale straling is bij onbewolkte hemel. Deze is in met de relatieve Cabauw ongeveer 0.75KTA. Dus Kr bevat informatie omtrent

de bewolking. In het algemeen hangt bewolking ook samen met luchtvochtigheid. Het blijkt inderdaad dat (1-Kr) redelijk correleert met de relatieve vochtigheid. Dit aspect moet nader eostationaire worden onderzocht. ell et al., 2013;

hatte MSG In globale het laatste decennium zijn er methoden ontwikkeld om ., 2013) en uit beelden van geostationaire weersatellieten, zoals MSG en GOES, K↓ te schatten op km-schaal (Greuell et al., 2013; t zou kunnen Pinker MSG-beelden te and Laszlo, 1992). Wij hebben onze methode toegepast met de geschatte MSG globale straling voor Cabauw en, heel Afrika en volgens het KNMI SICCS – algoritme (Greuell et al., 2013) Ook dit vereist en verkregen nagenoeg dezelfde resultaten als die met lokaal

geschikt is om netto langgolvige straling uit MSG-beelden te schatten op km-schaal voor grote voor delen van Europa, het Midden-Oosten, heel Afrika en een groot deel van Brazilië, iets wat tot op heden onmogelijk leek te zijn. Ook dit vereist nader onderzoek.

Dankwoord Fred Bosveld (KNMI) adviseerde ons omtrent de CESAR database, Jan Fokke Meirink (KNMI) stelde ons de SICCS globale stralingschattingen ter beschikking en de Falkenberg data verkregen we via Frank Beyrich (DWD). Medewerkers van de Wageningen Universiteit stelden via internet de Haarweg-data ter beschikking. We danken de reviewers voor hun commentaar.

Literatuur de Bruin, H. en H. van den Dool, 2012: De kalender, het jaar, de klimatologie en langetermijn-verwachtingen (deel 2). Meteorologica, 2012-04. de Bruin, H. en H. van den Dool, 2014: Het belang van directe waarnemingen van langgolvige straling. Meteorologica, 2014-02. de Bruin, H., 2014: Over referentiegewasverdamping. Meteorologica, 2014-01.

Flerchinger, G. N., W. Xaio, D. Marks, T. J. Sauer, and Q. Yu, 2009: Comparison of algorithms for incoming atmospheric long-wave radiation. Water Resour. Res., 45, W03423, doi:10.1029/2008WR007394.

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.

Pinker, R.T. en I. Laszlo, 1992: Modeling surface solar irradiance for satellite applications on a global scale. J. Appl. Meteor., 31, 194–211.

Trigo, I. et al., 2011: Validation Report Down-welling Longwave Flux (DSLF), EUMETSAT rapport SAF/LAND/IM/VR_DSLF/I_10v1 (zie http://landsaf.meteo.pt/).

Van Ulden, A. P. en A. A. M. Holtslag, 1985: Estimation of atmospheric boundary layer parameters for diffusion applications. J. Climate Appl. Meteor., 24, 1196–1207.

gemeten K↓. Dit zou kunnen betekenen dat onze methode 10

Meteorologica 4 - 2014

Meteorologica 4 - 2014

11

en

Gert-Jan Steeneveld (Wageningen Universiteit)

Het weekend van 8 en 9 maart 2014 was qua weer bijzonder in Nederland, met maximumtemperaturen boven de 20 �C in de zuidelijke en oostelijke delen van het land. Op 9 maart werd het in De Bilt 19.5 �C bij een relatieve vochtigheid van ~45%. Sinds het begin van de metingen in 1901, werd het daar niet eerder zo vroeg in het jaar zo zacht. Nederland was onder de invloed van een groot hogedrukgebied boven het oosten van Duitsland, wat resulteerde in een bijna wolkenloze hemel. Diverse weermodellen, waaronder het ECMWF, voorspelden deze hoge temperaturen niet: vergeleken met observaties waren de voorspelde temperaturen overdag ca. 3 - 5 �C te laag. Dit is een opvallend hoge bias voor weersomstandigheden waarin modellen doorgaans goed scoren. Deze studie gaat op zoek naar de oorzaak van dit modelgedrag, en daarin onderzoeken we met name de rol van bodemvocht en van de parameterisatie van het landoppervlak in het WRF meso- schaal-meteorologisch model.

De rol van bodemvocht De modelverwachtingen gaven de grootste temperatuurafwijkingen in het oosten en zuidoosten van Nederland, en in het aangrenzende deel van westelijk Duitsland. Verder werd de relatieve luchtvochtigheid substantieel overschat. De dynamica van de convectieve grenslaag is in dit geval het overheersende proces dat de 2-m temperatuur (T2m) bepaalt. Gedomineerd door de inkomende zonnestraling is de netto straling aan het aardoppervlak overdag positief. Deze netto straling wordt gebruikt voor de voelbare warmtestroom (opwarming van lucht), de latente warmtestroom (verdamping) en de bodemwarmtestroom. De voelbare warmtestroom verwarmt de grenslaag en genereert turbulentie, waardoor vervolgens de grenslaag ook groeit, en daarnaast ook opwarmt via entrainment. Wanneer in een weermodel de gesimuleerde relatieve vochtigheid te hoog, en de temperatuur te laag is, dan kan dit worden veroorzaakt door een verkeerd gesimuleerde verdeling van de netto straling over de oppervlakte-energiestromen (Tewari et al., 2004). Als aan de verdampingsvraag van de atmosfeer nog niet is voldaan, zorgt teveel bodemvocht voor een te grote latente warmtestroom, en een onderschatting van de voelbare warmtestroom, dus te weinig verwarming van de lucht, en een te dunne grenslaag. Het resultaat is dat het model de oppervlaktetemperatuur overdag onderschat en relatieve vochtigheid overschat in vergelijking met observaties.

De overschatte relatieve vochtigheid geeft aan dat overtollig bodemvocht in het weermodel de reden kan zijn voor de onderschatte luchttemperatuur (Dudhia, 1996).

WRF Experimenten In deze studie onderzoeken we de rol van bodemvocht op de T2m met het Weather Research and Forecasting mesoschaalmodel (WRF, versie 3.1.1; Skamarock et al., 2008). Dit weermodel biedt verschillende opties voor de parameterisatie van de land-atmosfeer interactie. De keuze van het landoppervlakteschema, en bijbehorende bodemvochtwaarden, beïnvloedt de simulatie van de energiebalans en van de luchttemperatuur.

Om de gevoeligheid van WRF voor de parameterisatie van het landoppervlak in kaart te brengen, zijn resultaten van twee schema’s vergeleken. Dit zijn het relatief eenvoudige 5-lagen warmtediffusie-schema en het meer geavanceerde NOAH landoppervlakte schema. Het 5-lagenschema is een model zonder expliciete vegetatie dat de diffusievergelijking voor warmte in 5 bodemlagen oplost. Bodemvochtbeschikbaarheid is in dit schema per seizoen vastgesteld voor elke landgebruikscategorie. Het NOAH schema beschrijft wel expliciet de verdamping door vegetatie via regulering van de stomatale weerstand die afhangt van meteorologische factoren. Daarnaast berekent NOAH de bodemtemperatuur en –vocht voor 4 bodemlagen, analoog aan de methode in het ECMWF. Experiment

Landschema

Bodemvocht

NOAH_ref

Unified Noah

100%

Unified Noah 5-layer thermal diffusion 5-layer thermal diffusion

50%

NOAH_0.5SM 5LAY_ref 5LAY_SWC0.3

5LAY_SCW0.15

Figuur 1. Domeinen in WRF - D01, respectievelijk D02 en D03 met 27km, 9km en 3km resolutie.

12

Meteorologica 4 - 2014

5-layer thermal diffusion

Tabel 1. Overzicht van uitgevoerde WRF experimenten.

100% 50%

25%

22

Cabauw T2m

20

obs NOAH_ref NOAH_50% 5LAY_ref 5LAY_50% 5LAY_25% ECMWF

18 16

temp (oC)

Laura Muntjewerf

1

Om de gevoeligheid van de gemodelleerde luchttemperatuur voor bodemvochtwaarden te bepalen, zijn runs uitgevoerd met zowel de referentie bodemvochtwaarden als met verminderde waarden. Dit omvat in totaal vijf experimenten (Tabel 1), waarvan drie experimenten met het 5-lagenschema: 5LAY_ref zonder veranderingen (bodemvochtbeschikbaarheid = 0.6, i.e.

60% van de openwaterverdamping), 5LAY_50% met 50% van de referentie-bodemvochtbeschikbaarheid (= 0.3) en (= 0.15) en 5LAY_25% met 25% van de referentie-bodemvochtbeschikbaarheid ( = 0.15). De andere twee experimenten zijn gedaan met het NOAH schema: NOAH_ref zonder veranderingen (volumetrisch bodemvochtgehalte = 0.30-0.35 m3/ m3), NOAH_50% met 50% bodemvocht mits niet lager dan het verwelkingspunt voor de betreffende landgebruikscategorie.

Voor de analyse van de experimenten is de modeluitvoer vergeleken met waarnemingen van WMO stations. Omdat de weersverwachtingen de grootste afwijkingen gaven in het zuidoosten van Nederland en het aangrenzende deel van Duitsland is het modelgedrag voor Düsseldorf vergeleken met dat voor het centraal in Nederland gelegen Cabauw. Voor de evaluatie van de grenslaagdikte gebruiken we de radiosonde in Essen (Duitsland), die representatief is de regio west Duitsland. Ook is de ECMWF-prognose van 7 maart 2014, 00 UTC vergeleken met de waarnemingen.

14

12 10

8 6 4

2 0

6

12

18

24

time (h)

30

36

42

48

Figuur 2a. Waargenomen en gemodelleerde (WRF en ECMWF) T2m verwachting voor 8 en 9 maart 6UTC tot 21UTC in Cabauw .

22

Dusseldorf T2m

20

obs NOAH_ref NOAH_50% 5LAY_ref 5LAY_50% 5LAY_25% ECMWF

18

16

temp (oC)

Het onverwachte warme winterweekend van 8 en 9 maart 2014 in Nederland

14 12 10 8

6 4

Modelconfiguratie In dit onderzoek gebruikt WRF drie geneste domeinen (Fig. 1). Het buitenste domein (D01, 41x31 gridpunten) beslaat een deel van Noordwest-Europa met 27 km resolutie. Het tweede domein (D02, 61x46 gridpunten) beslaat de Benelux met 9 km resolutie. De binnenste domein (D03, 61x46 gridpunten) omvat het zuidoostelijke deel van Nederland en het aangrenzende deel van West-Duitsland met 3 km resolutie. Het middelpunt van de buitenste domein is 51.83 °N en 6.25 °E. In de verticale richting gebruiken we 31 modelniveaus, waarvan 16 onder 850 hPa; dit is voldoende om de grenslaag te simuleren.

We gebruiken de landgebruikskaart van de USA Geological Survey met ruimtelijke resolutie van 2’, 1’, en 30’’ voor D01, D02 en D03 respectievelijk. De begin- en randvoorwaarden van de meteorologische gegevens zijn aangeleverd door de ECMWF operationele analyse (6-uurlijks) op een ruimtelijke resolutie van 0.15°. WRF beschikt over verschillende parametrisatie-opties; de hier gebruikte schema’s zijn samengevat in Tabel 2. Het model is gestart om 7 maart 2014, 00 UTC en loopt, inclusief een spin-up van 24 uur, tot 10 maart 2014, 18 UTC.

Fysisch proces Landoppervlak

Schema 5-layer or Unified Noah

Microfysica Kortgolvige straling Langgolvige straling (LW) Oppervlaktelaag Grenslaagturbulentie Convectie

WSM-6 Goddard RRTM MM5 YSU Grell-Freitas

Tabel 2. Geselecteerde parameterizatieschema’s in WRF.

2 0

6

12

18

24

time (h)

30

36

42

48

Figuur 2b. Waargenomen en gemodelleerde (WRF en ECMWF) T2m verwachting voor 8 en 9 maart 6UTC tot 21UTC in Düsseldorf.

Resultaten – tijdreeksen 2 meter temperatuur (T2m). Fig. 2 toont de tijdreeks van de WRF uitvoer tussen 06 UTC en 21 UTC voor 8 en 9 maart voor Cabauw (Fig. 2a) en Düsseldorf (Fig. 2b) in domein 3.

Op 8 maart is de waargenomen T2m vergelijkbaar op de twee locaties, terwijl het op 9 maart in Düsseldorf wat warmer is dan in Cabauw. De maxima vallen tussen 14 UTC en 15 UTC. Het is duidelijk dat de WRF referentie-runs een duidelijke dagelijkse gang simuleren, maar de maxima worden vooral op 9 maart onderschat. Op die dag bedraagt de onderschatting voor Cabauw ~1 K voor NOAH_ref, en ~3 K voor 5LAYER_ ref. De onderschatte maxima zijn het meest prominent te zien voor Düsseldorf, waar NOAH_ref een onderschatting van ~3 K oplevert, en waar 5LAYER_ref de middagtemperatuur ~5 K lager schat dan werd waargenomen. Hiermee bevestigen de WRF runs het modelgedrag van het ECMWF en andere modellen (ook geplot in Fig. 2).

