Meteorologica september 2014

Jaargang 23 -

nr.

3 - September 2014

METEOROLOGICA

SIR BRIAN HOSKINS BUYS BALLOTMEDAILLE Uitgave

van de

Nederlandse Vereniging

ter

Bevordering

van de

Meteorologie

Inhoudsopgave

4

4

Windenergie en meteorologie

Rogier Floors, Sven-Erik Gryning en Alfredo Peña

8

Het geheim van de Dorpsstraat

Kees Dekker

12 Koude extremen in Nederland de afgelopen

winters

8

Geert-Jan van Oldenborgh

16 Stadstemperatuur in beeld met smartphones

A. Overeem, J.C.R. Robinson, H. Leijnse, G.J. Steeneveld, B.K.P. Horn, R Uijlenhoet

20 Rekenen aan de wind op 28 oktober 2013

16

Huug van den Dool, Henk de Bruin

25 Weerbeelden

Rob Sluijter

26 Column: Windkracht 20

Huug van den Dool

28 Klimaatoverzicht - Eerste blik op de buien van Van

de hoofdredacteur

Het vakgebied van de meteorologie en klimatologie is voortdurend in beweging. In Meteorologica, dat een afspiegeling wenst te zijn van dit vakgebied, is dat niet anders. In dit septembernummer zult u derhalve een aantal vernieuwingen qua onderwerp tegenkomen, maar ook echte veranderingen van het blad zelf.

Een mooi voorbeeld van een nieuw, hedendaags onderwerp is het meten van de luchttemperatuur door middel van smartphones. In het artikel van Aart Overeem en collega's worden alle voor- en nadelen van deze nieuwe techniek op een rijtje gezet en enkele resultaten besproken.

En dan de echte veranderingen, want die zijn er volop. Ten eerste is besloten om te stoppen met het seizoensoverzicht. Ik wil Klaas Ybema en Harm Zijlstra bedanken voor hun vele bijdragen. Hiervoor in de plaats komt het klimaatoverzicht van Geert-Jan van Oldenborgh, waarin hij in elk nummer een 'hot topic' binnen de klimatologie bespreekt. In het vorige nummer was dat El Niño, hoe verwachtingen gemaakt worden en er voor dit jaar uitzien. In dit nummer gaat hij in op de hevige buien in Nederland van 28 juli jl.: hoe vaak komt zoiets eigenlijk voor, en neemt de kans erop toe in de toekomst?

Voorts nemen we afscheid van

onze vaste columnist Kees Stigter, wiens laatste column in dit nummer verschijnt. Ik wil Kees hierbij ontzettend bedanken voor alle 23 inspirerende columns die hij sinds maart 2009 voor Meteorologica geschreven heeft, en ik wens hem natuurlijk alle voorspoed in zijn verdere activiteiten. Wie zijn plaats zal innemen verneemt u in het volgende nummer.

Daar waar dingen verdwijnen komen gelukkig ook weer nieuwe, leuke initiatieven tevoorschijn. Zo bevat dit nummer de eerste MicroMeteorologische Mijmeringen, een nieuwe rubriek van Henk de Bruin. In deze rubriek zal Henk persoonlijke ervaringen uit zijn carrière op inhoudelijk én ludieke wijze koppelen aan een onderwerp uit de micrometeorologie, een vakgebied waarin hij jarenlang onderzoek heeft gedaan.

Tenslotte is er ingaande dit nummer een nieuwe rubriek genaamd "Weerbeelden", waarin Rob Sluijter mooie, veelzeggende en als het even kan actuele weerfoto's van lezers en andere belangstellenden zal selecteren en plaatsen.

Kortom, genoeg leesvoer voor de meteorologische fijnproever!

maandag 28 juli 2014

Geert-Jan van Oldenborgh, Geert Lenderink

30 Micro-Meteorologische Mijmeringen - Geluid en

lang haar

Henk de Bruin

32 NVBM Mededelingen 32 Dertiende Buys Ballotmedaille voor Sir Brian

Hoskins

Aarnout van Delden

34 Column: Boeren en hun omgeving, tot het

niet bittere einde Kees Stigter

35 NVBM Sponsors en Colofon

Advertenties 2 Wittich en Visser 7 Delta Ohm 15 Wageningen Universiteit 19 CaTeC 24 The Harry Otten Prize 27 Meteorological Technology World Expo 2014 33 IMAU - Universiteit Utrecht 36 Buienradar

Cover foto Sir Brian Hoskins, ontvanger van de dertiende Buys Ballotmedaille (zie pagina 32). Foto: Grantham Institute.

