Meteorologica maart 2014

Jaargang 23 - nr. 1 - Maart 2014

METEOROLOGICA

Reconstructie van historische temperatuurmetingen

Bijzondere combinatie van zonsondergang en zonsverduistering

Nieuwe belangstelling voor oude Campbell-Stokes waarnemingen

Uitgave van de Nederlandse Vereniging ter bevordering van de Meteorologie

Jaargang 23 -

nr.

1 - Maart 2014

Artikelen

4

Standaardisatie

Rubrieken van de histo-

rische temperatuurreeksen van het

KNMI Theo Brandsma

8

13

NVBM-mededelingen Promoties Micrometeorologisch bekeken Korte berichten Seizoensoverzicht

20 23 24 27 27

laagstaande, verduisterde zon

Kees Floor

10

Het verschijnsel 'heat burst' Huug van den Dool en Henk de Bruin

15

Over

referentiegewasver-

Columns

13

Derecho Huug van den Dool Cuba

Kees Stigter

20

30

damping

Henk de Bruin

Advertenties

Wittich en Visser Delta Ohm Wageningen Universiteit Catec Utrecht University Colofon Buienradar

Van

Omslag Grote foto.

Het meetterrein van het KNMI op een zomerse dag in juli 2013. De lange meetreeksen van temperatuur van het KNMI vertonen onvermijdelijk inhomogeniteiten door de veranderingen in meettechniek en waarneemprocedures die zich door al die jaren heen hebben voorgedaan. Het “reconstrueren” van oude temperatuurwaarnemingen met een gestandaardiseerde procedure en met uniforme databronnen, om aldus een homogene reeks te verkrijgen, is geen eenvoudige opgave. Dit karwei is echter van groot belang in het licht van de waarneming van klimaatveranderingen op de lange termijn. Ook moeten sommige bestaande recordlijstjes hierdoor wel eens aangepast worden (foto: Donald Hatch, zie bladzijde 4).

Foto linksonder.

Zonsondergang en luchtspiegeling boven warm water. De verschijnselen die zich bij zonsopkomst en zonsondergang voordoen zijn, zeker met een gelijktijdig optredende zonsverduiste-

ring, elke keer weer indrukwekkend.

Op deze foto zijn zowel de zogenaamde verdwijnlijn, de grenslijn en de optische horizon te onderscheiden (zie bladzijde 8).

Foto rechtsonder.

Een opstelling voor de CampbellStokes in de poolstreken. Omdat de zon gedurende enige tijd niet onder gaat zijn twee (overlappende) registraties nodig. In de globale stralingsreeks van de Bilt voor 1961-2012 is een trend van 1.6 W m-2 per 10 jaar aanwezig. Deze trend wordt ook elders in West Europa waargenomen en dit wijst op 'brightening'. Door 'brightening' neemt tegenwoordig de belangstelling voor oude CampbellStokes waarnemingen weer toe.

Recent is een gedigitaliseerde methode ontwikkeld om uit de breedte van het brandspoor in de meetstroken de zonne-intensiteit te reconstrueren (zie bladzijde 24).

2 16 22 26 29 31 32

27

de hoofdredacteur

“Een nieuwe lente en een nieuw geluid…” Tien jaar geleden begon ik als nieuwe hoofdredacteur met dit citaat. Die vernieuwing is geleidelijk aan ingevoerd. Het meest in het oog springend was de overgang van zwart/wit naar kleur, precies halverwege in maart 2009.

Maar ook de aandacht voor het wetenschappelijk onderzoek zoals de rapportage over promoties en de aandacht voor de jonge onderzoekers in de Buys Ballot Onderzoekschool hebben een vaste plek veroverd, net als het seizoensoverzicht. Wat minder goed gelukt is, is het betrekken van onze Nederlandstalige zuiderburen bij ons blad, hoewel gelukkig met enige regelmaat bijdragen uit België worden ontvangen.

Kijkend naar tijdschriften valt het op dat de lezer steeds meer bediend wordt met veel korte bijdragen en dat een lang artikel van vier pagina’s voor menigeen toch teveel van het goede is. Met de komst van mobiele apparatuur en snelle netwerken stijgt ook de vraag naar informatie via

andere kanalen. Ik denk dat mijn opvolger Richard Bintanja de juiste man is om hierin het voortouw te nemen en ons tijdschrift die richting op te sturen. Destijds merkte ik op dat vijf jaar blijkbaar een karakteristieke tijdschaal voor de houdbaarheid van een hoofdredacteur is. Daarin heb ik mij vergist: ik heb een lagere harmonische gevonden. Maar toch, hoog tijd voor mijn opvolger. Ik wil hierbij allen die in de afgelopen tien jaar bijdragen aan Meteorologica hebben geleverd hiervoor hartelijk danken. Vooral geldt dit voor degenen die als columnist of anderszins met grote regelmaat artikelen hebben aangeleverd, ik ben hen zeer dankbaar! De samenwerking met Rob Stevens was altijd uitstekend en ik dank hem voor zijn inzet. Last but not least wil ik alle leden van de redactie enorm bedanken voor hun steun, kritische opmerkingen en waardevolle suggesties. Zonder hen zou Meteorologica niet zijn geworden wat het nu is. Het ga u allen goed.

Leo Kroon

Meteorologica 1 - 2014

3

Standaardisatie van de historische temperatuurreeksen van het KNMI Theo Brandsma (KNMI) Het KNMI heeft recent de kwaliteit van de temperatuurreeksen van de vijf hoofdstations Den Helder, Groningen, De Bilt, Vlissingen en Maastricht1 verbeterd. Tot en met 1970 was niet duidelijk welke procedures en databronnen gebruikt waren voor het bepalen van daggemiddelde, minimum- en maximumtemperatuur (Tg, Tn en Tx). Er is een reconstructie gemaakt van deze procedures en data. Daarna zijn Tg, Tn en Tx opnieuw bepaald met een gestandaardiseerde procedure en uniforme databronnen. De nieuwe dagreeksen zijn in maart 2014 geïmplementeerd en dienen als basis voor het berekenen van extreme waarden maar ook voor studies naar klimaatverandering en variabiliteit. Dit artikel beschrijft de achtergrond van de standaardisatie en de gevolgen daarvan voor de reeksen.

Gebruikte perioden voor bepaling Tn en Tx Uit de meteorologische jaarboeken van het KNMI (KNMI) blijkt dat tot en met 1932 Tn en Tx bepaald werden voor het interval 8h tot 8h middelbare plaatselijke tijd (MPT2). Daarna ging men over op het 19-19 MPT interval. Vanaf 1971 is het 0-0 UTC interval de standaard voor de berekening van Tn en Tx. Hoewel de keuze van het interval geen effect heeft op de absolute grootte van de dagextremen (soms wel op daaraan gekoppelde datum), beïnvloedt het wel de gemiddelde waarden van Tn en Tx. Dit komt doordat de tijdstippen van optreden van Tn en Tx niet uniform verdeeld zijn over de dag. Tn en Tx in de buurt van intervalgrenzen kunnen dan dubbel tellen. Om consistentie binnen de reeksen te bewaren zijn Tn en Tx voor de periode 1901-1970 herberekend voor het 0-0 interval. Die waarden zijn vervolgens operationeel gebruikt voor de bepaling van bijvoorbeeld maand- en jaargemiddelden en extremen. Helaas is voor de berekening van de 0-0Tn en 0-0Tx in de periode 1901-1970 geen eenduidige pro-

cedure gebruikt. De procedures zijn niet goed beschreven, maar kunnen nog wel uit de beschikbare data afgeleid worden, waarna alsnog een standaardprocedure kan worden gebruikt.

Gebruikte databronnen Naast het toepassen van verschillende procedures zijn er ook twee verschillende databronnen gebruikt. Vanaf 1946 vond er een overgang plaats van klimatologische uurwaarnemingen naar synoptische uurwaarnemingen. De klimatologische waarnemingen werden gedaan voor de klimatologie en de synoptische voor de weersverwachting (wereldwijd). Voor de vijf hoofdstations zijn in de periode 1946-1970 meestal beide type waarnemingen beschikbaar. Voor de temperatuur in De Bilt bijvoorbeeld betekende dit dat er twee thermometerhutten tegenover elkaar stonden op het waarneemveld, één voor de klimatologische en één voor de synoptische waarnemingen. Elke hut had zijn eigen groep waarnemers die bij verschillende afdelingen behoorden.

Voor operationele doeleinden werden

Figuur 1. Gemiddelde uurtemperaturen en gemiddelde waarden voor Tn8, Tx8, Tn14, Tx14, Tn19 en Tx19 voor de De Bilt in de periode 1901-1970.

4

Meteorologica 1 - 2014

vanaf 1951 vooral de synoptische uurwaarnemingen als databron gebruikt. De reden daarvoor is niet helemaal duidelijk en er is daarom behoefte om deze keuze opnieuw te bekijken. Op 1 januari 1971 zijn het klimatologische en synoptische netwerk samengevoegd en werden de waarnemingen alleen nog gedaan op hele uren UTC en was het 0-0 interval de basis voor de bepaling van Tn en Tx. Beschrijving van de data Klimatologische waarnemingen zijn beschikbaar voor de hele periode 19011970. Driemaal daags op de zogenaamde termijnuren, om 8, 14 and 19 MPT, werd er een waarneming gedaan van de temperatuur T (T8, T14, T19) en de Tn en Tx in het voorgaande interval (Tn8, Tx8, Tn14, Tx14, Tn19, Tx19). Voor de minimumtemperatuur bijvoorbeeld heeft Tn8 betrekking op het interval 19-8, Tn14 op het interval 8-14 en Tn19 op het interval 14-19. De temperaturen op de tussenliggende uren zijn afgelezen uit dagelijkse thermograafstroken. De stroken geven een continue waarneming van de temperatuur, maar ze bevatten meestal een bias. Ze werden daarom gecorrigeerd naar de waarnemingen op 8, 14 en 19 MPT (waarbij zowel de waarden van de gewone als die van de minimum/maximum thermometer werden gebruikt). Na deze correctie werden de 24 uurtemperaturen afgelezen.

1) Dit zijn de in de publieksvoorlichting gebruikte benamingen. Den Helder is overgegaan naar De Kooy, Groningen naar Eelde en Maastricht naar Beek.

2) Komt overeen met ongeveer 7:40-7:40 UTC. Soms werd ook Nederlandse tijd (NLT) gebruikt, corresponderend met de 5E meridiaan. MPT en NLT verschillen maximaal 8 minuten.

Figuur 1 geeft een voorbeeld voor De Bilt van de klimatologische gemiddelden van de afgelezen uurtemperaturen en de verschillende Tn en Tx waarden. De rode lijn met Tx8(t) bijvoorbeeld geeft de gemiddelde waarde van de aflezing van de maximum thermometer om 8 MPT op dag t (dus het maximum over het interval 19 MPT op dag t-1 en 8 MPT op dag t). De lijn ligt gemiddeld hoger dan de gemiddelde uurtemperaturen omdat Tx meestal hoger is dan het maximum van de individuele uurwaarnemingen in het interval. Voor individuele dagen kan Tx8(t) niet kleiner worden dan het maximum van de uurtemperaturen in het interval 19 MPT (t-1) en 8 MPT (t).

De tweede databron bestaat uit de synoptische waarnemingen. Vanaf 1946 worden deze waarnemingen verricht op synoptische uren (1,2,…,24 UTC) vooral voor de operationele weersverwachting.

In eerste instantie werd de temperatuur ieder uur afgelezen van een kwikthermometer in een Stevenson hut (figuur 2). Later werden weerstandthermometers gebruikt die op afstand afgelezen werden. Tot 1971 bevatten de synoptische metingen niet genoeg informatie om 0-0Tn en 0-0Tx te bepalen omdat naast de gearchiveerde uurtemperaturen geen aparte Tn en Tx beschikbaar zijn voor deze databron.

Tegenwoordig worden de 0-0Tn en 0-0Tx rechtstreeks bepaald uit lopende 1-minuut gemiddelden van 12-sec samples van de temperatuur.

Reconstructie van data en procedures De reconstructie van data en procedures gebruikt voor het berekenen van Tg, 0-0Tn en 0-0Tx voor de periode 1901-1970 was erg bewerkelijk. Voor elk station zijn een groot aantal vergelijkingen gemaakt met alle beschikbare databronnen. Een voorbeeld is het vergelijken van de operationele Tg met de Tg berekend uit de klimatologische en synoptische uurtemperaturen afzonderlijk. Een ander voorbeeld is het vergelijken van de operationele 0-0Tn en 0-0Tx met het minimum en maximum van de uurtemperaturen, min(T1,T2,…,T24) en max(T1,T2,…,T24), voor zowel de klimatologische als synoptische waarnemingen.

Brandsma et al. (2013) geven per station een compleet overzicht van de gebruikte data en procedures voor het berekenen van Tg, 0-0Tn en 0-0Tx. Het is duidelijk dat deze variabelen niet op een consisten-

Figuur 2. Het waarneemterrein van het KNMI in De Bilt rond 1960. Twee rijen Stevenson hutten zijn zichtbaar waarmee afzonderlijk van elkaar waarnemingen werden verricht voor de klimatologie en voor de weerdienst (klimatologische en synoptische waarnemingen).

te manier berekend zijn. Er zijn belangrijke verschillen tussen stations en voor een enkel station kunnen er verschillen zijn tussen afzonderlijke tijdvakken. De 0-0Tn en 0-0Tx zijn o.a. berekend met de volgende procedures: a) het minimum en maximum van de 24 uurtemperaturen: min(T1,T2,…,T24) en max(T1,T2,…,T24). Dit geeft een te lage Tx en een te hoge Tn, b) het minimum en maximum van de 24 uurtemperaturen waarbij de berekende Tn met 0,5°C verminderd werd en de Tx met 0,5°C verhoogd. Gemiddeld zit je beter dan bij (a) maar op individuele dagen kunnen er nog steeds grote verschillen zijn die ook doorwerken in maand- en jaargemiddelden, c) een combinatie van de klimatologische 3xdaagse Tn en Tx metingen en de klimatologische uurtemperaturen, d) een combinatie van de klimatologische 3xdaagse Tn en Tx metingen en de synoptische uurtemperaturen, etc.

De verschillende procedures leiden tot verschillende resultaten waarbij de jaargemiddelde bias kan oplopen tot enkele tienden graden Celsius. Standaardisatie is daarom gewenst.

Vergelijking klimatologische en synoptische waarnemingen In figuur 3 staan de maandgemiddelde klimatologische en synoptische Tg (gemiddelde van 24 uurtemperaturen) voor de vijf hoofdstations. De figuur laat zien dat voor De Bilt en Beek (Maasticht) de maandgemiddelde verschillen

ΔT (Tg.klim – Tg.syn) op kunnen lopen tot 0,6ºC. Voor De Bilt zijn de verschillen aanwezig over de hele 1951-1970 periode, terwijl voor Beek de grootste verschillen zich concentreren in de 19641970 periode. Voor de andere stations zijn de maandgemiddelde verschillen klein en van dezelfde orde van grootte als de meetonzekerheid.

Voor De Bilt en Beek is het van belang om te weten welke van de twee temperaturen de fluctuaties in ΔT veroorzaken.

Het is te verwachten dat op jaargemiddelde basis er een sterke correlatie is tussen deze reeksen en onafhankelijke reeksen van nabije locaties. Voor beide locaties vergelijken we daarom de jaargemiddelde klimatologische en synoptische Tg (Tg.klim en Tg.syn) met de volgende 4 referenties: 1. de jaargemiddelde Tg.klim van Den Helder, Eelde en Vlissingen [Tg.klim (3 stat)] 2. de jaargemiddelde Tg.syn van Den Helder, Eelde en Vlissingen [Tg.syn (3 stat)] 3. de jaargemiddelde Centraal Engeland Temperatuur (CET; Parker en Horton, 2005) 4. de jaargemiddelde Centraal Nederland Temperatuur (CNT; Schrier et al, 2011).

Van deze vier referenties is CNT niet compleet onafhankelijk van de Tg in De Bilt omdat De Bilt een van de stations is waaruit CNT samengesteld is.

Tg.klim en Tg.syn van De Bilt en Beek zijn lineair gecorreleerd met de Tg’s Meteorologica 1 - 2014

5

Figuur 3. Maandgemiddelde temperatuurverschillen tussen de klimatologische en synoptische Tg waarnemingen (Tg.klim-Tg.syn) voor de periode 1951-1970. Voor mei 1958 heeft de grafiek van Vlissingen betrekking op de locatie Souburg.

van de referentietemperaturen. Fouten in Tg.klim of Tg.syn zullen de lineaire relaties verstoren.

Tabel 1 geeft het percentages verklaarde variantie voor elk van de relaties tussen de Tg reeksen van De Bilt en Beek en die van de referentiereeksen. Voor Beek hebben we de periode 1964-1970 toegevoegd omdat de verschillen in ΔT zich daar concentreren (figuur 3). De tabel laat duidelijk zien dat in alle gevallen de klimatologische temperatuur meer van de variantie verklaart dan de synoptische. De conclusie is dat voor De Bilt en Beek de klimatologische temperaturen in de periode 1951-1970 van hogere kwaliteit zijn dan de synoptische.