Over het algemeen geven de experimenten met verminderd bodemvocht (NOAH_50%, 5LAY_50% en 5LAY_25%) de maximumtemperatuur op beide dagen beter weer dan de referentieruns. Zowel de NOAH_50% en de 5LAY_25% run leveren voor beide locaties maxima op die ca. 3 - 3.5 K hoger zijn dan de referentie. De statistische evaluatie uitgedrukt in de zgn. Index of Agreement (IoA, Willmott, 1982) met een range tussen 0 (lage score) en 1 (hoge score), en de rootmean-square-error (RMSE) laat ook verschillen in score zien tussen de twee locaties, (Tabel 3). NOAH_ref doet het in beter Cabauw dan in Düsseldorf. Met de kleinste RMSE van 1.07 K en een IoA = 0.984, benadert het 5-lagenschema met de laagste bodemvocht (5LAY_25%) de observaties Meteorologica 4 - 2014

13

van RH, in Düsseldorf liggen deze in het algemeen lager dan in Cabauw, vooral op zondag 9 maart.

200 150

obs

H (W/m2)

100

NOAH_ref

50

NOAH_50% 5LAY_ref

0 0

6

12

18

24

30

36

42

48

5LAY_50% 5LAY_25%

-50 -100 -150

time (h)

Figuur 3a. Gemodelleerde (WRF) en waargenomen voelbare warmtestroom H in Cabauw voor 8 en 9 maart 2014.

250

LE (W/m2)

200 150

obs

100

NOAH_50%

NOAH_ref 5LAY_ref 5LAY_50%

50

5LAY_25%

0 0

-50

6

12

18

24

30

36

42

48

time (h)

Figuur 3b. Gemodelleerde (WRF) en waargenomen latente warmtestroom LE in Cabauw voor 8 en 9 maart 2014.

het best in Cabauw. In Düsseldorf doet het experiment met verminderd bodemvocht in het NOAH schema dat het beste (NOAH_50%), met een RMSE van 0.94 K en een IoA van 0.987. De verlaging van het bodemvocht in het 5-lagenmodel resulteert in een toename van de IoA van 0.749 naar 0.941, en een reductie van de RMSE van 4.05 K naar 1.97 K. De WRF runs met verlaagd bodemvocht presteren ook duidelijk beter dan het operationele ECMWF model.

De modelgevoeligheid van T2m in de twee landoppervlakte schema’s voor bodemvocht zijn geschat voor de gesimuleerde maximumtemperatuur. De modelgevoeligheid van luchttemperatuur voor bodemvocht volgt zoals verwacht een negatief verband. De bodemvochtwaardes van de twee schema’s kunnen niet met elkaar vergeleken worden omdat ze niet dezelfde fysische betekenis hebben. In het NOAH schema is dat het volume water per volume grond, en in het 5-lagenschema is het een reductiefactor t.o.v. de verdamping van een open meer.

We kunnen niet zien welk schema gevoeliger is.

Relatieve vochtigheid (RH). Alle experimenten simuleren een theoretisch verwachte evolutie van RH: hoge waarden in de vroege ochtend, afnemend tot de middag en weer toenemend na zonsondergang. Ook is de feedback tussen vochtigheid en warmte duidelijk: experimenten die hogere temperaturen simuleren tonen lagere RH waarden. De modeluitvoer van de experimenten loopt echter sterk uiteen. Geen van de experimenten schat de RH correct voor beide dagen. Wel kan uit de data worden opgemaakt dat in Cabauw het 5-lagenschema de evolutie van RH beter simuleert dan NOAH, waar in Düsseldorf het NOAH schema beter past. Wat betreft de waarden 14

Meteorologica 4 - 2014

Oppervlakte-energiestromen. De oppervlakte-fluxen zijn alleen geanalyseerd voor Cabauw, omdat er geen gegevens beschikbaar waren voor Düsseldorf. Fig. 3 toont de evolutie van de voelbare (H) en latente (LE) warmtestroom voor 8 en 9 maart in Cabauw. Een negatief verband tussen H en LE is aanwezig wanneer de verschillende experimenten worden vergeleken. Dit is het feedbackmechanisme dat de verwarming van de grenslaag controleert: als H toeneemt wordt LE kleiner en andersom. Ook het gemodelleerde verband met bodemvocht gedraagt zich zoals in theorie. Wanneer bodemvocht is verminderd bij ofwel het NOAH schema of het 5-lagenschema, wordt de luchtvochtigheid lager. Dit is te zien aan een grotere H en een kleinere LE in de experimenten NOAH_50% en 5LAY_50%, en voornamelijk in 5LAY_25%.

In vergelijking met de observaties, is LE redelijk goed gesimuleerd door de experimenten met verlaagde bodemvochtwaarden. Verrassend genoeg wordt H echter het best gereproduceerd door de experimenten met de referentiewaarde voor bodemvocht. De experimenten met verlaagd bodemvocht reproduceren de T2m het beste (NOAH_50% en 5LAY_25%), maar deze experimenten tonen de grootste overschattingen van de voelbare warmtestroom H, gecombineerd met een kleine onderschatting in LE. Het is niet duidelijk welk aandeel verwarming door entrainment aan de top van de grenslaag hierin heeft.

Grenslaaghoogte. De grenslaaghoogte is nodig om te kunnen beoordelen welke factor de T2m grotendeels bepaalt: verwarming aan de oppervlakte door H, of verwarming aan de top van de grenslaag door entrainment. In het bijzonder relevant, gezien de verrassende modeluitvoer voor voelbare warmte hierboven. De grenslaaghoogte is onderzocht voor Cabauw en Essen. In Cabauw geven de modelexperimenten een maximale grenslaaghoogte tussen de 660 en 940 m op 8 maart, en tussen de 500 en 750 m op 9 maart. Voor Cabauw zijn geen observaties beschikbaar. In Essen varieert de gemodelleerde maximale grenslaaghoogte tussen de 640 en 820 meter op 8 maart en tussen de 440 en 590 m op 9 maart. De observaties in Essen geven een grenslaaghoogte van 700 m op 8 maart, 12 UTC, en 500 m op 9 maart, 12 UTC. Zowel in Cabauw als in Essen toont de grenslaag een snelle groei op 8 maart en rap verval op beide dagen. De grenslaag is veel dieper voor de runs met verlaagd bodemvocht. Dit is theoretisch gezien logisch: minder bodemvocht levert een kleinere LE en een grotere H, en daarom een diepere grenslaag. Dit zou lagere luchtvochtigheidswaarden moeten geven vanwege het grotere volume binnen de grenslaag. De tijdsreeksen van de relatieve vochtigheid laten dit inderdaad zien.

Discussie De oorzaak van de onderschatte maximumtemperaturen ligt duidelijk voor een deel in een te laag bodemvocht in de weermodellen. Helaas word bodemvocht slechts beperkt gemeten voor operationele doeleinden. Het verlaagd bodemvocht is vermoedelijk een gevolg van een relatief lage regenval in zuidoostelijk Nederland en het Ruhrgebied in de periode voorafgaande aan het warme weekend. In Cabauw bedroeg het neerslagoverschot (neerslag - Makkinkverdamping) over de periode 1 februari – 9 maart 39 mm, maar in Maastricht was

het neerslagtekort over diezelfde periode 5 mm. In de decade voorafgaande aan de warme weekend bedroeg het tekort daar ruim 10 mm. Deze waardes suggereren dat de toplaag van de bodem in oost Nederland al voor het warme weekend redelijk was uitgedroogd. Naast de lage neerslaghoeveelheden in de wintermaanden, was de winter ook vrij warm. Dit uitte zich in een vroege ontwikkeling van de vegetatie, waardoor de weermodellen waarschijnlijk ook de zgn. leaf-area index (LAI) onderschatten. Een gevoeligheidsstudie naar de rol van LAI waarbij de minimale LAI voor diverse gewassen werd verhoogd tot 4.0 toonde aan dat WRF met het NOAH schema in dit geval nauwelijks gevoelig was voor de LAI waarde, zowel voor runs met een referentie als met verhoogd bodemvocht.

We hebben gezien dat WRF de T2m het best representeert voor gevallen waarin het model de voelbare warmtestroom substantieel overschat. Voor een soortgelijke synoptische situatie vonden Steeneveld et al. (2011) in een andere WRF studie voor Cabauw ook een substantiële overschatting van de voelbare warmtestroom bij een correcte representatie van grenslaagtemperatuur en -dikte. Een mogelijke verklaring is dat het waargenomen oppervlakte-energiebudget doorgaans niet is gesloten, en dat een deel van de missende energie moet worden toegeschreven aan de voelbare warmtestroom. Deze hypothese is echter lastig te bewijzen.

Deze studie toont duidelijk aan dat een correcte initialisatie van bodemvocht essentieel is voor de modellering van de dagelijkse gang. Met het falen van de operationele versies van de modellen is het ook duidelijk dat representatieve waarnemingen van bodemvochtgehaltes onvoldoende voor handen zijn voor data-assimilatie in operationele weersverwachtingssystemen.

Conclusie Deze studie onderzoekt de rol van initialisatie van bodemvocht op de score van weermodellen voor het anomaal warme winterweekend van 8 en 9 maart 2014. Operationele versies van weermodellen onderschatten de maxima, terwijl WRF de waargenomen maxima in centraal Nederland en in het westelijke deel van Duitsland goed reproduceert, mits het bodemvocht substantieel verlaagd wordt. Deze benodigde verlaging is in overeenstemming met het geaccumuleerde neerslagtekort in zuidoost Nederland en in het Ruhrgebied.

WRF lijkt in dit geval niet gevoelig voor parametrisatiekeuze van de landoppervlakte. Het “eenvoudige” 5-lagenschema doet het net zo goed als het “geavanceerde” NOAH schema.

In Cabauw doet het 5-lagenschema het beter terwijl in Düsseldorf het NOAH schema het best presteert. WRF is wel gevoelig voor bodemvochtwaardes in de simulatie van luchttemperaturen.

Dankwoord Dit project is uitgevoerd in het kader van het vak ‘Atmospheric Modelling’ aan Wageningen Universiteit. Wij danken Robert Mureau en Wim van den Berg (MeteoGroup), die dit onderwerp voorstelden, voor het verstrekken van hun operationele WRF resultaten, en Marina Sterk, en Jordi Vilà voor hun begeleiding. We bedanken het KNMI voor het beschikbaar stellen van de waarnemingen van Cabauw en van het operationele waarnemingennetwerk, en het ECMWF voor het beschikbaar maken van de operationele analyse en forecast.

Noten 1 Laura.muntjewerf@wur.nl Literatuur Dudhia, J. (1996). A multi-layer soil temperature model for MM5. In: Preprints, The Sixth PSU/NCAR mesoscale model users’ workshop – July 1996 (pp. 22-24).

Skamarock W., Klemp, J. B., Dudhia, J., Gill, D. O., Barker, D. M., Duda, M.,.. & Powers, J. G. (2008). A description of the advanced research WRF version 3. NCAR technical note NCAR/TN/u2013475. National Center For Atmospheric Research Boulder Colorado; Mesoscale and Microscale Meteorology Division. http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/arw_v3_bw.pdf Steeneveld, G. J., L. F. Tolk, A. F. Moene, O. K. Hartogensis, W. Peters, and A. A. M. Holtslag (2011), Confronting the WRF and RAMS mesoscale models with innovative observations in the Netherlands: Evaluating the boundary layer heat budget, J. Geophys. Res., 116, D23114, doi:10.1029/2011JD016303.

Tewari, M., F. Chen, W. Wang, J. Dudhia, M. A. LeMone, K. Mitchell, M. Ek, G. Gayno, J. Wegiel, and R. H. Cuenca, 2004: Implementation and verification of the unified NOAH land surface model in the WRF model. 20th conference on weather analysis and forecasting/16th conference on numerical weather prediction, pp. 11–15.

Willmott, C.J, 1982: Some Comments on the Evaluation of Model Performance. Bull.

Amer. Meteor. Soc., 63, 1309–1313.

Cabauw Experiment NOAH_REF NOAH_50% 5LAY_ref 5LAY_50% 5LAY_25% ECMWF forecast 00UTC7Maart

Düsseldorf

IoA 0.967 0.938 0.938 0.979 0.984

RMSE (K) 1.35 2.04 1.61 1.16 1.07

IoA 0.878 0.987 0.749 0.879 0.941

RMSE (K) 2.55 0.94 4.05 2.77 1.97

0.949

1.89

0.933

3.67

Tabel 3. Statistische modelevaluatie voor de T2m uitgesplitst voor Cabauw en voor Düsseldorf: Index of Agreement (IoA) en root-mean square error (RMSE).

Meteorologica 4 - 2014

15

Sporen van scheepvaart op satellietbeelden

enigen visrechten bezitten.

Fig. 2 toont data van één overkomst van de VIIRS op 24 september 2012. Als informatie van verscheidene dagen of perioden in één beeld wordt gepresenteerd worden de visserijlichten en de daarbij optredende patronen nog duidelijker zichtbaar. Zo geeft Fig. 3 een ‘optelsom’ van wat er is waargenomen tijdens 312 omwentelingen van de Suomi-NPP op 9 dagen in april 2012 en op 13 dagen in oktober 2012. Het markantst is nu de strakke, oostelijke begrenzing van een gebied met een overvloed aan visserijlichten ten zuiden van het door talrijke lichten van vissersschepen omgeven Zuid-Koreaanse eiland Jejudo. De contouren van het eiland tekenen zich overigens eveneens duidelijk af door de vele lichtbronnen in de buurt van de kust.

