Meteorologica juni 2015

Jaargang 24 -

nr.

2 - Juni 2015

meteorologica

HET METEN VAN STRALING IN CABAUW

Uitgave

van de

Nederlandse Vereniging

ter

Bevordering

van de Meteorologie Meteorologica 2 - 2015 1

2

Meteorologica 2 - 2015

Inhoudsopgave

8

4 Atmosferische getijden

Huug van den Dool, Henk de Bruin

8 Surinaamse kust onder water!

Onvermijdelijk?

12

Louk Conrads

12 Blikseminslag op Noordzeeheli’s

Kees Floor

16 De lichtmolen van Crookes

28

Kees Floor

20 Tien jaar Baseline Surface

Radiation Network (BSRN) in Cabauw

Wouter Knap, Cor van Oort

Figuur 1. Voorbeeld vorstschadebestrijding door beregenen van fruitbloesem.

Van

24 Weerbeelden Rob Sluijter

de hoofdredacteur

In dit nummer is er wederom aandacht voor het Internationale jaar van het licht, nu zelfs met drie artikelen. Ten eerste de bijdrage van Wouter Knap en Cor van Oort die aan de hand van de Baseline Surface Radiation Network (BSRN) observaties die in Nederland te Cabauw worden uitgevoerd (zie coverfoto) laten zien hoe belangrijk langjarige en gestandaardiseerde stralingsmetingen zijn voor het klimaatonderzoek.

Iedereen kent de getijden in de oceanen, veroorzaakt door de aantrekkingskracht van vooral de zon en de maan. Slechts weinigen zijn zich ervan bewust dat ook de atmosfeer getijden herbergt. Huug van den Dool en Henk de Bruin laten in hun artikel op pagina 4 zien dat deze atmosferische getijden niet verwaarloosbaar zijn en bovendien een hele andere oorzaak hebben, namelijk de periodieke opwarming van de atmosfeer door de zon.

In een interessante bijdrage verhaalt Henk de Bruin voorts over de lichtmolen van Crookes, het als vanzelf ronddraaiende molentje in glas. Henk laat zien dat de fysische wetmatigheden achter dit ogenschijnlijk simpele verschijnsel verbazingwekkend complex zijn.

Het tweede ‘thema’ van dit nummer betreft onweer en bliksem. Kees

Floor bespreekt het voorkomen van blikseminslagen bij helikopters boven de Noordzee – gelukkig een zeldzaam verschijnsel, maar wel een met verregaande gevolgen voor de veiligheid van bemanningen.

Kees behandelt dan ook de ins en outs omtrent de verwachtingen van ‘helicopter-triggered lightning’.

Daarnaast relateert Robert Mureau het statistische gegeven dat onweer in Nederland 1 à 2 doden per jaar kost aan de trieste gebeurtenis in zijn woonplaats Amersfoort waarbij een blikseminslag in een boom fataal bleek voor twee schuilende vrouwen.

Soms herbergen kille statistische (weer)gegevens veel leed.

Een steeds vaker terugkerend geluid – of beter gezegd: gemor – betreft de door vele onderzoekers als onwenselijk beschouwde invloed van de ambtelijke molens op hun werkwijze en dagelijkse bezigheden.

Het beoordelen van onderzoek louter in termen van efficiëntie heeft ook de meteorologie en klimatologie in zijn greep gekregen, en deze invloed kent vele verschijningsvormen. Huug van den Dool (pagina 25), Henk de Bruin (pagina 28) en Gerard van der Schrier (pagina 30) signaleren elk op hun eigen manier de ‘infiltratie’ van het rendementsdenken en aanverwante perikelen in ons vakgebied...

25 Column – Acht hoofddirecteuren geleden Huug van den Dool

26 Promoties Wim van den Berg

26 Bliksem in Amersfoort Robert Mureau

28 Micro-Meteorologische Mijmeringen –

Wetenschapsbeleid, tabak en nachtvorst Henk de Bruin

30 Column – “Jongens waren we –

maar aardige jongens. Al zeg ik het zelf.”

Gerard van der Schrier

31 NVBM Sponsors en Colofon Advertenties 2 Wittich en Visser 11 Delta Ohm 19 Wageningen Universiteit 27 CaTeC 32 IMAU – Universiteit Utrecht Foto voorkant

BSRN meetapparatuur te Cabauw op 26 december 2008, zie pagina 20.

Foto: Wouter Knap.

Meteorologica 2 - 2015

3

Atmosferische getijden Huug van den Dool en Henk de Bruin In het kader van het Jaar van het Licht beschrijven we in dit artikel een bijzonder atmosferisch verschijnsel dat direct samenhangt met zonlicht, namelijk het atmosferisch getij. Atmosferische Getijden (AG) zijn in de tropen en subtropen overduidelijk te zien aan metingen van de dagelijkse gang van luchtdruk aan de grond.

In 1992 en 2002 nam een team van de Wageningen Universiteit, waar de tweede auteur toen aan verbonden was, deel aan de meetcampagnes HAPEX-SAHEL (Goutorbe et al., 1997) en MATADOR (Renno et al., 2004) in respectievelijk Niger en Arizona (VS).

n   n 2π P(t ) = ∑1 s n sin  t +σn    T

waarin t de tijd is in seconde, T de daglengte (s), n = 1, 2, 3, etc., sn de amplitude en σn de fase van de nde Fourier component. Omdat de aardbaan een ellips is en niet met constante snelheid wordt doorlopen moet t worden berekend uit de lokale zonnetijd (Lindzen en Chapman, 1970). Bartels (1932) bepaalde s2 en σ2 voor enkele stations in de VS en gaf deze grafisch weer in Figuur 3 (gereproduceerd). De lengte van de strepen is een maat voor de amplitude en de richting voor de fase. De fase, in locale tijd, is ongeveer gelijk op alle stations, maar de amplitude neemt af van zuid naar noord, terwijl ook op een bepaalde breedtegraad er kleine verschillen zijn die mogelijk samenhangen met de verdeling land-water.

Beroemde natuurkundigen zoals Kelvin en Rayleigh zochten een verklaring. Dat AG een thermisch fenomeen moet zijn en niet in verband staat met de gravitatie van de maan was al snel empirisch duidelijk. Voor een goed historisch overzicht zie Lindzen en Chapman (1970). Daaruit blijkt onder andere dat de zogeheten resonantietheorie van Kelvin op grond van waarnemingen in de hogere luchtlagen onhoudbaar was. In de volgende sectie beschrijven we de nu min of meer geaccepteerde verklaring.

Verklaring Hoewel het verschijnsel dus al heel lang bekend was heeft het tot in de jaren 1970 geduurd voordat er een fysische mechanisme werd gevonden die waarnemingen op verschillende hoogtes redelijk konden verklaren. Hoewel het op het eerste gezicht wel zo lijkt, hebben AG toch niets te maken met de zwaartekracht van zon en maan die de getijden in de oceanen 1 Tegenwoordig meten we de druk in de tropen dusdanig nauwkeurig dat men het verschil tussen zonnetijd en middelbare zonnetijd (dat wil zeggen, de tijdsvereffening) goed kan bepalen.

4

Meteorologica 2 - 2015

988

Niger 13.3 N 1400

Globale straling (W/m2)

984

1000

800

982

Luchtdruk (hPa)

986

1200

600

980

Onwetend van het bestaan van AG viel het hem op dat op beide locaties de luchtdruk een duidelijke halfdagelijkse gang vertoonde (zie Figuren 1 en 2). Op gematigde breedten is dit regelmatig patroon niet zo direct zichtbaar in waarnemingen.

Uit Figuur 1 en Figuur 2 blijkt dat de drukcurve een regelmatig halfdaags patroon vertoont met een maximum ongeveer 2.5 uur eerder dan de lokale noen en een tweede maximum in de nacht. Het gaat om snelle luchtdrukveranderingen met piek-tot-dal verschillen tot 5 hPa! Deze luchtdrukpatronen in de (sub)tropen waren al rondom 1800 bekend bij bijvoorbeeld Humbolt die drukwaarnemingen verrichtte tijdens zijn expeditie naar Zuid-Amerika. Hij merkte op dat zijn barograaf een bruikbare klok1 was. Gebruikelijk is het de waargenomen luchtdrukreeksen te schrijven als een Fourier-reeks:

400

16.0

16.5

17.0

17.5

18.0

18.5

19.0

dagnummer

Figuur 1. De gemeten luchtdruk (in rood) op 16 t/m 19 oktober 1992 in Banizoumbou (130º 20' N, 20º 24' O), Niger, tijdens het HAPEXSAHEL project. In blauw is de gemeten inkomende zonnestraling weergegeven. De tijdschaal is in decimale dagen (16.5 betekent dus 12 uur locale tijd op 16 oktober).

veroorzaken; de AG zijn voornamelijk thermisch van aard, veroorzaakt door de periodieke verwarming van de atmosfeer door de zon. Hierbij is de opwarming in the stratosfeer door absorptie van UV-straling door ozon het belangrijkst. Merk op dat UV-straling dodelijk is voor leven op aarde, dus danken zowel de AG als het leven op aarde hun bestaan aan dezelfde UV absorptie!

AG wordt dus aangedreven door zonlicht, maar die veroorzaakt in principe een eenmaal-daagse verwarming en hoe dit tot een tweemaal daagse drukvariatie kan leiden is lang een puzzel gebleven, tot 1970, toen Chapman en Lindzen (1970) met een verklaring kwamen. Die gaat ongeveer als volgt. Zonlicht wordt geabsorbeerd in de stratosfeer, met name (maar niet uitsluitend) door ozon. In de ruimte lijkt dat op een aan/ uit functie, verwarming als de zon schijnt, en verwarming = 0 gedurende de uren dat het donker is, een funktie zoals de blauwe curve in de Figuren 1 en 2. De Fourier transformatie van zo’n functie geeft ons het spectrum van de forcering. Het forceringsspectrum in de stratosfeer is niet triviaal, maar heeft voornamelijk ruimtelijk golfgetal 1 (dat uniform rondtrekkend in een dag een maximum in s1 zou veroorzaken); de amplitude neemt verder af met het golfgetal. Het effect ervan aan de bodem hangt echter samen met golven op planetaire schaal, die zich verticaal moeten kunnen voortplanten. De verticale golfvoortplanting wordt bepaald door de struktuur van de atmosfeer. Het blijkt dat golven met horizontaal golfgetal 1 zich niet of nauwelijks vertikaal kunnen voortplanten, maar wel golven met golfgetal 2 of hoger. Golven met golfgetal 3 of hoger zijn echter zwakker qua forcering. Zodoende blijft in de response aan het aardoppervlak voornamelijk golfgetal 2 over.

AG en klimaatmodellen Een goed klimaatmodel moet in staat zijn de AG nauwkeurig te simuleren. Omdat AG veroorzaakt wordt door UVstralingabsorptie van ozon in de stratosfeer zal het duidelijk zijn dat alleen de klimaatmodellen die luchtlagen tot voorbij de stratosfeer doorrekenen (noodzakelijke, maar niet voldoende conditie) in staat zijn de AG te reproduceren. In de laatste tien jaar is dat voor bijna alle modellen het geval. In het kader van de IPCC-rapporten is dit onder meer onderzocht door Covey et al. (2014) en de referenties daarin. Zij concluderen dat de meeste klimaat-georiënteerde GCM’s de amplitude van de AG overschatten. Verschijnselen die samenhangen met AG zijn geschikte ‘tracers’ voor het valideren van klimaatmodellen.

Modern mondiaal voorbeeld Figuur 4 laat een voorbeeld zien van de getijden in een moderne mondiale heranalyse (“reanalysis”), CFSR genaamd (Saha et al., 2010). Deze nieuwe heranalyse, bevat modeluitvoer op ieder uur, zodat we de AG goed en mondiaal kunnen beschrijven. Voor ieder uur, 0 Z (ook wel 0 GMT genaamd) tot en met 23 Z nemen we het gemiddelde van de luchtdruk aan de grond voor een bepaalde maand, en trekken daar het dag-en-maandgemiddelde van af. Dit zijn zeer eenvoudige bewerkingen, en toch voldoende om de AG overal te laten zien, dus ook op gematigde breedte; de zelfwerkzame lezer kan het gemakkelijk zelf doen (en het equivalent van de rode curve in Figuur 1 verkrijgen) met een maand uurlijkse waarnemingen. (Als we middelen over 10 maarten (bijvoorbeeld 1998 t/m 2007) dan verandert Figuur 4 niet substantieel, de lijnen worden dan alleen wat ‘gladder’.)

We zien in Figuur 4 de blauwe en rode plekken naar het westen trekken, dat wil zeggen, alle drukmaxima en minima lopen

950

Globale straling (W/m2)

952 951

1000

949

800

948

600

400

947

Luchtdruk (hPa)

1200

200

946

Belang Synoptisch meteorologen hebben lange tijd weinig positieve interesse in AG gehad. Dat heeft drie oorzaken. Ten eerste zijn de getijden vrij regelmatig en dus goed voorspelbaar, zodat het te triviaal lijkt om ze te voorspellen. Ten tweede veroorzaken de getijden problemen bij het interpreteren van 3-uurlijkse drukveranderingen (zogenaamde app voor ingewijden) die normaal gesproken met argusogen worden gevolgd bij een depressieontwikkeling op gematigde breedte. Ook al is de amplitude van de AG klein (~1 hPa), een verandering van 2 tot 3 hPa in 4 uur is qua grootte zeker vergelijkbaar met drukvariaties die langzaam bewegende en ontwikkelende weersystemen kenmerken. AG moet dus worden gefilterd om de app van het weer te begrijpen; weg met de AG, “je hebt er alleen last van!” De derde oorzaak betreft het misverstand dat de AG op zichzelf staan en zich in de troposfeer uitsluitend uiten in de druk. Het is pas recent gebleken (Woolnough et al., 2004) dat getijden wel degelijk invloed hebben op het weer, bijvoorbeeld in termen van bewolking en neerslag, en daardoor andere verschijnselen kunnen beïnvloeden. Ook omgekeerd heeft het weer, en dan vooral convectie in de tropen, invloed op de sterkte van de getijden. Het modeleren van AG is dus belangrijk, en hoewel empirisch triviaal bleken de AG in weersvoorspelmodellen lange tijd verre van perfect te worden gesimuleerd.

Arizona 37.67 N

945

Aldus de verklaring van Chapman en Lindzen. Moeder natuur maakt het soms ingewikkeld, vandaar dat niemand dit 100 jaar geleden begreep. Tot op de dag van vandaag is er overigens nog geen 100% sluitende theorie die alle waargenomen aspecten van AG correct beschrijft. Met name golfgetal 1 (periode 24 uur) bevat nog allerlei geheimen.

0

152.0

153.0

154.0

155.0

dagnummer

Figuur 2. Als Figuur 1 maar dan voor 37.67º N, 111.54º W, Arizona, VS, tijdens het MATADOR project (Renno et al., 2004). In Arizona is ook ‘gewoon’ weer zodat de rode curve zich minder regelmatig herhaalt dan in Niger (Figuur 1).

continu westwaarts. Deze ene figuur beschrijft één dag van de AG voor de hele wereld, weliswaar maar voor die ene maand, maar deze situatie is representatief voor andere maanden.

Bekende aspecten zijn: 1. De AG zijn min of meer symmetrisch ten opzichte van de evenaar, en dit is het geval in alle maanden van het jaar (ondanks de noord-zuid beweging van de zon).

2. De amplitude is aanzienlijk in de brede tropen en vermindert naar de polen toe, ongeveer als de derde macht van de cosinus van de breedte, zoals al lang geleden met alleen waarnemingen op bepaalde meetstations vastgesteld door Haurwitz (1956), de grote klassieke empirist op dit gebied.

3. Langs de evenaar loopt een ‘verschijnsel’ met enorme snelheid naar het westen (in één dag helemaal rond de aarde) met een dominant ruimtelijk golfgetal 2 en een amplitude van ruim 1 hPa zodat de luchtdruk overal tweemaal per dag op en neer gaat.