Bij de reconstructie van data en procedures voor het berekenen van Tg, 0-0Tn en 0-0Tx, bleek dat in de periode 1951-1970 in enkele gevallen geforceerd combinaties van klimatologische en synoptische temperaturen gebruikt zijn. Dit leidde soms tot inconsistenties in de afgeleide temperatuurdata. Vanwege deze inconsistenties, en de het hierboven gevonden kwaliteitverschil tussen klimatologische en synoptische waarnemingen, hebben we besloten om voor de berekening van Tg, 0-0Tn en 0-0Tx in de periode 19011970 alleen klimatologische waarnemingen te gebruiken.

6

Meteorologica 1 - 2014

Figuur 4. Jaargemiddelde temperatuurverschillen tussen de gestandaardiseerde en oorspronkelijke reeksen voor Tg, Tn en Tx.

Standaard procedure voor berekenen Tg, 0-0Tn en 0-0Tx Voor de nieuwe berekening van Tg en 0-0Tn en 0-0Tx van de vijf hoofdstations is voor de periode 1901-1970 dus alleen gebruikt gemaakt van de klimatologische waarnemingen (3xdaags T, Tn en Tx en de resterende uurtemperaturen afgeleid uit de thermograafstroken). De procedure voor de berekening van dagelijkse Tg blijft onveranderd (gemiddelde van T1,T2,…,T24). Voor de berekening van de 0-0Tn en 0-0Tx gebruiken we alle beschikbare klimatologische waarnemingen (zie ook figuur 1). De volgende uitgangspunten zijn daarbij gehanteerd: 1. De gemeten Tn en Tx waarden op 8, 14, en 19 MPT zijn de ware extremen over het voorgaande tijdvak (de uurtemperaturen T in dat tijdvak zijn ≥ Tn en ≤ Tx).

2. Tn8(t) en Tx8(t) voor het tijdvak 19 MPT (t-1) tot 8 MPT(t) worden toegewezen aan dag (t-1), t of beide (dat laatste is het geval wanneer het minimum of maximum van de uurtemperaturen te middernacht valt of gelijk is aan beide kanten van middernacht).

3. De waarde in de reeks [T19(t-1), T20(t-1),…,T24(t-1),T1(t),T2(t),… ,T8(t)] die het dichtst ligt bij Tn8(t) en Tx8(t) bepaalt aan welke dag, t of t-1, Tn8(t) en Tx8(t) worden toegewezen.

Een belangrijk aspect van de berekening van 0-0Tn en 0-0Tx is het bepalen van de waarde van Tn en Tx in de periode voor middernacht (19-24 MPT) en de periode

na middernacht (24-8 MPT) volgens uitgangspunten (2) en (3). Als dit bekend is kunnen de 0-0Tn en 0-0Tx eenvoudig berekend worden uit de beschikbare Tn en Tx voor de verschillende intervallen (zie voor details Brandsma et al., 2013).

In veel gevallen is het mogelijk 0-0Tn en 0-0Tx exact te bepalen.

Voor Tn is dat het geval wanneer: Tn14(t) ≤ min [Tn8(t),Tn19(t),Tn8(t+1)] of Tn19(t) ≤ min [Tn8(t),Tn14(t),Tn8(t+1)] Voor Tx wanneer: Tx14(t) ≥ max [Tx8(t),Tx19(t),Tx8(t+1] of Tx19(t) ≥ max [Tx8(t),Tx14(t),Tx8(t+1)] In de praktijk is komt dit voor op 35% van de dagen voor 0-0Tn en 83% van de dagen voor 0-0Tx. In alle andere gevallen zijn 0-0Tn and 0-0Tx afhankelijk van de locatie van Tn8 en Tx8 op dag t en t+1. Deze worden afgeleid uit de uurtemperaturen.

We hebben de gestandaardiseerde automatische procedure vergeleken met een arbeidsintensieve procedure waarbij voor elke dag handmatig de positie en grootte van de Tn en Tx bepaald wordt uit de thermograafstroken. De verschillen bleken verwaarloosbaar. Daarnaast hebben we de automatische procedure toegepast op data van De Bilt in de periode 20042012 waarbij we voor elk 10-min interval de Tn en Tx kennen. De met de procedure berekende 0-0Tn en 0-0Tx zijn

daarna vergeleken met de operationeel berekende 0-0Tn en 0-0Tx. Voor 0-0Tn is er op 24,6% van de dagen een verschil tussen de hier gehanteerde procedure en de huidige operationele procedure. Voor 0-0Tx is dat 3,3%. Maandgemiddeld zijn de verschillen verwaarloosbaar en zijn van de grootte orde van de meetonzekerheid.

Vergelijking nieuw gestandaardiseerde reeksen - oorspronkelijke reeksen In figuur 4 staan de jaargemiddelde temperatuurverschillen tussen de gestandaardiseerde en de oorspronkelijke reeksen.

Het gedeelte na 1970 is weggelaten omdat er dan geen correcties meer nodig zijn. Voor Den Helder zijn er nauwelijks verschillen zichtbaar. Voor De Bilt zijn de verschillen klein en beperken zich tot de periode 1951-1970. Dit is vooral het gevolg van het gebruik van klimatologische in plaats van synoptische waarnemingen. Merk op dat op maandbasis de verschillen groter zijn (figuur 3), maar niet systematisch. Voor Groningen/ Eelde zijn de gestandaardiseerde 0-0Tn en 0-0Tx waarden in de periode voor 1951 extremer dan de oorspronkelijke waarden. Dit was verwacht omdat de oorspronkelijke procedure voor het berekenen van 0-0Tn en 0-0Tx de extremen onderschat (Brandsma et al, 2013). Datzelfde geldt voor Vlissingen, waar in de periode 1918-1930 de jaargemiddelden zelfs 1-2°C verschillen. Dit had te maken met het ontbreken van de uurtemperaturen in die periode. Deze temperaturen waren nog beschikbaar in de archieven en zijn in het kader van de standaardisatie gedigitaliseerd. Voor Maastricht/ Beek zit de belangrijkste verandering in de periode 1946-1950 waar in de gestandaardiseerde reeks de data van Maastricht gebruikt is en niet die van Beek.

andering in kalendermaand records van maandgemiddelde temperaturen (Tg) en veranderingen in de absolute dagextremen (Tg, Tn en Tx). De vergelijkingen zijn gedaan voor de periode van de start van de reeksen t/m juni 2013. Gedetailleerde tabellen met veranderingen staan in Brandsma et al. (2013).

Kalendermaandrecords van de maandgemiddelde temperaturen (Tg) worden vaak gebruikt in de klimaatvoorlichting.

Vergelijking van de gestandaardiseerde met de oorspronkelijke reeksen laat voor de warmste kalendermaandrecords nauwelijks veranderingen zien (alleen voor Maastricht/Beek is er een wijziging in de warmste september maand). Dit komt deels doordat de meeste warme kalendermaand records optreden na 1970, de periode waarover de gestandaardiseerde en oorspronkelijke reeksen identiek zijn.

De wijzigingen bevinden zich voornamelijk in de periode 1951-1970, de periode waarin de klimatologische de synoptische temperaturen vervangen in de gestandaardiseerde reeksen. Voor Vlissingen zijn veranderingen zoals verwacht vooral in de periode 1918-1930. De verschillen zijn meestal van de grootte orde van 0,1°C. Voor De Bilt hebben we ook gekeken naar de top-10 van de warmste en koudste kalendermaandtemperaturen (Tg).

Hier zien we kleine wijzigingen in de rangschikking van de maanden en van sommige maanden verandert de grootte van het maandgemiddelde (in de orde 0,1-0,4°C). De veranderingen hebben bijna allemaal betrekking op de periode 1951-1970, de periode waarin vooral voor De Bilt grote verschillen waren tussen de klimatologische en synoptische waarnemigen.

Als laatste gaan we in op veranderingen in absoluut koudste en warmste dagextremen (Tg, Tn en Tx). Voor de koudste extremen zijn de veranderingen beperkt tot de waarden van Tg op 16 februari 1956. Voor Den Helder/De Kooy, De Bilt en Groningen/Eelde zien we daar een verlaging van Tabel 1. Percentages verklaarde variantie voor de lineaire fit tussen de jaargemiddel- de temperatuur de temperaturen van De Bilt en Beek en 4 referentie reeksen in de periode 1951-1970. met 0,2-0,4°C. Voor Beek is de periode 1964-1970 toegevoegd.

Voor de warmTime series De Bilt Beek Beek ste extremen Tg.klim Tg.syn Tg.klim Tg.syn (1964-1970) zijn er verandeTg.klim Tg.syn ringen in de Tn Tg.klim (3 stat) 98,2 93,1 94,4 91,7 78,2 53,7 van Groningen/ Tg.syn (3 stat) 98,2 93.1 94,3 91,6 78,1 53,9 Eelde en VlisCET 83,3 75,9 87,7 87,3 71,5 61,4 singen en de CNT 99,0 92,6 98,5 96,6 96,7 77,3 Tg en Tx van

Omdat de gestandaardiseerde reeksen de huidige reeksen vervangen als operationele reeksen, kunnen extremen veranderen. Voor klimaatvoorlichting is het van belang te weten in welke mate dat plaatsvindt. We gaan hier kort in op de ver-

Maastricht/Beek. De Tg van Maastricht/ Beek gaat bijvoorbeeld van 28,8°C naar 30,1°C. Dit heeft te maken met het gebruik van Maastricht i.p.v. Beek in de periode 1946-1950 in de gestandaardiseerde reeks. De hoogste Tn van Vlissingen gaat van 23,3°C naar 22,2°C. Dit heeft maken met het ontbreken van uurtemperaturen in de oorspronkelijke reeks.

Discussie De standaardisatie van dagwaarden van Tg, 0-0Tn en 0-0Tx hebben we beperkt tot de 5 hoofdstations. In Brandsma et al. (2013) worden ook de stations Valkenburg, Schiphol, Soesterberg, Leeuwarden, Deelen, Twenthe, Gilze-Rijen, Eindhoven en Volkel betrokken in de reconstructie. Helaas zijn voor deze stations geen extra databronnen beschikbaar waarmee de standaardisatie uitgevoerd kan worden.

De standaardisatie verwijdert niet de inhomogeniteiten door stationsverplaatsingen. Op dit moment is er nog geen geaccepteerde methode om dat op dagbasis te doen. De gestandaardiseerde reeksen zijn wel een goede basis voor het homogeniseren van maandgemiddelde reeksen van Tg, 0-0Tn en 0-0Tx. Op maandbasis zijn correcties voor grote stationsverplaatsingen berekend uit parallelmetingen. Deze worden binnenkort gepubliceerd. Voor Tg wordt voor het berekenen van langjarige trends al veel langer gebruikt gemaakt van gehomogeniseerde reeksen (CNT, gehomogeniseerde De Bilt reeks). Deze trends worden niet beïnvloed door de standaardisatie.

De hier besproken gestandaardiseerde temperatuurreeksen voor de vijf hoofdstations worden vanaf 3 maart 2014 door het KNMI gebruikt als de operationele temperatuurreeksen. Door deze update is de kwaliteit van bestaande reeksen significant verbeterd. Zoals we gezien hebben, leidt de update in sommige gevallen wel tot aanpassing van de bestaande recordlijstjes.

Literatuur Brandsma, T., R. Jilderda en R. Sluijter, 2013: Standardization of data and methods for calculating daily Tmean, Tn and Tx in the Netherlands for the 1901-1970 period.

Technical report TR-340, KNMI, De Bilt.

KNMI. Meteorologische Jaarboeken voor Nederland.

Volumes 1-132, KNMI, De Bilt.

Parker, David, B. Horton, 2005:Uncertainties in central England temperature 1878–2003 and some improvements to the maximum and minimum series, International Journal of Climatology, 25, 1173-1188.

Schrier, G. van der, A.P. van Ulden and G.J. van Oldenborgh, 2011: The construction of a Central Netherlands temperature. Climate of the Past, 7, 527-542.

Meteorologica 1 - 2014

7

Laagstaande, verduisterde zon Kees Floor ‘Negeer die zonsverduistering, geniet liever van de opkomende of ondergaande zon!’. Slechts weinig Meteorologica-lezers zullen, als de gelegenheid zich voordoet, dit op internet aangetroffen advies van een zelfbenoemd mondiaal futurist ter harte nemen. Toch zit er wel wat in, want de verschijnselen die zich bij zonsopkomst en zonsondergang voordoen, zijn - ook zonder gelijktijdig optredende zonsverduistering - elke keer weer indrukwekkend. De foto’s bij dit artikel laten dat nog eens zien en bieden tegelijkertijd de eclipsfanaat de gelegenheid de eigen voorkeur te volgen.

De dagelijkse zonsondergangen, maar ook de veel zeldzamer zonsverduisteringen, zijn gebeurtenissen die veel waarnemers en fotografen, veelal voorzien van kostbare apparatuur, op de been brengen.

De beide verschijnselen kunnen zich ook tegelijkertijd voordoen (figuur 1). Elke totale zonsverduistering begint namelijk ergens op aarde bij zonsopkomst en eindigt elders bij zonsondergang. Voor gedeeltelijke zonsverduisteringen geldt eveneens dat ze zich op een bepaalde plek voordoen tijdens zonsopkomst en later ergens anders bij zonsondergang.

De combinatie van een laagstaande zon en een al dan niet totale zonsverduistering komt dus net zo vaak voor als een zonsverduistering zelf. De foto’s bij dit artikel geven een aantal voorbeelden.

Afplatting Van de verschijnselen die bij laagstaande zon optreden, zijn de afplatting en de roodkleuring van de zonneschijf het meest alledaags. De afplatting is een gevolg van de zogeheten atmosferische straalkromming, die maakt dat we objecten aan de hemel hoger zien staan dan in werkelijkheid het geval is. De optilling is groter naarmate het object zich verder van het zenit bevindt. Daardoor wordt de onderrand van de zon meer opgetild dan de bovenrand, wat resulteert in een afgeplatte vorm van de zonneschijf.

De afplatting was onder meer goed zichtbaar tijdens de zonsopkomst van 10 mei

2013, waargenomen vanaf een locatie in het noordwesten van Australië (figuur 2). De opname werd gemaakt tijdens een ringvormige zonsverduistering, waarbij de maan net iets te klein is om de zon helemaal af te schermen. We zien dat niet alleen de zon is afgeplat, maar ook de maan. De afplatting is namelijk niet gekoppeld aan het hemellichaam, maar uitsluitend aan de afstand tot het zenit.

Roodkleuring Naast de afplatting is de roodkleuring van de zonneschijf een effect dat zich standaard voordoet als de zon de horizon nadert. De roodkleuring is een gevolg van de verstrooiing die optreedt als het zonlicht zich door de atmosfeer voortplant. Bij laagstaande zon is de weg die het licht moet afleggen om de waarnemer te bereiken, langer dan wanneer de zon hoog aan de hemel staat. Daardoor zijn de gevolgen van het optreden van verstrooiing bij zonsopkomst en zonsondergang het grootst. In eerste instantie leidt de verstrooiing tot een afname van de helderheid van de zonneschijf. Doordat de verstrooiing afhankelijk is van de kleur en voor blauw licht sterker is dan voor rood licht, is bij laagstaande zon het meeste violet en blauw uit het zonlicht verdwenen en resteert vooral het rood in het van de zonneschijf afkomstige licht.

Bij een gemiddeld verloop van de temperatuur met de hoogte en een constante hoeveelheid vocht en verontreinigingen

Figuur 1. Ondergaande zon tijdens de zonsverduistering van 4 december 2002, Lake Hart, Australië (Foto: Nigel Evans).

8

Meteorologica 1 - 2014

in de dampkring, mag je een geleidelijke overgang verwachten van gele of oranje tinten in het bovenste deel van de zonneschijf naar rodere tinten onderin. De foto van figuur 3, gemaakt te Egmond aan Zee tijdens de gedeeltelijke zonsverduistering van 20 juli 1982, laat zien dat de werkelijkheid anders kan zijn. De atmosfeer is in dit geval opgebouwd uit een aantal lagen met verschillende hoeveelheden vocht of verontreinigingen.

Het gedeelte van de zon dat we zien door ‘schonere’ lagen kan daardoor een lichtere of gelere tint hebben dan een hoger deel van de zonneschijf. De kleur van de zon op foto’s hangt overigens ook af van de belichting: overbelichte delen zijn geler of witter dan ‘normaal’ belichte of onderbelichte stukken zonneschijf.

Afplatting en roodkleuring zijn effecten die zich altijd voordoen; een gemiddeld verloop van de temperatuur met de hoogte in een homogeen samengestelde atmosfeer is al voldoende om de verschijnselen te laten optreden. Vaak, misschien wel altijd, wijkt de opbouw van de atmosfeer echter af van dit gemiddelde.

Dat heeft dan direct gevolgen voor de vorm die we de zonneschijf zien aannemen.

Luchtspiegelingen Een van die afwijkende temperatuurprofielen veroorzaakt luchtspiegelingen.