Kees Floor De scheepvaart laat op de beelden van aardobservatiesatellieten soms sporen achter die de aanwezigheid van de schepen verraden. Zo zijn op ‘momentopnamen’ in het zichtbaar licht nu en dan langwerpige, door schepen veroorzaakte wolkenpluimen te zien in stratocumulusvelden boven zeeën en oceanen. Daarnaast tonen vergelijkbare nachtopnamen van het VIIRS dag/nachtkanaal af en toe lichtpuntjes die vooral afkomstig zijn van de in sommige regio’s rijkelijk van verlichting voorziene vissersboten. De visserijlichten en de patronen waarin ze zich voordoen zijn extra duidelijk waarneembaar als niet wordt gewerkt met momentopnamen, maar informatie van verscheidene dagen of perioden in één beeld wordt gepresenteerd. Tenslotte kunnen we op satellietbeelden van NO2-concentraties sommige veelgebruikte scheepvaartroutes gemakkelijk terugvinden; de informatie moet dan bij voorkeur wel betrekking hebben op perioden van enkele jaren.

Scheepswolken op VIS-beelden Bij rustig weer aan de flanken van hogedrukgebieden boven de oceaan laten schepen af en toe langwerpige wolkensporen achter in de uitgestrekte stratocumulusvelden aan de bovenzijde van de maritieme grenslaag. De sporen waaieren enigszins uit, lijken soms wat te zigzaggen en hebben daardoor wel wat weg van rookpluimen (Fig. 1). Ze lijken zich, anders dan wolkenstraten (evenwijdig aan de windrichting) of lijgolven achter gebergten (loodrecht op de wind), weinig aan te trekken van de heersende windrichting. Dergelijke scheepswolken (Engels: anomalous cloud lines, ship trails of ship lines) kun-

nen tot duizend kilometer lang worden en variëren in breedte van enkele kilometers, dicht bij het schip, tot enkele tientallen kilometers op grotere afstand. De wolkenpluimen blijven enkele uren tot enkele dagen in tact.

Scheepswolken ontstaan doordat scheepsmotoren verbrandingsgassen uitstoten die warmer zijn dan de omringende lucht; ze stijgen daardoor langzaam op naar de bovenkant van de maritieme grenslaag. De verbrandingsproducten bestaan onder andere uit zwaveldioxide, dat hygroscopische sulfaatdeeltjes kan vormen. De sulfaatdeeltjes fungeren als

Figuur 2. Nachtelijk zichtbaarlichtbeeld (VIIRS/DNB) van de Oost-Chinese Zee, 24 september 2012. Er zijn daar talrijke, van verlichting voorziene vissersboten actief. Zuid-Korea baadt in het licht; in Noord-Korea is het donker. Bron: NASA.

effectieve condensatiekernen. In de rookpluim is het aantal condensatiekernen veel groter dan daarbuiten. Dit geldt des te sterker voor de oceaanlucht waarin de scheepswolken zich gewoonlijk vormen; deze blijkt namelijk van zichzelf relatief schoon te zijn en weinig werkzame condensatiekernen te bevatten. Daarom zien we de scheepswolken ook alleen op de oceanen. Boven de Middellandse Zee of de Oostzee zijn ze nooit waargenomen omdat de lucht er altijd over land komt aanwaaien en daardoor niet zuiver genoeg is. Boven de Noordzee komen wolkensporen van schepen wel eens voor; bij noordwestenwinden kan de zuivere oceaanlucht namelijk ook over de Noordzee uitstromen.

Het aantal druppeltjes in de stratocumulus neemt door de extra condensatiekernen uit de rookpluim toe en de wolk gaat meer zonlicht terugkaatsen. Verdere uitbreiding en uitdunning van het wolkenspoor naar boven toe wordt tegengegaan door de subsidentie-inversie aan de bovenzijde van de maritieme grenslaag. Soms ontstaan aan beide zijden van het wolkenspoor neerwaartse bewegingen die de eventueel aanwezige bewolking naast de scheepswolken doen verdwijnen. Als het proces van wolkenvorming enige tijd heeft geduurd, is het schip zo ver weg dat geen nieuwe uitlaatgassen de wolk nog kunnen bereiken. Het wolkenspoor dijt uit en wordt breder dan een jonger gedeelte van dezelfde scheepswolk.

Figuur 1. Scheepswolken boven de Golf van Biskaje en voor de kust van Portugal, 25 juni 2012. De bruine tinten linksonder worden veroorzaakt door Saharastof. Bron: Terra/MODIS, NASA.

16

Meteorologica 4 - 2014

Visserij op VIIRS/DNB-beelden Schepen kunnen hun aanwezigheid ook verraden door het overvloedig gebruik van licht. Dat doen ze bijvoorbeeld boven de Atlantische Oceaan bij de vangst van pijlinktvis in de wateren rond Argentinië en de Falklandeilanden (niet afgebeeld).

Ook op de Oost-Chinese Zee en de daarvan deel uitmakende Gele Zee hanteren de vissers felle lichtbronnen. De verlichting is zichtbaar op momentopnamen in het dag/nachtkanaal (DNB) van de Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) op de Amerikaanse aardobservatiesatelliet SuomiNPP (bijvoorbeeld Fig. 2). Op de nachtelijke zichtbaarlichtbeelden zijn daar talrijke lichte plekken te zien, veroorzaakt door vissersboten; de lichten van deze schepen vertonen veelal lijnvormige patronen, zoals op de Gele Zee duidelijk is te zien.

De patronen met lichtbronnen volgen de grenzen van rijke visgronden, de landsgrenzen of de grenzen van exclusieve economische zones, waarin de burgers van het eigen land als

Fig. 3 is een detail uit de door NASA gepubliceerde zogeheten black marble beelden, waarin de posities van nachtelijke lichtpuntjes van over de hele aardbol in gele tinten zijn weergegeven op een gekleurde achtergrond. Talrijke steden, verkeerswegen en andere sporen van menselijke activiteit of aanwezigheid in de nacht, zijn op deze beelden terug te vinden; ze geven, zoals NASA het enigszins hoogdravend formuleert, de voetafdruk van de menselijke beschaving op aarde.

De black marble beelden bevatten geen informatie over de kleuren van de lichtbronnen; elke lichtbron heeft dezelfde tint.

Vergelijking met foto’s vanuit het ISS laat zien dat de werkelijkheid kleurrijker is. Fig. 4 toont visserijlichten in Straat Korea, tussen Zuid-Korea en Japan; de zeestraat verbindt de Oost-Chinese Zee met de Japanse Zee. De lichten hebben de blauwe tint van xenon-lampen. De buitenverlichting van ZuidKorea neigt meer naar oranje, de kleur van kaliumlicht, terwijl in de Japanse verlichting het groen van kwiklampen beter is vertegenwoordigd.

Figuren 2 en 3 tonen ook duidelijke verschillen in aantallen lichtbronnen tussen het noorden en het zuiden van het Koreaans Schiereiland. Wereldwijd staat Zuid-Korea op een tiende plaatst voor wat betreft energieverbruik, terwijl we NoordKorea terugvinden op positie 73.

Figuur 3. De Oost-Chinese Zee bij nacht. Data verzameld door VIIRS/ DNB op 9 dagen in april 2012 en op 13 dagen in oktober 2012. Bron: NASA. Meteorologica 4 - 2014

17

satelliet Aura, de Gome (Global Ozone Monitoring Experiment) op de ESA-satelliet ERS-2, de GOME-2 op de MetOp-A en de SCIAMACHY op de Envisat. Zo toont Fig. 5 OMI-metingen van NO2 over de periode 2005 tot 2012. De scheepsroutes tekenen zich af in een donkerder tint oranje (veel NO2) tegen een achtergrond van lichter oranje (minder NO2). Het meest markant is de route van Sri Lanka naar Singapore. Verder zijn er routes te volgen van Singapore naar het noordoosten, op de Rode Zee en op de Golf van Aden.

Ook op de Grote Oceaan en de Atlantische Oceaan is de scheepvaart intensief; de OMI-metinFiguur 4. Blauwgetinte visserijlichten boven Straat Korea, 11 oktober 2013. Foto gemaakt vanuit het ISS. gen tonen er echter geen duideBron: NASA/ISS037-E-12066. lijke scheepsroutes. Ze waaieren er namelijk uit doordat men gebieden met ruig weer probeert te Scheepsroutes op OMI-beelden â&#x20AC;&#x2DC;omzeilenâ&#x20AC;&#x2122;en de vormen van de continenten de scheeproutes hier Een derde manier waarop schepen op satellietbeelden sporen minder in een keurslijf dwingen. Verder is er in de buurt van de van hun aanwezigheid kunnen achterlaten, is via de uitstoot continenten ook verontreiniging afkomstig van bronnen op het land of de offshore-industrie die de sporen van de scheepvaart van de scheepsmotoren. Deze bevat onder andere stikstofdimaskeert. oxide (NO2), waarvan de concentraties vanuit de ruimte gemeten kunnen worden door instrumenten als de Nederlands-Finse OMI (Ozone Monitoring Instrument) op de Amerikaanse

Figuur 5. Concentraties NO2 volgens OMI-metingen over de jaren 2005-2012. Intensief gebruikte scheepsroutes teken zich donkerder af tegen een lichtere achtergrond. Bron: NASA.

18

Meteorologica 4 - 2014

Meteorologica 4 - 2014

19

lag het zwaartepunt van een hogedrukgebied foto: Theo Kiewiet boven de Noordzee. Het resultaat was een ‘spiegel’glad wateroppervlak.

WEERBEELDEN

2 april 1973

foto: Theo Kiewiet Weerbeelden

Huug van den Dool (NOAA)

De avond valt over het Wad. Op 1 september

De avond valt over het wad. Op 1 september lag het zwaartepunt van een hogedrukgebied lag het zwaartepunt van een hogedrukgebied boven Noordzee.

Het resultaat boven de de Noordzee.

Het resultaat was een was een ‘spiegel’glad wateroppervlak. ‘spiegel’glad wateroppervlak.

Foto: Theo Kiewiet.

foto: Theo Kiewiet

Zonnestralen werken zich door een mistlaag tijdens de ochtend van wat een fraaie herfstdag zou worden. Foto: onnestralen werken zich door een mistlaag tijdens de François htend van wat eenDebets fraaie herfstdag zou worden. Foto:

ançois Debets

Zonnestralen werken zich door een mistlaag tijdens de ochtend van wat een fraaie herfstdag zou worden. Foto: Zonnestralen werken zich door een mistlaag tijdens de François Debets ochtend van wat een fraaie herfstdag zou worden.

Foto: François Debets.

Op 8 juni ontstonden er boven NoordOp Frankrijk 8 juni zware ontstonden er buiencomplexen. boven NoordIn sommige Frankrijk zware gevallen was er buiencomplexen. sprake van een In sommige gevallen was er zoals ‘supercel’, sprake van een Reims deze nabij ‘supercel’, zoals (Frankrijk). De deze nabij Reims buien wisten laat (Frankrijk).

De in de avond buien wisten laat ons land te bereiken. in de avond ons landFoto: te bereiken.

Peter Foto: Peter Vancoillie.

Vancoillie.

Wat ik hier te vertellen heb zal niemand mij kunnen navertellen. Ik mag van geluk spreken dat ik het zelf kan navertellen.

U moet begrijpen dat ik in 1973, nog jong, in de van Brakelstraat te Utrecht woonde. De van Brakelstraat is vernoemd naar een zeeheld die Michiel de Ruyter heeft uitgescholden. Ik was student, al wel doctorandus, maar werkend aan een proefschrift op het IMOU waar ik een 0,4 deeltijdbaantje had. Als verklaard tegenstander van de auto deed ik alles op de fiets of met het OV. Mijn ouderlijk huis staat in Waddinxveen, en vrij regelmatig fietste ik op vrijdag laat naar Waddinxveen en op maandag vroeg weer terug naar Utrecht. Naast de deur is het niet, een kleine 50 km, maar daar draaide ik toen m’n hand niet voor om. Dat wil zeggen, onder normale omstandigheden.

Op vrijdagavond 30 maart 1973 was ik naar Waddinxveen gefietst, niet vermoedend dat de terugtocht twee en een halve dag later het avontuur van m’n leven zou worden. Weersverwachtingen waren toen nog niet zo goed. Thuisblijven op vrijdag vanwege de weersverwachting voor maandag kwam nooit bij me op. Op maandagochtend 2 april waaide het keihard uit het zuiden, dwars op m’n route; dat was niet te befietsen. Maar ik moest naar Utrecht! En niet alleen ik, maar ook mijn rijwiel.

Ik fietste naar het NS station te Waddinxveen waar bleek dat m’n fiets de trein niet in mocht. Maar zonder fiets naar Utrecht was ondenkbaar. Ik had naar Gouda kunnen rijden om te zien of ik daar wel op de trein mocht, maar als je naar Gouda kunt fietsen, rij dan maar gewoon door naar Utrecht en laat de NS met z’n rotregels de pip krijgen. Hier spreekt een der eerste Op 8 juni leden van de ANWB. Als aankomend vakman had ik natuurontstondenlijk er een behoorlijk beeld van de weerssituatie. Ik wachtte tot de wind van zuid naar zuidwest zou zijn gedraaid en luisterde boven Noordondertussen naar onheilspellende weersverwachtingen op de radio. Tegen het middaguur klaarde het wat op, het regende Frankrijk zware minder en ik besloot, tegen het ouderlijk advies in, NU naar buiencomplexen.

Utrecht te fietsen. Het stormde inmiddels, maar ik had de In sommigezuidwestenwind grotendeels in de rug. Ik nam aan dat de regen niet veel zou voorstellen tot het koufront in de middag gevallen was er aandrong. Het was NU of nooit. Het werd NU.

sprake van een Ik zou het verslag kort kunnen houden: met aangeknepen rem‘supercel’, zoals men reed ik op een herenfiets naar Utrecht waar ik in recorddeze nabij Reims tijd arriveerde: 1 uur en 47 minuten.