4. Wie goed kijkt ziet dat het westwaarts trekkende patroon bestaat uit een sterke plus, een sterke min, een zwakkere plus en een zwakkere min. Er is namelijk ook nog een golfgetal 1, met een amplitude (~0.6 hPa) die weliswaar kleiner is dan die van golfgetal 2, maar niet te verwaarlozen. De zon staat precies tussen de sterke + en – in, daar is het dus 12 uur lokale zonnetijd, de klok van Humboldt.

Het is middernacht tussen de zwakke + en –. Men kan inderdaad al in Figuur 1 zien dat het verval van de luchtdruk in Niger ‘s middags om 12 uur groter is dan ‘s nachts om 12 uur. Dat is in de tropen dus bijna overal het geval.

5. Er zijn nog wat kleinere bijdragen van hogere golfcomponenten. Het veld dat westwaarts trekt is, afgezien van kleine variaties in de beweging, niet helemaal constant qua patroon. De dagelijkse gang van de dagelijkse gang zogezegd; deze bijzonderheid heeft tot de meest uiteenlopende (en verwarrende) definities geleid. Er zijn ook kleine stationaire componenten aanwezig die dus niet westwaards trekken.

6. Ook al is het halfdaags tij dominant, de fundamentele periode blijft toch 24 uur; bijvoorbeeld de 12 Z en 0 Z kaartjes lijken erg op elkaar maar zijn toch niet identiek.

We kunnen de eendaagse en tweedaagse gang waargenomen op stations bijna gelijk stellen aan ruimtelijke golfgetallen een en twee omdat de aarde in 24 uur onder het gehele verschijnsel doordraait.

Meteorologica 2 - 2015

5

s2

Figuur 3. Amplitude s2 (mm Hg) en fase σ2 voor tweede Fourier-component van de luchtdruk voor verschillende stations in de VS (Bartels, 1932). Merk op dat 1 mm Hg = 1.333 hPa.

Het is duidelijk dat Figuur 4 aanmerkelijk meer informatie biedt dan eerdere analyses die alleen plaatjes op 0, 6, 12 and 18 Z bevatten, zie bijvoorbeeld Van den Dool et al. (1997) voor een bespreking van deze problemen; met kaarten iedere 6 uur is bijvoorbeeld de westwaartse beweging van golfgetal twee niet vast te stellen vanwege problemen met de Nyquist frequentie in de Fourier analyse. Op de CFSR website, http:// cfs.ncep.noaa.gov/cfsr/atlas/ kan men een plaatje als Figuur 4 vinden voor iedere maand gedurende de periode 1979–2009; de resultaten van maart 1998 zoals hier gepresenteerd zijn een (representatief) voorbeeld.

Variaties in de sterkte van het Atmosferisch Getij Er is altijd een atmosferisch getij en het heeft de naam regelmatig en saai te zijn, maar uit de CFSR gegevens voor de periode 1979-2009 kunnen we vaststellen dat het verschijnsel eigenlijk helemaal niet zo constant is. Hieronder laten we enkele variaties zien.

Fig.4

In Figuur 5 is te zien dat de amplitude van het halfdaags getij – we beperken ons hier even tot de sterkste component – langs de equator klimatologisch afhangt van de tijd van het jaar. De variatie bedraagt bijna 0.2 hPa en is zeer regelmatig, met twee pieken en twee dalen per jaar.

Het getij is het sterkst in maart en september, dat wil zeggen het rood en blauw in Figuur 4 is dan het meest intens.

Waarom? Omdat de AG symmetrisch is ten opzichte van de evenaar en deze dynamische respons het sterkst aangeslagen wordt als de zon recht boven de evenaar staat, dus op ongeveer 21 maart en september. De zwakste getijden verwacht men onder dezelfde redenering in december en juni, en dat blijkt vrijwel precies te kloppen, zie Figuur 5. Hoewel een minimum, is het getij in december toch heel wat sterker dan in juni, en ook dat heeft een verklaring, want in december staat de aarde dichterbij de zon (7% meer instraling) en wordt het getij derhalve sterker aangeslagen. Figuur 5 is dus vrij goed te verklaren, althans kwalitatief.

Een geheel andere variatie is in Figuur 6 weergegeven. Het blijkt dat het jaargemiddelde van de amplitude van het halfdaagse getij behoorlijk varieert met de tijd, en de variatie is onregelmatig. In de periode 1979 – 1994 leek de sterkte van de AG af te nemen. Plotseling nam de AG tussen ’94 en ’95 ineens weer 15% in sterkte toe, en dit hield een jaar of zes aan.

Na een minimum in 2003 volgt een langzamere maar gestage toename tot 2009. Het is een merkwaardige grafiek. Wat de verklaring van deze variaties is, is op dit moment onduidelijk.

Als verklaring voor variaties van s2 worden genoemd: a) de Quasi-Biennual Oscillation (QBO), b) variaties in geabsorbeerd zonlicht in de stratosfeer, c) de sterkte van de som van alle convectie in de troposfeer. Het is ook niet uit te sluiten dat de diversiteit in satellieten, vaak slechts enkele jaren in gebruik, die als invoergegevens door CFSR worden gebruikt, een rol speelt. Dit laatste is dus geen fysische oorzaak, maar een verandering in instrumentatie.

Conclusies Atmosferische getijden zijn een regelmatig en wereldomvattend verschijnsel, dominant over de halve aarde, dat synchroon met de zon van oost naar west verschuift. Bij nadere studie blijkt de regelmaat zeker geen 100% te zijn, dat wil zeggen dat de getijden op allerlei manieren varieren: met het seizoen (het sterkst in maart en september), met het weer (hebben we hier niet laten zien) en op hele lange tijdschalen (Figuur 6). Deze variaties zijn van belang voor het bestuderen van het weer, van klimaatsverandering, en van voorheen moeilijk waarneembare verschijnselen zoals de stratosferische QBO. De QBO is pas sinds de jaren 1950–1960 waargenomen (met Figuur 4. De luchtdruk aan de grond, verminderd met de daggemiddelde luchtdruk, gemiddeld over maart 1998. radiosondes die hoog genoeg Er zijn 24 momentopnamen voor de hele aarde, van 0 GMT links bovenaan tot 23 GMT rechts onderaan. Na reikten), maar reconstructie via 23 GMT komt 0 GMT weer aan de beurt, enzovoorts. De eenheid is hPa. Bron is CFSR (Saha et al., 2010). In de amplitude van het halfdaagblauwe (rode) gebieden is de luchtdruk op het aangegeven GMT uur lager (hoger) dan het daggemiddelde. se getij geeft enige hoop om 6

Meteorologica 2 - 2015

verder terug in de tijd te gaan. De AG hebben invloed op het weer en omgekeerd. AG variaties zijn ook van belang voor toepassing in de geofysica, de oceanografie en de ruimtevaart.

De AG ‘drukken’ op de vaste aarde en op de oceaan en modificeren zelfs het oceaangetij dat door zwaartekrachtseffecten van zon en maan wordt veroorzaakt. Door drukverschillen tussen de oost- en westkant van steile bergen kunnen de AG de rotatiesnelheid van de aarde beïnvloeden (Hamilton et al., 2008). De AG vormt tevens een sterk signaal bij de metingen van zwaartekrachtssatellieten en kan bovendien hinderlijk zijn omdat de AG gemakkelijk tot verwarring leidt gegeven de omlooptijd van satellieten (aliasing of stroboscoopeffect).

Snappen we nu alles? Nee, gelukkig niet. Met name golfgetal 1 is nog steeds een mysterie. Volgens de theorie van Chapman

Fig.5

Getij in hPa

Amplitude Golfgetal Twee 1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0,94 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Maand

Figuur 5. De klimatologische amplitude van het halfdaagse getij langs de equator als functie van de maand, 0 (12) is december, 1 (13) is januari.

Eenheid is hPa.

en Lindzen zou golfgetal 1 een amplitude van 0.3 hPa aan het aardoppervlak moeten hebben. Maar wij vinden het dubbele, dus 0.6 hPa. Het vermoeden is dat golfgetal 1 voor een deel in de troposfeer zelf wordt opgewekt, mogelijk zelfs aan het aardoppervlak, dus niet uitsluitend door verticale golfvoortplanting vanuit de periodiek verwarmde stratosfeer. Het verschil tussen neerslag (P) en verdamping (E) vormt qua massa een forcering die de luchtdruk aan de grond beïnvloedt, en E - P trekt semi-regelmatige rondjes om de Aarde onder regie van het zonlicht. Semi-regelmatig, want boven land hebben zowel E als P door de bank genomen een maximum overdag, terwijl boven de oceaan E min of meer constant is en P vaak een nachtelijk maximum heeft. De dagelijkse gang in neerslag vormt een groot probleem in atmosferische modellen.

Het E – P effect verklaart ongeveer 0.1 hPa. Er blijft dus werk aan de winkel. Men kan in Figuur 4 de getijden af en toe even aan de continenten zien ‘plakken’: een teken van opwekking in de troposfeer of zelfs aan het aardoppervlak. Dai en Wang (1999) geven de beste beschrijving van de locaties op aarde waar de dagelijkse gang (bij benadering golfgetal 1 in de

Fig.6

Amplitude in hPa

Jaargemiddeld Getij 1,14 1,12 1,1 1,08 1,06 1,04 1,02 1 0,98 0,96 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009

ruimte) het grootst is qua amplitude.

Er is veel nieuw onderzoek gaande. Het artikel van Covey et al. (2014) houdt ons op de hoogte van de stand van zaken wat betreft de AG in de laatste lichting klimaatmodellen. Aangezien modellen niet perfect zijn en bovendien een sterk stempel drukken op (her)analyse van AG zijn waarnemingen op zoveel mogelijk betrouwbare stations (dus zonder modellen) nog steeds onderwerp van studie, bijvoorbeeld door Schindelegger en Ray (2014) die met bijna 6900 stations in feite een update van het klassieke werk van Haurwitz (1956) hebben gegeven.

De verklaring van de AG is voornamelijk thermisch (zonnewarmte) terwijl de oceaan voornamelijk getijden kent vanwege de zwaartekracht van zon en maan. Dat wil niet zeggen dat de atmosfeer de aantrekking van zon en maan niet voelt, maar deze componenten van de getijden zijn slechts enkele honderdsten hPa in amplitude. Omgekeerd kent de oceaan ook zwakke thermische getijden door de instraling van de zon.

De oceaan heeft zelfs nog een derde component, namelijk het effect van de atmosferische getijden op de oceaan.

We hebben de nadruk gelegd op het effect van de getijden op de luchtdruk aan het aardoppervlak. Dit is de klassiek aanpak.

Maar veel van het onderzoek naar getijden richt zich momenteel op de mesosfeer waar sterke getijden in wind worden waargenomen (Hagan et al., 2003). Deze worden nauwelijks ter plaatse opgewekt, maar worden ook thermisch aangedreven door zonlicht en zijn eveneens het gevolg van vertikale voortplanting, in dit geval omhoog, vanuit de stratosfeer.

Het is mooi om in het Internationale Jaar van het Licht stil te staan bij het nog steeds niet 100% begrepen fenomeen van atmosferische getijden die aangedreven worden door een deel van het zonlicht dat schadelijk is voor de mens.

Referenties

Bartels, J., 1932: Tides in the atmosphere. Sci. Monthly, 35, 110-130.

Chapman, S., and R. S. Lindzen, 1970: Atmospheric Tides. D. Reidel, Norwell, Mass.

Covey, Curt, Aiguo Dai, Richard S. Lindzen, and Daniel R. Marsh, 2014: Atmospheric Tides in the Latest Generation of Climate Models. J. Atmos. Sci., 71, 1905–1913. doi: http://dx.doi.org/10.1175/JAS-D-13-0358.1 Dai, A., 2001: Global precipitation and thunderstorm frequencies. Part II: Diurnal variations. J. Climate, 14, 1112–1128.

Dai, A. and J. Wang, 1999: Diurnal and Semidiurnal Tides in Global Surface Pressure Fields, Journal of the Atmospheric Sciences, 56, pp. 3874-3891.

Goutorbe, J.P., Lebel, T., Dolman, A.J., Gash, J.H.C., Kabat, P., Kerr, Y.H., Monteny, B., Prince, S.D., Stricker, J.N.M., Tinga, A. & Wallace, J.S., 1997: An overview of HAPEXSahel: a study in climate and desertification. Journal of Hydrology, 189, 4–17.

Hagan, M.E., J.M. Forbes and A. Richmond, 2003: Atmospheric tides, encyclopedia of atmospheric sciences. Editors: J. Holton et al.

Hamilton, K., S. C. Ryan, and W. Ohfuchi. Topographic effects on the solar semidiurnal surface tide simulated in a very fine resolution general circulation model. Journal of Geophysical Research - Atmospheres, 113, D17114, DOI: 10.1029/2008JD010115.

Haurwitz, B., 1956: The geographical distribution of the solar semidiurnal pressure oscillation. New York University Meteorology Paper, 2 (5), 36 pp.

Renno, N.O, Abreu, V.J, Smith, P.H, Hartogensis, O, Burose, D, De Bruin, H.A.R., Delory, G.T, Farrell, W.M., Parker, M Watts, C.J, Carswell, A. and Arkady Ulitsky, A., 2004: MATADOR 2002: A Pilot Field Experiment on Convective Plumes and Dust Devils. J. Geophys. Res., 109, E07001, doi:10.1029/2003JE002219.

Saha et al. 2010, The Climate Forecast System Reanalysis. Bulletin of the American Meteorological Society, 91, 1015-1057.

Schindelegger, Michael and Richard D. Ray, 2014: Surface pressure tide climatologies deduced from a quality-controlled network of barometric observations. Mon. Wea. Rev., 142, 4872–4889. doi: http://dx.doi.org/10.1175/MWR-D-14-00217.1 Van den Dool, H., et al., 1997: A temporal interpolation method to obtain hourly atmospheric surface pressure tides in reanalysis 1979-95. J. Geoph. Res., 102, D18, 22013-22024.

Woolnough, S.J., J. M. Slingo, B. J. Hoskins, 2004: The diurnal cycle of convection and atmospheric tides in an aquaplanet GCM, Journal of the Atmospheric Sciences, 61, Issue 21, 2559-2573.

Jaar

Figuur 6. De jaargemiddelde amplitude van het halfdaagse getij langs de equator gedurende 1979–2009. Eenheid is hPa. Meteorologica 2 - 2015

7

Surinaamse kust onder water! Onvermijdelijk?

Louk Conrads (Instituut voor de Opleiding van Leraren, Paramaribo, louk@conrads.nl) Suriname moet zich wapenen tegen klimaatverandering en zeespiegelstijging in de toekomst. Dat was de conclusie van de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) in een rapport betreffende de wereldwijde klimaatverandering in het decennium 2001–2010. Sindsdien zijn nieuwe resultaten gepubliceerd en is op sommige processen meer nadruk gelegd. Voor Suriname is het wenselijk om een overzicht van de gevolgen van de globale en lokale zeespiegelverandering te geven als de wereldgemiddelde temperatuur zal stijgen tot 1.5 tot 2.0 °C in het jaar 2100.

De atmosfeer wordt steeds warmer, maar niet overal Op basis van de huidige gegevens wordt aangenomen dat de gemiddelde globale temperatuur stijgt. Zie het IPCC rapport van 2014 waarin een stijging van 0.85 0C wordt gegeven voor de periode 1880 – 2012. De gemiddelde globale temperatuur stijgt maar niet overal in dezelfde mate. Er zijn landen die een veel warmer en droger klimaat krijgen, maar ook landen met juist een minder warm en natter klimaat.

Figuur 1a.

Figuur 1b.

Figuur 1. Vergelijking van de kust van Suriname van nu (a) met 1 m zeespiegel stijging (b). Donkerblauw = water. Bron: flood.firetree.net, februari 2015.