Het aardoppervlak, bij waarnemingen van de laagstaande zon bij voorkeur een

Figuur 2. Afplatting van de opkomende zon tijdens een ringvormige zonsverduistering, Pilbara, West Australië, Australië, 10 mei 2013 (Foto: Colin Legg; animatie op [1]).

Figuur 3. Roodkleuring van de zonneschijf tijdens de zonsverduistering van 20 juli 1982, Egmond aan Zee (Foto: Kees Floor).

wateroppervlak, is dan warmer dan de lucht erboven. De onderste, van onderen af iets opgewarmde laag, fungeert in dit soort situaties als spiegel, waartegen licht afkomstig van de hemel reflecteert. We zien dan hemellichamen of objecten in de verte niet alleen rechtstreeks, maar ook nog eens geheel of gedeeltelijk naar beneden weerspiegeld.

Dergelijke luchtspiegelingen boven warm water kunnen we beschrijven met behulp van de begrippen verdwijnlijn, grenslijn en optische horizon (zie figuur 4). De verdwijnlijn markeert het laagste gedeelte van de zonneschijf dat we onder deze omstandigheden nog kunnen waarnemen. De optische horizon of kim loopt langs de punten op het aardoppervlak in de verte die we nog net kunnen zien; boven warm water is de optische horizon vaak gekarteld, doordat we door atmosferische straalkromming de golven in de verte boven de kim uit zien steken.

Tussen de verdwijnlijn en de optische horizon zien we de weerspiegeling van een gedeelte van de zonneschijf direct boven de verdwijnlijn. Langs de bovengrens van de zone die we zowel direct als gespiegeld zien, loopt de grenslijn.

De zon komt boven warm water niet op bij de kim, maar is het eerst zichtbaar bij de verdwijnlijn. Van daaruit breidt de lichte vlek zich zowel naar beneden als naar boven uit. Even later zien we

Figuur 4. Zonsondergang en luchtspiegeling boven warm water met verdwijnlijn (v), grenslijn (g) en optische horizon (k).

door het luchtspiegelingseffect het eerste segment van de opkomende zon met afgeronde hoeken. Wat later zien we een zonneschijf die deuken vertoont, om vrij snel daarna de vorm aan te nemen van de Griekse hoofdletter omega (Ί). Het niet door de maan afgeschermde deel van de zonneschijf in figuur 5 toont zo’n deuk, terwijl de zonneschijf in figuur 4, als we ons voorstellen hoe hij eruit zou zien zonder verduistering, de omegavorm vertoont. Tenslotte komt de zon geheel los van de verdwijnlijn en zinkt de weerspiegeling van de zon weg achter de kim. De volgorde van de verschijnselen is omgekeerd bij zonsondergang.

Een zonsopkomst boven warm water kon bijvoorbeeld worden waargenomen tijdens de zonsverduistering van 3 november 2013; figuur 5 toont een opname die toen werd gemaakt. De verdwijnlijn loopt door het smalste deel van de gedeeltelijk verduisterde zon, dus door de rechter deuk in de zonneschijf; de linkerdeuk is afgeschermd door de maan en daardoor niet te zien. Tussen de optische horizon en de verdwijnlijn zien we het gedeelte van de zonneschijf tussen verdwijnlijn en grenslijn weerspiegeld.

De situatie van figuur 5 kan ook bekeken worden vanuit het perspectief van een maanwaarnemer. Normaliter zal de opkomende nieuwe maan niet zichtbaar zijn, maar met de zonneschijf als achtergrond is dat wel het geval. De maan kwam op bij de verdwijnlijn, evenals dat

Figuur 5. Zonsopkomst boven warm zeewater tijdens de zonsverduistering van 3 november 2013, Key West, Florida, VS (Foto: Oneirishman, animatie op [2]).

kort daarvoor ook het geval was geweest bij de opkomst van de zon. In dit geval gaat het om een donkere vlek tegen een lichte achtergrond; de vlek breidt zich geleidelijk naar boven en naar beneden toe uit. In figuur 5 loopt de verdwijnlijn door het breedste stuk van de maan; het donkere gebied tussen de verdwijnlijn en de optische horizon is het spiegelbeeld van het gedeelte van de (donkere) maanschijf tussen de grenslijn en de verdwijnlijn. De figuur laat verder zien dat de zon en de maan geen strakke randen vertonen; dat komt doordat de atmosfeer fungeert als een lens van slechte kwaliteit, vooral in de buurt van de verdwijnlijn.

Gerimpeld beeld Afwijkingen van het gemiddelde temperatuurprofiel treden ook op bij de aanwezigheid van een of meer warmere lagen in de atmosfeer. De inversies veroorzaken vervormingen van de zonneschijf bij laagstaande zon, die onder meer bepaald worden door de hoogte van de waarnemer en die van de inversie. De vervormingen kunnen er bijvoorbeeld toe leiden dat verschillende horizontale banden van de zonneschijf op een verschillende manier worden samengedrukt of uitgerekt. Daarbij lijkt het onderste deel van de zonneschijf soms als een druppel onder de rest van de zon te hangen; het effect is met wat goede wil zichtbaar in figuur 2, maar kan in andere gevallen ook veel duidelijker zijn.

Een gelaagde opbouw van de atmosfeer geeft in veel gevallen ook aanleiding tot

Figuur 6. Zonsondergang bij een gelaagde opbouw van de atmosfeer. Bij de omhoog stekende punten van de gedeeltelijk verduisterde zon zijn afsnoeringen zichtbaar. Egmond aan Zee, 20 juli 1982 (Foto: Kees Floor).

Meteorologica 1 - 2014

9

het optreden van uitstulpingen of afsnoeringen aan de randen van de zonneschijf.

Tijdens zonsverduisteringen zijn die effecten ook geregeld waar te nemen aan de niet door de verduistering beïnvloede delen van de zonneschijf. Veel zeldzamer zijn de afsnoeringen aan de punten van de sikkel van een gedeeltelijk verduisterde zon. Ze deden zich voor tijdens de gedeeltelijke zonsverduistering van 20 juli 1982, zoals waargenomen vanuit Egmond aan Zee (figuur 6).

Groene en rode flits Wie denkt aan een zonsondergang, denkt vaak tevens aan de groene flits. Dit legendarische verschijnsel komt er op neer dat er bij helder weer een groene of blauwe rand of vlek zichtbaar is aan de bovenzijde van de laagstaande zon of dicht daarbij. Door vergrotingseffecten die optreden tijdens luchtspiegelingen of bij een gelaagde opbouw van de atmosfeer, is het verschijnsel soms met het blote oog te zien. In andere gevallen is een verrekijker of een telescoop vereist om het groen zichtbaar te maken, maar tijdens zonsverduisteringen lijkt dat nooit

een probleem. Het verschijnsel wordt vooral veroorzaakt door de kleurschifting die optreedt bij atmosferische straalbreking. Het blauwe en groene licht wordt sterker gebroken dan bijvoorbeeld rood licht. Daardoor zien we het blauw of groen Figuur 7. Groene en rode rand bij de opkomende zon tijdens een ringaan de bovenzijde van vormige zonsverduistering, Pilbara, West Australië, Australië, 10 mei 2013 de laagstaande zon of (Foto: Colin Legg). zich dicht bij de horizon bevindende pla- gedeelte van de zonnesikkel dat op de neten als Venus en Mercurius. Hiermee kim ligt en bijna ondergaat, vertoont een samenhangend kan de onderzijde soms groene rand. een rode rand, uitstulping of afsnoe- Tijdens de ringvormige zonsondergang ring worden waargenomen; in zo’n geval van 10 mei 2013 vertoonde de zon niet spreekt men van een rode flits. alleen een groene rand, maar ook een rode. De kleuren waren te zien bij een Figuur 1 geeft een voorbeeld van een gedeelte van de heldere ring die tijdens zonsondergang met een groene rand, een dergelijke zonsverduisteringen korte tijd van de vormen waarin de groene flits zichtbaar kan zijn (figuur 7). zich kan manifesteren. De opmerkelijke foto werd gemaakt tijdens de zonsver- Internet http://vimeo.com/66223828 duistering van 4 december 2002 vanuit [1] [2] www.youtube.com/watch?v=nM3ibputPVw#t=87 een waarneemlocatie in Australië. Het

Het verschijnsel “heat burst” Huug van den Dool en Henk de Bruin Soms doet zich midden in de nacht een spectaculair verschijnsel voor. De temperatuur stijgt zeer sterk en het dauwpunt daalt heel sterk, er kunnen flinke windstoten bij voorkomen maar de schade is licht. Het verschijnsel duurt van een paar minuten tot meer dan een uur. Na afloop is het alsof er niets is gebeurd. Zie hier wat nu de “heat burst” heet.

Om de gedachten verder te bepalen zien we in figuur 1 een extreem voorbeeld dat aan duidelijkheid niets te wensen overlaat. We zien in deze figuur dat op 3 augustus 2008 in Sioux Falls (in het uiterste zuidoosten van Zuid Dakota) de temperatuur tussen 4 en 5 uur ‘s ochtends lokale tijd gedurende een half uur bijna 25°F (bijna 16°C) hoger was dan men normaliter mag verwachten in een zomerse nacht. Het dauwpunt zakte in dezelfde korte periode met ruim 20°F (12°C). Het was in die nacht dus korte tijd ruim warmer dan het overdag is in dit soort weersomstandigheden, en dat zonder hulp van een warmtebron zoals de zon, die pas om 6:30 uur zou opkomen (zie de zonnestralingslijn). Een temperatuur van 100°F (38°C) in het holst van de nacht is iets heel bijzonders, vooral als het zo plotseling gebeurt en weer even plotseling verdwijnt. De zogenaamde Automated Weather Observing Stations (AWOS), hoewel erg bekritiseerd door 10

Meteorologica 1 - 2014

klimatologen, zijn natuurlijk een grote hulp om dit soort extremen vast te leggen en te interpreteren. Dat komt voornamelijk door de continue registratie. Met uurlijkse waarnemingen, zelfs door een ervaren waarnemer, is er een grote kans dat figuur 1 er heel anders uit zou hebben gezien.

Mensen die een vergelijkbaar verschijnsel in 1850 meemaakten moeten aan zich zelf hebben getwijfeld (heb ik een opvlieger?), en ook weinig geloof hebben ondervonden mochten zij de moed hebben over deze niet-reproduceerbare ervaring met hun omgeving te spreken.

Het verschijnsel duurt niet alleen kort, maar kan heel geïsoleerd zijn zodat men op nabijgelegen plaatsen hier weinig of niets van voelt. De horizontale schaal is slecht bekend. In juni 2013 deed zich in Nebraska een spectaculair geval voor met heat burst(s) gemeten op wel 6 stations die 50-100 km uit elkaar liggen, het

duidelijkst op Grand Island Airport NE. Maar in dit geval liepen de tijden enkele uren uiteen zodat het mogelijk een serie heat bursts waren, en niet een grote heat burst met een schaal van 50-100km.

Inmiddels is er in Texas ook een heat burst met een ruim 600 voet hoge mast gemeten (figuur 2) en dat laat inderdaad een rijke structuur in de tijd zien.

Naamgeving en verklaring De Engelse benaming “heat burst” is helemaal niet oud (Johnson 1983). Voor 1980 bestond de term niet officieel, en werden ook diverse andere informele omschrijvingen gebruikt (bijvoorbeeld warm wake, hot flash). Het is een zeldzaam en vaak zeer lokaal en kortdurend verschijnsel zodat het lang heeft geduurd voor er voldoende metingen van zijn gedaan op weerstations, die in feite toevallig zijn gelegen ten opzichte van kleinschalig weer. Na 1982 komt de term ‘heat burst’ ongeveer 30 keer

voor in de tijdschriften van de American Meteorological Society, dus is de studie er van toch zeer beperkt gebleven, ook in de moderne tijd.

De verklaring is in eerste aanleg eenvoudig. We hebben hier te maken met een “soort” Fӧhn/Chinook, maar dan zonder dat er bergen in de buurt zijn.

Zoals bekend kan de Fӧhn voor een spectaculaire opwarming zorgen door lucht geforceerd naar beneden te brengen. Blijkbaar wordt in een heat burst lucht van aanmerkelijke hoogte snel naar beneden gebracht tot nabij het aardoppervlak. Er is geen andere verklaring denkbaar. Maar waarom zou dit gebeuren? Deze lucht moet wel een ongewoon grote kracht ondervinden om zo ver beneden zijn evenwichtspositie geduwd te worden. In de VS kon een verband met mesoschaal convectieve systemen empirisch snel worden vastgesteld (Johnson 1983). De heat burst zit dan niet noodzakelijkerwijs onder de bui, maar wel ergens in de buurt. Het centrale gedeelte van de VS (Oklahoma, Kansas, Nebraska en Iowa plus delen van een flink aantal aangrenzende staten) is klimatologisch zeer bijzonder omdat a) de buien er fantastisch hoog kunnen zijn en b) het gebied een nachtelijk maximum heeft aan convectieve neerslag. Zware buien vinden daar vaker ‘s nachts plaats dan in een klimaat waar de convectie vooral overdag optreedt (dat is de meer normale situatie boven 90% van al het land ter wereld). Het verschijnsel zoals weergegeven in figuur 1 valt natuurlijk ook veel meer op tijdens een inversie, (dus in de nacht) dan overdag. Overdag is de signatuur vooral in de enorme daling van het dauwpunt, en zou ‘dry-burst’ een betere naam zijn. Bij een inversie valt het tem-

peratuurgedrag uiteraard veel meer op aan het oppervlak, dan op een paar honderd meter hoogte.

Dat de buien hoog zijn is van belang voor de tweede stap van de verklaring.

We veronderstellen een laag zeer droge lucht, nabij 400hPa om de gedachten te bepalen. Als daar Figuur 1. Waarneming van een “heat burst” op 3 augustus 2008 in Sioux neerslag doorheen Falls Pavilion, USA. valt (bijvoorbeeld van een schuin weggewaaid aambeeld) een stuk minder zijn dan bij de passage dat is de verdamping van de neerslag van het evenwichtsniveau. Merkwaardig compleet en snel. De lucht rond 400 genoeg: hoe groter de signatuur in de hPa koelt dus zeer snel af (een afkoe- temperatuur, hoe kleiner de windschade. ling van -0.1°C/s is vastgesteld), wordt daardoor dichter en wordt naar beneden De heat burst is verwant aan de down- of versneld in de richting van een nieuwe microburst met dit verschil dat de verevenwichtspositie, laten we zeggen op dampingsgekoelde lucht in een micro600 hPa (figuur 3). Tussen 400 en 600 burst veel dichter bij het oppervlak wordt hPa gaat de lucht met toenemende snel- gegenereerd en de oppervlaktetemperaheid naar beneden, passeert 600 hPa met tuur nauwelijks stijgt. De microburst hoge snelheid (daar begint de overshoot) komt veel vaker voor (lucht hoeft niet en wordt dan afgeremd door opwaartse zo ver te vallen), heeft grotere vertikale krachten van Archimedes op weg ver- snelheden en is een groot gevaar voor de der naar beneden. De verticale snelheid luchtvaart. wordt daardoor weer nul op zeg 800 hPa. De lucht wordt op het hele traject De heat burst komt door overshooting van 400-800 hPa droogadiabatisch opge- convectie. Die komt iedere dag heel veel warmd, en moet dan weer omhoog omdat voor in de atmosfeer, maar bijna altijd een deeltje op 800 hPa aangekomen veel door verwarming aan het aardoppervlak, te warm en te licht is om in evenwicht te dat wil zeggen als de zon voldoende lang zijn met de omgeving aldaar. Een stabiele geschenen heeft gaan er warme bellen oscillatie rond het evenwicht op 600hPa omhoog die stijgen tot ze kouder dan de is het theoretische resultaat, natuurlijk omgeving worden. Je krijgt in principe gedempt door de wrijving, menging en even makkelijk overshooting door afkoeverspreiding van trillingsenergie door ling van boven, maar dat komt minder zwaartekrachtsgolven. De getallen 400, voor. Neerslag die door een droge laag 600 en 800 hPa in de troposfeer valt is niet zo zeldzaam. zijn volstrekt sche- Wat de heat burst zeldzaam maakt is dat matisch bedoeld. het evenwichtsniveau hoog ligt, maar niet In zeer zeldzame zo hoog dat het oppervlak niet een enkele gevallen bereikt keer bereikt kan worden door vallende deze vallende sterk lucht. Er is natuurlijk wel een potentiopgewarmde lucht eel verschil tussen convectie ‘omhoog’, het aardoppervlak, gestookt met warmte van onderen, en en zorgt dan voor convectie ‘omlaag’, opgewekt door een het verschijnsel dat bron van afkoeling van boven, en dat is in figuur 1 is geïllu- de rol van het vocht. “Omhoog” wordt streerd. De lucht die eventueel gestimuleerd door condensadan tegen het aard- tiewarmte als die vrij komt, dat wil zegoppervlak slaat zorgt gen als er wolken worden gevormd en ook voor windstoten de nat-adiabaat wordt gevolgd. Bij de “omlaag” versie speelt meestal alleen de Figuur 2. Temperatuurwaarnemingen van een heat burst met een mast in in alle richtingen.