(Frankrijk). Ik De had de gevaarlijke wind dan wel mee, gemiddeld, maar de buien wisten weglaat van Waddinxveen naar Utrecht, vrijwel van west naar oost, is niet recht. Af en toe reed ik een kilometertje naar het in de avond ons zuidoosten en had de wind dan van opzij. Op een smalle weg land te bereiken. tussen de Reeuwijkse Plassen reed ik onder een hoek van 45 Foto: Petergraden (zo leek het) hangend naar rechts tegen de zuidwestenwind in, die daar dwars op de weg stond. Het regende nauweVancoillie. lijks, maar de golven uit de plas sloegen over de weg zodat

Redactie Rob Sluijter. voor deze rubriek kunt u insturennaar naar weerhaan@gmail.com weerhaan@gmail.com edactie Rob Sluijter.

Foto’s Foto’s voor deze rubriek kunt u insturen

Op 8 juni ontstonden er boven Noord-Frankrijk zware buiencomplexen. In sommige gevallen was er sprake van een ‘supercel’, zoals deze nabij Reims (Frankrijk). De buien wisten laat in de avond ons land te bereiken. Foto: Peter Vancoillie.

Redactie Rob Sluijter. Foto’s voor deze rubriek kunt u insturen naar weerhaan@gmail.com

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

20

Meteorologica 4 - 2014

ik natter dan nat werd en flink onder het schuim zat dat de brekende golven daar langs de oever deponeerden. Ik begreep inmiddels dat ik iets heel doms aan het doen was. Teruggaan kon niet meer want tegen de wind in fietsen was uitgesloten.

Ik ging dus verder. Er was zo goed als niemand op straat. Hier en daar liep een gedesoriënteerde fietser, met z’n voertuig aan de hand, die er per vergissing op uitgetrokken was; ja, moet je maar naar het weerbericht luisteren! Ik knalde voort, gejaagd

door de wind en door de door mij ingeschatte noodzaak naar Utrecht te gaan. Ik had geen tijd te verliezen want dat koufront wilde ik per se voor blijven. De lucht was vol gebulder van de turbulente wind, en van zwiepende takken, draden en palen die op breken stonden. Hard rijdend op de fiets denk je niet gewoon, maar half on(der)bewust. Ik dacht aan Beaufort, meters per seconde, kilometer per uur, miles per hour, knopen, land en nautische mijlen, windkracht en windsnelheid, het bekende ratjetoe waar de gemiddelde gebruiker absoluut niet wijzer van wordt. Als een windstoot mij weer eens bijna de sloot inwoei, kon ik relativerend denken: gelukkig dat we die over 10 minuten moeten middelen.

Woerden met hoge snelheid naderend voelde ik een duisternis achter me groeien. Ik keek ongerust om en zag een zeer donkere lucht aan de westelijke horizon. Iedere paar minuten keek ik om of het dichterbij kwam. Het ging hier dus om het verschil in snelheid tussen mezelf en het koufront. Ik kon het front niet voorblijven, het ging veel harder dan de 30 km per uur die ik reed. Tussen Woerden en Harmelen, daar waar mijn route langs de Oude Rijn kronkelt werd het korte tijd vrijwel donker. Het gebulder in de lucht nam verder toe.

Straten en tuinen lagen vol afgebroken twijgen en takken, en her en der ook grote takken of zelfs een hele boom. De lucht was vol met rommel die niet aan de grond verankerd was.

Het moment suprême naderde. Ongeveer 10 meter voor mij vlogen twee dekplaten van een silo dwars over de weg. Ik keek naar het dwaze flottielje, stelde vast dat er geen derde plaat aankwam en remde niet eens. Het had me de kop kunnen kosten. De platen sloegen met enorm lawaai in de boomgaard van de overburen. Ik had geen tijd stil te staan bij de risico’s.

Loop je meer risico als je beweegt dan als je stilstaat? Voorbij Harmelen is de weg naar Vleuten recht en de geruimde wind blies mij voort zoals ik nog nooit had meegemaakt, soms wel 40 – 50 km per uur, een snelheid waar mijn herenrijwiel niet bepaald voor gebouwd was. Een prima dag om niet voor stoplichten in Utrecht te wachten. Er lag gebroken glas en dakpannen op straat. Alle regels negerend, er was niemand op straat trouwens, arriveerde ik gezond van lijf en leden, maar nat tot op mijn ziel in de van Brakelstraat. De hospita kon niet begrijpen waar ik vandaan kwam. Uit Waddinxveen, dat kan niet met dit weer. Nee, ik was niet fluitend langs velden en wegen gekomen. Het land lag plat.

De storm van 2 april 1973 is de geschiedenis ingegaan als een van de zwaarste in Nederland ooit. Op het KNMI lijstje http://www.knmi.nl/klimatologie/lijsten/zwarestorm.html vind men voor deze dag de toppers Beaufort 11, uurgemiddelde wind 31 m/s, en een windstoot van 155 km/uur; allemaal aan de kust natuurlijk. Er vielen helaas enkele doden en vele gewonden. De zeeheld Radio Veronica, stuurloos, werd op het strand geworpen. Ten Kate en Zwart hebben er een heel mooi verslag van gemaakt (kom er nog eens om!), KNMI V-256 (http://www.knmi.nl/bibliotheek/knmipubVerslag/Verslag256. pdf). Wat wel ontbreekt in dat verslag is de unieke ervaring van de eenzame fietser.

Meteorologica 4 - 2014

21

Het Buys Ballot najaarssymposium 2014 Gert-Jan Steeneveld (WUR), met bijdragen van Ivo van Hooijdonk, Brice Noël, Folmer Krikken, Claudia Wieners S9

Het meeste Nederlands onderzoek op het brede gebied van de atmosfeerwetenschappen is ondergebracht in de Buys Ballot onderzoeksschool (BBOS) waarin meerdere universiteiten en onderzoeksinstituten zijn verenigd. Op het jaarlijkse BBOS najaarssymposium presenteren promovendi hun resultaten en krijgen feedback op hun werk. Dit jaar waren we te gast bij het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) op Texel. Hieronder berichten vier promovendi over hun onderzoek.

Het is welbekend dat grondvorst en laaghangende mist vooral voorkomen in nachten met een heldere hemel en zwakke wind.

In dit type nachten wordt de nachtelijke grenslaag dun en ‘zeer stabiel’. Nachten met een sterke wind of bewolking, daarentegen, blijven vaak relatief warm en turbulent, dit noemen we ‘zwak stabiel’.

In het begin van de nacht is de turbulente neerwaartse warmtestroom H de belangrijkste bron van energie voor het aardoppervlak. De netto stralingsemissie zorgt juist voor een verlies van energie (voor een helder nacht, typisch 40 W m-2). Interessant genoeg volgt uit analyse dat bij gegeven wind de turbulente warmtestroom gelimiteerd is tot een zeker maximum (bv. een 40-m wind van 8 m s-1 geeft Hmax = 51 W m-2, terwijl voor 3 m s-1 geldt dat Hmax = 2.5 W m-2). Het moge duidelijk zijn dat in het laatste geval een warmtetekort ontstaat waardoor de grondlaag sterk afkoelt. In het eerste geval kan een warmteevenwicht bereikt worden en blijft de oppervlaktekoeling beperkt. Weermodellen blijken echter niet goed in staat deze twee situaties te onderscheiden.

In het onderzoek is gebruik gemaakt van observaties (Cabauw, KNMI) ondersteund door fundamentele, theoretische analyse.

Ruim 10 jaar aan data levert meer dan 1400 heldere nachten.

Door observaties van vele nachten te middelen (~ 50-150 per groep) houden we alleen het typisch gedrag over, waaruit de karakteristieke dynamica van de stabiele grenslaag gedestilleerd kan worden. De analyse voorspelt dat de windsnelheid genormaliseerd dient te worden met de zogenaamde ‘minimale windsnelheid’ waarvoor nog juist een warmte-evenwicht bereikt wordt (Fig. 1). Op basis van deze nieuwe parameter is het mogelijk het typische gedrag van een nacht te voorspellen, namelijk ‘zwak stabiel’ of ‘zeer stabiel’.

De invloed van zomerse sneeuwval op de massabalans van de Groenlandse ijskap Brice Noël (Instituut voor Marien and Atmosferisch onderzoek Utrecht) Gedurende de laatste decennia heeft Arctische opwarming het massaverlies van de Greenland Ice Sheet (GRIS) versneld.

Afsmelting aan het oppervlak wordt vooral gedreven door de absorptie van kortgolvige straling op de GRIS. Daarom is het albedo een primaire factor voor de oppervlakte-massabalans (OMB), d.w.z. sneeuwval accumulatie minus ablatie (sublimatie en afvoer van smeltwater). Onlangs is een aanhoudende vermindering van het oppervlakte-albedo waargenomen in zowel de ablatiezone (OMB < 0 en terreinhoogte lager dan 1500 m) en accumulatiezones (OMB > 0; terreinhoogte > 1500 m) van de GRIS. Dit leidde tot extra smelt, en een verruiming van de ablatiezone richting het binnenland, en daardoor een eerdere blootstelling van het donkere ijs aan het begin van het smeltseizoen. Dit resulteert in een verdere versterking van het massaverlies. Zomerse sneeuwval kan deze keten potentieel onderbreken, door het donkere ijs en/of de oude sneeuw te bedekken met een sterk reflecterende verse laag sneeuw.

We gebruiken de meest recente en polaire versie van het regionaal atmosferisch klimaatmodel RACMO2.3, op 11 km ruimtelijke resolutie, om de ontwikkeling van de GRIS OMB te simuleren voor de periode 1958-2013. Hierin is een formulering opgenomen die de verhouding tussen regen- en sneeuwval bepaalt. In het nieuwe fysica-pakket ontstaat in de zomer relatief meer vaste dan vloeibare Figuur 1. Een maat voor de turbulentiegraad uitgezet tegen de genormaliseerde windsnelheid. Elk punt (rood neerslag. We evalueerden gemovoor ‘zeer stabiel’, blauw voor ‘zwak stabiel’) representeert het gemiddelde van tientallen nachten, hetgeen delleerde OMB uit RACMO2.3 de geringe spreiding verklaart. tegen de vorige RACMO2.1 versie 22

Meteorologica 4 - 2014

S10

S8 S6

S4

S5

S7

SHR

Voorspelbaarheid van Arctisch zeeijs Folmer Krikken (KNMI/Wageningen Universiteit)

Figuur 2. Waargenomen en gesimuleerde OMB (m water equivalent per jaar) langs het K-transect in het westen van Groenland (67 ºN), gemiddeld over de periode 1990-2012. Waargenomen OMB (zwarte puntjes) zijn gebaseerd op jaarlijkse metingen. De zwarte balken geven de standaarddeviatie (± 1σ) rond de 1990-2012 gemiddelde waarde. De gemodelleerde OMB voor observatiestations en tussenliggende locaties worden weergegeven voor RACMO2.3 (blauwe stippen) en RACMO2.1 (rode stippen). MODIS achtergrond ijs-albedo zoals voorgeschreven in RACMO2.3, is afgebeeld in het groen (rechteras).

1

en metingen langs het K-transect in het westen van Groenland (67 ºN) voor 1990-2012.

RACMO2.3 voorspelt een toename van zomerse sneeuwval, verhoging van het oppervlakte-albedo, en een verbetering

Het zee-ijs op de noordpool is in de laatste jaren rap afgenomen. De verwachting is dat deze afname doorgaat totdat de zomers grotendeels ijsvrij zijn. Een gevolg hiervan is dat de Arctische vaarroutes, zowel de west- als de oostpassage, steeds beter bevaarbaar zijn tijdens de zomer. De economische activiteiten in het Arctisch gebied, zoals visserij, scheepvaart en het winnen van grondstoffen, zullen daardoor flink toenemen. De vraag naar een goede voorspelling van het zeeijs, op een tijdschaal van seizoenen tot meerdere jaren, is hierdoor flink toegenomen.

Een nieuw methode hiervoor is het gebruiken van geïnitialiseerde klimaatmodellen, waardoor de natuurlijke klimaatvariabiliteit in het model in fase loopt met de geobserveerde fase van de natuurlijke variabiliteit. Hierdoor kan een klimaatmodel gebruikt worden voor voorspellingen over tijdschalen van maanden tot jaren. Een vraag die hierbij gesteld kan worden is welke processen in het Arctisch gebied op deze tijdschalen voorspelbaarheid geven in klimaatmodellen. Hiervoor hebben wij in verschillende CMIP5 klimaatmodellen gekeken in hoeverre anomalieën in het totale zeeijsoppervlak iets zeggen over zee-ijs anomalieën later in het seizoen, d.m.v. een auto-

Predictor (sea-ice)

De heldere nacht…

Ivo van Hooijdonk (TU Eindhoven)

van de gemodelleerde OMB (Fig. 2). Het herziene fysica-pakket in RACMO2.3 verbetert ook de gemodelleerde OMB hoogte-gradiënt langs het K-transect in vergelijking met de vorige versie, en met ablatie-waarnemingen. De afwijking tussen model en waarnemingen vermindert met 43%. Echter, in de afgelopen warme jaren (2009-2012) had regenval de overhand, zelfs in de nieuwe formulering. De albedo-smelt terugkoppeling is verzwakt, en de blootstelling van het ijs nabij de evenwichtslijn (OMB = 0 op ongeveer 1500 m hoogte) blijft in stand.