We gaan hier uit van de eerdere schatting voor de mondiale temperatuurstijging met 1.5 tot 2 0C in de komende eeuw.

Bij een dergelijke en voortgaande stijging kan aan een aantal processen worden gedacht. De belangrijkste zijn: het smelten van gletsjers, van de Groenlandse ijskap en het afkalven van de Antarctische ijskap. De expansie van het oceaanwater levert ook een belangrijke bijdrage aan veranderingen in het zeeniveau.

Met gebruikmaking van NASA-gegevens en Google mapping is het waterpeil in de kuststrook van Surinaamse één meter verhoogd, zie Figuur 1. Deze stijging van de zeespiegel is gekozen om een indruk te geven van de grootte van het kustgebied dat wordt beïnvloed. Zelfs bij een verwachte stijging van de zeespiegel van minder dan 1 m in het jaar 2100 zal de gehele kust wordt geteisterd! Hoewel de rivierdalen hier niet correct worden aangegeven, is het gemakkelijk in te zien dat de recent aangelegde kust- en rivierdijken in de toekomst niet voldoende bescherming zullen bieden.

8

Meteorologica 2 - 2015

Globaal is niet lokaal!

Met een stijging van de temperatuur op aarde kan de atmosfeer meer waterdamp bevatten. In theorie zou de jaarlijkse neerslag wereldwijd toenemen, maar dat doet ook de verdamping, dat leidt tot de intensivering van de hydrologische cyclus. Aangenomen wordt dat de totale hoeveelheid water ongeveer 16–24 keer sneller circuleert in het jaar 2100 (Durack et al., 2013).

De grotere hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer resulteert in een verhoogde intensiteit van de neerslag (neerslag per tijdseenheid), in meer cyclonen (vanwege meer latente warmte in de atmosfeer) en in een grotere instabiliteit (bijvoorbeeld hogere verticale windsnelheden in de tropen).

De verdeling van de extra neerslag over de hele wereld zal pas bekend worden als er voldoende lange tijdreeksen van neerslagmetingen op het land en/of van satellieten beschikbaar komen. Zoutgehalte metingen van de oceanen ten oosten van Suriname tonen nu een hele lage verdamping (evaporation) minus neerslag (precipitation) (EP) van -50 tot -100 cm per jaar! Gematigde breedtegraden laten een EP groter dan 0 zien (Durack, et al., 2013).

De zeer lange meetreeks (1900 – heden) van het meteorologische station Cultuurtuin in Paramaribo toont echter geen significante veranderingen in EP, terwijl in het Amazonegebied een grote droogte is gemeten in de periode 2001 – 2010!

Grote overstromingen in de binnenlanden van Suriname in 2006 moeten hier echter ook worden genoemd.

De huidige zeespiegel is niet zo glad als een spiegel! De aantrekkingskracht van de aarde op de massa van de oceanen is niet gelijkmatig verdeeld op aarde. Samen met de oceaanstromingen zorgt dit voor grote regionale verschillen in het oceaanoppervlak. Ook in de toekomst wordt verwacht dat soortgelijke verschillen zullen optreden. Met name door de veranderende oceaanstromingen zal dat dan waarschijnlijk ook het geval zijn in de oceaangebieden nabij Suriname. Tot nu toe tonen de gemiddelde waarden van metingen door de MAS (Maritieme Autoriteit Suriname) van het zeeniveau in de buurt van de Surinaamse kust geen veranderingen in de afgelopen 20 jaar (Figuur 2), zie ook Augustinus (2009).

Groenland en Antarctica en de aantrekkingskracht tussen de massa’s van ijs en oceaan Vrij recent hebben wetenschappers de aandacht gevestigd op het verschijnsel dat wanneer het ijs van ijskappen smelt de totale massa van het ijs minder zal worden waardoor de aantrekkingskracht tussen de massa’s van ijs en water uit de oceaan zal verminderen. Dichtbij de grote ijskappen zal de zeespiegel dan dalen en verderweg zal door afsmelten water aan de oceaan worden toegevoegd, zodat het niveau zal stijgen (Riva et al., 2009).

Hoe groter de bijdrage van de twee smeltende ijskappen hoe groter de kans dat in de tropen het zeeoppervlak op een

Figuur 2. Maandelijks gemiddelde hoogwater in cm ten opzichte van een referentie-niveau bij een aanlegsteiger van de Maritieme Autoriteit Suriname (MAS) in Paramaribo, Suriname. hoger niveau zal komen dan aanvankelijk werd aangenomen.

Voor Suriname geldt die impact ook. Het wijst er eens te meer op dat na de thermische uitzetting van het water, het verdwijnen van de twee ijskappen de grootste bedreiging zal gaan vormen voor de Surinaamse kust. Hoe de lokale zeespiegel er in 2100 precies uit zal zien weet echter nog niemand.

Recente gegevens De stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde is alarmerend en lijkt onomkeerbaar. Een belangrijk ijkpunt voor een klimatologische verandering in Suriname is het begin van een van de vier seizoenen. Met name het begin van de Grote Regen Tijd (GRT) wordt door velen ervaren als te zijn verschoven in de tijd. Tot nu toe zijn er geen bewijzen voor een dergelijke verandering te vinden, zie Figuur 3. Dagsommen van neerslag zijn helaas niet beschikbaar. Bestudering van die data zou welllicht inzicht kunnen geven in een mogelijk op gang zijnde verschuiving van bijvoorbeeld het begin van de GRT. Ook de gemiddelde maandelijkse temperatuurwaarden voor de periode 1921–1950 zijn vergeleken met die van 1951-2010. Er zijn geen significante veranderingen te zien in de temperatuurmetingen op het station Cultuurtuin in Paramaribo.

De lange reeks van regenmetingen van Cultuurtuin in Suriname voor de periode 1990–2010 toont een dalende trend

Figuur 3. Vergelijking van de gemiddelde maandelijkse hoeveelheden neerslag (in mm) voor de periode 1921-1950 met de periode 19812010, plus de standaarddeviaties van de gemiddelden voor het meteorologische station Cultuurtuin, Paramaribo, Suriname.

van ±1 mm/jaar, zie Figuur 4. Dalende trends van -14.5 tot - 42.7 mm/jaar voor een veel kortere periode van 1961 tot 1985 en voor het centrale deel en zuidwesten en noordoosten van Suriname respectievelijk worden ook genoemd door Murmohamed en Naipal (2006). Een dergelijke sterke daling is ook gevonden in het Amazonegebied. Een afname van 9% in neerslag is gemeten in meerdere delen van het Amazonegebied in de periode 1975–2013 (Salazar et al., 2012).

Een neerslagdaling van deze omvang kan gevolgen hebben voor een verschuiving van de vegetatiezones, de tropische bossen en de tropische savanne. Salazar et al. (2012) gebruiken een regionaal klimaatmodel genest in een algemeen circulatiemodel om deze gevolgen te onderzoeken. Op basis van modelresultaten denken zij dat op lange termijn de gemiddelde jaarlijkse neerslag in de meeste tropische landen van ZuidAmerika zal afnemen. Als gevolg daarvan verschuift de evenwichtstoestand in vegetatie van een ‘Forest’ tropisch bos tot een meer ‘Savanna’ tropisch bos, zie Figuur 5. Op deze schaal is een dergelijke verschuiving voor Suriname niet te zien.

Te zien is dat de neerslag op lange termijn zal verminderen (meer geelrode gebieden) in de meeste tropische landen van Zuid-Amerika. Op hier niet getoonde kaarten met een hogere resolutie is te zien dat volgens de modellen het oosten van Suriname een neerslagverlaging tot 150 mm/jaar gaat ondervinden. Over het algemeen is dit consistent met eerdere resultaten gebaseerd op een aantal van twaalf regenstations verspreid over geheel Suriname voor de periode 1961–1985 (Nurmohamed en Naipal, 2006).

Uit het model blijkt verder dat de gemiddelde en extreme rivierafvoer van de meeste rivieren in het stroomgebied van de Amazone zal afnemen. Volgens Salazar et al. kan dit worden verklaard door een vermindering van het waterdamptransport in het gekoppelde systeem in de Atlantic-Amazon-(tropical) Andes regio, gekoppeld aan veranderingen in het low-level windpatroon. Dit kan alleen begrepen worden als de invloed van de Andes wordt meegenomen. Als gevolg hiervan is het aan te bevelen om gemiddelde- en hoge waterstanden van de rivieren in Suriname nader te onderzoeken.

Een kleine afname van de neerslag gedurende een lange periode (1900–2010) is gemeten op het meteorologisch station Cultuurtuin, een kuststation in Suriname. Dit station is representatief voor een belangrijk deel van het kustgebied.

Meteorologica 2 - 2015

9

Figuur 4. Jaarsommen van neerslag in cm te Cultuurtuin, Paramaribo, Suriname (1900-2010). Bron: C. Becker, Meteorologische Dienst van Suriname (MDS).

Er is geen indicatie voor een klimatologische verandering in neerslag op het station Cultuurtuin. Ook de maandelijkse gemiddelde hoogwater gegevens van de MAS tonen geen stijging van het waterpeil aan de kust bij Paramaribo. Neerslaggegevens in het Amazonebekken tonen zelfs afnemende waarden in de afgelopen jaren. Ondanks het gebrek aan voldoende en betrouwbare data lijkt het klimaat van Suriname de laatste decennia weinig veranderd te zijn.

Aanbevelingen Het is noodzakelijk om ook bestaande kortere reeksen waarnemingen van andere regenstations in Suriname te onderzoeken.

Daarnaast moeten de metingen van de nieuwe automatische weerstations en de waterpeilmetingen in sommige Surinaamse rivieren worden bestudeerd.

Realistische maatregelen 1. Omdat het beïnvloeden van veranderende neerslagpatronen niet mogelijk is, is adaptatie aan een toekomstige situatie de enige optie. Het is te adviseren om creatie en implementatie van drainageplannen voor de hele kust of delen ervan te stimuleren.

2. Het vrijmaken of onteigenen van een brede zone van het kustgebied om daarmee het herstel van de natuurlijke omgeving te stimuleren is een optie voor de langere termijn.

Daarnaast wordt de herbeplanting en/of aanplant van mangrovesoorten sterk aanbevolen, al is ook dit een project met een lange adem.

Onrealistische maatregelen 1. Verdere uitbreiding van bestaande dijken. Voor de korte termijn lijkt het aanvaardbaar om op enkele plekken het achterland met dijken te blijven beschermen. Bij ongewijzigd beleid voor de langere termijn is een dijkconstructie voor de gehele kust van Suriname te duur en zal hoogstwaarschijnlijk te laat komen.

Dankwoord Ik wil graag mijn dank uitspreken aan de heer C. Becker, Meteorologische Dienst Suriname (MDS) voor het verstrekken van ‘Cultuurtuin’ gegevens. R. Ramkhelawan, C. Weidum (beiden IOL, Paramaribo), N.R. Nannan (AdeKUS, Paramaribo), P. Augustinus, R. van der Wal, (beiden Universiteit Utrecht) dank ik voor hun commentaar op de Engelstalige versie van dit artikel en W.N. Lablans (oud medewerker KNMI) voor zijn commentaar op de Nederlandse versie.

Literatuur http://flood.firetree.net/?ll=4.6454,-55.9529&zoom=8&m=9, Accessed November 17, 2013.

Augustinus, P.G.E.F., (2009) Waterstanden gemeten in de Suriname Rivier bij de MAS steiger, Paramaribo (personal communication).

Durack, et al., (2013) Long-term salinity changes and implications for the global water cycle (Chapter 28). In: Ocean Circulation and Climate (Second Edition).

IPCC, (2014) Fifth Assessment Synthesis Report.

Nurmohamed and Naipal, (2006) Variability of rainfall in Suriname and the relation with ENSO-SST and TA-SST, Advances in Geosciences, 6, 77-82.

Riva, et al., (2009) Glacial isostatic adjustment over Antarctica from combined ICESat and GRACE satellite data”, Earth and Planetary Science Letters, Vol. 288, pp. 516-523.

Elsevier.

Salazar et al., (2012) Hydrologic consequences of shifting between two equilibrium states of the climate-vegetation system in tropical south America, Planet Under Pressure Conference, March, London, UK.

Figuur 5. Verschuiving in neerslagregimes gerepresenteerd door vegetatiezones voor een ‘Forest’ state-scenario (links) en een ‘Savanna’ statescenario (rechts) volgens Salazar et al. (2012). Kleuren representeren biomen gaande van tropisch (0-1) tot woestijn (10-11).

10

Meteorologica 2 - 2015

Meteorologica 2 - 2015

11

‘Helicopter-triggered lightning’

Blikseminslag op Noordzeeheli’s Kees Floor Zaterdag 27 december 2014 moest een Britse helikopter zijn vlucht afbreken en terugkeren naar Aberdeen.

Hij was kort tevoren daarvandaan vertrokken om elf passagiers op een van de productieplatforms in de Noordzee af te zetten. De onthutste inzittenden zagen een flits en hoorden boven het lawaai van de helikopter uit een harde klap: de helikopter was getroffen door de bliksem. Stom. Had de piloot niet gewoon om het onweer heen kunnen vliegen? En waarom had hij of zij geen acht geslagen op de onweerswaarschuwingen, die ongetwijfeld moeten hebben uitgestaan? Of kunnen piloten het gevaar misschien moeilijk zien aankomen en staan de verwachtingen voor winterse blikseminslag op helikopters boven de Noordzee wellicht nog in de kinderschoenen?

Blikseminslag is een verschijnsel dat we misschien niet direct in het winterhalfjaar zouden plaatsen. Toch kwam het in de winter bij boven de Noordzee opererende helikopters (Figuur 1) de afgelopen twee decennia vaker voor. Dat is verrassend, want de onweersactiviteit is ‘s winters een orde van grootte lager dan in de zomer, terwijl zich in het warme jaargetijde juist geen gevallen van blikseminslag op helikopters voordoen. Vaak waren er door de piloten van getroffen helikopters geen bliksemontladingen waargenomen. Daardoor was er ook geen actie ondernomen om, zoals ’s zomers te doen gebruikelijk, het onweer te ontwijken. Wel rapporteerden de bemanningen soms stratocumulus, maar daarvan verwacht je geen onweersdreiging. Ook de weersverwachtingen repten in veel van de gerapporteerde gevallen niet van onweer; de piloten waren dus lang niet altijd gewaarschuwd.

Blikseminslag Het aantal helikopters dat in de wintermaanden door de bliksem wordt getroffen, is dus hoger dan je zou verwachten.

Daarom gaat men ervan uit dat zo’n helikopter niet domweg pech heeft, maar zelf de bliksemontlading op gang brengt (Figuur 2). Tijdens de vlucht raakt een helikopter negatief geladen; onder normale omstandigheden verliest hij die lading weer bij de landing. Als een negatief geladen helikopter echter door of dicht langs een gebied in een wolk vliegt dat positief geladen is, kan een ontlading optreden op de helikopter of er doorheen. Daarbij zijn de rotorbladen het gevoeligst voor blikseminslag. Gebieden met positieve lading hangen vaak samen met de aanwezigheid van korrelhagel of korrelsneeuw bij de

Figuur 1. Boven de Noordzee opererende helikopter, 9 september 2014.

Foto: Rob Pennycook/Flickr.

12

Meteorologica 2 - 2015

basis van cumulonimbi (Cb’s). Ook het aambeeld van de Cb kan positief geladen zijn (Figuur 3) en zo aanleiding geven tot ‘een donderslag bij heldere hemel’. Bij blikseminslag op helikopters zijn zaken als veiligheid en kosten in het geding: veiligheid van passagiers en bemanning, kosten van reparatie en gederfde inkomsten in de periode dat de helikopter buiten gebruik is.