Juist omdat de lucht droog-adiabaat een rol, tenzij er verdamLubbock County Texas in de nacht van 16 op 17 juli 2009. Verticaal de zo warm is weten we pende neerslag door de vallende lucht hoogte in voeten. Horizontaal de tijd (3 uren, in lokale tijd: ‘Central Dayblijft vallen, iets wat sommige microlight (savings) Time’), met de temperatuurschaal van 70°F / 21°C (blauw) dat de neerwaartse verticale snelheden al bursts nog gevaarlijker kan maken. tot 91°F / 33°C (rood) (bron: [1]).

Meteorologica 1 - 2014

11

Systematische studie Door een nadere systematische studie met volautomatische mesonet waarnemingen (Nallapareddy et al 2011) vindt inmiddels vergruizing plaats van de terminologie heat burst, zodat er nu allerlei verschillende types heat burst zijn. Wat we hierboven beschreven is de convectieve heat burst, en die is spectaculair in termen van Td, en soms T. Door naar alle gevallen te speuren met bescheiden criteria (een plotselinge graad verandering in T en Td) op b.v. het Oklahoma Mesonet, blijkt dat dergelijke verschijnselen zich ook vrij vaak voordoen als er een koufront in aantocht is. Deze horizontaal bewegende dichtheidsdiscontinuiteiten veroorzaken interne zwaartekrachtsgolven die (ver) voor het front uitlopen, b.v. in de inversie die ‘s nachts boven land voorkomt. Met genoeg amplitude kan het dan flink (enkele graden) opwarmen aan de grond, zelfs meerdere keren achter elkaar door de golfbeweging. Vroege ballonvaarders hebben met verbazing en veel genoegen het op en neer gaan van de ballon op zeg 1 km hoogte (periode van bijvoorbeeld 10 minuten) in de nachtelijke atmosfeer beschreven alsof zij in een bootje op de lange deining van de zee voeren (Nell 1926). De atmosfeer zit vol zwaartekrachtsgolven door een veelvoud aan oorzaken. Het gevaar van een te tolerant criterium (1 graad) is dat er nog wel een heel lijstje andere processen is die zoiets kunnen veroorzaken. Bijvoorbeeld als de nocturnal jet plotseling wat turbulentie veroorzaakt in de dan urenlange rustige grenslaag wordt er ook droge en warme lucht van de top ingemengd. Het voordeel van het werk van Nallapareddy en anderen is wel dat oudere literatuur anders wordt bekeken. Relaties zoeken met een koufront betekent een verband met de synoptische schaal onderzoeken, en Chester Newton, een expert uit de beste jaren van de Noorse school meteorologie, heeft dit soort micro-structuren ook al gedocumenteerd (Newton 1950).

Hij had het over squall lines die in de VS vaak heel ver voor een koufront uit lopen (zie ook de column in deze Meteorologica). Ook het werk van oud KNMI-er Pieter Feteris (1978) wordt in dit verband genoemd. Feteris schrijft dat hij deze valwinden met de juiste oorzaak vermoedde omdat hij vaak korte hevige dauwpuntsdepressies in de grenslaag had gevonden in de buurt van onweersbuien.

Maar niet het temperatuureffect!

In Nederland?

Voor zover bekend is er geen Nederlandse term voor heat burst, dus houden 12

Meteorologica 1 - 2014

we het op deze Amerikaanse kreet. Maar dat wil niet zeggen dat het verschijnsel in Nederland nooit voorkomt. Of het in de laatste decennia ooit met moderne metingen als zodanig is waargenomen weten we niet. Maar een artikel in Hemel de Dampkring in 1931 wijst in de richting van een heat burst. Van Everdingen (1931) reageerde toen op berichten die bij het KNMI en ook de krant waren binnengekomen. Diverse personen hebben op 29 november 1930 een plotselinge minutenlange hitte meegemaakt, die ze beschreven alsof er brand was uitgebroken, men bij een gloeiend hete kachel langsreed (op de fiets) e.d.. Dit was overdag, om 10 of 11 uur ‘s ochtends.

Op geen van de KNMI-stations is een temperatuurstijging geregistreerd – het was ongeveer 8°C. Omdat het verschijnsel op Texel, en in Harmelen, Reeuwijk, Ridderkerk en Uden is waargenomen kon een lokale brand als oorzaak worden uitgesloten. Van Everdingen houdt het op een golvende beweging in de atmosfeer waardoor de warme lucht die op de inversie lag af en toe en hier en daar het oppervlak bereikt. Met waarnemingen van 8 uur ‘s ochtends van de loodsballon en een vliegtuigje met meteorograaf in Soesterberg bij de hand wist hij te berekenen dat de temperatuur dan tot ruim 17°C zou kunnen oplopen. Bovendien zag hij wel de golfbeweging in het barogram van De Bilt terug, met een amplitude van 0.5 mm kwik. “Samenvattend kunnen we dus zeggen dat de waarnemers een klein staaltje van een Fӧhnwind hebben meegemaakt” schrijft van Everdingen. Dit was overdag!, maar wel met inversie. De oorzaak van de zwaartekrachtsgolven is niet helemaal duidelijk. Het zou de ZZO wind geweest kunnen zijn die op 500 meter hoogte woei. Deze zou strijkend over orografie (Ardennen) een verstoring gegeven kunnen hebben. Er waren ook buien (Texel), maar of we hier een convectieve heat burst hadden is twijfelachtig. Een opdringerig front was in aantocht. Met verwijzing naar van Everdingen’s uitleg verklaart Pinkhof enkele jaren later in 1933 dat de metingen in de Hortus Botanicus te Amsterdam bij staalblauwe lucht een Fӧhn hebben laten zien. Dat was midden op de dag(!) en de signatuur was NIET in de temperatuur maar een kortdurende extreme afname van de vochtigheid.

Enkele slotopmerkingen Veel waarnemingen van heat bursts zijn weggegooid of ongeldig verklaard. Iedere automatische kwaliteitscontrole (QC) die naar figuur 1 kijkt zal zeggen: dit

is te onwaarschijnlijk om waar te zijn.

Zelfs als men de waarneming niet weggooit, is er weinig kans op assimilatie in een model. Men zou wel een buitengewoon hoge resolutie in tijd (minuten) en ruimte moeten hebben om hier iets mee te doen in een niet-hydrostatisch model.

We hebben gezocht naar modelsimulaties van de heat burst, maar niets gevonden.

Wel zijn er veel modelsimulaties van de microburst, en dat werkt hetzelfde. Het is natuurlijk ook de vraag of verificatie van maximumtemperatuur verwachtingen ingesteld moet zijn op de mogelijkheid van een heat burst.

De sensatie van de heat burst staat tegenwoordig op nogal wat websites, die reacties oproepen bij geïnteresseerden die met onofficiële waarnemingen nog veel meer voorbeelden aandragen. Was het voorbeeld in figuur 1 al extreem, het lijkt er op dat de temperatuur tijdens een heat burst al eens tot meer dan 120°F (49°C) is opgelopen. De verdeling heeft een buitengewone scheefheid met een lange staart naar de hoge waarden.

De hoogste temperatuur ooit op aarde gemeten (en die de QC heeft overleefd) is 134°F (56.7°C) in Death Valley in 1913. Dat was midden op de dag. Het zou dus zo maar kunnen dat een heat burst die waarde benadert of overtreft, let op: ‘s nachts. In dit verband doet het er natuurlijk wel toe of men middelt over 10 minuten; dat is voor de meeste heat bursts al funest. Laat men een werkelijk continue registratie (met oneindig snelle responsie) toe dan is het in Death Valley vermoedelijk veel en veel warmer geweest dan 134°F, namelijk als een heet turbulent filament van de grond (makkelijk 150°F= 65°C in de zon) opstijgt. In die zin blijven al die fabelachtige temperaturen voor ruime interpretatie vatbaar.

Literatuur Everdingen, E. van, 1931: Meteorologische merkwaardigheden op 29 november 1930. Hemel en Dampkring, 29, p 12-14.

Feteris, P. J., 1978: Comments on “Formation of Mesolows or Pressure Troughs in Advance of Cumulonimbus Clouds”. Mon. Wea. Rev., 106, 1031–1034.

Johnson, B. C., 1983: The Heat Burst of 29 May 1976.

Mon. Wea. Rev., 111, 1776–1792.

Nallapareddy, A., A. Shapiro, J. J. Gourley, 2011: A Climatology of Nocturnal Warming Events Associated with Cold-Frontal Passages in Oklahoma. J. Appl. Meteor.

Climatol., 50, 2042–2061.

Nell, Chr., 1926: Een bijzondere ballonvaart. Hemel en Dampkring, 24, p 6.

Newton, C.W., 1950: Structure and mechanism of the prefrontal squall line. J. Meteor., 210-222.

Pinkhof, M, 1934: Föhnverschijnselen op 14 dec 1933.

Hemel en Dampkring, 32, p38.

Internet [1] http://www.mesonet.ttu.edu/cases/Heatburst_071709/20090717_Heatburst.html

Kader. Thermodynamische beschouwing.

Figuur 3 is een thermodynamisch diagram. De rode getrokken (streepjes)lijn geeft de temperatuur (dauwpunt) als functie van de druk. Het voorbeeld is verzonnen, maar hopelijk instructief. Er zijn vijf punten, A t/m E. Ieder punt heeft een druk en een temperatuur, bijvoorbeeld (voor punt A) pA en TA. Veronderstel dat de huidige toestand van de atmosfeer gegeven wordt door de rode lijn AE, een afname van, typisch, 0.6K/100m. Veronderstel dat lucht op punt A (door welke oorzaak dan ook) eenmalig wordt afgekoeld van TA naar TB. Deze afgekoelde dichtere lucht zakt dan langs de droogadiabaat naar beneden, het traject BCD. Op het deel BC wordt de lucht naar beneden versneld (zwaarder dan de omgeving) en door compressie droogadiabatisch verwarmd met 1K/100m. Op C aangekomen zijn de temperatuur en dichtheid weliswaar hetzelfde als die van de omgeving, maar door de inmiddels opgebouwde vertikale snelheid gaat de lucht toch nog verder naar beneden (overshooting). Op het traject CD wordt de lucht steeds warmer en soortelijk lichter dan de omgeving en wordt de benedenwaarts gerichte snelheid kleiner. In punt D is de snelheid even nul en wordt de warme lucht weer naar boven versneld, in principe terug naar B via C. Zonder dissipatie is pA-pC van vergelijkbare grootte als pC-pD. In deze situatie merkt men helemaal niets aan het oppervlak, tenzij de barograaf wordt geraadpleegd. Zonder wrijving is er in theorie een stabiele oscillatie die ergens tussen 5 en 50 minuten duurt, de Brunt-Vaisala periode. Als het aardoppervlak op pD of nog iets (maar niet te veel) hoger ligt krijgen we een heat burst. De grootte van de heat burst (men ervaart plotseling TD > TE ; bij een inversie zelfs nog veel meer) is evenredig met TA-TB. Hoe groter TA-TB , des te meer kans op een heat burst (die is per definitie aan het aardoppervlak).

Alleen als het aardoppervlak dicht bij pC ligt zijn de valwinden gevaarlijk, en is er, met de gebruikte definitie niet eens een heat burst, wel een dry burst. Er is een apart verhaal over de vochtigheid, in dit verband deels actief, deels passief. Dat de temperatuur op druk pA naar TB daalt komt, actief, door de verdamping van neerslag. Dat maakt de mengverhouding (w) op punt B iets hoger dan op punt A. Niettemin is de wB typisch voor de bovenlucht zodat wB bij een heat burst aan het oppervlak als zeer droog wordt ervaren. Tijdens de droogadiabatische afdaling verandert wB niet.

Het feit dat wB>wA draagt trouwens op zichzelf niet bij aan de Figuur 3. Thermodynamisch diagram met processen tijdens een heat benedenwaarts gerichte versnelling, integendeel, hier is de rol van burst en een downburst (zie tekst). het vocht dynamisch passief. Het blijft opvallend dat als je lucht op flinke hoogte voldoende afkoelt en bevochtigt, dat er dan een heat&dry burst aan het oppervlak volgt.

In een situatie waarin verdampende neerslag door de vallende lucht heen blijft vallen volgt de lucht een traject min of meer evenwijdig aan AE, een verzadigd-adiabaat beginnend in B (groene lijn), dat wil zeggen veel minder stabiel, en mogelijk zelfs instabiel. Dat is buitengewoon gevaarlijk omdat het oppervlak dan met zeer sterke valwinden te maken kan krijgen. Dat is meer typisch voor een downburst, niet de heat burst.

Derecho Huug van den Dool Het komt niet alle dagen voor dat een ervaren meteoroloog getroffen wordt door een onbekend meteorologisch verschijnsel. Met “getroffen” bedoel ik materiële schade, letsel of erger. Op 29 juni 2012 ben ik persoonlijk getroffen door een “derecho”. Een derecho? Nooit van gehoord, hoor ik menig lezer mompelen, en daar gaat het in deze kolom dus om. Ik had eigenlijk ook nooit van een derecho gehoord.

Ik ben een weergek in aanleg, en ondanks de formele opleiding en beroepsdeformatie ben ik dat ook gebleven. Op 29 juni 2012 keek ik ieder half uur naar de radar van de VS. Of mijn werkgevers dat nodig achten is de vraag. Maar het was al enkele dagen ontzettend warm in de buurt van Washington DC, zeg 100ºF

als maximum, en wij konden wel een buitje gebruiken in onze snel uitdrogende tuinen. Ik bleef hoopvol naar de radar kijken, maar er gebeurde lokaal niets.

Wel viel mijn oog op een groepje buien in vriendelijk Iowa, meer dan 1000 mijl hier vandaan. Normaal gesproken is dat niet direct van belang voor het weer in Washington. Maar tegen het einde van de ochtend had die buiengroep op de radar een bepaalde structuur ontwikkeld, de omgekeerde C, zoals de boog van een gespannen “pijl en boog” die bewoog in de richting van de denkbeeldige pijl. De NWS begon waarschuwingen op haar kaarten te plaatsen tussen Iowa en de omgeving van Chicago. De omgekeerde C is een honderden km lange gekromde lijn zware buien.

Het nationale nieuws van 7 uur ‘s avonds meldde uitgebreide schade in Indiana.

De omgekeerde C had de bocht genomen en bewoog vanaf Chicago naar het OZO, de bolle kant vooruit, de pijl gericht op Washington DC. Ik verbaasde me over de snelheid van dit systeem dat inmiddels Ohio binnentrok.

Ik zette het weerkanaal maar eens aan.

Daar kwam een goede bekende, “severe weather expert” Greg Forbes, ons vertellen hoe de pijl in de boog zat. Ik ken Greg een beetje; hij was begin jaren ’80 enige tijd op het KNMI. Een Amerikaan kennen uit je KNMI tijd is opmerkelijk.

De verklaring is dat rond die tijd met een uitwisselingspotje diverse Amerikanen naar het KNMI kwamen. (En omgekeerd gingen KNMI-ers naar de VS.) Het weerkanaal heeft allerlei experts, niet alleen voor severe weather, maar ook voor orkanen, voor winter weather, nu ook het klimaat enz, maar die experts krijgen nogal eens hun congé als een Meteorologica 1 - 2014

13

Ikzelf werd verrast.

Figuur 1. Samengesteld radarbeeld van de derecho van 29 juni 2012. Tijd:18-04 UTC; 600 mijl in 10 uur, gemiddelde snelheid 60 mijl per uur. Meer dan 500 voorlopige onweersrapporten (aangegeven met *). Maximum windsnelheden 80-100 mijl per uur (bron: G. Carbin, NWS/Storm Prediction Center).

suffe enquête onder het publiek de expert een zes min oplevert voor stemgeluid, overtuigingskracht, uiterlijk e.d.. Maar Greg is al ~25 jaar severe weather expert in dit veeleisend milieu.

Terug naar 29 juni 2012. Ik hoorde Greg met het in die kringen vereiste zelfvertrouwen aankondigen dat de lijn met buien die door Ohio trok nu aan de criteria van een “derecho” voldeed. Oh, dacht ik dom, er komt een derecho, wat is dat ook al weer? Derecho? Het is een Spaans woord, dat door Amerikanen wordt uitgesproken alsof er “the ratio” geschreven staat. Het woord betekent recht, dat wil zeggen rechte wind, om het te onderscheiden van draaiende wind zoals in een tornado. (Recht slaat duidelijk niet op de boogvorm.) Greg liet zich voorzichtig uit over de kansen dat de derecho de steden Baltimore en Washington DC zou halen.

Meestal zijn de bergen van de Appalachen te veel voor dit soort gestructureerde buiencomplexen. Hij hield het op een verzwakking, maar toch wel een kans op flinke buien tegen 11 uur ‘s avonds. Met die slag om de arm informeerde ik mijn huisgenoten dat er rond 11 uur mogelijk flink onweer zou kunnen zijn, en dat men apparatuur diende uit te schakelen.