Meteorologica 3 - 2014

3

Windenergie en meteorologie Rogier Floors, Sven-Erik Gryning en Alfredo Peña (DTU Wind Energy, Risø campus, Roskilde, Denmark) Windturbines hebben zich de laatste jaren ontwikkeld tot een belangrijke bron van energie voor een toenemend aantal landen. In bijvoorbeeld Denemarken wordt 30% van de gebruikte elektriciteit door windenergie opgewekt, maar ook in veel andere landen groeit het deel van de energie dat door middel van wind wordt opgewekt hard. Om de beste plaatsen voor nieuwe windturbines te vinden en om de windbelasting waaraan een turbine wordt blootgesteld beter te begrijpen, is er kennis van meteorologie nodig. Om windsnelheden in de grenslaag te weten te komen wordt er gebruik gemaakt van numerieke weermodellen en van meteorologische instrumenten. In dit artikel beschrijven we enkele ontwikkelingen in deze gebieden.

Windprofielen Voordat windturbines worden geplaatst, zijn er nauwkeurige schattingen van het windaanbod nodig. Een van de eerste projecten voor het inschatten van windsnelheden werd in 1989 gepubliceerd, namelijk de ’European Wind Atlas’ (Troen and Petersen, 1989). Dit boek beschreef het windklimaat in heel Europa met een methode die de naam ’Wind Atlas Analysis and Application Program’ (WAsP) heeft gekregen. Deze methode gebruikt kennis op het gebied van de variatie van de wind met de hoogte, zodat windmetingen in de omgeving van een potentiele windturbine-plek kunnen worden gebruikt om de wind op hubhoogte te berekenen. Dit gebeurt door de wind te corrigeren voor lokale windeffecten door middel van ruwheidskaarten uit de omgeving. Deze ’opgeschoonde’ windsnelheid wordt vervolgens gebruikt op de locatie waarin men geïnteresseerd is, waarbij opnieuw gecorrigeerd wordt voor lokale effecten.

Om de kennis van de wind in de grenslaag te vergroten en om windturbines te testen, werd in 2002 in het westen van Denemarken een nationaal testcentrum voor windturbines, Høvsøre, geopend (Fig. 1).

Op die plek zijn 5 plaatsen beschikbaar voor windturbine-fabrikanten om windmolens neer te zetten. Høvsøre ligt op 1.7 km afstand van de Noordzee, waar-

door het een zeer winderige plaats is. De gemiddelde jaarlijkse windsnelheid is ongeveer 10 m s−1 op 100 m hoogte (dat is eveneens de hoogte van de windturbines). Daarnaast werd er ook een 116 m hoge meteorologische mast geïnstalleerd.

Deze werd uitgerust met cup anemometers, ultrasone anemometers en een groot aantal andere meteorologische meetinstrumenten (Peña et al., 2014).

De metingen van deze mast kunnen worden gebruikt om een aantal aspecten van het windprofiel te illustreren; in Fig. 2 zijn windsnelheidsmetingen van de cup anemometers weergegeven in verschillende condities. In neutrale condities, waarbij de turbulentie alleen wordt veroorzaakt door de wrijving met het aardoppervlak, laat de wind nabij de grond zich goed beschrijven door het logarithmisch windprofiel. Dit is geïllustreerd in Fig. 2a; de windsnelheid is genormaliseerd met de turbulente snelheidschaal u*0 en weergegeven met een logarithmische y-as, waardoor het windprofiel een rechte lijn is. Het snijpunt van deze lijn met de y-as is de ruwheidslengte z0, een parameter die aangeeft hoe ruw het oppervlak is. In de omgeving van Høvsøre is de ruwheidslengte ongeveer 0.025 m. Als we dan beginnen met de windsnelheid van 10 m, kan de verandering van de dimensieloze windsnelheid met de hoogte z goed worden beschreven door de formule (1/κ) ln(z/z0), met de Von Kármán constante κ ≈ 0.4.