Predictand (lagged sea-ice)

Figuur 3. Autocorrelatie van het totale Arctische zeeijsoppervlak, gemiddeld over 14 CMIP5 klimaatmodellen. De verticale as geeft de maand van de oorspronkelijke anomalie weer, en de horizontale as de daarop volgende maanden.

Meteorologica 4 - 2014

23

Figuur 4. Schets van het mechanisme van een koele Zuidwestelijke Indische Oceaan naar El Niño in vier stappen.

correlatie-analyse. Fig. 3 geeft de resultaten weer van deze analyse. De gemiddelde decorrelatie-tijdschaal van het zeeijs is zo rond de 2 tot 5 maanden, met hogere waarden in de zomer en winter. Een januari zeeijs-anomalie is dus meer persistent dan een september zeeijs-anomalie. Opvallend hierin is dat zeeijs-anomalieen in het voorjaar resulteren in zeesijsveranderingen in het late najaar. Dit kunnen we verklaren d.m.v. de zeeijs-albedo terugkoppeling. Minder zeeijs in het voorjaar zorgt voor een lokale opwarming van het zeewater door meer absorptie van kortgolvige straling. Deze zeewatertemperatuur-anomalie is erg persistent, en is daardoor in de herfst nog aanwezig. Als het zeeijs in het najaar weer deze locatie van warmer zeewater nadert, zal het zeeijs daardoor minder snel aangroeien en ontstaat er wederom een zeeijsanomalie. Dit mechanisme zorgt ervoor dat zeeijs-anomalieen van oktober tot januari redelijk goed voorspelbaar zijn.

Opmerkelijk is ook dat september, de voor scheepvaart meest belangrijke maand, het minst goed voorspelbaar is van alle maanden.

Hoe de Indische Oceaan El Niño een zetje geeft Claudia Wieners (Instituut voor Marien and Atmosferisch onderzoek Utrecht) El Niño - een warme temperatuurafwijking in de oostelijke Stille Oceaan rond kerst - heeft vaak vervelende gevolgen voor het weer van Amerika tot Indonesië. Helaas laat El Niño zich maar enkele maanden van tevoren voorspellen tenminste met informatie uit de Stille Oceaan zelf. Het blijkt echter dat El Niño vaak vooraf gegaan wordt door een koude anomalie in de zuidwestelijke Indische Oceaan (ZWIO), ca. anderhalf jaar van tevoren. De analyse van 60 jaar data suggereert het volgende mechanisme.

24

Meteorologica 4 - 2014

We beginnen in de zomer van jaar nul met een koude anomalie in de ZWIO. De lucht erboven wordt afgekoeld en daalt (Fig. 4, plaatje 1). Ter compensatie stijgt de lucht boven het warme Indonesië op, en boven de Indische Oceaan waait een westenwind. Maar ook op de westelijke Stille Oceaan doet de versterkte convectie boven Indonesië zich voelen, en leidt daar tot oostenwinden. De atmosfeer vormt bij wijze van spreken een brug tussen de twee oceaanbekkens.

De oostenwind in de Stille Oceaan duwt warm oppervlaktewater richting Indonesië (plaatje 2), waardoor in de loop van het najaar een groot reservoir van warm water (de `warm pool’) wordt gevormd. De koude anomalie boven de ZWIO neemt langzaam af. Om El Niño op gang te laten komen heeft het warme water nog een zetje richting het oosten nodig. Dit kan bijvoorbeeld een `westerly wind burst’ zijn: een flinke westenwind die enkele weken aanhoudt. Het blijkt dat zomers met een koude ZWIO vaak gevolgd worden door een bovengemiddelde windvariabiliteit op tijdschalen van enkele weken boven de westelijke Stille Oceaan. Dit hangt waarschijnlijk samen met de `Madden-Julian-Oscillatie’, een enorm buiencluster dat zich boven de ZWIO vormt, oostwaarts trekt en tot westerly windbursts leidt (plaatje 3).

Deze leiden vervolgens tot een eerste warme `Kelvingolf’, die tot een opwarming van de oostelijke Stille Oceaan langs de evenaar leidt. De atmosfeer reageert hierop met opstijgende lucht voor de Peruviaanse kust, en als gevolg hiervan versterkte westenwinden, waardoor nog meer warm water richting het oosten beweegt. Deze zogeheten Bjerkness-feedback leidt uiteindelijk tot een volgroeide El Niño (plaatje 4).

Al is een koude ZWIO geen garantie dat er daadwerkelijk een (sterke) El Niño zal volgen, het monitoren van dit signaal kan misschien een bijdrage leveren aan betere voorspellingen van El Niño.

Meteorologica 4 - 2014

25

gebied systematisch onderschat werd, zodat in die dataset 1998 wel het warmste jaar bleef. Dat is inmiddels gecorrigeerd in de nieuwe HadCRUT4 dataset, waarin de metingen van veel meer stations in het poolgebied opgenomen zijn.

Een betere interpretatie is dat een trendlijn vanaf 1998 geen positieve trend te zien zou geven. Dat is echter niet waar: een lineaire trend vanaf de piek in 1998 geeft nog steeds een positieve trend van 0.07 K per 10 jaar. Het nieuwe argument is dat de trend de laatste 10 jaar nul is. Dat klopt, de trend is 0.00 K per 10 jaar over 2005-2014 in de GISTEMP dataset van NASA/GISS en de Cowtan & Way reeks gebaseerd op HadCRUT4. Deze twee reeksen geven door interpolatie van de gebieden zonder metingen een goede schatting van de wereldgemiddelde temperatuur (Fig. 1). Om verder te onderzoeken waarom de trend sinds 2005 nul is, is het nuttig het land en de oceaan apart te beschouwen.

Stijging wereldgemiddelde temperatuur vlakt af De meest gebruikte maat voor de opwarming is de wereldgemiddelde temperatuur. Deze heeft een vreemde definitie: het is de zeewateroppervlaktetemperatuur (SST) boven open water en de 2-meter temperatuur (T2m) boven land. (De gebieden met zeeijs worden niet meegenomen of geïnterpoleerd vanaf landstations.) De reden hiervoor is een praktische: er zijn veel meer metingen van de zeewatertemperatuur dan van de luchttemperatuur boven zee, en de oceanen beslaan nu eenmaal 70% van het aardoppervlak. Het verschil tussen SST en T2m boven zee is klein en verandert niet veel, dus als we alleen naar de anomalieën kijken maakt dat verschil niet uit.

0.8

Twereld [K]

0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 1880

1900

1920

1940

1960

1980

2000

2020

Figuur 1. De anomalie van de jaargemiddelde wereldgemiddelde temperatuur (GISTEMP, NASA/GISS), waarin gebieden zonder metingen geïnterpoleerd worden. 2014 is een schatting gebaseerd op een voortduren van de anomalie van januari-september.

Het oude argument dat de aarde niet meer opwarmt was dat de wereldgemiddelde temperatuur sinds 1998 niet verder is opgelopen. Je kan die uitspraak op twee manieren interpreteren. De eerste manier was dat er geen warmer jaar gekomen is. Dat jaar was namelijk door de record-sterke El Niño van 1997/1998 een kwart graad warmer dan de trendlijn van 0.16 K per 10 jaar. Dat record is echter in 2005 en 2010 gebroken, dus het argument gaat niet meer op. Een verwarrende omstandigheid is dat in één oude dataset, HadCRUT3 van het Britse Met Office, de bijdrage van het sterk opwarmende noordpool1.2

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 1880

1 0.8

r =

De landtemperatuur stijgt ook de laatste 10 jaar De landtemperatuur is voor de effecten van de opwarming het belangrijkst: daar wonen de meeste mensen. De trend sinds 1970 is groter dan in de wereldgemiddelde temperatuur, zo’n 0.22 K per 10 jaar (Fig. 2, links). Een ander verschil is dat de variabiliteit groter is (σ = 0.15 K). De variaties hebben echter kortere tijdschalen: er is nauwelijks jaar-op-jaar persistentie boven land. De belangrijkste bron van deze variabiliteit is het winterweer in Siberië en Canada. Dat zijn grote oppervlakken met grote temperatuurafwijkingen, maar voor zo ver we weten voornamelijk door de grilligheid van het weer veroorzaakt, met tijdschalen veel korter dan een jaar. De andere belangrijke factor is El Niño: veranderingen daarin verklaren zo’n 30% van de variantie (met een vertraging van een half jaar). De jaren 1998 en 2010 volgden op El Niño en steken duidelijk boven de trendlijn uit, 2008 en 2011 volgden op La Niña en liggen er onder. Doordat de meeste variabiliteit korte tijdschalen heeft volgt de landgemiddelde temperatuur de toename van de CO2 concentratie heel netjes (Fig. 2, rechts). Zo’n hoge correlatie tussen twee variabelen die niet triviaal met elkaar samenhangen is zeldzaam in het kli0.90 maatsysteem.

1998

CO2-concentratie.

26

Meteorologica 4 - 2014

Tland [K]

Tland [K]

De trend in de landtemperatuur is de laatste 10–16 jaar wel lager dan het langjarig gemiddelde, maar wordt 0 -0.2 niet nul. De langjarige trend ligt altijd -0.4 binnen de 95% onzekerheidsmarges 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 -0.6 280 300 320 340 360 380 400 van de trend over deze kortere tijdschaCO2 concentratie [ppm] len: en zijn meer periodes waarin de Figuur 2. Links: de anomalie van de jaargemiddelde landtemperatuur (GISTEMP, NASA/GISS). 2014 is een trend zo laag was, gecompenseerd door schatting gebaseerd op een voortduren van de anomalie van januari-september. Rechts: uitgezet tegen de periodes waarin de trend juist hoger lag.

0.6 0.4 0.2

Patronen Het patroon van de temperatuurveranderingen over de afgelopen 10 jaar is behoorlijk veranderd sinds een paar jaar geleden de ophef over de `hiatus’ ontstond. Toen was het duidelijk de overgang van El Niño naar La Niña in de Stille Oceaan (de wig op de Stille Oceaan in Fig. 4, links), deels gecompenseerd door de snelle opwarming van het Noordpoolgebied.

De afgelopen 10 jaar is door het wegvallen van twee El Niño jaren aan het begin van de tien jaar de wig op de Stille Oceaan bijna verdwenen, maar ook de opwarming van het noordpoolgebied is minder geworden (Fig. 4, rechts). De door toevallig winterweer gedreven vlekken boven Siberië en Canada liggen ook totaal anders.

2010

2009 2014 2005 2013 2002 2012 20032006 20042007 2001 1999 20082011 1987 1995 19972000 1990 19881994 1983 19911996 1980 1979 1993 19411958 1969 1973 19811986 1989 19701977 1985 1992 1942 1947 1966 1982 1963 1915 1952 1978 1984 1961 1953 1960 1962 1944 1937 1931 1900 1926 19461959 1940 1928 1972 1938 1945 1951 1889 1927 1936 1957 1932 1955 1914 1965 1975 1919 1939 1948 1897 1901 1881 1943 1899 1930 1954 1967 1968 1902 1949 1935 1934 1892 1895 1933 19641971 1882 1888 1922 1924 1896 1921 1906 1883 1974 1909 19251950 1923 1916 1976 1880 1898 1929 1903 1912 1885 1893 1884 1910 1890 1920 1894 1891 1905 1908 1886 1913 1918 1956 1887 1911 1904 1907 1917

SST [K]

r = 0.86

2014 1998 2010 2003 20052009 2013 2002 2006 2012 2004 19972001 2007 2011 2008 2000 199019951999 1991 1944 1987 1994 1996 1945 1983 1988 1969 1993 1992 1953 1952 1958 1989 1979 19411957 1963 1980 1961 1959 1973 1940 1878 1942 1982 1972 19771981 19511962 1966 1943 1937 1970 1984 1986 19461960 1877 1948 1968 1978 1985 1949 1967 1947 1939 1950 1938 1931 19541965 1896 1926 1881 1964 1974 19361955 1889 1930 1956 1932 1897 1976 1935 1934 1880 1915 1971 1975 1879 1927 1900 1882 1852 1851 1928 1866 1867 1855 1868 1888 1921 1853 1883 1933 1872 1871 1870 1925 1865 1875 1854 18911920 1869 1860 1924 18731899 1929 1923 1914 1901 1922 1856 1885 1919 1895 1850 1886 1884 1906 1918 1859 1876 1863 1905 1893 1916 1887 1874 1864 1898 1892 1902 1862 1917 1894 1861 1890 1907 1912 1857 1858 1913 1903 1904 1908 1909 1910 1911

warmteinhoud 0-700m [10^22 J]

“De laatste jaren warmt de aarde niet meer op” is tegenwoordig een veelgehoorde opmerking. Is dat inderdaad zo, en is de conclusie dan ook dat de verdere opwarming overschat wordt door de klimaatmodellen waarop het IPCC en KNMI hun toekomstverkenningen baseren? En hoe komt het dan dat Nederland, Europa en misschien de wereld in 2014 weer op een temperatuurrecord afstevenen?

0.4

Figuur 4. Links: trend in de SST/T2m temperatuur (GISTEMP 1200, NASA/GISS) 2003–2012, rechts hetzelfde voor 2005-2014 (minus drie maanden).