Niemand raakte er opgewonden van, dat horen ze wel vaker. Mijn eigen inschatting van de situatie volgt uit het feit dat ik om 10 uur ging slapen. Ik was de vorige avond door een bij gestoken, 2cm van m’n linkeroog, en ik had niet veel puf vanwege de enorme zwelling die mijn aangezicht ontsierde.

Om 11 uur werd een windstoot van 79mph gemeten bij Dulles. Dat komt zelfs bij een orkaan in de buurt niet vaak voor. Gedurende een half uur zaten we in kolkend weer. Vooral de wind 14

Meteorologica 1 - 2014

was ongebruikelijk. Er ontstond enorme schade, over een zeer groot gebied, van Pennsylvanië tot aan Noord Carolina.

Die omgekeerde C was steeds groter geworden zonder in stukken te breken.

De elektriciteit begaf het uiteraard, want de bedrading is hier bovengronds.

Miljoenen mensen verloren stroom. Er vielen 22 doden. Ik werd wakker van geschreeuw in huis. De stroom viel uit en dat heeft ieders aandacht. Bij de eerste windstoot was een massa brekend hout op onze auto gevallen. Ik voegde mij bij de toeschouwers voor het raam.

Iedere paar minuten zwol de wind aan.

Het zag wit van de horizontaal vallende zware neerslag. Takken vielen met een klap op het dak. Transformatorhuisjes in de buurt bliezen met zich voortplantende explosies op en we zagen een volledig duister op onze buurt neerdalen. Na een half uurtje werd het rustig en moesten wij zonder modern comfort verder in hitte en hoge vochtigheid. Zonder stroom begin je niet veel vandaag de dag, verwende krengen als we zijn.

Onze stroomleverancier, PEPCO, beschreef de situatie als die van een orkaan, maar dan een orkaan zonder enige aankondiging. Bij een echte orkaan wordt het publiek via de media dagen lang in de greep gehouden van wat er eventueel zou kunnen gebeuren. Dat zegt iets over de geloofwaardigheid van de verwachtingen van vandaag de dag.

PEPCO krijgt vaak veel kritiek voor een zwakke of late reactie op schade aan de bedrading bij zomerse buien, een passerende orkaan of winterweer (vooral ijzel en natte sneeuw). In dit geval voelden ze dat ze een goed excuus hadden. Je kunt niet voorbereid zijn op iets dat onaangekondigd komt. Het publiek begreep dit want ook zij werden volkomen verrast.

De nasleep met betrekking tot onze auto was interessant. Was de auto “total loss” of niet? Mij leek van wel. Het blik en de ramen waren allemaal verpletterd, ingedeukt, noem maar op. Eerst moest een schatting van de schade worden gemaakt bij een dealer. Die kwam uit op 6000 dollar. Men verklaart “total loss” als de schade >= 75% van de waarde van de auto is. Wat is de waarde van een 6 jaar oude auto? Daartoe hebben we een zogeheten blue book met statistische gegevens, dat maandelijks wordt bijgewerkt. Het bleek dat onze auto even veel waard was als bij aanschaf, 6 jaar geleden (zeg 12000). Hoe kan dat? Dat komt paradoxaal genoeg door de slechte economie. Daardoor willen mensen psychologisch geen nieuwe auto kopen. Dit gegeven drijft de vraag en de prijzen van tweedehands auto’s op, zaken zijn zaken.

Als gevolg van wanbeleid in vele banken (voor het begin van de grote recessie in 2008) was onze auto in 2012 dus niet total loss. Het is moeilijker te begrijpen dan de dynamica van een derecho of een heat burst.

Een derecho is dus een squall line, maar dan een gebogen variant, die minstens 400 km lang is, minstens 50 knopen wind heeft, en 6 uur of langer bestaat. De term komt slechts 135 keer voor in de AMS tijdschriften, het zij mij vergeven dat ik er niet van wist. Eerst enkele malen in de 19e eeuw, en toen na een lang hiaat is de term in 1984 weer geherintroduceerd.

Onbekend? Nu even wel bekend. Als een weerman op TV in Washington nu een derecho oppert stuift de bevolking alle kanten uit, dat wil zeggen zolang men zich 29 juni 2012 herinnert. Aangezien er slechts eens in de 4 jaar hier een derecho is (volgens slappe criteria) zal over een paar jaar niemand meer weten wat dat zeldzame verschijnsel precies is.

Men kan tot slot een boom op zetten over namen zoals 'heat burst' en 'derecho'.

Niet alleen zijn deze begrippen weinig bekend, zelfs bij vaklieden, als beschrijvende term zijn ze ook niet erg overtuigend. Dat geldt helaas voor ontzettend veel woorden en noties in de meteorologie. Taal is altijd in beweging, een woord zoals nachtvorst betekent ook niet voor iedereen hetzelfde.

Over referentiegewasverdamping Henk de Bruin In 1987 was de auteur betrokken bij het invoeren van de referentiegewasverdamping (Er) in Nederland in nauw overleg met de Nederlandse hydrologen. Het is een hypothetische grootheid die onderdeel is van de gewasfactormethode. Per definitie werd Er berekend met een aangepaste formule van Makkink (MAK) die onlosmakelijk was verbonden met een set van gewasfactoren die werden aangeleverd door een Wagenings instituut. Recent blijkt dat Nederlandse hydrologen Er willen berekenen met een versie van de PenmanMonteith-formule (PMFAO). Dit is opmerkelijk omdat in 1987 mede door het ‘aridity-effect’ werd afgezien van invoering. Recent publiceerde het KNMI in de Klimaatatlas kaarten van Er, maar deed dat als dé verdamping. Hieruit blijkt dat zowel binnen hydrologisch en meteorologisch Nederland de achtergrondkennis omtrent Er verloren is gegaan. MAK is ingevoerd voor omstandigheden zonder advectie. Dan is de zonneenergie de enige externe energiebron. In semi-aride gebieden geldt dit niet meer. Dan is door ‘locale advectie’ de horizontale aangevoerde voelbare warmte een mogelijke tweede externe energiebron. In dit artikel beschouwen we de verdamping zonder advectie, het ‘aridity-effect’ en verdamping met locale advectie. Voor deze laatste zal een aangepaste MAK worden gepresenteerd (MAK-ADV). We analyseren hiervoor verschillende datasets verzameld in Nederland (Cabauw), Spanje (Cordoba) en Frankrijk (La Crau).

Allereerst testen we MAK en PMFAO tegen de gemeten grasverdamping te Cabauw, voor een ‘normaal’ en een ‘droog’ terrein. We zullen laten zien dat ten tijde van droogte MAK beter bruikbaar is dan PMFAO wegens het ‘aridity-effect’. PMFAO overschat dan de referentiegewasverdamping. Daarnaast laten we zien dat PMFAO wel goed de verdamping van een klein geïrrigeerd grasveld bij Cordoba beschrijft. Verder worden enkele voorbeelden gegeven van toepassingen van de Europese weersatelliet MSG. Aanleiding De aanleiding van dit artikel is een publicatie in Meteorologica van Wolters en co-auteurs (2013) over een database van neerslag- en verdampingsgegevens (METEOBASE). Met verdamping wordt hier bedoeld de referentiegewasverdamping (Er) die in 1987 in Nederland werd ingevoerd als klimatologische grootheid. Dit is een hypothetische grootheid. Per definitie is Er de verdamping van een hypothetisch grasoppervlak met voorgeschreven micrometeorologische eigenschappen (ruwheid, albedo, etc.) dat groeit onder optimale omstandigheden (niet ziek, geen watertekort, etc.) in een zeer uitgestrekt veld. Er wordt ingevoerd voor het gebruik bij de gewasfactormethode: door vermenigvuldiging van E­r met een gewasfactor wordt een schatting van een tweede hypothetische grootheid verkregen, namelijk de waterbehoefte van een landbouwgewas, ook groeiend onder optimale omstandigheden in uitgestrekte velden. Er wordt verondersteld dat Er alleen een functie is van meteorologische omstandigheden en dat gewasfactoren alleen afhangen van gewaseigenschappen en van de tijd in het groeiseizoen. Later werd een tweede gewasfactor ingevoerd die ook samenhangt met management van de boer. Hier is van belang dat Er per definitie een meteorologische grootheid is, waarbij zich de complicatie voordoet dat het een hypothetische grootheid is, die daardoor niet direct kan worden gemeten. In feite is Er gedefinieerd door een soort rekenrecept waarmee Er berekend wordt

uit meetbare meteorologische grootheden. De gewasfactoren zijn gedefinieerd voor dit rekenrecept. Verandering van het rekenrecept houdt onvermijdelijk in dat de bijbehorende gewasfactoren moeten worden veranderd. In Wolters et al.

(2013) worden twee berekeningswijzen gebruikt, maar niets wordt gemeld over de gewasfactoren. METEOBASE bevat twee waarden van Er, namelijk die berekend volgens Makkink, die sinds 1987 in Nederland wordt gebruikt [1] en die volgens een versie van de Penman-Monteith, voorgesteld door Allen et al. (1998). De laatste wordt vaak in het buitenland toegepast. Voor details zie kader 1. In het nu volgende noemen we de twee berekeningswijzen MAK en PMFAO. Wolters et al. (2013) verwijzen naar ontwikkelingen binnen de hydrologie in Nederland besproken tijdens een bijeenkomst van de Nederlandse Hydrologische Vereniging in 2009. Daaruit bleek dat Nederlandse hydrologen de voorkeur geven aan PMFAO boven MAK, mede omdat zij de werkelijke verdamping blijken te schatten uit PMFAO door invoering van een extra factor. In 1987 werd MAK met bijbehorende gewasfactoren ingevoerd in direct overleg met de Nederlandse hydrologen. Aangetoond werd dat Penman-Monteith Er overschat ten tijde van droogte en MAK niet. Verder waren er praktische overwegingen. In 2011 werd Er opgenomen in de Klimaatatlas uit 2011, maar werd daarin gepresenteerd als de werkelijke verdamping zonder de bijbehorende gewasfactoren.

Geconstateerd moet worden dat niet

alleen binnen de Nederlandse hydrologische wereld, maar ook binnen meteorologisch Nederland de achtergrondkennis op grond waarvan in 1987 Er werd ingevoerd verloren is gegaan. Daardoor is ook vergeten dat MAK de voorkeur kreeg boven PMFAO omdat deze laatste gevoelig is voor het ‘aridity-effect’ tijdens droogte. Tevens is vergeten dat per definitie het referentiegras groeit in uitgestrekte velden en onafhankelijk is voor randeffecten. Daardoor is de enige externe energiebron voor verdamping de zonne-energie, dus de globale straling.

Hierdoor worden effecten van ‘lokale advectie’, waarbij horizontaal aangevoerde voelbare warmte een tweede externe energiebron is, per definitie verwaarloosd.

Figuur 1. Etmaalgemiddelde waarden van LET versus gemeten globale straling voor het ‘normale’ jaar 2011: R2=0.97, regressiecoëfficiënt door oorsprong is 0.385.

Meteorologica 1 - 2014

15

16

Meteorologica 1 - 2014

Figuur 2. Etmaalwaarden van MAK en PMFAO van Cabauw vergeleken met LET voor het droge jaar 2003 (links) en het normale jaar 2011(rechts).

Indeling Wij zullen aandacht besteden aan de volgende situaties: Er zonder advectie Deze situatie zal worden beschouwd door analyse van gegevens uit de CESAR database. Dit betreft de Cabauw site die is gelegen in een poldergebied waar door het beheer gras alleen in zeer droge jaren onderhevig is aan waterstress. Verder is de omgeving ook gras. Het is daarom redelijk te veronderstellen dat de gemeten verdamping te Cabauw in een ‘normaal’ jaar in goede benadering overeenkomt met de hypothetische grootheid Er zonder advectie. Voor Cabauw

Figuur 4. MAK versus PMFAO; punten waarvoor PMFAO > Qr volgens Slob-de Bruin zijn in blauw aangegeven.

Figuur 5. Metingen de verticale waterdampstroom uitgedrukt in energie-eenheden boven een geïrrigeerd grasveld te La Crau (Figuur 9.11 uit [9]).

vergelijken we MAK en PMFAO met de gemeten verdamping.

Het ‘aridity-effect’ Speciale aandacht zal worden besteed aan het ‘aridity-effect’ uiteengezet in kader 2. Voor dit doel zal de empirische formule van Slob-de Bruin worden gebruikt waarmee de nettostraling van referentiegras (Qr) kan worden geschat uit de globale straling. Onder niet-advectieve omstandigheden kan Er niet groter worden dan Qr in het groeiseizoen (zie ook Annex 6 in Allen et al, 1998).

E­r met lokale advectie Naast resultaten voor een meetcampagne aan een geïrrigeerd grasveld in La Crau, Frankrijk, zal hiervoor een micrometeorologische dataset, verzameld door het Spaanse instituut IFAPA, worden geanalyseerd. Het betreft een grasveld zo aangelegd dat het lijkt op referentiegras zoals gedefinieerd in Allen et al. (1998).

De afmetingen zijn slechts 115 bij 115 meter en in de zomer is de omgeving kurkdroog. Zoals uitgelegd in kader 2 heersen dan omstandigheden van lokale advectie. Naast de globale straling is ook de horizontaal aangevoerde voelbare warmtestroom een externe energiebron.

In deze omstandigheden is MAK niet geldig (zie kader 2).

Voor Cabauw en Twente zal worden aangetoond dat de fysische argumenten die in 1987 werden gebruikt bij het invoeren van MAK ook in 2014 nog gelden. Voor een droog jaar zullen we laten zien dat PMFAO inderdaad gevoelig is voor het ‘aridity-effect’. Met de Cordoba dataset zal voor situaties met lokale advectie PMFAO worden getest en MAK worden aangepast. Tevens zal met voorbeelden worden aangegeven hoe de referentiegewasverdamping met en zonder advectie geschat kan worden uit beelden van geostationaire satellieten (zie kader 3).

In deze studie zullen we etmaalgemiddelden van de diverse verdampingsgroot-

Figuur 3. Testformule van Slob-de Bruin voor nettostraling.

heden beschouwen uitgedrukt in energieeenheden, dus in W/m2. De gemeten werkelijke verdamping uitgedrukt in energie-eenheden zullen we LET noemen. Ruwweg komt 1 mm/dag overeen met 28 W/m2 voor etmaalgemiddelden.

Resultaten Cabauw (geen advectie) In figuur 1 is voor het ‘normale’ jaar 2011 de gemeten etmaalgemiddelde verdamping geplot tegen de gemeten globale straling. De correlatiecoëfficiënt in het kwadraat is hoog: R2 = 0.97. Dit resultaat leidt zo direct tot een heel eenvoudige empirische relatie tussen LET en globale straling, namelijk LET = 0,385 K↓ (W/m2). Dit resultaat leidt ook

Figuur 6. Penman-Monteith versus LET lysimeter (W/m2) etmaalwaarden in 2008.

Figuur 7. MAK_ADV-MSG versus LET lysimeter (W/m2) dagwaarden in 2008.

Meteorologica 1 - 2014

17

Kader 1. Makkink en Penman-Monteith De aangepaste formule van Makkink waarmee in Nederland de referentiegewasverdamping wordt berekend is s MAK  0.65 K↓

sγ

(W/m2)

(1)

De algemene vorm van de Penman-Monteith vergelijking is: D ρc p s (Q * −G ) ra + PMFAO =  rs   rs  s + γ 1 +  s + γ 1 +   ra   ra 

(W/m2)

(2)

In bovenstaande is K ↓ de globale straling, Q* de nettostraling, G de bodemwarmtestroom, waterdampdeficit D = [es (T ) − ea ] , met ea de waterdampdruk, es(T) de verzadigingsdampdruk bij luchttemperatuur T, s de afgeleide van es naar de temperatuur bij T, ρ de dichtheid van lucht, cp de soortelijke warmte van lucht bij constante luchtdruk, γ de psychrometerconstante, rs de gewasweerstand en ra de aerodynamische weerstand. In de versie van FAO wordt ra =208/u2 genomen met u2 de windsnelheid op 2 m, rs = 70 s/m en worden de etmaalgemiddelde nettostraling Q* en D met een ‘rekenrecept’ berekend met de formules uit Allen et al. (1998).

Deze vereisen onder meer Tn, Tx, RVn en RVx, waarin index n staat voor minimum en x voor maximum, en RV voor relatieve vochtigheid. Voor de schatting van Q* wordt de gemeten K ↓ gebruikt. In het algemeen wordt G verwaarloosd, zo ook hier.