Locaties Een berucht geval van helicopter-triggered lightning, zoals het fenomeen in het Engels wordt genoemd, deed zich voor op 19 januari 1995. Op die dag kwam een helikopter na een blikseminslag in zee terecht (Figuur 4) en zonk na verloop van tijd. Gelukkig waren de bemanning en de zestien passagiers, op het moment dat het toestel kopje onder ging, al in veiligheid gebracht. De negen passagiers van een andere helikopter, die in juli 2002 verongelukte bij de kust bij Norwich, kwamen er minder goed vanaf. Ze zaten in een toestel waarvan een rotorblad eerder door de bliksem was geraakt. De schade daaraan was tijdens onderhoudscontroles niet opgemerkt, wat uiteindelijk fataal bleek.

Figuur 5 geeft een overzicht van locaties op de Noordzee en de Noorse Zee waar helikopters door de bliksem werden getroffen. Het gaat om 38 gevallen in de periode 1992-2013, dus zo’n 1 à 2 gevallen per jaar. Dat lijkt misschien veel, maar in feite gaat het om een vrij zeldzaam verschijnsel. Dagelijks vinden er vanuit Schotland namelijk ongeveer honderd vluchten plaats en daarbovenop worden er per dag nog tientallen vluchten uitgevoerd vanuit Engeland, Nederland, Denemarken en Noorwegen. Door recente verbeteringen in het ontwerp van helikopters hoeft een blikseminslag overigens niet meer fataal te zijn; wel kunnen instrumenten stuk gaan, onderdelen oververhit raken, brandplekken ontstaan en kan navigatieapparatuur gemagnetiseerd raken.

Helicopter-triggered lightning komt vooral voor boven de Noordzee. Daarnaast zijn er gevallen bekend van triggered lightning boven de Japanse Zee, waar vergelijkbare, of zelfs heftiger uitbraken van koude, Arctische lucht plaatsvinden.

Onderzoek Naar aanleiding van de helikoptercrash in 1995 werd een aantal onderzoeken opgestart, waarvan de resultaten nog voor de eeuwwisseling het licht zagen (aangehaald en aangevuld door Wilkinson et al., 2013). Daarbij bleek onder meer dat helikopters niet het alleenrecht bezaten op triggered lightning; de kans op een inslag per vlieguur is dezelfde als voor een

Figuur 2. Schematische voorstelling van de ontwikkeling van helicopter-triggered lightning. a) In een zomerse onweersbui boven land bouwt zich lading op, die zich onder andere door bliksem kan ontladen naar het aardoppervlak. b) Ook in een winterse onweersbui boven zee bouwt zich lading op, maar meestal onvoldoende om een ontlading te veroorzaken. De wolk is als het ware een drijvende, geladen bel. c) Helikopters raken negatief geladen tijdens de vlucht. Als zo’n helikopter in de buurt komt van positief geladen gebieden in de bewolking kan een ontlading optreden op de helikopter of er doorheen. (Bron: Wilkinson et al., 2013).

gewoon (fixed wing) vliegtuig dat op dezelfde hoogte (10003000 voet) vliegt. Het verschijnsel treedt op • in de periode oktober tot en met april, • bij een temperatuur van de buitenlucht rond 0 graden, • in of direct onder bewolking, • met onder andere vaste neerslag: (korrel)sneeuw,

(korrel)hagel en/of ijskristallen, • binnen een afstand van 9 kilometer tot de dichtstbij zijnde cumulonimbus.

De nabijheid van Cb’s, waarvan de aanwezigheid soms ook door de piloten werd gerapporteerd, duidt op hoge convectieve activiteit. In vrijwel alle gevallen bevond de helikopter zich in de buurt van een koufront, een occlusiefront of een trog met intensieve neerslag. Steeds was er sprake van een uitbraak van koude, uit de poolstreken afkomstige lucht. Zo’n uitbraak duurt op de Noordzee in het gebied waar de Britten en Noren actief zijn een dag of drie en doet zich in een gemiddelde winter tien keer voor. Dat komt dus neer op 30 risicodagen

Figuur 3. Elektrische lading in een onweersbui boven de Noordzee. (Bron: Wilkinson et al., 2013).

Meteorologica 2 - 2015

13

maar moest er een week blijven voor reparatie; vier rotorbladen moesten worden vervangen. Het satellietbeeld rechts in Figuur 6 toont de weersituatie van 6 februari 2013.

Op die dag werd boven de Noordzee even ten oosten van Aberdeen (A) een helikopter die medewerkers van een ander productieplatform terugbracht naar de wal, door de bliksem getroffen. Ook hierbij vielen gelukkig geen slachtoffers.

In sommige gevallen van blikseminslag werden er in de buurt geen bliksemontladingen (sferics) gemeten. Bij andere gelegenheden was het aantal sferics steeds beduidend lager dan bij zomers onweer.

De stratocumulus die in sommige pilotenverslagen opduikt, ontnam mogelijk het zicht op embedded Cb’s. Verder reiken winterse onweersbuien boven de Noordzee niet zo hoog, maximaal tot zo’n 4 kilometer hoogte, zijn ze van korte duur en vertonen ze vrijwel geen bliksemontladingen. Deze eigenschappen maken de Cb’s in kwestie voor helikopterpiloten moeilijker traceerbaar en herkenbaar, zodat ze ook niet kunnen uitwijken.

Verwachtingen Bij de Britse weerdienst is de laatste jaren gewerkt aan een methodiek waarmee helikopterpiloten gewaarschuwd kunnen worden voor het risico op triggered lightning (Wilkinson et al., 2013; Wilkinson and Wells, 2013). Dat is een lastige klus, want het gaat, zoals gezegd, om een zeldzaam verschijnsel. Daarnaast moet een helikopter Figuur 5. Locaties waar helikopters door de bliksem werden getroffen in de periode 1992-2013. © Crown Copyright 2014, Met Office. zich op de ‘juiste’ plek bevinden om een inslag te triggeren. Als de verwachtingsmeper jaar. Figuur 6 geeft twee voorbeelden van weersituaties thode te succesvol is, kan ze niet meer worden geëvalueerd. Er waarbij helicopter-triggered lightning optrad. In beide gevalzullen dan namelijk geen inslagen meer voorkomen, doordat len werd koude, uit de poolstreken afkomstige lucht naar de alle piloten het risicogebied mijden.

Noordzee geadvecteerd, waarna zich boven het relatief warme Bruikbare verwachtingen moeten gelden voor het niveau zeewater talrijke buien ontwikkelden. Links (Figuur 6) geeft waarop de helikoptervluchten gewoonlijk worden uitgevoerd. de situatie van 27 november 2010 weer, toen een Deense heliDe piloten vliegen liever om een risicozone heen dan dat ze kopter op weg naar een productieplatform door de bliksem lager of hoger gaan vliegen. Bij lager vliegen komen ze mogewerd getroffen. De helikopter landde veilig op het platform, lijk gevaarlijk dicht bij het zeeoppervlak. Bij hoger vliegen is er het risico van ijsaanzetting en ondervindt men hinder van, of veroorzaakt men overlast voor, ander vliegverkeer.

Verder mogen de verwachtingen niet onnodig grote gebieden gesloten verklaren voor helikoptervluchten, omdat dan te veel operaties mogelijk ten onrechte moeten worden afgelast en dat kost geld. Ook willen de piloten geen springerige verwachtingen, waarbij op een bepaald moment het ene risicogebied wordt aangewezen en een uur later een ander gebied gemeden moet worden.

De bij de door de Britse weerdienst ontwikkelde verwachtingsmethodiek gebruikte voorspelvariabelen worden ontleend aan de uitvoer van het eigen atmosfeermodel, het zogeheten Unified Model, met een roosterpuntafstand van 4 kilometer.

Van belang zijn vooral de omgevingstemperatuur, de hoogte van het 0 oC-niveau (freezing level, FZL) en de activiteit van Figuur 4. Na blikseminslag te water geraakte helikopter, 19 januari de buien, gerepresenteerd door de neerslagintensiteit. De kans 1995. De staartrotor is verdwenen, en een hoofdrotorblad is beschadigd. op helicopter-triggered lightning is laag, medium of hoog in Foto: AAIB. 14

Meteorologica 2 - 2015

Figuur 6. Satellietbeelden van situaties waarbij triggered lightning optrad. Links: 27 november 2010. Rechts: 6 februari 2013. A: Aberdeen, Schotland. H: Den Helder, Nederland. E: Esbjerg, Denemarken. Satelliet: Aqua. Instrument: MODIS. Bron: NERC Satellite Receiving Station, University of Dundee.

gebieden waar: • de gemiddelde modeltemperatuur op vliegniveau (tussen 2000 en 3000 voet) tussen min 6 en min 2 graad ligt, • het 0 oC-niveau (FZL) zich tussen 1000 en 3000 voet bevindt (om situaties met een FZL aan het aardoppervlak uit te sluiten) en • de neerslagintensiteit ten minste 2 (laag risico, wit), 4 (gematigd risico, oranje) respectievelijk 10 millimeter per uur (hoog risico, rood) bedraagt.

Figuur 7 laat zien hoe de verwachtingen worden gepresenteerd. Ze zijn gedurende enkele winters op experimentele

basis getest om verder te worden ontwikkeld op meer detail en minder false alarms. Het afgelopen winterseizoen 2014/2015 was het systeem voor het eerst operationeel beschikbaar.

Desondanks blijven incidenten, zoals het helicopter-triggered lightning voorval van 27 december vorig jaar, kennelijk nog altijd mogelijk.

Literatuur Wilkinson, J.M. and Wells, H., 2013: Investigation and prediction of helicopter-triggered lightning, 16th Conference on Aviation, Range, and Aerospace Meteorology, Austin, Texas, January 5-10 2013, J3.4.

Wilkinson, J.M. et al., 2013: Investigation and prediction of helicopter-triggered lightning over the North Sea. Meteorological Applications, 20, 94-106.

Figuur 7. Presentatie verwachting helicopter-triggered lightning. Wit, geel en rood duiden op een laag, beperkt of hoog risico. © Crown Copyright 2015, Met Office.

Meteorologica 2 - 2015

15

De lichtmolen van Crookes Henk de Bruin Toen precies 175 jaar geleden Buys Ballot zijn onderzoek publiceerde over het Doppler-effect bij geluid schreef hij dat dit werk geen enkel maatschappelijk belang had. Tegenwoordig weten we beter: met Doppler sounders meten we windprofielen in de onderste luchtlagen. Dit artikel betreft een literatuurstudie over de lichtmolen van Crookes, een speelgoedje, een curiosum te koop in de betere giftshops. Op het eerste gezicht zal de lezer denken: “Wat heeft dat nu voor nut?” Ik kan deze lezers geruststellen: er zijn ook interessante meteorologische toepassingen.

Laten we bij het begin beginnen. Algemeen bekend is de controverse over de aard van licht: het deeltjesbeeld van Newton versus het golfbeeld van Huygens. Door onder meer Fresnel en Young was omstreeks 1880 het pleit beslecht en werd de golftheorie van Huygens algemeen aanvaard, zelfs in Engeland met de meest Newton-aanhangers. Minder bekend is dat in 1885 door William Crookes het debat over de aard van het licht weer kortstondig oplaaide. Crookes meende met zijn radiometer of lichtmolen aan te kunnen tonen dat Newton toch (ook) gelijk had. Crookes’ theorie bleek onhoudbaar en nadat er een alternatieve verklaring gevonden was, onder andere door Maxwell, verflauwde de natuurkundige belangstelling voor de lichtmolen. Maar door het werk aan ijle gassen van de Martin Knudsen herleefde de belangstelling weer in de jaren 1920, met name in Duitsland. De theorie omtrent de lichtmolen werd verfijnd, onder andere door Einstein. Omstreeks 1930 verflauwde de belangstelling weer tot begin deze eeuw toen de natuurkundige belangstelling weer herleefde. Daarnaast was de lichtmolen een commercieel succes en is als een curiosum nog altijd verkrijgbaar in ‘giftshops’. Het blijkt een zeer geschikt geschenk te zijn voor wetenschappers die met pensioen gaan met de opdracht uit te zoeken hoe het apparaat eigenlijk werkt. Vandaar dit artikel.

Naast historische aspecten van de lichtmolen zal ik trachten uit te leggen hoe radiometerkracht die de molen aandrijft ongeveer werkt. Ten slotte worden een aantal recente ontwikkelingen besproken. Deze betreffen nieuwe technologie, maar ook toepassingen in de meteorologie, zoals de fotoforesekracht die werkt op aerosolen in de hogere luchtlagen en op stofdeeltjes aan de grond op Mars.

De lichtmolen (Figuur 1) bestaat uit een glazen omhulsel dat bijna vacuüm is gezogen. Hierin is een molentje met vier vlakke vaantjes geplaatst dat kan roteren om een verticale as. Elk vaantje is aan één zijde zwart gemaakt en is licht reflecterend aan de andere kant. Laat men een lichtbundel op de lichtmolen vallen, dan gaat de molen draaien, waarbij de zwarte kant van de lichtbron af beweegt. De rotatiesnelheid blijkt met de lichtintensiteit toe te nemen, vandaar de naam radiometer, zoals de lichtmolen ook wel wordt genoemd. Koelt men de buitenkant van de glazen behuizing met een snel verdampende vloeistof, dan draait de molen de andere kant op. Op YouTube zijn leuke demonstraties te vinden. Natuurkundig gaat het om de radiometerkracht die de lichtmolen aandrijft. Deze is verwant aan de fotoforesekracht die op stofdeeltjes werkzaam is onder invloed van zonlicht.

Figuur 1. De lichtmolen van Crookes. Foto: H. de Bruin.

16

Meteorologica 2 - 2015

William Crookes Tegenwoordig zou William Crookes waarschijnlijk de bijnaam “Willy Wortel” hebben gekregen. Dit door zijn uiterlijk en door zijn wonderbaarlijke ontdekkingen. In 1848 ging hij, als 15-jarige, studeren aan het pas opgerichte Royal College of Chemistry in Londen. Zijn eerste publicatie ging over verbindingen van selenium. Tijdelijk werkte hij bij het Radcliffe Observatorium te Oxford en was hij docent aan het Chester College of Science. In 1859 richtte hij het tijdschrift Chemical News op, en na 1880 verhuisde hij naar Kensington Park Gardens te London. Hier had hij zijn eigen laboratorium, bekostigd uit een nalatenschap en werkte hij met zijn assistent/ glasblazer Charles Gimmingham. Naast de lichtmolen ontdekte hij het element thallium en vervaardigde hij de Buis van Crookes waaruit later de kathodestraalbuis en de Röntgenbuis werden ontwikkeld. Verder hij was geïnteresseerd in fotografie en schuwde hij commercialisering van de wetenschap niet (Brock, 2008). Zijn onderzoek naar spiritualisme was controversieel. In 1897 werd hij ‘knighted’ en in zijn ‘arms’ (Figuur 3) is zijn lichtmolen afgebeeld. Als motto koos hij Ubi Crux Ibi Lux, “Waar het kruis (Crookes) is, daar is licht.” Voor meer details over het werk en leven van Sir William Crookes zie Brock (2008) en Wess (2010).

Geschiedenis van de lichtdruk Op 7 april 1875 demonstreerde William Crookes voor het eerst zijn lichtmolen tijdens een soiree van de Royal Scociety.

In die tijd schreef hij meerdere publicaties over het apparaat. Hij betoogde dat de lichtmolen werd aangedreven door lichtdruk. Voor een uitgebreid historisch overzicht hiervan zie Warrell (1982). Het blijkt dat Crookes geïnspireerd werd door de werken van Bennet en Fresnel. Deze laatste, beroemd door zijn golftheorie van licht, ontdekte in 1825 als eerste experimenteel de radiometerkracht. In 1875 besefte Crookes terdege dat licht een golfkarakter had, maar hij betoogde dat licht daarnaast ook lichtdruk kon uitoefenen. Op zich een moderne visie dus, maar, helaas, zag hij over het hoofd dat de lichtdruktheorie een foute draairichting voorspelt, waardoor zijn theorie op knullige wijze onhoudbaar bleek.