De gemiddelde jaarlijkse windprofielen in neutrale condities zijn weergegeven voor windrichtingen vanuit het oosten (40°–140°) en westen (225°–315°). Het is te zien dat voor oostelijke winden het theoretische profiel de waarneminFiguur 1. Overzicht van een windturbine met een hubhoogte van gen goed beschrijft tot een ~100 m en meteorologische meetmast (meest rechtse mast) op hoogte van ongeveer 80 m, Høvsøre op 12 december 2012. maar dat er voor de weste4

Meteorologica 3 - 2014

lijke wind een groot verschil is tussen de theoretische lijn en de waarnemingen.

Dit wordt veroorzaakt door de veranderingen in ruwheid ten westen van de mast: doordat de zee een stuk gladder is dan het aardoppervlak moet op grotere hoogtes eigenlijk een veel lagere ruwheidslengte worden gebruikt dan de lokale ruwheidslengte die gebruikt is voor de verticale extrapolatie, aangezien de turbulentie maar beperkt de tijd heeft gehad om in de 1.7 km van de kust in balans te komen met het ruwere aardoppervlak.

Deze ruwheidsveranderingen zijn dus belangrijk voor het windprofiel op Høvsøre, maar ook de atmosferische stabiliteit speelt een grote rol (Floors, 2013). Op een zonnige dag wordt het aardoppervlak sterk opgewarmd waardoor er dichtheidsvariaties ontstaan en de grenslaag beter gemengd wordt. Dit zorgt voor een windprofiel dat relatief weinig toeneemt met de hoogte.

Anderzijds wordt er ’s nachts in stabiele omstandigheden warmte aan de luchtlaag onttrokken, waardoor de menging minder effectief is en daardoor de wind relatief sneller toeneemt met de hoogte.

Dit is geïllustreerd met waarnemingen van de mast in Høvsøre voor oostelijke windrichtingen in Fig. 2b. Door gebruik te maken van empirische stabiliteitsfuncties en de Monin-Obukhov similariteitstheorie, kan het windprofiel ook worden geëxtrapoleerd in verschillende stabiliteitscondities. Deze stabiliteitscondities kunnen worden geclassificeerd in verschillende groepen aan de hand van de Obukhov-lengteschaal. In onstabiele condities neemt de wind duidelijk minder toe met de hoogte ten opzichte van de rechte lijn in neutrale condities, terwijl in stabiele condities de verticale windschering juist veel sterker is.

Het logarithmisch windprofiel beschrijft de waarnemingen dus goed in de oppervlaktelaag tot op hoogtes van ongeveer 100 m, maar in Fig. 2a is te zien dat op grotere hoogte de gemeten windsnelheid groter is dan geschat met het logarit-

Figuur 2. Het gemiddelde windprofiel in 2010 voor oostelijke en westelijke winden op Høvsore zoals gemeten (punten) en zoals geëxtrapoleerd (lijnen) door middel van het logarithmisch windprofiel met z0 (a). Dezelfde figuur maar dan gesplitst in verschillende stabiliteitsklassen bij oostelijke winden (b).

De waarnemingen van meteorologische mast kunnen verticaal worden uitgebreid door middel van de windlidar die de wind meet tot nabij de grenslaaghoogte (c).

misch windprofiel. Dit komt omdat op deze hoogte de menging niet alleen meer bepaald wordt de afstand tot de grond, maar ook door de lengteschalen die gerelateerd zijn aan de turbulentie in de gehele grenslaag (Gryning et al., 2007).

Aangezien windturbines tegenwoordig steeds groter worden en soms tot 200 m hoogte reiken, is het belangrijk dat de wind ook op grote hoogte goed gemodelleerd wordt.

Om de wind op deze hoogtes beter te begrijpen, is er onderzoek gedaan naar de processen die het windprofiel daar beschrijven. Dit is onder andere gedaan door een windlidar te gebruiken (zie de sectie over windlidars hieronder).