De Penman-Monteith formule is een beschrijvende formule en geen diagnostische, mede omdat D een grootheid is die afhankelijk is van de verdamping door interactie tussen de atmosferische grenslaag en de voelbare warmtestroom H (zie [1]) die direct samenhangt met de verdamping door de energiebalansvergelijking: Q*-G = LET +H. Indien PMFAO berekend wordt met een D gemeten boven een droog oppervlak in plaats van referentie gras, dan D wordt overschat waardor dus PMFAO te groot wordt. In dat geval is de gewasweerstand groter dan de 70 s/m gebruikt in PMFAO. De Slob-de Bruin formule De nettostraling van referentiegras verschilt van die voor droog gras onder verder gelijke omstandigheden. In 1987 publiceerde de Bruin een formule voor referentiegras. Dit naar een ongepubliceerd idee van Slob. Dit leidde tot de Slob-de Bruin formule K↓ (W/m2) K ext

Qr*  (1 − 0.23) K ↓ − C Slob

(3)

Hierin is Kext is de zonnestraling aan de rand van de atmosfeer op een horizontaal vlak, CSlob een constante. In deze studie is CSlob = 100 W/m2. naar een methode waarbij verdamping van gras zonder waterstress kan worden geschat voor heel Nederland. Een voorbeeld is gegeven in kader 3.

MAK en PMFAO worden vergeleken met LET voor het droge jaar 2003 en het normale jaar 2011 in figuur 2. Te zien is dat de spreiding van de datapunten voor MAK kleiner is dan voor PMFAO. Met name in het droge jaar overschat PMFAO de gemeten verdamping op sommige dagen aanzienlijk. Dit komt door het ‘aridity-effect’ (kader 2). Een nadere analyse leert dat PMFAO dan groter is dan de gemeten nettostraling. Verder blijkt zonder het ‘aridity-effect’ dat PMFAO gemiddeld ongeveer 7% groter is dan MAK. Een test van de Slob-de Bruin formule (zie kader 1) voor nettostraling van goed 18

Meteorologica 1 - 2014

van water voorzien gras wordt getoond in figuur 3 voor het willekeurig gekozen ‘normale’ jaar 2006. Te zien is dat de overeenkomst goed is.

Twenthe (zonder advectie) Voor 1989 t/m 2013 zijn in figuur 4 de etmaalgemiddelden van MAK en PMFAO tegen elkaar geplot berekend met de klimatologische data van het willekeurige gekozen KNMI-station Twenthe. Voor dagen in het groeiseizoen (tussen half april tot half september) zijn dagen apart gemarkeerd waarvoor PMFAO groter is dan de nettostraling volgens Slob-de Bruin. Te zien is dat de resultaten gevonden voor Cabauw bevestigd worden. PMFAO is systematisch groter dan MAK en is in het groeiseizoen geregeld groter dan de beschikbare

energie.

La Crau (met advectie) In 1987 werd door Nederlandse onderzoekers turbulentie bestudeerd boven een geïrrigeerd grasveld met de droge vlakte van La Crau, Zuid Frankrijk, als bovenwinds terrein. Met eddy-covariantie werd op verschillende hoogtes onder meer de verticale waterdampstroom gemeten (zie figuur 5). Deze is sterk afhankelijk van de hoogte. Dit illustreert dat onder omstandigheden van lokale advectie de aannamen van horizontale homogeniteit en een constante fluxlaag, waarvoor bijvoorbeeld PMFAO is afgeleid, niet gelden (zie verder Kroon en de Bruin, 1995 en de Bruin et al., 1991).

Cordoba (met advectie) We brengen in herinnering dat de IFAPA lysimeter site bij Cordoba, Spanje een goed van water voorzien grasveld betreft van 115 bij 115 m dat omringd wordt door onbegroeid terrein. Zeker in de zomer speelt hier dus lokale advectie een rol. Voor nadere uitleg hierover zie kader 2. Van belang is op te merken dat de invoergegevens voor PMFAO hier onder ‘referentieomstandigheden’ worden gemeten en derhalve niet behept zijn met het ‘ aridity-effect’. Voor deze advectieve omstandigheden zonder ‘aridity-effect’ blijkt PMFAO uitstekende resultaten op te leveren (figuur 6). Benadrukt moet worden dat hieruit niet geconcludeerd moet worden dat algemeen PMFAO toepasbaar is met invoergegevens gemeten boven een naburig droog terrein (zie figuur 8 in kader 2). We herhalen ook dat voor deze situatie MAK moet worden aangepast. Dit is recent gedaan door de auteur (zie kader 1). Deze aangepaste formule (MAK_ADV) werd recent getest door IFAPA (Cruz et al, 2014).

MAK_ADV staat toe om referentiegewasverdamping met advectie te schatten uit beelden van de Europese satelliet MSG. In figuur 7 wordt een test gegeven (zie ook Cruz et al, 2014).

Discussie en conclusies In dit artikel zijn met behulp van diverse datasets de verschillende aspecten van referentiegewasverdamping behandeld.

Aangetoond werd dat voor niet-advectieve omstandigheden MAK uitstekend voldoet en dat PMFAO systematisch hoger is. In droge periodes blijkt PMFAO inderdaad gevoelig voor het ‘aridity-effect’, wat leidt tot een aanzienlijke overschatting van Er. Dit was in 1987 het argument MAK en niet PMFAO in te voeren. Opmerkelijk is dat

Nederlandse hydrologen de zogeheten ‘advection-aridity’ methode ontwikkelden die juist gebruik maakt van het feit dat PMFAO gevoelig is voor het ‘aridityeffect’ (Stricker and Brutsaert, 1978).

De schattingsformule van Slob-deBruin voor de nettostraling(Qr) van gras onder referentieomstandigheden, ingevoerd in 1987, blijkt goed te voldoen en is derhalve een geschikt controlemiddel voor de berekende waarde van E­r.

Onder de advectieve omstandigheden die heersen boven het grasveld van IFAPA te Cordoba blijkt PMFAO het uitstekend te doen. Hieruit blijkt dat PMFAO ontwikkeld is voor vergelijkbare omstandigheden. Dat wil niet zeggen dat PMFAO toepasbaar is met data verzameld op een droog naburig veld. Dan zal gecorrigeerd moeten worden voor het ‘aridity-effect’.

Zie verder Allen et al. (1998) en Temesgen et al. (1999).

In 1987 werd MAK ontwikkeld voor

10-daagse perioden in het groeiseizoen.

Onze resultaten suggereren dat MAK goed toepasbaar is voor perioden van een dag en zelfs buiten het groeiseizoen.

Dit resultaat is nieuw en vereist nadere studie.

Een sluitende fysische verklaring voor het succes van MAK is moeilijk te geven, maar uit de directe vergelijking voor Cabauw tussen de gemeten verdamping en de globale straling blijkt dat de verdamping van gras zonder advectie in hoofdzaak bepaald wordt door de beschikbare externe energie, de globale straling. Temperatuur is een tweede-orde-effect. Volgens de wet van Clausius-Clapeyron is de dampdruk in de huidmondjes temperatuurafhankelijk, dit verklaart de zwakke afhankelijk van T. Tijdens droogte sluit het Cabauw-gras de huidmondjes. Dan is PMFAO niet langer toepasbaar.

Onder advectieve omstandigheden die

gelden voor de Cordoba site blijkt de tweede term van de PMFAO formule goed advectie te beschrijven. De aangepaste MAK_ADV blijkt dan ook redelijk goed te voldoen. Deze behoeft net als MAK alleen de temperatuur. Dit resultaat is van praktisch belang. De resultaten getoond in kader 3 illustreren hoe Er met en zonder advectie kan worden geschat uit beelden van MSG. De fysische verklaring voor MAK_ADV wordt later gegeven in een artikel in voorbereiding. Benadrukt moet worden dat turbulente stromingen boven gras met lokale advectie zeer complex zijn en niet met een enkele formule kunnen worden beschreven. In de jaren tachtig werden daarvoor zogenaamde tweedeordesluitingsmodellen ontwikkeld, zie Kroon en de Bruin (1995).

Deze studie toont aan dat het niet zinvol is te zoeken naar één universele formule voor referentiegewasverdamping, geldig

Kader 2 Het ‘Aridity-effect’ Het ‘aridity-effect’ betreft toepassing van PMFAO met invoergegevens die niet boven een goed van water voorzien grasveld zijn gemeten. Het effect valt het best uit te leggen met het voorbeeld van een weerstation in de woestijn. De werkelijke verdamping is dan nul, de gemeten temperatuur is hoog en de gemeten luchtvochtigheid is dan laag. Dus dan is het gemeten vochtdeficit groot vergeleken met een meting onder dezelfde omstandigheden boven een goed van water voorzien groot grasveld. Daardoor wordt de tweede term van PMFAO overschat en dus de referentiegewasverdamping. Voor nadere uitleg zie Allen et al., 1998, Annex 6). Merk op dat Brutsaert en Stricker (1978) hun ‘advection-aridity’ methode ontwikkelden op grond van dit effect voor het schatten van de werkelijke verdamping. Als het Figuur 8. Schets voor lokale en regionale advectie. ‘aridity-effect’ optreedt is de gewasweerstand van het oppervlak waarboven wordt gemeten groter dan de 70 s/m, gebruikt in PMFAO. Advectie In Figuur 8 wordt de situatie geschetst die locale advectie karakteriseert: droge en warme lucht (met groot vochtdeficit

D = [es (T ) − ea ] ) van het droge voorterrein stroomt over het geïrrigeerde grasveld. Na de droog-nat-overgang bouwt zich een interne grenslaag (IGL) op. Aan de bovenrand van de IGL penetreert warme en droge lucht in de IGL. Hierdoor wordt aan het verdampend gras extra voelbare warmte toegevoerd. In het blauw-omcirkelde gebied vlak na de droog-natovergang is het oppervlak nog niet aangepast aan de nieuwe situatie. Dit is het gebied van lokale advectie waar omstandigheden niet horizontaal homogeen zijn en de verticale waterdampstroom niet constant met is met de hoogte. Wageningse wetenschappers hebben theoretisch en experimenteel onderzoek verricht aan lokale advectie (Kroon & de Bruin, 1995 en de Bruin et al., 1991). De lysimeter methode is dan de meest geschikte methode voor het meten van verdamping. Voor uitgestrekte velden is men zo ver van de droog-nat-overgang verwijderd dat zich binnen de IGL een constante fluxlaag heeft ontwikkeld. Dan is tot op een hoogte van ongeveer 20 m de waterdampstroom constant met de hoogte. Daar is dan ook horizontale homogeniteit bereikt. Voor kleine velden wordt dit stadium niet bereikt. Dus voor La Crau en Cordoba gelden lokale advectie condities. In de praktijk zijn geïrrigeerde landbouwpercelen vaak niet groter dan 1 ha, derhalve is locale advectie vaak een belangrijk fenomeen.

MAK is ontwikkeld voor niet-advectieve omstandigheden. Omdat bij lokale advectie naast de globale straling ook de horizontaal aangevoerde voelbare warmte afkomstig van het bovenwindse droge terrein een energiebron is, ontwikkelde de auteur (Cruz et al. 2014, en de Bruin et al. 2012) voor lokale advectie een aangepaste Makkink formule (MAK_ADV) : MAK _ ADV  0.37  0.015T − 12 K ↓

(3)

Deze correctie voor locale advectie heeft als voordeel boven PMFAO dat deze niet gevoelig is voor het ‘aridity-effect’ en dus niet tot overschatting leidt van de referentiegewasverdamping, terwijl de MAK_ADV-formule toestaat dat de deze geschat kan worden uit beelden van meteorologische satellieten. Zie kader 3.

Meteorologica 1 - 2014

19

Kader 3. Remote Sensing schatting van de (referentiegewas) verdamping.

De globale straling kan nauwkeurig geschat worden uit beelden van de Europese weersatelliet MSG. Dit wordt o.a. operationeel gedaan door de EUMETSAT LSA SAF (www.landsaf.pt). Het KNMI heeft een eigen methode ontwikkeld, SICCS geheten, die gevalideerd is met grondmetingen op Europese BSRN (Baseline Surface Radiation Network) stations, Greuell et al (2013). Meirink (in voorbereiding) testte SICCS voor .385 K heel Nederland en vond een goede overeenkomst LET met= 0grondstations.

Met de hier gevonden schatting LET = 0.385 K kan met het SICCS product een eerste schatting van de werkelijke grasverdamping voor heel Nederland worden verkregen. Voor een voorbeeld zie figuur 9.

De SICCS methode voor globale straling wordt op actuele MSG-data toegepast, zie [3] Op het ogenblik werkt de auteur aan het ontwikkelen van een formeel LSA SAF product betreffende de referentiegewasverdamping (zie de Bruin 2010 en 2012). Het nut daarvan is groot. In veel gebieden in de VS, het Midden-Oosten en in India put men ondergrondse waterreserves uit waardoor men in 2020 een serieuze watercrisis verwacht. Met MAK_ADV kunnen ondergrondse waterreservoirs in bijvoorbeeld de Sahara duurzaam worden geëxploiteerd met satellietbeelden. De methode leidt tot veel zuiniger gebruik van deze waterreserves. ↓

onder alle omstandigheden.

Toepassing van de PMFAO gegevens zonder rekening te houden met ‘aridity-effect’ en aangepaste gewasfactoren moet worden ontraden, met name tijdens droogte. Dan worden de huidmondjes gesloten en is de gewasweerstand veel groter dan 70 s/m, gebruikt bij PMFAO. In de internationale literatuur wordt PMFAO geregeld onjuist toegepast zonder correcties voor het ‘aridity-effect’.

Dit geldt bijvoorbeeld voor vele klimaatstudies. Door het ‘aridity-effect’ wordt zo Er ten onrechte gevoelig voor trends in de windsnelheid.

In deze studie werden gegevens gedown-

Figuur 9. De werkelijke grasverdamping (zonder waterstress) geschat met de SICCS methode voor Nederland, juli 2012 (bron: Meirink, KNMI).

load van de CESAR database [2] geanalyseerd. Fred Bosveld van het KNMI wordt bedankt voor discussie over de interpretatie van verdampingsmetingen. Pedro Gavalán van IFAPA wordt bedankt voor het beschikbaar stellen van de Cordoba dataset. De opmerkingen van Anton Beljaars en de discussies met Richard Allen worden zeer op prijs gesteld.

Literatuur Allen et al., 1998: FAO Irrigation and Drainage report 56, pp 300.

Berengena, J and Gavilán, P, 2005: J. Irrig. Drain. Eng. ASCE 131 (2), 147-163.

Bruin, HAR de et al.,2010: Hydrol. Earth Syst. Sci., 14, 2219–2228 Bruin, HAR de et al., 2012: IAHS Publ. 352,

Bruin, HAR de, LJM Kroon en NJ Bink, 1991: In Land Surface Evporation (Smugge Ed.), Springer, 157-169.

Cruz M. et al., 2014: Agric. Wat. Manag. 131, 135-145.

Greuell, W, 2013: J. Geophys. Res. Atmos., 118, 2340–2361, doi:10.1002/jgrd.50194.

Kroon, LJM en HAR De Bruin, 1995: Journal of Hydrology, 327–351.

Stricker, H and W Brutseart, 1978: J. of Hydrology, 39, 139-157.

Temesgen, B, Allen, RG and Jensen, DT, 1999: J. Irrig. Drain.

Eng. ASCE 125 (1), 26-33.

Wolters E et al., 2013: Meteorologica 2.

Websites [1] http://bigfiles.nhv.nu/files/v39%20Evaporation_and_ weather.pdf [2] www.cesar-database.nl [3] msgcpp.knmi.nl.

NVBM Mededelingen Excursie Natuurkunde en Atmosfeer aan de TU Eindhoven Op 14 februari organiseerde de NVBM een excursie naar de TU Eindhoven om te leren over het onderwijs en onderzoek naar atmosferische natuurkunde. Met maar liefst ~50 deelnemers was er een grote opkomst. Na een welkom van dagvoorzitter Bas van de Wiel, presenteerde hoogleraar Herman Clercx een overzicht van het onderzoek aan de TU. Rudie Kunnen presenteerde onderzoek naar de rol van rotatie op de klassieke Rayleigh-Benard convectie, dit zijn de zeskantige structuren die ontstaan 20

Meteorologica 1 - 2014

wanneer een vloeistof van onderaf wordt opgewarmd. Uit numerieke simulaties en laboratoriumexperimenten blijkt dat convectie en dus warmtetransport zich organiseert in zich strekkende kanaaltjes.

Bij toenemende rotatie blijkt echter dat het warmtetransport wordt geremd.

Toekomstig onderzoek richt zich op het meenemen van wolken, neerslag en bodemgesteldheid in de analyse van dit probleem. Altug Yavuz vraagt zich in zijn onderzoek af hoe regendruppels groeien door turbulentie, en zoekt naar experimenteel bewijs voor de “Waltz of the droplets”. In een veelkantige container

worden daartoe druppels aan turbulentie blootgesteld door luidsprekers met geluid van verschillende frequenties de container in te zenden (foto). De druppels worden gevolgd met zogenaamde 3D particle tracking en image velocimetry: door hoogfrequent foto’s te maken wordt uit opeenvolgende foto’s het pad gevolgd.

Uit het onderzoek blijkt dat druppels een versterkte coalescentie ervaren in de door turbulentie opgewekte sweeps.

Zijn er criteria om deze wals tussen de druppels te voorspellen? Bas van de Wiel presenteerde zijn onderzoek naar zeer stabiele nachten waarin de wind wegvalt,

en de vraag komt naar voren of dat regime is te voorspellen. Weermodellen hebben nog steeds grote moeite met deze situaties. Op basis van vele jaren Cabauw data is een model ontwikkeld dat aangeeft op welke hoogte de wind wegvalt als functie van de stabiliteit.