Diepe oceaan De in theorie belangrijkste maat voor de opwarming van de aarde is de hoeveelheid warmte die netto is opgenomen. Uit satellietmetingen weten we dat de aarde de laatste tijd meer energie uit zonnestraling ontvangt dan ze door warmtestraling afgeeft. Deze onbalans is het gevolg van de toegenomen con-

warmteinhoud 0-2000m [10^22 J]

Geert-Jan van Oldenborgh (KNMI)

0.6

0.4

SST [K]

Klimaatoverzicht Hiaten in de temperatuurstijging?

centraties broeikasgassen (en aërosolen). Op langere tijdschalen wordt deze warmte 0.2 0.2 voor meer dan 90% opgeno0 0 men door de oceaan, simpel-0.2 -0.2 weg omdat daar erg veel water -0.4 -0.4 in zit en de warmtecapaciteit -0.6 van water groot is. De atmos-0.6 280 300 320 340 360 380 400 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 CO2 concentratie [ppm] feer heeft een relatief kleine warmtecapaciteit, de vaste Figuur 3. Links: de jaargemiddelde zeewatertemperatuur (HadSST3, Met Office). 2014 is een schatting gebaseerd aarde warmt niet zo diep op, op een voortduren van de anomalie van januari-oktober. Rechts: uitgezet tegen de CO2-concentratie. en de smeltwarmte van al het land- en zeeijs dat op de polen De trend in zeewateroppervlaktemperatuur is afgesmelt is niet genoeg om de extra warmte op te nemen. Dit was vlakt de basis van de vorige hiatus-discussie, toen de opwarming De andere 70% van de planeet vertoont ander gedrag. De van de oceaan leek stil te staan van 2003 tot 2010. Dat was variabiliteit is iets kleiner (σ = 0.12 K) maar vertoont veel echter alleen het geval in de bovenste 700 m van de oceaan. meer persistentie. De langdurige afkoeling aan het begin van Als je de diepere lagen meeneemt gaat de opwarming gestaag de twintigste eeuw en de opwarming ten opzichte van de door (Fig. 5, onder). Bovendien is de opwarming van de trend in de jaren 1940 zijn daar goede voorbeelden van (Fig. bovenste 700 m sindsdien ook weer op gang gekomen, zoals 3, links). Een kleinere versie daarvan speelde de laatste jaren, verwacht (Fig. 5, boven). met 2001–2006 boven de langjarige trend en 2007–2013 er 14 onder, behalve 2009 en 2010, die ongeveer op de trendlijn in 12 10 Fig. 3 (rechts) liggen. Dit zorgt er voor dat je een startdatum 8 6 kan vinden die bijna geen trend geeft tot 2014, in dit geval 4 2 2002–2014. Vorig jaar was dit nog makkelijker, maar de 0 zwakke El Niño die sinds de zomer actief is heeft het zeewa-2 -4 teroppervlak weer wat opgewarmd zodat het er naar uitziet -6 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 dat de zeewateroppervlaktemperatuur dit jaar recordhoog zal uitkomen. Uiteraard was de trend in de periode voor 2002 juist 25 hoger dan het langjarig gemiddelde.

20 0.6

15 10 5 0 -5 -10 1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

2020

Figuur 5. Warmteinhoud van de oceaan. Boven: 0-700 m, redelijk gemeten met XBTs (expendable bathythermographs) sinds de jaren 1970.

Onder: 0-2000 m, pas goed gemeten sinds 2005 met Argo boeien. Bron: NODC.

Conclusies De `hiatus’ in de opwarming van de aarde van de afgelopen 10 jaar is geen erg zinvolle manier om naar de opwarming van de aarde te kijken. Trends over 10 jaar worden op land zwaar beïnvloed door het winterweer in Siberië en Canada, en door El Niño en La Niña. Boven zee zijn de variaties iets kleiner maar duren ze langer, zodat de kans op 10-jaar trends die sterk afwijken van het langjarige gemiddelde groter is.

De beste maat voor de opwarming van de aarde is de hoeveelheid warmte in de hele oceaan, ook onder het oppervlak.

Deze neemt inderdaad gestaag toe. Dit betekent ook dat de zeespiegel wereldgemiddeld door blijft stijgen. De temperatuur boven land, die voor ons het belangrijkste is, neemt onregelmatiger toe. In Nederland en Europa heeft toevallig warm weer dit jaar voor een extra zetje gezorgd waardoor er hoogstwaarschijnlijk recordhoge waarden komen. Geen grote verrassing in een opwarmend klimaat.

Met dank aan Andreas Sterl en Robert Mureau voor zeer nuttig commentaar.

Meteorologica 4 - 2014

27

Micro-Meteorologische Mijmeringen

De IJspluim en de Schaatsnerd Henk de Bruin Deze â&#x20AC;&#x2DC;mijmerâ&#x20AC;&#x2122; gaat over mijzelf als de nerd die niet kan schaatsen. Iets wat in Nederland een verschrikkelijk gebrek is. Ik heb oprecht geprobeerd het te leren, met name in de â&#x20AC;&#x2DC;horrorwinterfebruariâ&#x20AC;&#x2122; van 1956. Tevergeefs. Op de middelbare school had ik het daarom erg moeilijk tijdens strenge winters, zeker als de conciĂŤrge ijsvrij aangekondigde. Dan hoorde ik er niet bij. Gelukkig was dit nerdschap tijdelijk, want in de andere seizoenen won ik geregeld met hardlopen en verder kon ik redelijk voetballen. Na de eerste vrieswinter in mijn KNMI-tijd moest ik uitnodigingen voor schaatstochten afslaan, die volgens mijn collegaâ&#x20AC;&#x2122;s, in het jargon van die tijd, ontzettend mieters bleken te zijn geweest. Uit wanhoop schafte ik echte â&#x20AC;&#x2DC;Norenâ&#x20AC;&#x2122; aan om daarmee op de Utrechtse kunstijsbaan te gaan oefenen. Wederom tevergeefs. Enkele jaren later bleek dat ook andere KNMI-collegaâ&#x20AC;&#x2122;s niet konden schaatsen, en we besloten om lid van de Biltse ijsvereniging te worden.

Na enkele weken hadden mijn collegaâ&#x20AC;&#x2122;s het kunstje al onder de knie, maar voor mij faalde ook deze poging.

Ik was en bleef een schaatsnerd. geven van lezingen over de Elfstedentocht. Zo sprak ik voor de KNAW, maar het hoogtepunt was de avond dat ijsmeester Henk Kroes na mij sprak.

Figuur 1. Herman Wessels in 1965 (links) en 2013 (rechts).

De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat mijn rol zeer bescheiden is geweest. Herman Wessels en Robert Mureau hebben het model operationeel gemaakt, wat uiteindelijk leidde tot de ijspluim. In 1997 werd besloten de Elfstedentocht te laten doorgaan op grond van deze ijspluim (Fig. 2). Inmiddels voorzitter Henk Kroes sprak de legendarische woorden: â&#x20AC;&#x153;It giet oanâ&#x20AC;?, en zoâ&#x20AC;&#x2122;n 16000 deelnemers (Fig. 3) gingen een paar dagen later op pad. De pluim wordt nog steeds iedere dag door het KNMI gepubliceerd en wordt onmiddellijk actueel als het maar even gaat vriezen. Volkskrant-columnist Bert Wagendorp schreef in februari 2012 wat sarcastisch: In welk land hebben ze een meteorologisch instituut met een echt ijsgroeimodel? Uit dat schitterende staaltje van Nederlandse kennis en vernuft valt op te maken dat volgende week woensdag het ijs een dikte van vijftien centimeter zal bereiken. In die week werd ik telefonisch geĂŻnterviewd door Hilbrand Rozema van het Nederlands Dagblad. Hij maakte er een heel leuk artikel van, waarin ik werd opgevoerd als de uitvinder van het ijsgroeimodel. Zo werd ik van schaatsnerd toch een beetje een schaatsheld. Het zou een scenario kunnen zijn voor een Amerikaanse feelgood film. Dat is weer eens wat anders dan een flut verhaaltje over de nerd en het mooie meisje.

Aantal deelnemers Efstedentocht 20000

15000

10000

5000

0 9

12

17

29

33

40

41

42

47

54

56

63

85

86

97

ja a r Figuur 3. Aantallen deelnemers per Elfstedentocht.

Literatuur de Bruin, H.A.R. De natuurkunde van Nederlandse ijspret. Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, 76â&#x20AC;&#x201C;78, maart 2010. de Bruin, H.A.R. en H.R.A. Wessels. A model for the formation and melting of ice on surface waters. J. Appl. Meteorol., 27, 64â&#x20AC;&#x201C;173, 1988. de Bruin, H.A.R. en H.R.A. Wessels. IJs in de Lage Landen. Zenit, 17, 437â&#x20AC;&#x201C;444, 1990.

Wessels, H.R.A. IJsbedekking in Friesland gedurende de 20e eeuw, Zenit, 26, 60-63, 1999.

Kader â&#x20AC;&#x201C;â&#x20AC;&#x201C;iJs langzamer als het wordt wordt Kader IJsgroeit groeit langzamer alsdikker het dikker de temperatuur van de bovenkant van het ijs. In ons Hoe groot is de kans op een Elfstedentocht? Deze vraag voorbeeld is G = 261 W m-2 en met Îťi=2 W m-1 K-1 Hoe groot is de kans op een Elfstedentocht?

Deze vraag hangt samen met hangt samen met het aantal deelnemers en hoeveel publiek enhet Tf aantal = 0 °C, leidt dit tot een formule waarmee Topp de tocht trekt.

Hoe meer mensen hoe trekt. dikker hetmeer ijs moet zijn. kan het worden bij een gegeven waarde van h. deelnemers en hoeveel publiek de tocht Hoe mensen hoe dikker ijs moetberekend zijn.

Als we teruggaan naar het deelnemersaantal van 1909 en we Het resultaat is geplot in Fig. 4. Daaruit blijkt dat als Als we teruggaan naar het deelnemersaantal van 1909 en we er geen ruchtbaarheid aan er geen ruchtbaarheid aan zouden geven dan had de Elfsteh = 5 cm Topp = -6.5 °C moet zijn om 5 cm per nacht aan te zouden geven danvaker had degehouden Elfstedentocht al veel vaker gehouden kunnenkunnen worden.groeien, Dan is een dentocht al veel kunnen worden.

Dan is een maar bij h = 10 en 15 cm is dat respectieveijsdikte van,zeg, zeg, 5 cm genoeg. elkevriesnacht eerste een lijk -13.0TV en hype -19.5 °C. Dus het moet steeds harder vriezen ijsdikte van, 5 cm genoeg.

MaarMaar als weals nawe elkenaeerste enorme vriesnacht enorme TV hype in februom gehouden, de ijsdiktewant van 15 cm tot 20 cm te laten aangroeien, veroorzaken,een zoals in februari 2012,veroorzaken, dan wordt de zoals tocht wellicht nooit meer ari 2012, dan wordt de tocht wellicht nooit meer gehouden, vergeleken met groei van 5 naar 10 cm. bij veel is een ijsdikte zeg, 20 cmzeg, nodig. want bijmensen veel mensen is eenvan, ijsdikte van, 20Een cm belangrijk nodig. fysisch aspect hierbij is dat bij gegeven vriesweer, ijs veel sneller aangroeit van 0 naar 5 cm, dan van 15 naar G20= 260 cm.W/m2 = ca ijsgroei van 5 cm per nacht van 16 uur Een belangrijk fysisch aspect hierbij is dat bij gegeven vriesweer, sneller 5 cm, dan van maar alleen als de Hoe zit dat?ijs IJsveel wordt dikkeraangroeit omdat hetvan aan0denaar onderkant aangroeit, 15 naar 20 cm. Hoe zit dat? IJs wordt dikker omdat het aan stollingswarmte die vrijkomt naar de atmosfeer kan worden afgevoerd. Deze stollingswarmte de onderkant aangroeit, maar alleen als de stollingswarmte moetvrijkomt in ieder geval eerst door de ijslaag zelf stromen en daarom groeit dikker ijs moeizamer. die naar de atmosfeer kan worden afgevoerd.

Deze stollingswarmte moet in ieder geval eerst door de ijslaag waarbij ijs 5 cm Een rekenvoorbeeld: we beschouwen de hypothetische weersituatie zelf stromen en daarom groeit dikker ijs moeizamer. Een aangroeit in ĂŠĂŠn nacht van 16 uur. Daar komt overeen met een stollingswarmte van 261 rekenvoorbeeld: we beschouwen de hypothetische weersitu-1 (W m-2aangroeit ), dus de warmtestroom(dichtheid) het ijs, G = 261 W m-2. Er joulewaarbij per m2 sijs atie 5 cm in ĂŠĂŠn nacht van 16 uur.door Daar 2 komt geldt: overeen met een stollingswarmte van 261 joule per m -1 -2 s (W m ), dus de warmtestroom(dichtheid) door het ijs, G = 261 W m-2. Er geldt: đ??şđ??ş = â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x153;&#x2020;đ?&#x153;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013;

Figuur 2. De ijspluim uit 1997 op grond waarvan het besluit werd genomen om de Elfstedentocht te organiseren.