De radiometerkracht en het kengetal van Knudsen Crookes’ theorie bleek dus onjuist, maar hoe werkt zijn lichtmolen dan wel? Het gaat hierbij om een verklaring voor de radiometerkracht werkzaam op de vaantjes. Natuurkundigen als Schuster, Reynolds, en Maxwell bogen zich over dit probleem en met een artikel van Maxwell die de radiometerkracht verklaarde met thermal transpiration vanuit de kinetische gastheorie, leek het probleem eind jaren 1880 te zijn opgelost.

In 1909 ontdekte Knudsen echter dat de hydrodynamische wet van Poiseuille niet voor ijle gassen geldt en omstreeks 1920 kreeg de lichtmolen weer volop wetenschappelijke aandacht, met name in Duitsland. Onderzoekers zoals Westfall, Edith

Einstein en haar oom Albert Einstein, Hettner, Epstein, Irma Bleibaum, Brücke & Littwin verfijnden de theorie of verrichten uitgebreid experimenteel onderzoek.

Met een artikel van Knudsen in 1930 werd deze periode afgesloten. Opvallend is dat twee vrouwelijke natuurkundigen hun proefschrift aan de lichtmolen wijdden. In die tijd beschreef Ehrenhaft Figuur 2. Tekening van William Crookes, ontleend aan Wess (2010). de verwante fotoforese-kracht die in ijle gassen werkt op kleine stofdeeltjes in ijle atmosferen onder invloed van (zon)licht.

Recentelijk werd de radiometerkrachttheorie verder verfijnd.

Verwezen wordt naar het overzichtsartikel van Ketsdever et al. (2012). Hieruit blijkt dat de lichtmolen nog steeds niet 100% wordt begrepen en dat veel verklaringen, te vinden op internet, onjuist zijn. De werking van de lichtmolen blijkt samen te hangen van een groot aantal factoren zoals het temperatuurverschil tussen de zwarte en reflecterend kant van de vaantjes, de temperatuurgradiënt aan de randen, de vorm en grootte van de vaantjes, de afstand tot de glazen behuizing, de afmetingen en temperatuur van de behuizing en de gasdruk in de behuizing. Daarnaast spelen een rol de ‘zwartheid’ en het reflecterend vermogen van van de vaantjes en het aantal vaantjes. Er bestaat geen eenvoudige formule à la E = mc2, die voor een willekeurige lichtmolen-configuratie alle aspecten kan beschrijven zoals omloopsnelheid, draai-impulsmoment, en krachten op de vaantjes. Het is hier niet de plaats voor een volledige theoretische verhandeling, maar in grote lijnen gaat het bij de radiometerkracht om een stromingsregiem waarbij het kengetal van Knudsen ongeveer 0.1 is. Het Knudsen-getal is gedefinieerd door:

Kn=

moleculaire eigenschappen (zie Tabel 1). Bij gasdrukken van 0.1 tot 2 Pa is λ van dezelfde orde als de afmetingen van de vaantjes.

Wanneer Kn > 10 spreekt men van een vrij-moleculair stromingsregiem. Het aantal onderlinge botsingen tussen gasmoleculen is dan zeer klein. Het continuümregiem treedt op bij Kn < 0.001. Hier gelden de wetten van de hydrodynamica. Het transitie-stromingsregiem ligt er tussenin. In dit transitiegebied worden de hoogste omloopsnelheden van de lichtmolen en de maximale radiometerkrachten waargenomen.

Laat men voor een gegeven L en het temperatuurverschil tussen de warme en koude kant van een vaantje, ΔT, de gasdruk toenemen van 0 tot 100 Pa, dan blijkt de radiometerkracht eerst toe te nemen van 0 tot een maximum bij p = pmax, om vervolgens weer af te nemen tot 0 bij toenemende druk. Ruwweg geldt dat p max optreedt bij een Kn waarde van ongeveer 0.1. Een interpolatieformule

F=

Fmax a/ p + p/b

voor de radiometerkracht blijkt de waarnemingen goed te beschrijven: met Fmax, a en b modelconstanten die afhangen van de afmetingen het vaantje, aard van het gas etc.

In het regiem van Kn >> 1 (dus λ >> L) wordt de radiometerkracht gedomineerd door een drukverschil dat ontstaat door het verschil in thermische snelheid van de moleculen die de warme en de koude kant van de vaan verlaten. Dit leidt tot een kracht in de richting van warm naar koud. Deze drukkracht is evenredig met het oppervlak van de vaantjes en wordt de oppervlaktekracht genoemd. Deze is werkzaam in gebied 1 van de vaan in Figuur 4. In het transitieregiem treedt thermal creep (thermische kruip) of thermal transpiration (thermisch transpiratie) op, beschreven door onder anderen Reynolds en Maxwell. Deze hangt samen met een constante stroming die wordt aangedreven door een temperatuurgradiënt. Aan de randen ontstaat een tweede kracht, de randkracht, ook in de richting van warm naar koud en alleen werkzaam in gebied 2. De randkracht, gevonden door onder andere Einstein, is werkzaam over een afstand vanaf de rand van de orde van λ.

λ L

waarin λ de vrije weglengte van het gas is en L de karakteristieke afmeting, zoals bijvoorbeeld de omtrek van een vaantje. λ is omgekeerd evenredig met de gasdruk p en hangt af van Druk (in Pa)

1

105

Vrije weglengte

mm

nm

lucht

6,8

68

argon

7,2

72

CO2

4,5

45

waterstof

12,5

125

waterdamp

4,2

42

helium

19,6

196

stikstof

6,7

67

neon

14,0

140

zuurstof

7,2

72

Tabel 1. De gemiddelde vrije weglengte voor verschillende gassen bij 1 en 105 Pa bij 20 0C.

Figuur 3. De lichtmolen afgebeeld in de ‘arms’ van Sir William Crookes.

Meteorologica 2 - 2015

17

Bij kleinere Kn-waarden en dikkere vaantjes is er ook nog een derde kracht, scheringkracht (shear force) geheten, die werkzaam is langs de “randschriftrand”, dus gebied 3. Deze wordt ook veroorzaakt door thermische kruip, maar werkt van koud naar warm.

Dus tegengesteld aan de randkracht. Deze kracht is afwezig bij hele dunne vaantjes.

Het is duidelijk dat de fysische Figuur 4. De drie gebieden van verklaring voor de werking een cirkelvormige vaan met straal van de lichtmolen niet eenvoud en dikte h (ontleend aan Ketsde- dig is en niet uit valt te legver et al., 2012). In gebied 1 werkt gen in De Wereld Draait Door de oppervlaktekracht, in gebied 2 (DWDD). Een gedetailleerde de randkracht en in gebied 3 de beschrijving kan alleen worscheringkracht. den verkregen via numerieke modellering, ontwikkeld in de laatste jaren.

Numerieke methoden Details van de stromingen rondom de vaantjes van de lichtmolen blijken dus alleen numeriek beschreven te kunnen worden.

Een probleem daarbij is de zeer kleine signaalruisverhouding waardoor veel rekentijd is vereist. Er zijn tijdbesparende

een miniatuur lichtmolen voor toepassingen binnen bloedvaten, c) optimalisatie van het lichtmolenontwerp (Figuur 5), d) een nieuwe drukmeter gebaseerd op de radiometerkracht, e) stroomopwekking met de lichtmolen, ook ontwikkelingen met meteorologische raakvlakken.

Hierbij denk ik aan het idee voor een aandrijfsysteem voor kleine ruimtevaartuigen in ijle atmosferen (Figuur 6). Hiermee zouden kleine meteorologische satellieten kunnen worden gebouwd die vergeleken met huidige meteorologische satellieten dichter bij de aarde kunnen opereren.

Verder verwijs ik naar onderzoek naar de fotoforese-kracht werkzaam op stofdeeltjes in de hogere luchtlagen van de aardse atmosfeer en in de ijle atmosfeer van Mars. Zie bijvoorbeeld Wurm en Kraus (2008) en Kelling (2012), die een verband leggen met stofhozen en stofstormen op Mars.

Noemenswaardig is Keith (2010) die voorstelt om deeltjes in de hogere luchtlagen te injecteren die dan door de fotoforesekracht de zwaartekracht kunnen overwinnen om zo onze aarde te redden van de desastreuze gevolgen van global warming.

Dit naar een idee van Crutzen (2006). Ik moet dan denken aan het cabaret lied van Maarten van Roozendaal: Red mij niet.

Maar dit geheel terzijde.

Ten slotte lijkt het mij een goed idee om bij STW een projectvoorstel in te dienen voor het ontwikkelen van een aangepaste lichtmolen van Crookes voor het meten van zonlicht in en rond gebouwen, bruikbaar voor stadsklimaatonderzoek.

Slotwoord Tot op de dag van vandaag houdt de lichtmolen van Crookes

Figuur 6. Een multivaan-aandrijfmechanisme van een ruimtevaartuig in ijle atmosferen (Young et al., 2012).

Figuur 5. Ontwerp voor een moderne lichtmolen (naar Selden et al., 2012).

numerieke methoden ontwikkeld, zoals de Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) aanpak of die welke de ellipsoidal statistical Bhatnagar–Gross–Krook (ES-BGK) vergelijking oplost. In andere natuurkundige disciplines, waarbij een hoog vacuüm van belang is, zijn vergelijkbare numerieke schema’s toegepast.

Recente ontwikkelingen Het blijkt dat de lichtmolen van Crookes tot op de dag van vandaag wetenschappers inspireert. Zo zijn er patenten voor a) jewelry article with radiometer therein, b) een encapsulated radiometric engine, c) een rotating catheter probe using a light-drive apparatus, een solar powered radiometric lift device (van Boeing), d) een windmill generator, d) een solar sunmill generator bulb en e) een thermophoretische Kraftmaschine (Forschungszentrum Jülich).

Verder zijn er naast a) de ontwikkeling van een nanoplasmonische motor die werkt volgens Crookes’ lichtdruktheorie, b) 18

Meteorologica 2 - 2015

de gemoederen bezig. Zijn eigen theorie bleek onhoudbaar, maar recent is een nanoplasmonische motor ontwikkeld die werkt zoals Crookes zich dat had voorgesteld. Ik voorspel dat zijn lichtmolen binnen 10 jaar ook in de meteorologie wordt toegepast.

Literatuur Zie de website van METEOROLOGICA voor een vollediger referentielijst.

Keith DW. 2010. Photophoretic levitation of engineered aerosols for geoengineering.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107:16428–3.

Ketsdever, A., Gimelshein, N., Gimelshein, S., & Selden, N., Vacuum, 86, 1644 (2012).

Wess, J., Crookes’s radiometers: a train of thought manifest, Notes Rec. R. Soc. December 20, 2010 64, 457-470.

Wurm G. and Krauss O. (2008) Experiments on negative photophoresis and application to the atmosphere. Atmos Environ 42:2682–2690.

Young, M., D. Scharfe, J-L. Cambier and A. Ketsdever, rapport Air Force Research Laboratory, AFRL-RQ-ED-TR-2012-0045 (2012).

Meteorologica 2 - 2015

19

Tien jaar Baseline Surface Radiation Network (BSRN) in Cabauw Wouter Knap en Cor van Oort (KNMI) Langdurig meten kan spannende zaken aan het licht brengen. Zaken die we op voorhand niet wisten of konden weten. Een mooi voorbeeld daarvan zijn tijdreeksen van zonnestraling, gemeten op diverse plaatsen op aarde, die een duidelijke afname lieten zien over de periode 1950 – 1980 en juist weer een toename vanaf 1980. In populaire bewoordingen worden deze fasen met dimming en brightening aangeduid. De waargenomen trends hebben veel onderzoek in gang gezet en worden inmiddels in verband gebracht met veranderingen in atmosferisch aerosol. Zouden de meteorologen van vroeger zich gerealiseerd hebben hoe belangrijk hun waarnemingen waren en dat die veel later tot verregaande inzichten in het klimaatsysteem hebben geleid? Juist omdat straling zo’n belangrijke rol speelt in het klimaatsysteem heeft het World Climate Research Programme (WCRP) in 1988 het internationale Baseline Surface Radiation Network (BSRN) in het leven geroepen met als doel het uitvoeren van nauwkeurige en precieze stralingsmetingen in een wereldwijd netwerk, ten behoeve van klimaatonderzoek. In 2004 werd BSRN een onderdeel van GCOS, het Global Climate Observing System.

En sinds 2005 doet het KNMI officiëel mee aan BSRN met het stralingsinstrumentarium dat opgesteld staat op de meetlocatie in Cabauw. Op het moment van schrijven bevindt Cabauw zich in het gezelschap van 54 volledig operationele stations en 4 kandidaat stations (Figuur 1) en vieren we tien jaar deelname aan BSRN. Ook gezien het Internationaal Jaar van het Licht een mooi moment om even bij stil te staan.

Terugblik In de jaren 1990 was er een heet hangijzer in het klimaatonderzoek, en dat draaide om een fenomeen met de naam “anomale absorptie”. Diverse studies gaven aan dat stralingsalgoritmen in klimaatmodellen de absorptie van zonnestraling in de aardatmosfeer zouden onderschatten. Er was typisch 30 to 40 W/m2 “zoek”. Andere studies gaven juist geen verschil tussen metingen en berekeningen. Een controverse was geboren en spannende theorieën staken de kop op. Missen we een absorberend bestanddeel in de beschrijving van de atmosfeer? Snappen we de interactie tussen straling en wolken/aerosolen wel goed? De mogelijke implicaties waren verstrekkend: onjuiste atmosferische absorptie zou kunnen leiden tot onjuiste beschrijvingen van atmosfeer- en oceaancirculaties en de hydrologische cyclus, met alle gevolgen van dien. Diverse klimaatonderzoekers stortten zich op deze controverse en ook het KNMI droeg een steentje bij aan de ontrafeling van dit probleem. Rond 2000 werd er in het kader

van het Dutch National Research Programme on Global Air Pollution and Climate Change door de instituten KNMI, ECN en RIVM een zogenaamde sluitingsstudie (closure study in het Engels) uitgevoerd waarin berekeningen van zonnestraling vergeleken werden met metingen. Omdat er alleen naar onbewolkte omstandigheden werd gekeken lag de nadruk op het correct formuleren van de optische eigenschappen van het atmosferisch aerosol op basis van metingen. Ook deze studie suggereerde een mismatch tussen model en meting van gemiddeld 25 W/m2. Als hypothese werd genoemd dat de atmosfeer ultrafijn absorberend aerosol zou bevatten dat niet door de metingen gedetecteerd was. Helaas kon deze hypothese worden bevestigd noch ontkend. Wat wel uit de studie bleek was dat die 25 W/m2 wellicht voor een deel veroorzaakt werd door meetonzekerheid in de stralingsfluxen (er speelden ook nog andere onzekerheden een rol, zoals die in de aerosolmetingen die als input voor het stralingstransportmodel dienden).

Er was dus behoefte aan hogere kwaliteit stralingsmetingen

Figuur 1. Wereldwijde verdeling van BSRN stations in januari 2015. Operationele stations produceren kwaliteitsgecontroleerde data en sturen data naar de centrale BSRN database aan het AWI in Bremerhaven [1].

20

Meteorologica 2 - 2015

en dat was voor het KNMI, naast het langdurig monitoren van de stralingsfluxen in het licht van klimaatverandering, de aanleiding om deel te gaan nemen aan BSRN1. Het toen al actieve BSRN station van MeteoSwiss in Payerne diende als voorbeeld voor het opbouwen van de opstelling in Cabauw. In 2002 werd Payerne bezocht om informatie te verzamelen en eind 2004 waren we operationeel op de meetlocatie in Cabauw (Figuur 2).