Door een gepaste schaling toe te passen blijkt het gedrag van de verschillende meethoogten op elkaar te vallen!

Ook in Eindhoven wordt onderzoek gedaan aan stadsmeteorologie. Twan van Hoof gaf een voordracht over het CFD (computational fluid dynamics) modelleren van wind in de stad, voor doelen als windenergie-opwekking, thermisch comfort, maar ook zogenaamde ”slimme mobiliteit”. Deze volgt uit CFD berekeningen van wind rond grote schepen in de Rotterdamse haven, of windhinder op pleinen in de stad, bijvoorbeeld voor de hele binnenstad van Eindhoven! Het onderzoek richt zich op de technische en theoretische ontwikkeling en validatie van CFD modellen.

Yasin Toparlar richt zich op het thermische effect van het stadsklimaat, en vooral op het onderzoek naar een ruimtelijke verfijning van het temperatuurveld binnen de stad, in dit geval Bergpolder-Zuid in Rotterdam. Hieraan is behoefte wegens de volksgezondheid, maar ook voor het inschatten van de energievraag. Een CFD model en een energiebalansmodel voor de gebouwen berekenen de temperaturen van straten en daken, welke worden geverifieerd met o.a. satellietwaarnemingen.

Verschillende scenario’s voor de herinrichting van Bergpolder-Zuid worden hiermee geëvalueerd op hun score voor thermisch comfort.

De lezingenserie werd besloten door Geert Vinken. Zijn onderzoek richt zich op het schatten van NOx concentraties vanuit satellietwaarnemingen. NOx is in combinatie met vluchtige organische stoffen een belangrijke bron van ozon dat schadelijk is voor de gezondheid en voor planten. Met deze langjarige

satellietreeksen worden trends geschat, waaruit blijkt dat concentraties in de USA en de EU steeds lager worden, maar in Oost-Azië juist toenemen. Ook worden deze satellietwaarnemingen gecombineerd met een chemietransport model, om zo de bronnen te identificeren. Speciale aandacht krijgt de scheepvaart waarvoor nauwelijks wetgeving bestaat, maar die wel veel van de emissies uitstoot binnen 400 km vanuit de kustlijn. Het blijkt dat veel emissiedatabases van scheepvaartemissies van matige kwaliteit zijn qua kwantiteit en localisering van de emissies.

Na de lezingenserie volgde een rondleiding in het laboratorium, onder andere langs de experimentele opstelling van het druppelonderzoek (foto), tweedimensionale turbulentie en laminaire menging in hoogvisceuze stromingen. De dag werd afgesloten met een borrel. Wij bedanken de TU/e voor haar gastvrijheid en Bas van de Wiel in het bijzonder voor de organisatie van deze succesvolle en leerzame dag!

Boekenacties Nieuw is het boek ‘Het weer in de stad’ van Sanda Lenzholzer. Sanda heeft tijdens het afgelopen najaarssymposium 2013 een korte presentatie gehouden over haar boek, dat gaat over hoe een stadsontwerp het comfort in een stad bepaalt. Dit is het eerste boek over stadsklimaat in Nederland. De NVBM biedt een korting aan op de aanschaf van dit boek. Ook loopt de boekenactie nog steeds voor de boeken ‘Heat Islands’ van Lisa Gartland en de ‘Bosatlas van het Klimaat’. Als u de bonnetjes inscant en mailt naar bestuurNVBM@gmail. com, dan ontvangt u een deel van de aanschafkosten terug. Zie www.nvbm.nl voor meer informatie.

directeur van het KNMI. Dicksonhaven zullen ze nooit bereiken.

Ze vriezen vast in het ijs van de Karazee, ten oosten van Nova Zembla, samen met een Deens schip, de Dymphna. Het wordt een barre overwintering. Door kruiend ijs gaat hun schip verloren. In de zomer van 1883 gaan de Nederlanders samen met de Noorse bemanning van het gezonken schip met sleden en sloepen over het ijs van de Karazee op weg naar huis. Na een zware tocht worden ze uiteindelijk ten zuiden van Nova Zembla gered.

Ondanks alles hebben Snellen en zijn mannen toch het grootse deel van hun wetenschappelijke waarnemingen kunnen doen. Erg waardevol, zeker tegenwoordig, want die beschrijven de toestand van een poolzee voor de klimaatverandering. Een soort nulmeting. Het boek, geschreven door Kees Dekker samen met Frieda van Essen, beschrijft niet alleen het verhaal van de overwintering, ook de belangrijke rol van Buys Ballot bij de totstandkoming van het eerste internationale Pooljaar wordt beschreven.

De nu vergeten expeditie was in die tijd voorpagina nieuws. In het voorjaar van 1883 groeide de ongerustheid over het lot van de expeditie uit tot heftige discussies in de kranten. Buys Ballot moest geld inzamelen voor een reddingsexpeditie.

Een nationale actie kwam op gang. Buys Ballot zette zijn hele vermogen in als borg.

Een onderzoek van ruim zes jaar heeft veel details opgeleverd. Van de expeditie zijn prachtige foto’s bewaard gebleven.

Veel nog nooit eerder gepubliceerd materiaal vult de tekst aan. Het boek van ruim 200 pagina’s komt medio april uit.

Het boek gaat € 29,95 kosten. De uitgever (KNNV uitgeverij) biedt het boek aan in de voorverkoop voor € 24,95.

De Nederlandse Poolexpeditie van 1882/83 Op 5 juli 1882 vertrekt uit Amsterdam het Noorse schip de Varna met aan boord tien Nederlandse expeditieleden. Men gaat op weg naar Dicksonhaven in noord Siberië om daar een jaar lang wetenschappelijk onderzoek te gaan doen in het kader van het eerste internationale Pooljaar. Het betreft een Nederlandse expeditie onder leiding van Maurits Snellen, adjunct Meteorologica 1 - 2014

21

22

Meteorologica 1 - 2014

PROMOTIES Wim van den Berg Twee promoties dit keer, en beide promovendi bestudeerden de rol van (diepe) convectie in numerieke simulaties; de ĂŠĂŠn experimenteerde op de schaal van grote wervels (~100m) met het DALES model, de ander gebruikte het mesoschaalmodel RAMS met een roosterafstand van 2 km.

We beginnen met Steven BĂśing die op 27 januari 2014 promoveerde aan de Technische Universiteit Delft met als promotoren prof. H. Jonker en prof. A. Siebesma.

Steven heeft diepe convectie onderzocht met het DALES (Dutch Atmospheric Large Eddy Simulation) model. Verdamping van neerslag onder de buienwolk genereert koude vochtige lucht die zich horitontaal uitspreidt; op deze outflow boundaries ontstaan net zoals in werkelijkheid ook in het model nieuwe buien-

Figuur 1. In kleuren weergegeven zien we de stijgkracht (buoyancy) met opwaartse stroming in blauw en dalende bewegingen in geel. De oranje en rode contouren geven lichte resp. zware neerslag aan. Bovenaan vinden we resultaten uit de referentierun, onderin zien we het effect van het dempen van de temperatuur- en vochtvariaties onder de buienwolk met als gevolg zwakkere (minder diepe) buien.

wolken, vooral waar de outflow gebiedjes elkaar ontmoeten omdat er op deze plekken minder ruimte is voor entrainment van droge lucht. Als dit effect van verdamping wordt onderdrukt, ontstaat er minder diepe convectie (zie figuur 1). In hydrostatische en klimaatmodellen, waar convectie wordt geparameteriseerd, ontbreekt deze terugkoppeling waardoor deze modellen convectie vaak te laat in gang zetten.

Cumuluswolken mengen vooral horizontaal met de omgeving, verticale entrainment speelt een veel kleinere rol. Gevoeligheidsexperimenten tonen aan hoe belangrijk de parameterisatie van entrainment is: als deze niet goed is ingesteld raakt de verhouding tussen kleine en grote wolken verstoord en wordt de stijgkracht in diepe convectiecellen niet goed behouden.

Luchtverontreiniging (aerosol) blijkt neerslagvorming te vertragen, maar uiteindelijk kan deze toch leiden tot meer neerslag omdat er tenslotte grotere en bredere wolken ontstaan.

Het onderzoek geeft al met al veel inzicht in de wijze waarop cumulusconvectie zich organiseert en hoe dit in gro-

tere schaalmodellen zou moeten worden geparameteriseerd. In vervolgonderzoek zou DALES moeten kunnen draaien op een groter domein, zodat ook geaggregeerde convectie (buienclusters) kunnen worden bestudeerd.

Vervolgens gaan we naar Wageningen Universiteit waar Herbert ter Maat op de laatste dag van februari promoveerde onder gezag van prof. A. Holtslag en prof. P. Kabat; als co-promotor kan dr.

R. Hutjes genoteerd worden.

Herbert toont aan hoe belangrijk de juiste invoer van landgebruik en topografische gegevens is bij het simuleren van neerslag en andere processen in een mesoschaalmodel zeker wanneer je de rekenresolutie verkleint naar ~2km.

De convectieschaal wordt dan opgelost, maar juist deze is erg gevoelig voor een goede initialisatie van de bodem of de watertemperatuur.

In het eerste experiment vergelijkt hij de cumulatieve regenval boven de Veluwe en aangrenzende gebieden in een natte wintermaand en een natte zomermaand.

Kleine verschillen in vochtconvergentie (vooral in de winter) of latente warmte-

Figuur 2. De cumulatieve neerslag (in mm) gedurende een onstabiele maand (mei-juni 2005) zoals berekend met RAMS. Linksboven de controlerun. Rechtsboven het verschil tussen de controlerun en de run waarbij bosgebieden zijn vervangen door grasland, linksonder het effect van het weglaten van de topografie. Rechtsonder zijn zowel bos als topografie verwijderd. In alle gevallen valt er boven de Veluwe minder neerslag.

Meteorologica 1 - 2014

23

stromen (zomer), gesimuleerd door het weglaten van bos en/of heuvels, zijn duidelijk terug te vinden in de neerslagsommen (zie figuur 2). Een juiste initialisatie maakt ook uit voor de CO2-dynamiek: boven een stedelijk gebied is meer CO2productie terwijl bosgebieden als een “put” van CO2 fungeren.

De hoeveelheid neerslag in de natte augustus van 2006, toen er na een warme juli veel buien boven zee ontstonden, blijkt in de kustprovincies met meer dan 100mm te variëren enkel door verschillen in de analyse van de zeewatertemperatuur. Zo ontbreekt in de HadISST1

dataset de smalle zone met hogere zeewatertemperatuur vlak bij de kust; in de NOAA SST dataset vinden we die wel.

De laatste set houdt echter geen rekening met de ondiepe Waddenzee. Hier is de watertemperatuur veel te hoog, wellicht omdat de satellietanalyse tijdens eb meer een land- dan een watertemperatuur ziet; in RAMS resulteert dit in heel veel buien boven Friesland.

Tenslotte blijkt het belang van landgebruik ook in een simulatie van een irrigatiegebied in het zuiden van SaudiArabië. Door irrigatie en bijbehorende vergroening van het woestijnlandschap

koelt de lucht af (verdamping) waardoor zeewind minder sterk is en minder ver het achterland in komt. Ondanks het nattere voorland neemt de lichte orografische neerslag in de bergen hierdoor niet toe.

Globale klimaatmodellen (GCM) kunnen dus door het ontbreken van details in bodemgebruik en terrein het effect van klimaatveranderingen op regionale en lokale schaal niet goed berekenen tenzij de randvoorwaarden van een GCM worden gebruikt om de plaatselijke gevolgen met een nauwkeuriger model door te rekenen.

Micrometeorologisch bekeken

De Campbell-Stokes Henk de Bruin Economen hanteren begrippen als koopkracht en consumentenvertrouwen en trends daarin worden geregeld

over op de Robitzch. Het conservatisme van Nederlandse klimatologen blijkt uit het feit dat reeds in 1928 de Landbouwhogeschool te Wageningen met routinematige waarnemingen begon van de globale straling met een MollGorczynski pyranometer (van Kipp & Zonen). In de Bilt startte men in 1960 en pas in 1992 verdween de CS van de klimatologische stations. Een beetje laat wellicht, want globale straling is de motor van 'weer en klimaat' en is ook maatschappelijk relevant: denk aan zonne-energie, luchtkwaliteit, en plantengroei. Omdat zonneschijnduur een klimatologische grootheid was werd met invoering van 'Kipps' gewacht totdat uit globale straling de zonneschijnduur kon worden herleid. Een beetje de omgekeerde wereld! Maar ik moet niet te veel op het KNMI mopperen, want sinds 2005

worden gemist. De, met de daglengte genormeerde, zonneschijnduur (ZN) is derhalve altijd < 1. Opvallend is dat in de Bilt het jaarmaximum van ZN sinds 2005 constant 93% is (figuur 2). Vindt u het gek dat het consumentenvertrouwen sindsdien is afgenomen.

De CS is een knap ingewikkeld instrument overigens. Als beginnend Figuur 1. Voorbeeld van een ingebrande Campbell-Stokes strook. gastdocent aan het IHE te Delft had ik in nieuwsrubrieken op radio en in 1977 als taak aan studenten uit TV besproken. Maar hoe zijn deze ontwikkelingslanden de werking van grootheden gedefinieerd? Hoe wor- de CS uit te leggen. Met mijn westerse den ze gemeten? In een exacte weten- arrogantie zag ik over het schap als de meteorologie komt zo- hoofd dat in de tropen een iets niet voor, zult u zeggen. Nou ander type CS gebruikt nee. Wij hebben gevoelstemperatuur, moet worden. Daar kan referentiegewasverdamping, graaddagen, op het noordelijk halfrond klimaatgevoeligheid en zonneschijnduur. de zon in het noorden Gevoelsmatig is de laatste een fysische staan. Gelukkig zat er grootheid, zoiets als de tijd dat de zon geen Eskimo in de groep, zichtbaar is, maar dat is niet waar: het is de want in de poolstreken is lengte van een spoor gebrand in de strook het helemaal ingewikkeld van een Campbell-Stokes heliograaf (CS). (figuur 3). Hoewel in de De CS werd een standaardinstrument loop van de twintigste omdat het wereldwijd in 'Her Majesty's eeuw pyranometers Empire' werd opgesteld. Ondanks de beschikbaar kwamen Boerenoorlog ook in De Bilt in 1901. Het die direct de globale meetprincipe is dat van een brandglas: straling meten bleef de CS een strook papier wordt geplaatst in het standaard. Dit terwijl de brandvlak van een glazen bolvormige Robitzch actinograaf een lens. Als de zon krachtig genoeg is wordt aantrekkelijk alternatief een gat in het papier gebrand (figuur 1). was voor klimatologische Figuur 2. Jaarmaximum van de met de daglengte genormeerde zonDe uren dat de zon wel zichtbaar is, maar stations. Alleen een land neschijnduur (ZNx, boven) en jaargemiddelde van de globale straniet krachtig genoeg om in te branden als de Filippijnen stapte ling genormeerd met het langjarig gemiddelde (G, onder).

24

Meteorologica 1 - 2014

Figuur 3. Een opstelling voor de Campbell-Stokes in de poolstreken.

Omdat de zon gedurende enige tijd niet ondergaat zijn twee (overlappende) registraties nodig.

is Cabauw een station van het Baseline Surface Radiation Network. Met deze data bestudeert het KNMI effecten van aerosol op de globale straling. Ook heeft het KNMI een methode ontwikkeld om globale straling uit weersatellietbeelden te schatten (msgcpp.knmi.nl).

Figuur 4. Minuutwaarden van de gemeten globale straling (zwart), ver-

Revival Campbell-Stokes Eigen analyse van de globale stralingsreeks van de Bilt voor 1961-2012 leert dat er een trend is van 1.6 W m-2 per 10

jaar (figuur 2). Iets damping (groen) beide in W m-2, absolute waarde van de CO2-flux in vergelijkbaars wordt mg m-2 s-1 (rood); 6 Juni 2009, gemeten boven wintertarwe (bron: van waargenomen elders Kesteren et al., 2013). in West Europa. Dit wijst op 'brightening'. In West Europa intensiteit te reconstrueren (Horseman et is deze stralingsforcering groter dan dat at, 2013). van het versterkte broeikaseffect. Door 'brightening' neemt plots de belangstelling Literatuur Horseman, A.M. et al., 2013: Atmos. Meas. Tech., 6, voor oude CS-waarnemingen toe.

1371–1379, 2013.

Recent is een gedigitaliseerde methode Kesteren, B. van, et al, 2013: Agricul. And For.Meteorol., 178–179, 88–105 ontwikkeld om uit de breedte van het Mauder, M. et al., 2007: J. Appl. Meteorol. Clim. 46 (11), 1792–1803. brandspoor in CS-stroken de zonne-

Het belang van globale straling in agroen micrometeorologie blijkt uit figuur 4. Daarin zijn 1-minuut waarnemingen weergegeven van de globale straling, de latente warmtestroom-dichtheid (verticale stroomdichtheid van waterdamp in energie-eenheden) en het neerwaartse transport van CO2. De grafiek is ontleend aan van Kesteren et al (2013). De metingen zijn verricht boven wintertarwe nabij Merken, Duitsland, in de zomer van 2009, in het kader

van een internationale meetcampagne Transregio 32. Een zeer innoverende methode ontwikkeld in Wageningen werd toegepast om tot minuutwaarden te komen voor waterdamp en CO2.