28

Meteorologica 4 - 2014

đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x153; â&#x201E;&#x17D;

â&#x2C6;&#x2019;5 â&#x2C6;&#x2019;10 â&#x2C6;&#x2019;15 â&#x2C6;&#x2019;20 â&#x2C6;&#x2019;25

O p p e rvla kte m p e ratu u r (ce lsius)

0

Begin jaren 1980 werkte ik aan een model voor de watertemperatuur van meren en ik zag dat, met een kleine aanpassing, de vergelijkingen konden worden omgeschreven tot een ijsgroeimodel. Tijdens een sabbatsjaar in Engeland schreef ik de basisvergelijkingen op en stuurde deze naar Herman Wessels (Fig. 1). Deze paste ze aan en maakte het model semioperationeel. Door de Elfstedentochten van 1985 en 1986 verkregen we gegevens van de gemeten ijsdikte waarmee we het model konden testen. Dit leidde tot een artikel in een Amerikaans tijdschrift (de Bruin en Wessels, 1988), en zo kon het gebeuren dat ik, als schaatsnerd, uitnodigingen kreeg voor het

Eind jaren 1990 werd ik zelfs benaderd door redactie van VPRO-wetenschap: of ik mee wilde werken aan een Tvprogramma over ijs. Ik achtte mij daarvoor volkomen ongeschikt en ik weigerde pertinent. Maar de (zeer aardige) redactrice wist mij toch te vermurwen. En zo kon het gebeuren dat ik op het meetveld aan de Haarweg van de Wageningen Universiteit met een stuk ijs in mijn handen uitleg gaf van het ijsgroeimodel. Volgens de ARBO-wetten van Hilversum moest een filmploeg uit drie mensen bestaan. Naast de redactrice was dat een cameraman en een geluidsman. Deze laatste bediende de microfoon die altijd bekleed is met een grijze vacht, vermoedelijk afkomstig van een zeldzaam dier uit de Schotse Hooglanden. Dat ding werd onder mijn neus geduwd. Het was toepasselijk koud, maar het vroor net niet.

Het ging eigenlijk best goed; na twee â&#x20AC;&#x2DC;takesâ&#x20AC;&#x2122; waren we klaar.

De redactrice verzekerde mij dat dit voor een wetenschapper niet slecht was. Maar toen kwam de laatste vraag. Wat ik zo bijzonder vond aan ijs. Als â&#x20AC;&#x2DC;ijsprofessorâ&#x20AC;&#x2122; moest ik iets antwoorden. Zeggen dat ijs zoâ&#x20AC;&#x2122;n bijzonder magnetisch dipoolmoment heeft leek mij niet erg handig en het enige dat ik kon bedenken was: ijs blijft drijven in water. â&#x20AC;&#x153;Kunt u dat

demonstreren?â&#x20AC;? Dat wilde ik wel en met een sierlijke boog gooide ik het stuk ijs dat ik nog altijd in mijn handen had in de sloot, waar het vervolgens bleef steken in de modder. Daar stond ik dan als ijsdeskundige. Maar gelukkig, al gauw herrees het brok ijs als een Feniks uit de diepste krochten van de boerensloot, en kwam, met veel blup-blup-geluiden, boven drijven. Ik sloeg dubbel van het lachen en ook dat werd verkort uitgezonden.

0

waarin Îťi het warmtegeleidingscoĂŤfficiĂŤnt is van ijs, h de ijsdikte, Tf is het vriespunt van water, Topp

5

10

15

20

ijsdikte (cm )

Figuur 4. Oppervlaktetemperatuur als functie van de ijsdikte (h). waarin đ?&#x153;&#x2020;đ?&#x153;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013; het warmtegeleidingscoĂŤfficiĂŤnt is van ijs, h de ijsdikte, Tf is het vriespunt van

water, Topp de temperatuur van de bovenkant van het ijs. In ons voorbeeld is G = 261 W m-2 en met đ?&#x153;&#x2020;đ?&#x153;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2013; = 2 W m-1 K-1 en Tf = 0 0C, leidt dit tot een formule waarmee Topp kan worden

Meteorologica 4 - 2014

29

NVBM Najaarssymposium 2014: Klimaatkennis anno nu – focus op de Arctic

staan onder grote druk doordat er veel belangen spelen maar ook veel veranderingen plaatsvinden, bv. klimaatverandering en, deels daarmee samenhangend, de ontwikkeling van toerisme. Duurzaam gebruik van Arctische resources valt of staat met het vergaren van kennis over de ecosystemen inclusief de invloed van de mens. Na een korte introductie van Martine over de rol van IMARES liet zij een boeiende film zien (http:// www.youtube.com/watch?v=EHsi0IyNv-Q), waarin het veldwerkonderzoek van IMARES in Ny-Ålesund aan Arctische ecosystemen mooi in beeld werd gebracht.

Janneke Ettema, Gert-Jan Steeneveld, Richard Bintanja Het jaarlijkse NVBM najaarssymposium met ditmaal als onderwerp ‘Klimaatkennis anno nu – focus op de Arctic’ vond plaats op 14 november 2014 in de universiteitsbibliotheek van de Universiteit Utrecht. De diversiteit aan sprekers zorgde voor een afwisselend programma rondom dit thema, hetgeen leidde tot een hele goede opkomst (ongeveer 70 mensen). Het publiek bestond uit een mengeling van Wageningse en Utrechtse studenten, professionals van verschillende instituten en universiteiten en, uiteraard, pensionarissen die traditioneel in groten getale aanwezig zijn bij de diverse NVBM activiteiten.

De eerste spreker was Leo Meyer van het IPCC (hij houdt kantoor bij het Planbureau voor de Leefomgeving). Als klimaatonderzoeker schreef hij mee aan het IPCC synthese rapport van de 5e assessment cyclus. In zijn presentatie gaf hij een overzicht van de belangrijkste conclusies en inzichten uit de IPCC AR5 rapporten van de werkgroepen I, II en III (Fig. 1). Ondanks de beperkte tijd kwamen de meeste bevindingen op het gebied van de waarnemingen, toekomstscenario’s, mogelijke adaptatiemaatregelen, mitigatiestrategieën en de 2 ºC doelstelling voorbij. Ook kwam de politieke koehandel ter sprake, want bij het opstellen van de samenvatting voor beleidsmakers blijkt het lastig politiek neutraal te zijn, vooral als bepaalde landen een duidelijke politieke agenda hebben.

Daarna kwam Richard Bintanja (KNMI) aan het woord. Hij doet onderzoek naar (toekomstige) klimaatveranderingen in het noordpoolgebied – opwarming maar ook meer sneeuw.

Naast een relatieve grote opwarming laten de klimaatmodellen ook een sterke toename in de neerslag zien, en deze was tot op heden niet goed begrepen. Veranderingen in het Arctische zeeijs, of beter gezegd, het ijsvrij worden van de Arctische Oceaan, zullen hierbij een belangrijke rol gaan spelen, zo blijkt uit zijn onderzoek (Fig. 2). De gevolgen van het frequent ijsvrij worden van de Arctische Oceaan heeft ook mogelijk grote gevolgen voor het klimaat buiten de Arctic, maar de precieze reikwijdte hiervan zal in vervolgonderzoek aan de orde komen.

In de presentatie van Roderik van de Wal van het IMAU kwam het onderzoek dat het IMAU al meer dan 20 jaar doet aan de Groenlandse ijskap ter sprake. De ijskap is onderhevig aan

Figuur 3. Glaciologische en meteorologische metingen op de Groenlandse ijskap, uitgevoerd door wetenschappers van het IMAU. Roderik van de Wal liet zien hoe deze metingen kunnen worden gebruikt om ijskapmodellen te valideren. Foto: P. Smeets (IMAU).

Figuur 2. Schematische illustratie van de toename van neerslag in het noordpoolgebied als gevolg van de terugtrekking van zeeijs en de opwarming, zoals uitgelegd door Richard Bintanja.

continue verandering, betoogde hij, waar het klimaat en de ijsdynamica een complex geheel vormen. Roderik besprak verder de bijdrage van de afsmelting van de Groenlandse ijskap tot de stijging van het zeeniveau. Met name het transport van smeltwater door poreuze delen van de ijskap en onder de ijskap zorgen voor extra dynamiek. Dit proces is ingebouwd in een regionaal klimaatmodel en wordt gevalideerd met langjarige IMAU-waarnemingen aan het zogenaamde K-transect dat IMAU op Groenland onderhoudt (Fig. 3).

IMAU). Zij onderzoekt de uitstoot van methaan door de Arctische oceaan en probeert daarbij de belangrijkste bronnen te identificeren. Door middel van isotopenonderzoek is het mogelijk onderscheid te maken tussen methaan geproduceerd door verschillende mariene bronnen, zoals permafrost en bacteriën in de oceaan, en thermogene bronnen (Fig. 4). Het werd duidelijk dat veldwerk essentieel is voor dit type onderzoek.

Daarom liet Célia een uitgebreide fotoshow zien met levendige impressies over het dagelijkse leven en harde werken van een wetenschapper op een ijsbreker.

Aansluitend gaf Martine van den Heuvel-Greve een kijkje in de Arctische keuken van het onderzoeksinstituut IMARES (onderdeel van Wageningen UR). Arctische ecosystemen

Tot slot nam Robert Blaauw namens Shell het woord. Al snel werd duidelijk dat Shell als een grote, zo niet de grootste, speler op de internationale olie- en gaswinning een enorm belang heeft bij de exploitatie van het Arctisch gebied. Shell ontplooit daarom een grote verscheidenheid aan activiteiten in het noordpoolgebied, zowel offshore als onshore, in Alaska, Siberië en Scandinavië. Er staan dus grote economische belangen op het spel, maar toch hecht Shell naar eigen zeggen ook waarde aan veiligheid, betrokkenheid van de bewoners en de juistheid van gegevens. Onderzoek naar de variabiliteit van het Arctisch weer en klimaat blijkt van essentieel belang te zijn voor het slagen van grote operaties, omdat bijvoorbeeld het ijsvrij zijn van de Arctische oceaan belangrijk is voor booroperaties midden op zee.

Tot slot werden alle sprekers, en natuurlijk ook de Universiteit Utrecht, door de voorzitter van de NVBM, Albert Klein Tank, bedankt voor hun medewerking aan dit symposium.

Tijdens de koffie-, lunch-, thee- en borrelpauzes bleek dat een dergelijke NVBM-dag een uitstekende netwerkmogelijkheid is: ontmoetingen met oude bekenden alsook met nieuwe contacten verliepen vol enthousiasme. We hopen volgend jaar op weer een interessant en levendig najaarssymposium!

Na een enerverende lunchpauze met heerlijke broodjes was het woord aan Célia Sapart (Université Libre de Bruxelles/

Figuur 4. Schematische voorstelling van de diverse bronnen van methaan in het Arctische gebied. Methaan is een belangrijk broeikasgas dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Door middel van isotopenonderzoek is het mogelijk onderscheid te maken tussen methaan geproduceerd door verschillende mariene bronnen, zoals onderzeese permafrost, productie in water of in zeeijs en methaan gevormd in de aardkorst als aardgas.

Figuur 1. Enkele conclusies uit de ‘Summary for policymakers’ (SPM) van het meest recente IPCC rapport, zoals gepresenteerd door Leo Meyer.

30

Meteorologica 4 - 2014

Meteorologica 4 - 2014

31

Figuur 1. Anomalie in 500hPa-hoogte (stippellijn negatief en getrokken lijn positief, contouren per 35m) en bijbehorende anomalie in de V-component van de wind (contour interval 1 m/s, blauw negatief en rood positief) voor een NAO+ (links) en NAO- (rechts) regime in de winter.

Promoties wiM van den B===erg Deze keer bestrijkt het top-onderzoek het hele spectrum van microdeeltjes in de oceaan tot aan wereldomvattende circulatiepatronen in de troposfeer. Een beknopte samenvatting doet nauwelijks recht aan de vele werk dat verricht is, maar waar nodig zijn auteurs vast bereid hun levenswerk (digitaal) ter beschikking te stellen.

Op 22 september 2014 promoveerde Iris Manola aan de UU met als promotores prof. W. de Ruijter (UU) en prof. W. Hazeleger (KNMI). Co-promotor was dr. F. Selten (KNMI).

De Griekse Iris bestudeerde interacties tussen Rossby golven, opgewekt in de (sub)tropen, en de straalstroom met speciale aandacht voor de Noord Atlantische Oscillatie (NAO). De ERA-Interim dataset werd gefilterd op positieve en negatieve Promoties NAO-regimes in de wintermaanden, waarbij er in elke winter Wim van den Berg2 NAO+ en 2 NAO- events werden gevonden. gemiddeld De anomalieën de V-component van tot deaanwind Dezegemiddelde keer bestrijkt het top-onderzoek het hele in spectrum van microdeeltjes in de oceaan wereldomvattende de troposfeer. Een beknopte samenvatting doet nauwelijks op 500 hPa circulatiepatronen laten een induidelijk verschil zien tussen beide recht aan de vele werk dat verricht is, maar waar nodig zijn auteurs vast bereid hun levenswerk regimes (Fig. 1).te stellen.

Maar hoe ontstaan nu deze regimes, welke (digitaal) ter beschikking rol spelen zonale golven daarbij? Door gebruik te maken van === een barotroop model werd duidelijk dat het golfgetal kleiner Op 22 september 2014 promoveerde Iris Manola aan de UU met als promotores prof. W. de Ruijter wordt wanneer de(KNMI). straalstroom Ook bewegen (UU) en prof.

W. Hazeleger Co-promotor wassterker dr. F. Seltenwordt.

(KNMI).