Dit apparaat kan de wind in de gehele grenslaag meten tot op hoogtes van ca.

1 km. De resultaten van dit ’Tall-wind’ project (http://veaonline.risoe.dk/tallwind) lieten zien dat windmaxima die ontstaan door de dagelijkse gang en door barocliniciteit (de verandering van de windsnelheid met de hoogte) een belangrijke rol spelen in het bepalen van het windprofiel op Høvsøre. Dit is ook te zien wanneer de resultaten van de windlidar worden gecombineerd met de mastmetingen (Fig. 2c). Met name in stabiele omstandigheden vormt zich een windmaximum en is het duidelijk dat de extrapolatie met alleen informatie over de ruwheidslengte en atmosferische stabiliteit niet genoeg zijn om de windsnelheid op grotere hoogte te bepalen.

Mesoschaal modellen Naast methodes die gebaseerd zijn op het extrapoleren van windwaarnemingen, hebben de laatste jaren ook methodes die gebaseerd zijn op numerieke weermodellen een grote vlucht genomen, onder meer door de toename van de rekenkracht van computers. Het grote voordeel van deze methode is dat er geen dure meetmasten nodig zijn om de

windsnelheid op een bepaalde locatie in te schatten. Het nadeel is dat mesoschaal weermodellen nog altijd niet genoeg horizontale en verticale resolutie hebben om alle processen op microschaal niveau te modelleren. Bovendien kan de resolutie niet altijd verfijnd worden, aangezien de parameterisaties in numerieke weermodellen gebaseerd zijn op voorwaarde van een zekere horizontale homogeniteit en dus geen driedimensionale turbulentie kunnen oplossen.

Door zijn open beschikbaarheid en actieve onderzoeksgemeenschap is het WRF model populair in de industrie en in de wetenschappelijke wereld om de invloed van verschillende parameterisaties in een weermodel te testen. Het WRF model is bijvoorbeeld gebruikt voor het genereren van een windatlas van Zuid-Afrika. Om verschillende opties van het WRF model te evalueren, zijn de waarnemingen van de meteorologische mast en de nieuwe windlidar vergeleken met WRF simulaties met een horizontale resolutie van 2 km voor een periode van een maand in het najaar van 2010 (Floors et al., 2013).

Hierbij werden de volgende model setups vergeleken: •Verticale resoluties van 41 en 63 modelniveaus, waarvan er zich respectievelijk 8 en 22 in de eerste 600 m van de atmosfeer bevonden.

•Het eerste orde YSU schema en het anderhalve orde MYNN schema.

•Randvoorwaarden van ERA-interim en NCEP FNL (her)analyse data.

•Originele ruwheidsbeschrijving met NOAH landgebruiksmodel en MODIS landgebruiksdata en een gecorrigeerde ruwheidsbeschrijving die overeen kwam met de waargenomen ruwheidslengte.

De gemiddelde windsnelheid gedurende de meetcampagne bij een westelijke stroming is weergegeven in Fig. 3. De

windwaarnemingen van de meteorologische mast bleken goed overeen te komen met die van de windlidar, waardoor een compleet beeld van het windprofiel tot op 800 m hoogte ontstaat. Wanneer het waargenomen windprofiel wordt vergeleken met dat van de twee WRF simulaties, blijkt dat de windsnelheid door beide grenslaag schema’s met zo’n 1.5 m s−1 werd onderschat. Het is ook te zien dat de profielen van de twee schema’s significant met elkaar verschillen wat betreft de vorm van het windprofiel: het MYNN schema laat een hogere windsnelheid nabij de grenslaag hoogte (~900 m) zien. De verticale model resolutie was minder belangrijk dan de keuze van het grenslaag schema.

Ook de heranalyse data die worden gebruikt om de randvoorwaarden voor het mesoschaal model te beschrijven, bleken belangrijk voor de schatting van de gemiddelde windsnelheid. Het gebruik van ERA-interim heranalyse data gaf een gemiddeld windprofiel dat op grotere hoogte ca. 1 m s−1 afweek van simulaties die gebruik maakten van NCEP FNL analyse data. Daarnaast bleek de standaard ruwheidslengte uit het WRF model ongeveer een orde van grootte hoger dan de waargenomen ruwheidslengte, waardoor windsnelheden afweken van de waarnemingen. De beperkte horizontale resolutie van de set-up (2 km) zorgde er voor dat de windprofielen nog niet in evenwicht waren met het land, waardoor er grote veranderingen in windsnelheid nabij de grond voorkwamen.