Men maakt gebruik van ruwe data van snelle sensoren voor waterdamp en CO2 (LiCor7500, Lincoln, USA) en die van een laser-scintillometer (Scintec, Rottenburg, Duitsland). Merk op dat de verdamping een waterdampstroom van het gewas naar de atmosfeer betreft,

terwijl CO2 andersom van de atmosfeer naar het gewas stroomt. Bij fotosynthese komt waterdamp vrij en wordt CO2 opgenomen. De nieuwe Wageningse methode laat zien dat fotosynthese bijna instantaan reageert op veranderingen in globale straling. De vertraging is slechts enkele minuten. In de VS werd hetzelfde gevonden vlak na een totale zonsverduistering (Mauder et al, 2007).

Niets zo veranderlijk als het weer...

METEO CONSULT GAAT VOORTAAN VERDER ALS METEOGROUP.

Als je na 28 jaar ineens van naam verandert, dan moet daar wel een goede aanleiding voor zijn. Helemaal als die naam zo bekend is in de wereld van het weer. Die aanleiding is er. Wat met oprichter en bekende tv-weerman Harry Otten begon als het eerste commerciële

weerbedrijf van Nederland (en Europa), is in 28 jaar uitgegroeid tot een wereldwijd toonaangevend bedrijf met meer dan 400 medewerkers in 15 landen. Overal wordt de naam MeteoGroup al gebruikt, vanaf 20 maart ook daar waar het ooit begon: in Nederland.

Naast lokale klanten bedient MeteoGroup een snel groeiende groep internationale klanten, waarbij er meer en meer wordt samengewerkt met buitenlandse collega’s. En daarom is er voor gekozen om in Nederland en over de grens als één en hetzelfde weerbedrijf naar buiten te treden, met hetzelfde nieuwe logo en dezelfde naam: MeteoGroup. Het logo symboliseert twee luchtsoorten die elkaar ontmoeten, een koude (blauw) en een warme (rood). De dienstverlening van een weerbedrijf valt of staat immers met het juist verwachten van de plaats en timing van die interactie tussen luchtsoorten!

Meteorologica 1 - 2014

25

26

Meteorologica 1 - 2014

Korte berichten Gerard van der Steenhoven gestart als hoofddirecteur KNMI

het samenwerkingsverband van alle Europese meteorologische diensten.

Harry Geurts (KNMI)

Frits Brouwer draagt het directoraat van het KNMI over aan Gerard van der Steenhoven (foto: Patricia van der Kooij, KNMI).

Op 3 februari 2014 heeft dr. ir. Frits Brouwer het directoraat van het KNMI overgedragen aan prof. dr. Gerard van der Steenhoven. Frits Brouwer heeft deze functie bijna tien jaar bekleed en hij heeft van het KNMI een meer open instituut gemaakt en de bedrijfsvoering verbeterd. In zijn tijd is ook de waarschuwingssystematiek van het

KNMI aangepast. De waarschuwingen worden tegenwoordig ook regionaal gegeven en daarbij wordt gebruik gemaakt van de kleurcodes die internationaal worden toegepast. Frits Brouwer heeft ook een belangrijke bijdrage geleverd aan de internationale samenwerking in de meteorologie.

Hij was voorzitter van EUMETNET,

Gerard van der Steenhoven was van september 2008 tot en met januari 2014 als decaan van de faculteit Technische Natuurwetenschappen verbonden aan de Universiteit Twente (UT). Onder zijn leiding is de instroom van studenten bij de faculteit sterk gegroeid, is er een nieuw personeelssysteem voor talentvolle wetenschappers ingevoerd, is het vraaggestuurd onderzoek aanzienlijk toegenomen en is de Twente Graduate School voor promovendi opgericht.

Voorafgaand aan zijn decanaat bij de UT was Van der Steenhoven verbonden aan het Nationaal instituut voor subatomaire fysica, Nikhef, in Amsterdam en daarvoor aan het Massachusetts Institute of Technology in de VS. Daarnaast was hij van 2000 tot 2008 bijzonder hoogleraar experimentele natuurkunde bij de Rijksuniversiteit Groningen.

Tevens is Van der Steenhoven van 2007 tot 2013 voorzitter geweest van de Nederlandse Natuurkundige Vereniging (NVV) en is hij sinds 2009 voorzitter van de Scientific Advisory Committee van het FOM-instituut DIFFER in Nieuwegein, waar fundamenteel energieonderzoek wordt verricht.

Vanaf 1 februari 2014 bestaat de directieraad van het KNMI naast Van der Steenhoven uit Myriam van Rooij en Wouter Nieuwenhuizen.

Seizoensoverzicht

Herfst 2013 Klaas Ybema en Harm Zijlstra (Weerspiegel) Hoewel de afgelopen herfst zeker ook thermisch voor enig stuntwerk zorgde (5 september en 22 oktober), is het toch vooral de hoeveelheid neerslag in met name het midden en zuidwesten van het land die dit seizoen bijzonder maakte. Zowel in september als in oktober kwamen enkele dagen met extreem veel regen voor. In De Bilt gingen enkele records voor de bijl. Elders en vooral in het zuidoosten van het land was het veel minder nat. Verder verliep de herfst vrij zacht met gemiddeld een normale hoeveelheid zonneschijn. Op 28 oktober kwam het tot een fikse storm, die aan de kust zwaar (10) en op Vlieland tijdelijk zeer zwaar (11) was.

Temperatuur Met een gemiddelde etmaaltemperatuur van 11.1°C in De Bilt was de herfst een halve graad warmer dan normaal (figuur 1). De gemiddelde maximumtemperatuur

bedroeg in De Bilt 14.7°C tegen 14.5°C normaal en het gemiddelde minimum kwam uit op 7.3°C (normaal 6.8°C).

De extremen waren daar 30.3°C op 5 september (figuur 2) en -1.9°C op 20

november. Het maximum was sinds 1949 (ook 5 sept) niet meer zo hoog geweest.

Van 3 tot 6 september was het warm zomerweer. Ook de landelijk hoogste temperatuur in Ell (32.7°C op de Meteorologica 1 - 2014

27

Tabel 1. Hoogste uurgemiddelde wind IJmuiden, 1971-nu Datum

snelheid (m/s)

03.01.1976 13.11.1972 25.01.1990 02.04.1973 02.01.1976 28.10.2013 27.10.2002 24.03.1986

33 31 30 30 29 28 28 28

Tabel 2. Hoogste neerslag herfst 1901-nu (in mm) Jaar

Landelijk gemiddeld

1998 1974 1944 2013 1960 2001

430 363 352 344 336 334

Jaar 1998 1974 2013 1930 1944 2001

De Bilt 468 403 390 360 337 337

5e) was sinds 1949 niet meer in de herfst waargenomen. Destijds was het maximum 34.8°C. De laatste zomerse dag werd al een dag later bereikt en daarna verviel september tot overwegend koel en wisselvallig weer. Oktober begon met vrij hoge temperaturen met op de 4e nog een warme dag, maar daarna volgde een koel en erg nat middendeel. Op de 11e kwam het kwik in De Bilt niet verder dan 8.6°C, een datumrecord. Op 23 en 25 oktober boekte De Bilt datumrecords voor de etmaaltemperatuur en ook het minimum van 14.4°C op de 26e was niet eerder zo hoog geweest. November vertoonde een vlak temperatuurverloop met weinig uitschieters. De eerste vorstdag in De Bilt was de 13e, maar de meeste plaatsen moesten daar nog een week langer op wachten. Aan de kust kwam het helemaal niet tot vorst.

Zonneschijn en straling In De Bilt (298 uren zon tegen 314 normaal) beleefde men de somberste herfst sinds 2001 en dat geldt ook voor Maastricht, waar de zon 291 uren scheen.

Op de meeste andere plaatsen was het beeld minder somber. In het noorden was sprake van een klein overschot aan zon.

Wind Op 28 oktober woedde er vooral in het kustgebied een zware zuidwesterstorm (tabel 1). Op Vlieland en Lauwersoog werden uitschieters van 42 m/s gemeten en Vlieland kwam tot een uurgemiddelde van 29 m/s (kracht 11).

Neerslag Gemiddeld viel er in ons land 344 mm 28

Meteorologica 1 - 2014

Figuur 1. Gemiddelde etmaaltemperaturen (in °ºC, gemiddeld 11.1°ºC , normaal 10.7°ºC).

Figuur 2. Hoogste maximumtemperatuur op 5/6 september (in °ºC, gemiddeld 30.7°ºC, normaal herfst 24.9°ºC).

Tabel 3. Neerslag Landgemiddelde (mm) Afwijking (mm) Neerslagduur De Bilt (uren) Afwijking (uren)

september 114 +36 65 +13

oktober 119 +37 82 +22

november 111 +29 81 +10

herfst 344 +101 229 +45

normaal 243 184

neerslag tegen normaal 243 mm (tabel 3 normaal. Dit was de hoogste waarde sinds en figuur 3). Het was daarmee de natste 2001 (241) en nog net goed voor een top herfst sinds 1998 en een van de natste tien positie sinds 1930. Op 13 oktober seizoenen van de laatste honderd jaar regende het in De Bilt gedurende 20.9 (tabel 2). In De Bilt, waar 390 mm viel uren en dat was een nieuw maandrecord. (normaal 241 mm) was de herfst alleen in 1998 en 1974 nog natter geweest.

De verschillen binnen ons land waren groot. Het (zuid)westen en midden van het land waren het natst en de minste neerslag viel in het zuidoosten. De natste plaats was Goedereede (ZH) met 527 mm; slechts driemaal was een herfst ergens in ons land natter geweest.

Vlissingen beleefde met 405 mm op een na de natste herfst na 1900; alleen in 1974 viel daar meer (495 mm). En Hoofddorp, waar de reeks begint in 1735, kende sindsdien maar drie keer een nattere herfst. Daar viel nu 429 mm en dat was voor het laatst meer in het jaar 2000 (467 mm).

De neerslagduur varieerde van 256 uren in Hoek van Holland tot 172 in Maastricht.

De Bilt eindigde op Figuur 3. Seizoenssom van de hoeveelheid neerslag (in mm, gemiddeld 344 mm, normaal 243 mm).

229 uren tegen 184

Meteorologica 1 - 2014

29

Cuba

column

Kees Stigter

30

Meteorologica 1 - 2014

Negentien jaar geleden, in 1995, was ik twee weken in Cuba, waar ik een vergadering van de WMO Technische Commissie voor Landbouwmeteorologie (CAgM) mocht voorzitten (als president van CAgM sinds 1991). In de jaren daarna bleef ik in contact met enkele landbouwmeteorologen daar.

Die werden in de vroege jaren van deze eeuw actief, en zijn dat nog steeds, in de International Society for Agricultural Meteorology (INSAM) die ik intussen zo’n twaalf jaar via een website (www.agrometeorlogy.org) als “founding president” heb gerund. Nu UNDP actief is in Cuba waren er eindelijk mogelijkheden om mij uit te nodigen om in december vijf dagen lang een van mijn Roving Seminars te komen geven (“Reaching Farmers in a Changing Climate”).

Dat werd gecombineerd met de uitnodiging om met een lezing het “Zevende Congres van Cubaanse Meteorologen” te openen en tevens twee dagen later met een andere lezing het Landbouwmeteorologische deel daarvan.

Voor beide gelegenheden had ik een onderwerp uit de landbouwvoorlichting gekozen. Eerst “Applied Agroclimatology in a Changing Climate” en daarna (op de dag van Sinterklaas, er zijn in Cuba witte Pieten genoeg) “Agrometeorological Learning and Extension for a Rural Response to Climate Change”. In het eerste verhaal gaf ik aan dat ik in mijn boek “Applied Agrometeorology” van 2010 toegepaste landbouwmeteorologie volledig had gescheiden van de theoretische kant. Zo kwamen de toepassingen, in de vorm van landbouwmeteorologische dienstverlening, niet ergens achteraan maar kregen de grootste aandacht die ze verdienen. Voor de toegepaste agroklimatologie geldt hetzelfde, waarbij deze wordt gezien als tijd en ruimte geïntegreerde agrometeorologie.

Een paar andere belangrijke dingen in dit eerste verhaal. Je kunt kijken naar wat boeren nodig hebben om bij de huidige klimaatverandering te overleven. Daarbij hun kwetsbaarheid niet als eindpunt zien, na mogelijke aanpassingen, maar als beginpunt dat de mogelijkheid tot aanpassingen juist bepaalt. Het helpen verminderen van die kwetsbaarheid heeft dan prioriteit naar de twee kanten waarvandaan je naar het platteland kan kijken. De eerste daarvan hoor je het vaakst: armoedebestrijding.

Maar dat blijft van één richting komen met boeren als ontvangers, hoe je het ook als basis van plattelandsontwikkeling blijft brengen.

Maar we kunnen het ook van een andere kant bekijken en ons afvragen wat we van het platteland (mogen) verwachten.

Ten eerste willen we dat hun ecosystemen hoognodige diensten (gaan) verlenen, zoals

het tegengaan van afnemende vruchtbaarheid van hun grond, het reduceren van hun bijdragen aan broeikasgassen, meer koolstof opslag etc., zij het alleen in win-win omstandigheden. Maar we willen ook graag hun bijdragen aan voedselzekerheid, van de plattelandsgemeenschappen zelf, maar als het enigszins kan ook tenminste van de rest van het land dat niet boert. Ten slotte willen we dat zij hun eigen leefomstandigheden verbeteren, waarvoor dan wel de juiste omstandigheden geschapen moeten worden.

Ik teken hierbij aan dat wat Cuba betreft mij werd bevestigd dat de ecologische landbouw succes heeft gehad, de succesvolle “urban agriculture” zeker heel veel tot de voedselzekerheid van de mensen die het bedrijven heeft bijgedragen, maar dat voor een groot deel van de bevolking dat zelf niet boert nog altijd veel voedsel moet worden ingevoerd.

In de tweede lezing bevestigde ik de door mijn Wageningse collega Prof. Arie Kuyvenhoven betreffende Afrika gedane uitspraak, bij zijn afscheid in 2008, dat een blijvende (aangepaste) overname van geschikte technologie door een overgrote meerderheid van kleinschalige boeren niet heeft plaats gevonden. Ik concludeer daarbij dat nu de behoefte aan capaciteitsopbouw, op het gebied van openbare instituties hiervoor, parallel loopt met de schaal waarop landbouwvoorlichting nodig is, zeker ook in Cuba.

Verschillende recente uitspraken samenvoegend heb ik voor de huidige tijd een nieuwe landbouwvoorlichting gedefinieerd als “Pogingen om in een nieuwe onderwijskundige opzet goed opgeleide voorlichters te laten werken met boeren, met het speciale doel om enige tekortkomingen van de moderne landbouw aan te pakken, onder de huidige situatie van een veranderend klimaat, door samen met boeren o.a. op klimaatgebied diensten te ontwikkelen”. Het gaat er daarbij niet om het gedrag van boeren te veranderen, maar om hun kennis te veranderen door nieuwe kennis over te dragen. Zij moeten in staat zijn dit zelf in de hand te krijgen als bijdragen tot nieuwe kracht, via onderwijs en medezeggenschap.

Ons huidige werk in Indonesië heb ik daarbij uiteengezet en in mijn rapport aangegeven hoe dit op korte termijn in Cuba zou kunnen worden aangepakt, gehoor gevend aan een verzoek om voorstellen voor beleid te doen.

Het zou daarbij eerst moeten gaan om een inventarisering van op Cuba bestaande weeren klimaatproducten en het gebruik daarvan.

Vernieuwing en vermeerdering daarvan zou met boeren besproken moeten worden.

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

Colofon Redactieadres Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen e-mail: leo.kroon@wur.nl Tel. 0317-482604 Meteorologica (ISSN 0929-1504) verschijnt vier maal per jaar en is een uitgave van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie (NVBM).

Hoofdredacteur: Leo Kroon Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Robert Mureau, Janneke Ettema en Rob Sluijter.

Administratie: Janneke Ettema (bestuurnvbm@gmail.com) Penningmeester: Ingeborg Smeding (penningmeester@nvbm.nl) Vormgeving: Rob Stevens 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 op Postbank gironummer 626907

ten name van: NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: - Abonnement Meteorologica - 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.

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.

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, 15 augustus en 1 november voor respectievelijk nummer 1, 2, 3 en 4.

Tarieven kunt u opvragen bij Leo Kroon Tel. 0317-482604 e-mail: leo.kroon@wur.nl 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 Leo Kroon (zie boven).

Artikelen uit Meteorologica mogen uitsluitend worden overgenomen na voorafgaande schriftelijke toestemming van de redactie.

Meteorologica 1 - 2014