Rossby golven zich beter door degolven, straalstroom heen wanneer De Griekse Iris bestudeerde interacties tussen Rossby opgewekt in de (sub)tropen, en de straalstroom deze snelmet enspeciale smalaandacht is. voor de Noord Atlantische Oscillatie (NAO). De ERA-Interim dataset werd gefilterd op positieve en negatieve NAO-regimes in de wintermaanden, waarbij er in Iris bestudeerde vervolgens dewerden forcering de zuidwestelijke elke winter gemiddeld 2 NAO+ en 2 NAO- events gevonden. in De gemiddelde anomalieën in de V-component van de windbij op 500 laten een duidelijk verschil tussen beide regimes Indische Oceaan dehPaSeychellen waarzienverstoring van(Fig.de 1). Maar hoe ontstaan nu deze regimes, welke rol spelen zonale golven daarbij? Door gebruik te aldaar ondiepe thermocline snel aanleiding geeft tot grote maken van een barotroop model werd duidelijk dat het golfgetal kleiner wordt wanneer de straalstroom sterker wordt. Ook bewegen Rossby golven beter door de straalstroom heenketen variaties in zeewatertemperatuur diezichvervolgens via een wanneer deze snel en smal is. van langzame responsies kan doorwerken tot in het NAOIris bestudeerde vervolgens de forcering in de zuidwestelijke Indische Oceaan bij de Seychellen waar verstoring van de aldaar ondiepe thermocline snel aanleiding grote variaties in regime vele maanden later. Het blijktgeeft dattotzulke forceringen in zeewatertemperatuur die vervolgens via een keten van langzame responsies kan doorwerken tot in dehet tropen de NAO kunnen verzwakken ten gevolge van een NAO-regime vele maanden later. Het blijkt dat zulke forceringen in de tropen de NAO kunnen negatieve de subtropen.

De negatieve de verzwakken tenfeedback gevolge van eenin negatieve feedback in the subtropen.

De negatievefase fase vanvan de NAO blijkt hier het meest gevoelig voor.

NAO blijkt hier het meest gevoelig voor.

We blijven zuid-Europese onderzoekers, want op 6 oktober verdedigde de Italiaanse Carlo Met dezebijkennis onderzoekt Carlo vervolgens hoe EC-Earth Lacagnina met succes zijn proefschrift aan de TUD nadat promotor prof. A. Siebesma (TUD) en cowolken modelleert en vindt dat de grootste fouten worden promotor dr. F. Selten (KNMI) het werk hadden goedgekeurd. gemaakt in de druppelgrootte-verdeling, de verhouding water/ Om een juiste stralingsbalans te verkrijgen is de parameterisatie van wolken in klimaatmodellen ijs,cruciaal. en de massaflux en entrainment. globale effect wordt Afhankelijk van het seizoen, maar vooral ook van Het veranderingen in luchtvochtigheid, stabiliteit, zijn er in dede tropen variaties in soort en uitgestrektheid in luchtdruk beeld en gebracht door “wolken” in (hoog/laag) een model eerst te (vorm) vervan wolken. Met deze kennis onderzoekt Carlo vervolgens hoe EC-Earth wolken modelleert en vindt talen ingrootste een soort satellietbeeld (pseudo-clouds).

In Fig.water/ijs, 2 zienen dat de fouten worden gemaakt in de druppelgrootte-verdeling, de verhouding massaflux Het globale effect wordt in beeld gebracht doorkijkend de “wolken” in een wedehoe ditenerentrainment. voor lage en hoge wolken uitziet: naar model eerst te vertalen in een soort satellietbeeld (pseudo-clouds). In Fig. 2 zien we hoe dit er voor pseudo-wolken is er sprake van een onderschatting – echter de lage en hoge wolken uitziet: kijkend naar pseudo-wolken is er sprake van een onderschatting – echter de bewolkingsgraad die rechtstreeks rechtstreeks uit het model komtmodel geeft een overschatting.

Er is een bewolkingsgraad die uit het komt geeft duidelijk nog ruimte voor verder onderzoek om de modelbewolking te verbeteren. overschatting. Er is duidelijk nog ruimte voor verder onderzoek om de modelbewolking te verbeteren.

Figuur bewolkingsgraad, linksop gebaseerd op satellietschatFiguur2.

2. Gemiddelde Gemiddelde bewolkingsgraad, links gebaseerd satellietschattingen (ISCCP) en rechts op basis (ISCCP) van pseudo-wolken met EC-Earth (getallen de gemiddelde hoeveelheid; rechts, met ster, tingen en rechts op basis vangeven pseudo-wolken met EC-Earth staat de gemiddelde bewolking zoals die rechtstreeks uit het model komt). (getallen geven de gemiddelde hoeveelheid; rechts, met ster, staat de gemiddelde bewolking zoals die rechtstreeks uit het model komt).

Op 28 november 2014 promoveerde Marco van Hulten aan de RUG op een studie naar het gedrag van de spoormetalen aluminium en mangaan in de oceaan. Als promotores noteren we prof. H. de Baar (RUG) en prof. W. Hazeleger (KNMI), als copromotor traden op dr. A. Sterl (KNMI) en dr. A. Tagliabue (CSIR, Zuid-Afrika).

Voor fotosynthese (en het daarmee vastleggen van in de oceaan===opgeslagen CO2) is de aanwezigheid van sporenelementen zoals Aluminium en Mangaan van belang. Binnen het GEOTRACES programma zijn vele monsters van het zeewater Op 28 november 2014 promoveerde Marco van Hulten aan de RUG op een studie naar het gedrag geanalyseerd om de enbiochemische kringlopen inwede van de spoormetalen aluminium mangaan in de oceaan. Als promotores noteren prof. oceanen H. de Baar (RUG) en prof. W. Hazeleger (KNMI), als copromotor traden op dr. A. Sterl (KNMI) en dr. A. beter te begrijpen.

Van opgelost Aluminium en Mangaan zijn Tagliabue (CSIR, Zuid-Afrika). metVoorbiochemische modellen, die ingebed zijn in 3D-oceaanfotosynthese (en het daarmee vastleggen van in de oceaan opgeslagen CO ) is de aanwezigheid sporenelementen zoals Aluminium gesimuleerd en Mangaan van belang.

Binnen het GEOTRACES programma zijn met modellen, distributies die worden vergeleken vele monsters van het zeewater geanalyseerd om de biochemische kringlopen in de oceanen beter te de begrijpen. beschikbare waarnemingen. Zo blijkt de verblijftijd van Van opgelost Aluminium en Mangaan zijn met biochemische modellen, die ingebed zijn in 3D-oceaanmodellen, gesimuleerd die worden vergeleken met degroter beschikbarete zijn dan Aluminium in distributies de subtropische wateren veel waarnemingen. Zo blijkt de verblijftijd van Aluminium in de subtropische wateren veel groter te zijn elders (Fig. 3).

Uitonderzoek het onderzoek Marco blijkt dan elders (Fig. 3).

Uit het van Marco blijkt datvan er nog veel hiaten zitten in onzedat kenniser vannog voorkomen en het gedrag van spoorelementen in de oceanen. veelhet hiaten zitten in onze kennis van het voorkomen en het gedrag van spoorelementen in de oceanen.

2

Figuur 1. Anomalie in 500hPa-hoogte (stippellijn negatief en getrokken lijn positief, contouren per 35m) en bijbehorende anomalie in de V-component van de wind (contour interval 1 m/s, blauw negatief en rood positief) voor een NAO+ (links) en NAO- (rechts) regime in de winter.

We blijven bij zuid-Europese onderzoekers, want op 6 oktober verdedigde de Italiaanse Carlo Lacagnina met succes zijn proefschrift aan de TUD nadat promotor prof. A. Siebesma (TUD) en co-promotor dr. F. Selten (KNMI) het werk hadden goedgekeurd.

Om een juiste stralingsbalans te verkrijgen is de parameterisatie van wolken in klimaatmodellen cruciaal. Afhankelijk van het seizoen, maar vooral ook van veranderingen in luchtvochtigheid, luchtdruk en stabiliteit, zijn er in de tropen variaties in soort (hoog/laag) en uitgestrektheid (vorm) van wolken.

32

Meteorologica 4 - 2014

Figuur 3.3.Gemiddelde verblijftijd van opgelost Aluminium Figuur Gemiddelde verblijftijd (maanden) (maanden) van opgelost Aluminium in de oppervlaktelaag van de in oceanen. de oppervlaktelaag van de oceanen.

Meteorologica 4 - 2014

33

oVer Het NUt VaN oUDe maNNetJeS (m/V)

column

gerard van der ScHrier Zoals gebruikelijk in een wetenschappelijke omgeving presenteer je met enige regelmaat je eigen werk aan collega’s. Bij ons gaat dat erg gemoedelijk: er wordt slechts lichte druk uitgeoefend om eens iets te presenteren, zonder verplichting en zonder consequentie als je niets wilt presenteren. Dat kan ook anders. Het verhaal gaat dat in het Max Planck Institut für Meteorologie de grote Klaus Hasselmann ’s ochtends door de gang liep en dan, schijnbaar willekeurig, iemand aanwees met de mededeling “Sie soll heute etwas präsentieren”. Hoe dan ook, ik presenteerde iets van mijn gloednieuwe werk om dit te louteren aan de kritische blik van mijn collega’s. Na het praatje kwam de nestor van de afdeling langs en zei dat hij enige tijd geleden ook eens naar dit onderwerp gekeken had. Niet eerst de geruststellende opmerking dat het een goed verhaal was, zelfs niet de opmerking dat het een leuk verhaal was, wel werd er een overdrukje op het bureau gelegd.

Uit 1979. “Kijk daar maar eens naar jongen” klonk het in de oorverdovende stilte. “Zeg knul, je houdt de literatuur toch wel bij?” dacht ik zelfs te horen. Tja. Het oude werk bleek inderdaad waardevol. En ik dacht te werken aan de frontlijn van de wetenschap….

Dat overkomt me vaker. Zo vaak dat ik oude mannetjes ervan verdenk allerlei dingen te weten die ik eigenlijk zou willen weten. Hoe kunnen we ons laven aan het diepe inzicht van de collega die al wat langer mee loopt? Hoe tap je uit dat reservoir van kennis en ervaring?

Als het lukt om deze verbinding te maken, dan staren de mogelijkheden je recht in het gezicht. Met de moderne klimaatmodellen, de klimaatdata die breder beschikbaar is, de krachtige computers die ons ter beschikking staan en moderne statistiek kunnen de ideeën van de oude mannetjes , die noodgedwongen bij vermoedens bleven, uitgewerkt worden. Is het niet zo dat de waarde van het werk van Jacob Bjerkness over de Zuidelijke Oscillatie uit de 60’er jaren van de vorige eeuw decennia later herondekt werden toen computers en klimaatmodellen krachtig genoeg waren deze inzichten te verifiëren?

Het is niet alleen binnen de wetenschap dat de oude mannetjes waardevol kunnen zijn.

Deze collega’s zijn ook het geheugen van de operationele dienstverlening. Het vastleggen van werkprocessen en methoden, en vooral veranderingen hierin, zijn in het verleden niet altijd even nauwkeurig bijgehouden. De kennis over die veranderingen zit vaak alleen nog in het geheugen van die collega’s. Twee voorbeelden schieten me te binnen: de motivatie om veranderingen in het meetproces of de meetin34

Meteorologica 4 - 2014

frastructuur door te voeren is vaak niet gedocumenteerd. Al zoekend in het papieren archief krijg je dan al snel de indruk dat het ‘vroeger’ een ‘rotzooitje’ was, totdat je wordt bijgepraat door iemand die betrokken is geweest bij deze verandering. Ander voorbeeld: operationele software heeft altijd prima gewerkt, totdat de collega die er altijd naar omkeek met pensioen gaat. In een tijd dat maximale transparantie en traceerbaarheid de sleutelwoorden zijn voor de dienstverlening is een pensionering van een collega dan ook net zo goed een risicofactor als een bijdrage aan de krimp van het instituut.

In dit licht is het bijzonder dat de Meteorologica redactie het wijselijk achtte jonge nieuwe columnisten aan te trekken. Alhoewel: deze columnist raakt ook al aardig belegen. Aan de andere kant, deze columnist was lange tijd de jongste vaste medewerker van de afdeling – totdat de reorganisatie de samenstelling van de afdeling veranderde. En dat brengt me bij het tweede pijnpunt dat me bezighoudt.

De verjonging van het nationaal referentieinstituut voor weer, klimaat en seismologie komt alleen door het afvloeien van de oudere werknemer. Er komen wel nieuwe gezichten het instituut binnen, maar die vertrekken ook weer. Binnen de universiteiten is het aandeel van tijdelijke werknemers nog groter.

Gebaseerd op cijfers van de VSNU (Vereniging van Universiteiten) blijkt het percentage wetenschappers op een tijdelijk contract sinds 1995 bijna verdubbeld te zijn, van 22,8 naar 40,7 procent. Als promovendi meegerekend worden, dan wordt dit 60% (bron: NRC).

Binnen het KNMI is deze situatie niet anders: de productie van het wetenschappelijk onderzoek op het KNMI is grotendeels afhankelijk geworden van promovendi en post-docs.

Dit is misschien niet slecht.

Wat wel slecht is dat op deze manier, al sluiperenderwijs, ook ontwikkeling van operationele software en operationele dienstverlening deels is gaan drijven op de promovendi en postdocs van de klimaatonderzoeksafdeling van het KNMI. Afgezien van allerlei vragen over praktische zaken als continuïteit en het documenteren van ontwikkelde software en werkzaamheden, wordt dit werk betaald uit onderzoeksgeld.

Operationeel werk levert je geen publicaties op. Ergens heb ik toch het idee dat het inzetten van promovendi of post-docs voor operationele diensten niet heel erg bijdraagt aan hun kansen om binnen de wetenschap aan de slag te kunnen. Dat wringt toch een beetje.

Misschien zijn we toe aan een herwaardering van wetenschappers die zich bezig houden met het operationele werk.

Sponsors van de Nederlandse Vereniging ter bevordering van de meteorologie zijn:

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 (zie boven).

Meteorologica 4 - 2014

35