Van instrument tot database Kort gezegd is het doel van BSRN het meten van stralingsfluxen ten behoeve van model- en satallietevaluatie, monitoring van het klimaat en processtudies voor het beter begrijpen van het klimaatsysteem (Ohmura et al., 1998). Om welke grootheden gaat het precies? Binnen BSRN zijn de zogenaamde basic radiation measurements gedefinieerd: directe straling (de zonnestraling die rechtstreeks uit de richting van de zon komt, in W/m2, gemeten met een pyrheliometer), de diffuse straling (de zonnestraling die uit alle overige richtingen van de halve hemelbol komt, gemeten met een beschaduwde pyranometer) en de neerwaartse thermische straling (gemeten met een pyrgeometer). Zonnestraling wordt vaak aangeduid met de term “kortgolvig” en dekt het golflengtegebied tussen 0.3 en 5 μm. Thermische straling refereert aan golflengten tussen 5 en 50 μm en wordt daarom “langgolvig” genoemd. Om aan BSRN mee te doen moeten minimaal de hiervoor genoemde stralingscomponenten gemeten worden, plus temperatuur, vocht en druk op instrumenthoogte. Om de stralingsbalans aan het oppervlak compleet te hebben wordt ook aangeraden om de opwaartse componenten van de kortgolvige en langgolvige straling te meten, hetgeen we dan ook doen in Cabauw. Verder zijn er nog allerlei optionele grootheden zoals UV straling en aerosol optische dikte. Hoe er precies gemeten dient te worden staat beschreven in de BSRN Operations Manual, een lijvig document met richtlijnen voor data-acquisitie, meetonzekerheden, calibraties, omgevings- en opstellingseisen en onderhoud (McArthur, 2005). Verder zijn er aanvullende documenten verschenen met beschrijvingen van dataformats en kwaliteitscontrole. De verantwoordelijkheid voor het voldoen aan al deze richtlijnen ligt bij de individuele stations, om precies te zijn bij de site scientists. Hoewel men bij het World Radiation Monitoring Center (WRMC) een ruwe kwaliteitscontrole op de stralingsmetingen uitvoert ligt de verantwoordelijkheid voor het afleveren van kwaliteitsgecontroleerde data bij de BSRN stations zelf.

We hebben in de loop der jaren veel tijd gestoken in het automatiseren van de gehele keten van ruwe meting tot kwaliteitsgecontroleerde dataset. BSRN verwacht van de deelnemers dat er iedere maand een station-to-archive file ingestuurd wordt naar de centrale BSRN database van het WRMC, dat gevestigd is aan het Alfred Wegener Institut (AWI) in Bremerhaven [1]. Vooral het automatiseren van de keten, met behulp van een goede IT infrastructuur, heeft er enorm aan bijgedragen om de data snel in de database te krijgen. Het snel beschikbaar stellen van data aan de buitenwereld heeft binnen BSRN hoge prioriteit, maar functioneert nog niet voor alle stations even optimaal. Koplopers, in positieve zin, zijn op het moment Chesapeake Light (een NASA/NOAA offshore station in Virginia), Toravere (Tartu University Observatory, Estland) en Cabauw. Inmiddels hebben we voor Cabauw tien jaar aan data in de database staan, ofwel 120 station-to1 Begin jaren ’90 is er op het KNMI al eens een poging gedaan om aan te sluiten bij BSRN maar dat is toen om diverse redenen niet van de grond gekomen.

Figuur 2. Foto van het BSRN station in Cabauw (december 2008) met op de achtergrond de 213 m hoge meetmast. Centraal staat de zonnevolger met beschaduwde pyranometers (voor het meten van diffuse straling), een pyrgeometer (neerwaartse langgolvige straling) en pyrheliometers (directe straling). Verder staan er op de site instrumenten voor het meten van aerosol optische dikte, bedekkingsgraad en wolkentemperatuur, zonneschijnduur en UV straling. Voor meer informatie en quicklooks: [3].

archive files [2]. In de volgende secties laten we de resultaten zien van een processtudie die gerelateerd is aan de kwestie van anomale absorptie en presenteren we tijdreeksen van 10 jaar BSRN data.

Anomale absorptie: feit of fictie?

Hoe is het nu afgelopen met de discussie rondom anomale absorptie? Die is in de loop van de jaren wat verstomd omdat men toch niet echt hard kon maken dat er een missende absorberend stof aanwezig zou zijn in de atmosfeer. Toch bleef het aantal studies met goede overeenkomst tussen berekeningen en metingen beperkt. Dit motiveerde ons om nogmaals een poging te wagen, dit keer met BSRN metingen en gebruik makend van het Doubling Adding KNMI (DAK) stralingstransportmodel (Wang et al., 2009). Weer kozen we ervoor om in eerste instantie de eenvoudigste reële situatie te beschouwen: die van de wolkenloze hemel. Nu zijn écht wolkenloze dagen (dus ook zonder een spoortje cirrus) in Nederland behoorlijk zeldzaam; die zijn op jaarbasis op één hand te tellen. In de tweede week van mei 2008, nota bene tijdens een meetcampagne die op wolken gericht was, waren de omstandigheden perfect: dagen achtereen geen wolkje te bekennen, een droge bovenlucht, en mooie variaties in aerosol en waterdamp. Het resultaat was verbluffend: voor alle componenten van zonnestraling (direct, diffuus, en de som: globaal) was er zeer goede overeenkomst tussen model en meting en van missende energie was geen sprake (Figuur 3). Is hiermee de discussie rondom anomale absorptie gesloten? Een kanttekening bij het sluitingsexperiment van 2008 is wel op zijn plaats.

Een zuivere sluitingsstudie is gebaseerd op onafhankelijke metingen van de samenstelling van de atmosfeer, zoals van waterdamp en aerosolen en hun optische eigenschappen. De eerlijkheid gebiedt te zeggen dat de optische eigenschappen van het aerosol in de voorgenoemde studie verkregen zijn uit skyscans van een zonnefotometer. Op basis van inversietechnieken worden uit deze scans grootheden zoals de enkelvoudige verstrooiingsalbedo en asymmetrieparameter berekend.

Voor deze inversie wordt wederom een stralingstransportmoMeteorologica 2 - 2015

21

Figuur 3. Resultaten van het sluitingsexperiment van mei 2008. Modelberekeningen die gedaan zijn met het stralingstransportmodel DAK (zie tekst) zijn vergeleken met BSRN metingen van diffuse en directe straling, voor de onbewolkte hemel. De verschillen bleken in het algemeen klein en er is geen aanwijzing gevonden voor problemen in het model of een onvolledige beschrijving van de samenstelling van de atmosfeer.

del gebruikt. Daarom is de sluitingsstudie, strikt genomen, niet helemaal zuiver en zit daar mogelijkerwijs nog een probleem.

Tien jaar BSRN in Cabauw Zoals in de inleiding opgemerkt is heeft het langdurige meten van globale straling ertoe geleid dat er trends in deze grootheid ontdekt werden die later gerelateerd zijn aan een veranderend aerosolklimaat. Antropogene emissies van aerosolen in de jaren 1950 – 1980 hebben het zonlicht gesluierd en zoals het er nu naar uitziet de opwarming ten gevolge van broeikasgassen voor een deel verhuld (Wild, 2012). Schonere verbrandingsprocessen die op deze periode volgden deden de aerosolconcentraties op diverse plekken op aarde dalen zodat de hoeveelheid zonnestraling die het aardoppervlak bereikt weer ging stijgen (Van Beelen en van Delden (2012) beschrijven treffend de situatie voor Nederland). De getemperde opwarming leek voorbij en de wereldwijde temperatuur kon fors stijgen. Omdat de variaties in globale straling zich typisch op decadale tijdschaal voordeden illustreert dit mooi het belang van langdurig meten ten behoeve van een beter begrip van het klimaatsysteem.

De BSRN tijdreeksen van Cabauw zijn op klimatologische tijdschaal nog maar kort, maar we kunnen het tienjarig feestje natuurlijk niet voorbij laten gaan zonder er op zijn minst een blik op te werpen. Figuur 4 laat daarom etmaalgemiddelden van de globale en neerwaartse langgolvige straling voor de periode 2005 – 2014 zien. De globale straling variëert ruweg van (bijna) 0 tot 50 W/m2 in hartje winter tot maximaal ca. 350 W/m2 rond de langste dag. Gemiddeld over de tien jaar ontvingen we in Cabauw 123 W/m2. De neerwaartse langgolvige straling loopt net als de temperatuur een beetje achter op de astronomisch gedreven variatie van de globale straling en variëert van rond de 250 W/m2 in de winter tot ca.

400 W/m2 in de zomer (gemiddeld: 324 W/m2). De grootste uitschieters naar beneden vinden plaats tijdens koude en droge (lage luchtvochtigheid) omstandigheden, bijvoorbeeld tijdens 22

Meteorologica 2 - 2015

het zeer koude eerste decade van februari 2012. Dan kunnen waarden tot rond de 180 W/m2 gemeten worden (zie [3] voor quicklooks).

De hamvraag, die gezien de lengte van de tijdreeks wellicht een beetje voorbarig is, is natuurlijk: zijn er trends te vinden in de tienjarige dataset van de stralingsfluxen? Daartoe deden we een trendanalyse op de tijdreeksen die in Figuur 4 getoond zijn. Het resultaat hiervan is dat zowel voor de globale straling als voor de neerwaartse langgolvige straling er vooralsnog geen statistisch significante trends te vinden zijn.

In het licht van het fenomeen van dimming en brightening is het opvallend dat de globale straling geen enkele aanwijzing geeft voor de aanwezigheid van een reële trend. Toch geeft de literatuur nog steeds aan dat er in Europa na 2000 sprake zou zijn van een toename in de globale straling van typisch 3 W/m2/decade (weliswaar met ruimte voor regionale verschillen; Wild, 2012). Wereldwijd is er een gemengd beeld: ook in de VS wordt nog van een toename gesproken (van maar liefst 8 W/m2/decade) maar in Japan is een afvlakking geconstateerd en in China is mogelijk sprake van een hernieuwde fase van dimming. Om meer duidelijkheid te krijgen over wat er precies in Nederland gaande is op het vlak van dimming en brightening hebben we natuurlijk een langere tijdreeks nodig dan de tien jaar waar we het tot nu toe over hebben. Door langdurig te blijven meten komen we langzaam op de klimatologische tijdschaal en zijn trends, of het uitblijven van trends, beter te herkennen. Tijdens de pré-BSRN periode bieden de stralingsreeksen van het landelijk KNMI netwerk van pyranometers een wat minder nauwkeurige maar toch zeker nuttige bron van historische gegevens die aan de BSRN reeks van globale straling geknoopt kunnen worden (de reeks van De Bilt gaat bijvoorbeeld terug tot 1957). Bovendien zijn er vóór 2005 in Cabauw zowel kortgolvige als langgolvige metingen gedaan in het kader van energiebalansstudies (deze metingen zijn te vinden in de CESAR database: [4]). In toekomstige beschouwingen moeten we zeker de indrukwekkende tijdreeks

Figuur 4. Etmaalgemiddelde waarden van de globale straling (blauw) en de neerwaartse langgolvige straling (rood) van BSRN Cabauw voor de periode 2005–2014.

van Wageningen niet vergeten: die gaat zelfs terug tot 1928 en wordt uitgebreid beschreven door de Bruin et al. (1995).

Uitdagingen Het langdurig meten van de neerwaartse langgolvige straling is interessant omdat de grootheid, net als de kortgolvige straling, allerlei informatie bevat over de samenstelling van de atmosfeer. Veranderingen in de langgolvige straling worden in de eerste plaats gedreven door de temperatuur (denk aan de wet van Stefan-Boltzmann) die versterkt worden door de terugkoppeling met waterdamp. De jaarlijkse gangen die we in Figuur 4 zien zijn dan ook door de temperatuur gedomineerd. Maar de langgolvige straling wordt ook in hoge mate beïnvloed door bewolking: een heldere hemel staat garant voor lage waarden, en vice versa. Daarnaast spelen broeikasgassen een rol waarvan waterdamp, kooldioxide, methaan en ozon de belangrijkste zijn voor de langgolvige straling. Het aantonen van een signaal in de neerwaartse langgolvige straling ten gevolge van veranderingen in broeikasgasconcentraties ten gevolge van menselijk handelen is natuurlijk een serieuze uitdaging. De complexiteit ervan zit in het isoleren van verschillende effecten zoals opwarming (of afkoeling) door advectie en het in rekening brengen van terugkoppelingsmechanismen. Daarnaast is het signaal relatief klein: Philipona et al. (2004) berekenden op basis van nauwkeurige metingen in de Alpen een verandering van enkele tienden W/m2 per jaar (ongeveer 2 W/m2 per decade). Dit vraagt dus het uiterste van de metingen in termen van nauwkeurigheid en precisie en dat is zelfs, of bij uitstek, een uitdaging voor BSRN. Henk de Bruin en Huug van den Dool braken in het juninummer van Meteorologica (2014) een lans voor het meten van de neerwaartse langgolvige straling. Terecht! In het algemeen mag wel gesteld worden dat het meten van straling (zowel langgolvig als kortgolvig) van groot belang is, zowel voor het signaleren van veranderingen als voor het begrijpen van het klimaatsysteem. Bekijken we het systeem aarde-atmosfeer als geheel en beschouwen we de diverse energiestromen in het systeem dan begint het met straling (input van zonne-energie) en eindigt het met straling (weerkaatste zonnestraling terug

de ruimte in en langgolvige uitstraling). Die balans bepaalt de temperatuur op aarde, atmosferische en oceaancirculaties en de hydrologische cyclus. Een verstoring van de stralingsbalans, zoals door menselijk handelen maar ook door bijvoorbeeld een vulkaanuitbarsting, heeft dus impact op onze leefomgeving. En juist omdat straling zo’n fundamentele grootheid is in ons klimaatsysteem moeten we die meten.

Nauwkeurig, precies en langdurig. Op een aantal BSRN stations wordt sinds begin jaren ’90 gemeten en inmiddels beginnen de tijdreeksen enig gewicht te krijgen. Gezien het stijgende aantal publicaties waarin BSRN genoemd wordt vinden de metingen gretig aftrek [5]. Voor Cabauw kunnen we zeggen: het begin van een klimatologische tijdreeks is er.

En nu rustig blijven doormeten want veranderingen zullen er komen en die willen we niet missen.

Literatuur

De Bruin, H. A. R., van den Hurk, B. J. J. M. and Welgraven, D., 1995: A series of global radiation at Wageningen for 1928–1992. Int. J. Climatol., 15: 1253–1272. doi: 10.1002/ joc.3370151106.

Henzing, J. S., W. H. Knap, P. Stammes, H. M. ten Brink, G. P. A. Kos, D. P. J. Swart, A. Apituley, J. B. Bergwerff, 2004: The effect of aerosols on the downward shortwave irradiances at the surface – measurements versus calculations with MODTRAN4.1. J. Geophys. Res., doi:10.1029/2003JD004142.

McArthur, L. J. B., 2005: Baseline Surface Radiation Network (BSRN). Operations Manual Version 2.1, WCRP-121, WMO/TD-No. 1274.

Ohmura, A., H. Gilgen, H. Hegner, G. Müller, M. Wild, E. G. Dutton, B. Forgan, C. Fröhlich, R. Philipona, A. Heimo, G. König-Langlo, B. McArthur, R. Pinker, C. H. Whitlock, and K. Dehne, 1998: Baseline Surface Radiation Network (BSRN/WCRP): New Precision Radiometry for Climate Research. Bull. Amer. Meteor. Soc., 79, 2115–2136.

Philipona, R., B. Dürr, C. Marty, A. Ohmura, and M. Wild, 2004: Radiative forcing measured at Earth’s surface - corroborate the increasing greenhouse effect, Geophys.

Res. Lett., 31, L03202, doi:10.1029/2003GL018765.

Van Beelen A. J. and A. J. van Delden, 2012: Cleaner air brings better views, more sunshine and warmer summer days in The Netherlands. Weather, 67, 21-25.