Door de toenemende grootte van met name offshore windmolenparken worden windmolens relevante elementen die invloed hebben op de mesoschaal atmosfeer en dus moeten worden geparameteriseerd. De horizontale resolutie in de orde van kilometers is echter te klein om het effect van een individuale windturbine op het windprofiel te modelleren. De Meteorologica 3 - 2014

5

eenvoudigste manier om een windpark te modelleren is het verhogen van de ruwheidslengte in het model. Daarnaast is er een windparkschema in het WRF model geïmplementeerd dat het windpark parameteriseert door het toepassen van een weerstandskracht voor de windmolens in een gridcel en het beschrijven van de extra turbulentie die veroorzaakt wordt door de turbines met een term in de turbulente kinetische energie vergelijking (Fitch et al., 2012). Recentelijk is er ook een schema geïmplementeerd dat de onopgeloste wake-expansie expliciet beschrijft. In dit schema wordt er van uitgegaan dat de extra turbulentie van de windmolens door windscheringproductie veroorzaakt wordt, die al aanwezig is in de standaard turbulente kinetische energie vergelijking (Volker, 2014).

Windlidars Zoals gezegd zijn meteorologische masten duur en daarom wordt er ook veel onderzoek gedaan om de windsnelheid op een alternatieve manier te meten.

Windlidars zijn de afgelopen jaren sterk in prijs gedaald door de beschikbaarheid van goedkopere optische componenten en lasers vanuit de telecommunicatieindustrie. Het principe van een windlidar berust op het meten van de Doppler-verschuiving in een lasersignaal, dat ontstaat doordat bewegende natuurlijke aerosolen in de atmosfeer een deel van de uitgezonden laserpuls terug verstrooien met een iets andere golflengte. Hoewel de hoeveelheid laserlicht die terugkeert naar het apparaat zeer miniem is, kan het middelen van vele waarnemingen een signaal geven dat sterk genoeg is om de radiale windsnelheid (de snelheid parallel aan de richting van het uitgezonden signaal) in te schatten. Wanneer de radiale windsnelheid wordt gemeten onder een bepaalde hoek ten opzicht van het zenit, kan door middel van het combineren van drie verschillende metingen de 3-dimensionale wind vector worden afgeleid.

Voorheen was de meethoogte met windlidars meestal beperkt tot enkele tientallen meters, maar de resultaten van de windlidar die werd gebruikt tijdens het ’Tall Wind’ project laten zien dat ze nu ook zeer geschikt zijn om windprofielen in de gehele grenslaag te meten. Een nadeel van het meten met een windlidar is dat de gemeten windsnelheid in werkelijkheid altijd een gemiddelde is over een vrij groot volume. Dat volume wordt gevormd door het combineren van de radiale windsnelheden, die in een horizontaal vlak vaak vele meters uit elkaar liggen, en ook doordat het teruggestrooi6

Meteorologica 3 - 2014

de signaal dat ontvangen wordt niet vanuit een punt komt, maar vanuit een groter gebied. Dit gebied is voor de windlidar die hier beschreven werd bijvoorbeeld ongeveer 50 m. Dit betekent ook dat de resultaten onbetrouwbaarder zijn in gevallen met hoge horizontale of verticale non-lineaire windschering.