Wang, P., W. H. Knap, P. Kuipers Munneke, and P. Stammes, 2009: Clear-sky shortwave radiative closure for the Cabauw Baseline Surface Radiation Network site, Netherlands, J. Geophys. Res., 114, D14206, doi:10.1029/2009JD011978.

Wild, M., 2012: Enlightening Global Dimming and Brightening. Bull. Amer. Meteor. Soc., 93, 27–37.

Websites [1] http:// http://bsrn.awi.de [2] http:// http://www.pangaea.de/PHP/BSRN_Status.php [3] http://www.knmi.nl/bsrn [4] http://www.cesar-database.nl [5] http://bsrn.awi.de/other/publications/bsrn-in-web-of-science.html

Meteorologica 2 - 2015

23

Weerbeelden

Op 17 maart 2015 ontwikkelde zicht de zwaarste geomagnetische storm uit de huidige zonnecyclus. Vooral in de noordelijke helft van het land was het noorderlicht prima zichtbaar. Foto: Gijs de Reijke.

De lente kende nogal wat heldere, rustige nachten in polaire lucht. Fikse afkoeling en rijpvorming waren het gevolg. Het Groene Hart nabij Bodegraven vlak na zonsopkomst. Foto: Mischa.

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

24

Meteorologica 2 - 2015

Acht hoofddirecteuren geleden Huug van den Dool (NOAA) Abraham Lincoln is een beroemde president, bekend vanwege z’n fraaie poëtische volzinnen. Zijn Gettysburg-toespraak in 1863 opent met “Four score and seven years ago our fathers brought forth...” Deze gebeitelde opening valt tegenwoordig sterk op vooral omdat niemand meer bekend is met het woord ‘score’, als maat voor 20 (zoiets als dozijn, gros etc.). Lincoln had “87 jaar geleden” kunnen zeggen, maar koos voor archaïsch, gedragen, ritme en klank.

Onlangs hoorde ik mezelf zeggen: “Acht hoofddirecteuren geleden.” De eerste zin van een veelbelovend gedicht? De hoofddirecteur als maat van tijd. Hoe haal ik het in mijn dwaze hoofd??

Een dezer dagen is het 50 jaar geleden dat ik het KNMI binnenwandelde, en mij, bij wijze van spreken, voor de voeten van de hoofddirecteur wierp, en zei “Nou hier ben ik dan: een geroepene.” Alsof het KNMI op MIJ had zitten wachten. De hoofddirecteur, ene Bleeker (nummer 1), keek wat vermaakt. Hij kende z’n pappenheimers, variërend van toegewijde maar ongevaarlijke zielen (potentiele werknemers) tot de vele weergekken die het KNMI dagelijks lastigvielen met post, telefoon en (ongevraagde) bezoekjes. Hij vroeg zich in stilte af waar ik in dit spectrum geplaatst moest worden. “Als je erg je best doet in Utrecht haal je het kandidaatsexamen wis- en natuurkunde misschien wel.

Daarna praten we verder.” Zo gezegd, zo gedaan. Zijn opvolger, ene Schregardus (2), nam me in dienst. Zeven jaar nadien, tijdens de regeerperiode van Bijvoet (3), vertrok ik uit Nederland (maar niet uit het vak). De opvolger van Bijvoet, van Tiel (4), kende ik toevallig nog van de collegebanken in Utrecht. Daarna zet de duisternis in en weet ik alleen nog maar namen: Fijnaut (5), de Jong (6), Brouwer (7). Ik heb zelfs wat rond moeten vragen en googelen om te achterhalen of dit lijstje compleet is en in welke volgorde deze mij onbekende heren zijn aangetreden als KNMI hoofddirecteur. Ik weet meer van Buys Ballot (-6) of van Cannegieter (-2).

En nu dus numero acht. Voor de goede orde: ik ben al 33 jaar weg uit Nederland. Op 28 februari 2015 kreeg ik een e-mail die begon als volgt: “Good afternoon... My apologies for the short notice. Professor Van der Stennhoven of the Netherlands weather service is visiting the NCWCP next Tuesday, March 3rd from 1:30 to 4 pm. Prof.

Van der Stennhoven is the Director General of Holland’s weather service, the equivalent position to Laura Furgione. He is visiting our building as part of a government leadership program...”

Ik heb natuurlijk meteen JA gezegd op het verzoek de briefing te doen namens de CPC (Climate Prediction Center) waar ik sedert 1990 werk. Zoiets spreekt me aan. Een column werd me in de schoot geworpen. Ik heb meteen monter de spelfout doorgegeven (Steen in plaats van Stenn) zodat de professor niet de indruk zou krijgen dat we in Amerika niet kunnen lezen en spellen. Omdat niemand hier weet wie Van der Steenhoven is moest dat worden uitgelegd, en wel als het functioneel equivalent van de in Nederland geheel onbekende Laura Furgione. Een twintigtal (score?) e-mails later was het programma van de briefing vastgesteld, semi-gemotiveerde sprekers waren gevonden (er komt hier dagelijks iemand langs, dus dat gaat gauw vervelen) en waren onze powerpoints centraal verzameld zodat er niets mis kon gaan; dat wil zeggen…

Op de dag en het uur zelf holde ik enkele trappen op (voor zover mijn broze botten dat nog toelieten). Maar toen ik om 2:10 pm de seminar room inliep om mijn presentatie te geven was er

NIEMAND. Ik bedoel niemand. Niemand!!?? Even was ik totaal gedesorienteerd. Verkeerde dag? Andere verdieping? Ik ben tot alles in staat tegenwoordig, qua vergissingen; vaak weet ik niet meer wat ik twee minuten geleden deed – de tijd om met pensioen te gaan is ongemerkt voorbijgegaan... Ik ben zes trappen naar beneden gelopen, naar gene zijde van de security waar een comiteetje (waaronder enkele geüniformeerden van het NOAA corps) klaarstond om de bezoeker te ontvangen. Die brave oenen stonden al een uur doodgemoedereerd te wachten. Ik vroeg me luidkeels af of men soms niets beters te doen had. De directheid van een geboren Nederlander. Dat hielp. We hebben toen de boel de boel gelaten. Hij kwam zeker niet; hopelijk geen ongeluk, er was geen bericht van verhindering ontvangen. Het was rond het vriespunt en de weersverwachting repte al de hele dag van mogelijke ijzel. Maar ik was nog niet terug in mijn kantoor toen nummer acht alsnog arriveerde, vergezeld door een dame van de ambassade. Om 4 uur moest hij alweer weg, dus we hadden slechts 1 in plaats van 2,5 uur om alle voordrachtjes en de rondleiding af te raffelen. Gelukkig waren de meeste sprekers allang weg en onvindbaar, dus het was niet bepaald dringen achter het sprekersgestoelte, en met overbodige dank aan mijn enorme flexibiliteit ben ik dan maar als eerste – en enige – spreker opgetreden, waarna een rondleiding in de ‘weerkamer’ volgde. Van der Steenhoven was verrast (oh wat leuk) dat er iemand sprak die Nederlands kende. Ik heb een tiental zinnen in het Nederlands met de man gewisseld. Hij verontschuldigde zich dat hij te laat was vanwege “een ambtelijke vergissing.” Ik stelde me voor, niet geheel spontaan, als iemand die “acht hoofddirecteuren” geleden op het KNMI was verschenen. Ik schakelde daarna over op Engels want de NOAA-NWS entourage die hem begeleidde sprak alleen Engels. Ook heeft hij Hendrik Tolman ontmoet, een andere Nederlander die hier werkt en inmiddels directeur van de Environmental Modelling Center is. Men moet als bezoeker wel de indruk krijgen dat Nederlands hier een voertaal is, of dat in Nederland overtollig geworden meteorologen elders emplooi hebben gevonden en zelfs praatjes hebben.

Hoeveel directeuren heb ik (sedert 1982) bij de National Weather Service meegemaakt? Daar zou ik even over moeten denken.

Wel heb ik, organisatorisch een stapje lager, het NCEP (voorheen NMC) lijstje meteen in m’n hoofd: vier stuks. Op het CPC hebben we in diezelfde 30 jaar zelfs zes directeuren voorbij zien komen. Het grote verschil met Nederland? Onze directeuren komen nog wel allemaal uit het vak, hebben met grotere nadruk een voornaam en de “organisatie” van bijvoorbeeld NOAA en NWS lijkt niet alleen onbegrijpelijk, maar is het ook, zelfs als je hier werkt. Niet uitsluitend cynici beweren dat NOAA ‘no organization at all’ betekent, maar dat zou planning veronderstellen.

Men hoort mij niet zeggen dat NOAA/NWS/NCEP/CPC beter is dan het KNMI. Ik ben bekend met de vele klachten en de lof wat betreft beide instellingen, beide realisaties in een turbulente omgeving waar analogen niet bestaan.

Gelegenheidsgedicht Acht hoofddirecteuren geleden ben ik in het vak getreden waar ik door roeping op was verzot Dat ik ooit nog mag beleven dat meteorologie weer Koninklijk wordt bedreven op het instituut van Bleeker en (Buys) Ballot Meteorologica 2 - 2015

25

Promoties Wim van den Berg Deze keer kwam alleen het werk van Marina Sterk bij de redactie binnen, maar haar onderzoek is wel heel relevant voor de verbetering van weer- en klimaatmodellen. Op 29 april promoveerde zij aan de Wageningen Universiteit op een gedegen studie naar het modelleren van de stabiele grenslaag boven sneeuw. Promotor was prof. Bert Holtslag en als co-promotor kunnen we Dr. Gert-Jan Steeneveld noteren.

Niet alleen het doen van representatieve waarnemingen boven een sneeuwdek is lastig, het modelleren ervan stelt de huidige

generatie weermodellen nog steeds voor grote uitdagingen.

In 2009 verbeterde het ECMWF haar sneeuw-schema, en in bosrijke gebieden van Canada en Siberië nam de T2m bias in de winter daardoor met 2-8 (!) graden af. Maar niet alleen de eigenschappen van sneeuw bepalen de atmosferische oppervlakte- en grenslaag, onder stabiele omstandigheden zijn het vooral de (zwakke) turbulente uitwisseling, de inkomende langgolvige straling en de warmte-uitwisseling met het sneeuwbedekte terrein die bepalen hoe het verticale wind- en temperatuurprofiel er uit komt te zien.

Marina voerde tal van experimenten uit met zowel een 1-D als 3-D versie van WRF. Zowel de verticale uitwisseling in de oppervlaktelaag als daarboven in de grenslaag werden gevarieerd. In de figuur zien we bijvoorbeeld hoe groot het effect is van variaties in die menging als functie van de geostrofische wind: rood is de referentiewaarde (getrokken lijn: T2m, gestippelde lijn: Tskin), donkerblauw toont de temperaturen bij 4x zo grote menging en lichtblauw het effect van 4x zo kleine menging. Bij zwakke menging is de skin-temperatuur ook bij veel wind veel lager dan de 2m-temperatuur. De laagste 2m-temperatuur wordt niet bereikt bij windstilte, maar bij zwakke wind omdat de bijbehorende zwakke menging warmte kan wegvoeren vanaf het oppervlakte naar het onderste modelniveau. Ook de keuze van het grenslaagschema (zoals MYJ of YSU) maakt veel uit. Tenslotte maakt het voor de berekening nogal uit of er sprake is van sneeuw op ijs (gletsjer), sneeuw in een bosgebied en sneeuw op gras.

Bliksem in Amersfoort Robert Mureau “Er vallen in Nederland gemiddeld twee doden per jaar door bliksem.” Dat was de nuchtere mededeling van het KNMI toen bekend werd dat twee jonge vrouwen van 20 en 21 jaar in Amersfoort getroffen waren door de bliksem. Zittend tegen een boom, schuilend voor een hagelbui.

Het is een gebeurtenis die je normaal gesproken snel verwerkt.

Maar ik woon in Amersfoort, het park Randenbroek is 2 km bij mij vandaan. Collega’s weten dat ik in Amersfoort woon.

Ze sturen dus mails, spreken je aan in de gang. Er volgen gesprekken over radarbeelden, buienlijnen en geïsoleerde buien. Je mompelt, net als het KNMI, wat nuchter een paar wijsheden terug, zoals “tja, zo zie je maar, ieder bliksemontlading is er één.” En je denkt na over de balans tussen code oranje weerwaarschuwingen voor grootschalig onweer (voor twee doden per jaar?), en code geel die zo ongeveer de gehele zomer uitstaat. Hoe moet je hiervoor waarschuwen?

Ik kom nooit in het park Randenbroek, het ligt aan de andere kant van de rondweg, dus het is nog steeds niet iets wat me meteen raakt, ondanks de gesprekken. Maar dan, ik ga een paar dagen later naar “mijn” vrijdagse Café Vyssotski, op het Onze Lieve Vrouwe Kerkhof, je maakt een praatje met de 26

Meteorologica 2 - 2015

bediening, je vraagt: “Werkte dat meisje dat door de bliksem getroffen is, niet in het café hiernaast?“, en je krijgt als antwoord: “Ja, ik kende haar heel goed, Eva was een vriendin van me, en Belle kende ik ook... dit zijn heftige dagen.” Het gesprek stokt, je weet even niet wat je zeggen moet. Je hakkelt: “goh, vreselijk, nou, sterkte.” En je loopt beduusd terug naar je tafeltje.

Ben ik toch binnen twee stappen heel dicht bij het nationale nieuws gekomen en is het ook mijn persoonlijke nieuws geworden. Code oranje en geel zijn even niet belangrijk meer.

Meteorologica 2 - 2015

27

Micro-Meteorologische Mijmeringen

Wetenschapsbeleid, tabak en nachtvorst Henk de Bruin Het eerste deel van deze rubriek is een column waarvoor de auteur verantwoordelijk is.

Deel twee betreft een (micro)meteorologisch onderwerp.

Ik schrijf ditgezongen stuk in de week ik terugkeerdeAnna uit Wenen hoorde bij de status op de academiHabenera door nadat mezzo-soprano Antonacci overwon ik in van één een klapalfamannetje mijn BBBwaar ik met drie presentaties en een poster had deelgenomen sche apenrots. Het gewone volk rookte sigaretten of was net crisis en begon ik strijdlustig aan deze MMM. aan de jaarlijkse assemblee van de Europese unie van aardgestopt met pruimen. Nog heel lang hingen in Amsterdamse Vrouwenarbeid heeftInook geleid tot de ontdekking het uitdijende heelal. Bij het Harvard wetenschappen (EGU). die week struikelde onze regering vantrams bordjes met “Verboden te spuwen”.

Dit omdat anders de College Observatory analyseerden vrouwen de duizenden fotografische platen van sterren bijna over de Bed-Bad-Brood (BBB) crisis en luisterde ik naar uitgekauwde pruimtabak ongegeneerd op de tramvloer werd het radio-interview Louise Fresco en en Robbert Dijkgraaf, gefluimd. omdat zij dit veelmet nauwkeuriger goedkoper konden dan mannen. Henrietta Leavitt was één die het o.a. 1). overZij wetenschapsmanagement 1976 bezocht samen een landbouwkundige van henbeiden (Figuur was academische hadden. geschoold,Inmaar omdat ikvrouwen geen betaalde uit WageMoeten onderzoekers aan strakke regels worden onderworningen een micrometeorologische meetopstelling bij een wetenschappelijk functies mochten bekleden was ze aangesteld als onbezoldigd vrijwilligster.

Canadese tabaksplantage. Het betrof voor die tijd zeer pen, of moet men ze juist zoveel mogelijk vrij laten en hen Na een ziekte was ze ook nog eens doof geworden. Ondanks al deze tegenslagen verrichte geavanceerde apparatuur. Het doel van het onderzoek was zo min mogelijk met administratieve rompslomp lastigvalHenrietta aaneigen variabele sterren, de Cepheïden.

De frequentie vannaardede planten toe het meten van de neerwaarste ozonflux len? Juist opbaanbrekend dat moment zat werk ik in mijn Bed-Bad-Brood lichtintensiteit van deze Cepheïden is een functie van hun absolute helderheid.

Zo bepaalde om zo de schade aan tabaksplanten door luchtvervuiling te crisis want het management rondom Louise Fresco eiste van kunnen kwantificeren.

Nog geen geleden was dit een mij dat alleuit bonnetjes van mijn uitgaven voor BBB in Wenen onderlinge Henrietta de opgemeten frequentie de relatieve afstand. Door met 40 eenjaarandere hot wetenschappelijk issue waarvoor door pijprokende bobo’s worden geparafeerd.

Nu weetafstand dit management dat deze ik als Cepheiden methode de werkelijke van ééndusvan te bepalen kon de werkelijke van ZWO, de stichting voorging zuivernaar wetenschappelijk onderontbijt een zelf klaargemaakt heb afstand worden berekend.broodje WerkEmmentaler dat een kaas Nobelprijs verdiende.

Maar die haar zoek, subsidie werd gegeven. Nu zult u zeggen dat zoiets genuttigd. Deze inbreuk in mijn privéleven bracht mij tijdelijk pijprokende baas Hubble, die de relatie tussen afstandtegenwoordig en snelheid van sterren ontdekte en ondenkbaar is, immers roken is vervuilend. Nee in een soort van crisis. Eventjes had ik zwaar tabak van dit aldus het uitdijende heelal.

De bijdrage van Henrietta verdween Hubble's dus. InLeavitt Wenen bezocht ik eenmet presentatie over de gevolgen demotiverende, op wantrouwen gebaseerde, bonnetjesgedoe. tabaksrook in de vergetelheid.

Rosalind Franklin (Figuur 2) overkwam iets dergelijks.

Gelukkig heb ik mijn MMM nog, en dus mijmer ik dit keer van ‘global warming’ op de katoenteelt inZij Uzbekistan. Dat onder andere tabak. terwijldejuist deze katoenteelt het klimaat werkte aan over het tabaksmozaïekvirus dat schadelijk is voor tabaksplant, nadat ze op rondom grond het Aralmeer totaal heeft verstierd.Haar Ook isbazen de tabaksplant van haar röntgendiffractiebeelden de structuur van DNA had ontdekt. kregenzeer de gevoelig voor In de jaren 1970 was ik werkzaam bij de afdeling Fysische nachtvorst (zie Kader).

Nobelprijs.

Meteorologie (FM) die onder leiding stond van een hoofd Recent was ik betrokken bij een onderzoeksproject in AndaTerug wetenschapsbeleid en de vraag wat de snelste naar de Nobelprijs is. IsKoninkrijk dat lusië,route één van de staten van het federale Spanje.

(HFM).naar FM was opgesplitst in Werkgroepen met een rouleonderzoekers strakhouden, met bonnetjes voor een broodje Emmentaler kaas, of is het onderzoek beter Het ging hier om micrometeorologisch aan olijfrend voorzitterschap en HFM vormden met deze voorzitters onderbetaalde vrouwen aanvante de stellen?

Ik ben er nog enuit... amandelbomen, tegenwoordig belangrijke peilers van de de Stuurgroep FM. De leden eerste Stuurgroep FM niet rookten allen pijp, een vorm van tabaksgebruik dat in die tijd

Figuur 1. Henrietta Leavitt.

Figuur 1. Henrietta Leavitt.

28

Meteorologica 2 - 2015

Andalusische economie (tot het midden van de vorige eeuw was dat nog tabak). Sigaretten werden toen nog met de hand gerold, en omdat vrouwen daarin handiger zijn dan mannen – en bovendien goedkoper – bestond een belangrijk deel van de 10.000 werknemers uit zigeunermeisjes. In de ondragelijk hete Andalusische zomers waren deze meisjes doorgaans schaars gekleed. Carmen, de heldin uit de opera van Bizet, is hiervan een voorbeeld. Een diepere laag in het verhaal van Carmen is dat zij niet zwicht voor de machthebbers en dat zij vecht voor haar vrijheid. Zie de YouTube video’s van het Royal Opera House dat Carmen in het najaar opvoert. Door de video van Habenera gezongen door mezzo-soprano Anna Antonacci overwon ik in één klap mijn BBB-crisis en begon ik strijdlustig aan deze MMM. Vrouwenarbeid heeft ook geleid tot de ontdekking van het uitdijende heelal. Bij het Harvard College Observatory analyseerden vrouwen de duizenden fotografische platen van sterren omdat zij dit veel nauwkeuriger en goedkoper konden dan mannen. Henrietta Leavitt was één van hen (Figuur 1).

Zij was academisch geschoold, maar omdat vrouwen geen betaalde wetenschappelijk functies mochten bekleden was ze aangesteld als onbezoldigd vrijwilligster. Na een ziekte was ze ook nog eens doof geworden. Ondanks al deze tegenslagen verrichte Henrietta baanbrekend werk aan variabele sterren, de Cepheïden. De frequentie van de lichtintensiteit van deze Cepheïden is een functie van hun absolute helderheid. Zo

Figuur 2. Rosamund Franklin.

Figuur 2. Rosamund Franklin.

bepaalde Henrietta uit de opgemeten frequentie de relatieve onderlinge afstand. Door met een andere methode de werkelijke afstand van één van deze Cepheiden te bepalen kon de werkelijke afstand worden berekend. Werk dat een Nobelprijs verdiende.

Maar die ging naar haar pijprokende baas Hubble, die de relatie tussen

afstand en snelheid van sterren ontdekte en aldus het uitdijende heelal. De bijdrage van Henrietta Leavitt verdween met Hubble’s tabaksrook in de vergetelheid. Rosalind Franklin (Figuur 2) overkwam iets dergelijks. Zij werkte aan het tabaksmozaïekvirus dat schadelijk is voor de tabaksplant, nadat ze op grond van haar röntgendiffractiebeelden de structuur van DNA had ontdekt. Haar bazen kregen de Nobelprijs.

Terug naar wetenschapsbeleid en de vraag wat de snelste route naar de Nobelprijs is. Is dat onderzoekers strakhouden, met bonnetjes voor een broodje Emmentaler kaas, of is het beter onderbetaalde vrouwen aan te stellen? Ik ben er nog niet uit...

Nachtvorst, of vorst aan de grond Ook in Nederland werd intensief tabak geteeld, onder meer aan de voet van de Utrechtse Heuvelrug vlak bij Wageningen.

Op sommige plaatsen staan zelfs nu nog de tabaksschuren.

Vooral in het voorjaar kunnen tabaksplanten en fruitbomen aanzienlijke schade oplopen vanwege bevriezing. In de landen tuinbouw spreekt men van schade ten gevolge van ‘nachtvorst’; meteorologen bezigen de term ‘vorst aan de grond’.

De angst voor nachtvorstschade blijkt uit het bestaan van de IJsheiligen (11 t/m 13 mei). In Duitsland zijn er vijf: St. Mamertius, St. Pancratius en St. Servatius, die wij ook kennen, en ook nog St. Bonifatius en de heilige Sophia (die kalte Sophie). Nachtvorst kan nog na mei optreden. Voorbeelden hiervan zijn de zware nachtvorsten in noordoost Nederland op 15 en 16 juli 1921 en op 19 juli 1971.

Nachtvorst ontstaat tijdens heldere, windstille nachten, vooral als de lucht droog is. Onder deze omstandigheden is de inkomende langgolvige straling kleiner dan de uitgaande. Verder speelt de bodemgesteldheid een rol. Boven een goed gesloten gewas daalt de temperatuur sterker dan boven een naburig stuk kale grond, omdat als eerste de warmtestroom vanuit de boden wordt onderdrukt. Veengronden of humusrijke gronden zijn relatief nachtvorstgevoelig omdat de bovenlaag snel uitdroogt, waardoor aanvoer van warmte uit de ondergrond wordt afgeremd.

In heuvelachtige gebieden zijn de laaggelegen percelen juist gevoeliger, omdat koude lucht naar het laagste punt stroomt.

De moderne minder arbeidsintensieve laagstambomen, veelgebruikt in de fruitteelt, zijn veel nachtvorstgevoeliger dan de oude hoogstamteelt, omdat de temperatuur tijdens nachtvorst met de hoogte toeneemt. Veel planten zijn in staat zich tegen

Figuur 1. Voorbeeld vorstschadebestrijding door beregenen van fruitbloesem.

Figuur 3. Voorbeeld vorstschadebestrijding door beregenen van fruitbloesem.

Figuur 2. Gemeten temperatuur op 2 m (rood), 10 cm (groen) en Ts afgeleid uit stralingsmetingen (blauw),

op 2m.temperatuur Bron http://www.met.wau.nl/veenkampen/data/.

Figuuren de4.windsnelheid Gemeten op 2 m (rood), 10 cm (groen) en Ts afgeleid uit stralingsmetingen (blauw), en de windsnelheid op 2m.

Bron http://www.met.wau.nl/veenkampen/data/.

bevriezing te beschermen door ‘afharden’. Tijdens de recente milde winterperiode heeft dit afharden dit jaar niet plaatsgevonden.

Een effectieve bestrijdingsmethode tegen vorstschade is kunstmatige beregening (Figuur 3). De essentie is dat tijdens bevriezing stollingswarmte vrijkomt en de temperatuur bij voldoende besproeiing op 0 0C kan worden gehouden. Een gevaar is wel dat het gevormde ijs te zwaar wordt waardoor plantdelen kunnen afbreken en het gewas op een mechanische wijze kan worden beschadigd.

Recent, in de nacht van 27 op 28 april, dus in de nacht na Koningsdag, trad een behoorlijk zware nachtvorst op. In Twente werd het -9.6 0C, en daar heeft het zelfs na de ijsheiligen nog gevroren. Wijnboeren en fruittelers moesten hun beregeningsinstallatie in werking stellen. In Figuur 4 zijn enkele metingen verricht op het weerveld Veenkampen van de Wageningen Universiteit geplot, namelijk de luchttemperatuur op 2 m (T2) en 10 cm (T 10cm), de oppervlaktetemperatuur (Ts) en de windsnelheid op 2 m (u2). Ts is berekend uit de gemeten in- en uitgaande infraroodstraling. Te zien is dat de temperatuur aan de grond daald tot -5 oC, terwijl de windsnelheid laag was. Merk op dat het hier om 1-minuutwaarden gaat.

Daardoor zijn allerlei details zichtbaar, zoals reactie van Ts op veranderingen in u2.

Meteorologica 2 - 2015

29

“Jongens waren we - maar aardige jongens. al zeg ik ‘t zelf.”

column

gerard van der scHrier

30

Meteorologica 2 - 2015

Misschien ligt het aan de groep waaruit ik afkomstig ben – de grijze muizen van de klimatologie – maar ik mis een beetje de science buzz, het rondzoemen van wetenschappelijke nieuwtjes en doorbraken, wat toch onlosmakelijk verbonden zou moeten zijn bij een wetenschappelijk instituut. Dat je op de gang, terugkerend van de koffieautomaat, aangesproken wordt door een collega, of je dat laatste artikel in de Nature of Science al gezien heb. Of dat er een grafiek onder je neus geduwd wordt met de nieuwste resultaten van die collega die baanbrekend zijn.

Of misschien bij nader inzien toch minstens veelbelovend.

Waar gaan de discussies in de gang dan wel over? Veel praktische zaken natuurlijk – dat we weer achterlopen bij het invullen van de urenverantwoording bijvoorbeeld. Als je de post-doc of promovendus tegen het lijf loopt is de kans groter dat het science-gerelateerd is. De voortgang van het onderzoek of de publicatie die in de stijgers staat bijvoorbeeld. Maar ook de promovendus en de post-doc ontkomen niet aan de alledaagse sleur van het invullen van formulieren.

Hoe anders was de sfeer bij een instituut dat ik onlangs bezocht voor een korte workshop met dendrochronologen: de Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) te Zürich. Dendrochronologen kijken naar boomringen en weten daar de meest verbazingwekkende klimaatinformatie uit te peuteren.

Het gezelschap van de workshop was al even interessant. Geleid door een Amerikaan die zijn leven leidt onder de naam Dr. Dendro, met een baard tot bijna op de navel (en ‘one of the good guys’ aldus mijn oude professor, die zelf overigens precies zo’n baard had), bestond de groep uit gelijke delen jonge honden en wereldvreemde wetenschappers. En ik natuurlijk. De aanleiding voor de workshop is het maken van de ‘Old World Drought Atlas’, een bundeling van kaarten die voor elk jaar, vanaf 1000 AD, aangeeft hoe droog of nat het geweest in Europa in termen van een veelgebruikte droogte-index.

De atlas ontleent zijn naam aan het feit dat Dr. Dendro hetzelfde al eens gedaan heeft voor de Nieuwe Wereld.

In dit WSL werd ik rondgeleid door één van de jonge honden. In de laboratoria zag ik jonge mensen metingen doen aan plakjes boom of boomkernen (denk aan appelboor maat XXXL om een levende boom te sampelen zonder deze om te zagen). Verder zag ik speciaal opgeleid personeel om met röntgenstraling de dichtheid van boomringen te meten – de dichtheid van boomringen is een betrouwbare maat voor de

temperatuur van de (na)zomer. Ik zag mensen die de sterkte van wortelstelsels wisten te kwantificeren – geen overbodige activiteit in een land waar erosie van berghellingen continu aandacht krijgt. Ook zag ik mensen uit Madagaskar die voor de douane van dat land een handleiding maakten waarmee beschermde hardhoutsoorten konden worden herkend. De relevantie van deze activiteit behoeft geen verder betoog.

Het hoogtepunt van de rondleiding was een grote tent, pontificaal op het parkeerterrein neergezet, met daarin de recente ontdekking waar het hele instituut juichend enthousiast over was: meer dan 100 boomstronken van een stuk bos, 10.000 jaar geleden door een modderlawine overspoeld en daardoor luchtdicht geconserveerd. Mijn gids liet me de stronken zien, liet me ruiken aan het hout (alsof het vers gezaagd is!) en liet me versteld staan van het inzicht dat je krijgt in het verleden klimaat door deze oude woudreuzen. De boomstronken bieden een gedetailleerd kijkje in de jaar-op-jaar variaties van het klimaat tijdens de overgang van de laatste ijstijd naar het huidige inter-glaciaal.

Gedurende de gehele rondleiding langs allerlei technische en onderzoeksafdelingen zag ik niemand die bezig was om een urenverantwoording in te vullen.

Bij de afsluitende barbecue sprak ik de nestor van de groep, Frits Schweingrüber. Dat is de man die eigenhandig het dendrochronologisch onderzoek in Europa heeft opgezet en met zijn boeken over de dendrochronologie wereldwijd een stempel heeft gedrukt op het onderzoek met boomringen naar het verleden klimaat. Ik vroeg hem hoe het toch kan dat zo’n kleine groep dendrochronologen zo’n enorme impact kan hebben op het paleoklimatologisch onderzoek. De antwoord van Frits sprak boekdelen: onderzoekers doen onderzoek, technici doen specialistisch technisch werk en administratief personeel doet administratief werk. De technici werken op een vast contract en hebben daarmee de kans na verloop van tijd uitmuntend in hun specialisme te worden. In het geval van het WSL bleek deze sterke technische basis essentieel te zijn voor de wetenschappelijke successen van het instituut.

Misschien moet ik niet teveel klagen; iedereen weet dat de urenverantwoording van belang is voor instituten die geld binnenharken via allerlei projecten. Desalniettemin, het voorbeeld van het WSL zoals hierboven beschreven geeft aan dat het inzetten van onderzoekers en technici voor de vakgebieden waarin ze uitblinken – onderzoek en specialistisch technisch werk – een enorme potentie heeft.

Sponsors van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie

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

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

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

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

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

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

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

Advertenties Adverteren in Meteorologica is mogelijk.

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

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

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

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

Meteorologica 2 - 2015

31

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

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

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

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

www.uu.nl/programmes/mpoc