Om het horizontale oppervlak waarover gemeten wordt kleiner te maken, kunnen ook drie verschillende windlidars worden gebruikt om de wind te meten. Door deze op gescheiden locaties op te stellen en Figuur 3. Vergelijking tussen het gemiddelde windprofiel voor de drie lasers te laten meten westelijke winden gedurende een maand in de herfst van 2010 gemodelleerd door het WRF model met twee grenslaagin een punt, kan alsnog een schema’s (MYNN en YSU) en zoals gemeten door de windliveel kleiner volume worden dar op Høvsøre. bestreken. Een interessante ontwikkeling is daarom de mogelijkheid verificatie van de modellen als voor het om de windsnelheid te meten met drie meten van de windsnelheid op locaties continue-golf windlidars in een volume die interessant zijn voor het neerzetdat vergelijkbaar is met dat van een ultra- ten van windturbines. De flexibiliteit sone anemometer (Dellwik et al., 2014). van windlidars wat betreft meethoogte De eerste resultaten van een experiment en installatiegemak zal er waarschijnlijk op de Risø campus laten zien dat de tijd- voor zorgen dat er de komende jaren reeksen van de drie componenten van de interessant onderzoek zal kunnen worden wind vector tot op een frequentie van 20 gedaan op het gebied van turbulentie en Hz nagenoeg identiek zijn aan die van stromingsveranderingen, zodat modellen de ultrasone anemometer. Hierdoor zou op een eerlijke manier kunnen worden onder andere een betere inschatting van vergeleken met de metingen. de turbulente momentum flux mogelijk zijn, aangezien het volume dat met deze Referenties Dellwik, E., Mann, J., Angelou, N., Simley, E., Sjöholm, M., lidars gemeten werd volledig vrij is en and Mikkelsen, T. (2014). Can coherent continuouswave Doppler lidars be utilized for in-situ instrument daardoor dus niet beïnvloed wordt door calibration? In ISARS, Auckland, New Zealand. stromingsverstoringen. Meer ontwikke- Fitch, A. C., Olson, J. B., Lundquist, J. K., Dudhia, J., Gupta, A. K., Michalakes, J., and Barstad, I. (2012). Local and lingen op het gebied van de windlidar Mesoscale Impacts of Wind Farms as Parameterized worden beschreven in Mikkelsen (2014). in a Mesoscale NWP Model. Mon. Weather Rev., Conclusies In dit artikel zijn een aantal aspecten van de rol van meteorologie in de windenergie-sector beschreven. Door middel van kennis van grenslaag-meteorologie kan de verandering van de wind met de hoogte worden bepaald, zodat de windsnelheid voor nieuwe locaties voor windmolens en windmolenparken geschat kan worden. Het is hierin een uitdaging om een balans te vinden tussen het extrapoleren van waarnemingen en toepassen van numerieke mesoschaal weermodellen om op een zo goedkoop mogelijke manier de windsnelheid te bepalen. Mesoschaal modellen zijn eenvoudig inzetbaar om de wind te 'voorspellen' over grotere gebieden, maar het blijft noodzakelijk om huidige parameterisaties te verbeteren en goed na te denken over de manier waarop het model wordt opgesteld. Daarnaast zijn er waarnemingen nodig voor zowel

140(9):3017–3038.

Floors, R. (2013). Measuring and modelling of the wind on the scale of tall wind turbines. PhD thesis, DTU Wind Energy, Roskilde, Denmark, 114 pp.

Floors, R., Vincent, C. L., Gryning, S.-E., Peña, A., and Batchvarova, E. (2013). The Wind Profile in the Coastal Boundary Layer: Wind Lidar Measurements and Numerical Modelling. Boundary-Layer Meteorol., 147(3):469–491.

Gryning, S.-E., Batchvarova, E., Brümmer, B., Jørgensen, H., and Larsen, S. (2007). On the extension of the wind profile over homogeneous terrain beyond the surface boundary layer. Boundary-Layer Meteorol., 124(2):251–268.

Mikkelsen, T. (2014). Lidar-based Research and Innovation at DTU Wind Energy – a Review. J. Phys. Conf. Ser., 524(1):1–16.

Peña, A., Floors, R., Wagner, R., Courtney, M., Gryning, S.-E., Sathe, A., Larsén, X. G., Hahmann, A. N., and Hasager, C. B. (2014). Boundary-layer and wind-power meteorology at Høvsøre. Boundary-Layer Meteorol., (in review).

Troen, I. and Petersen, E. L. (1989). European Wind Atlas.

Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark.

Volker, P. J. H. (2014). Wake effects of large offshore wind farms - a study of the mesoscale atmosphere. PhD thesis, DTU Wind Energy, Roskilde, Denmark, 132 pp.

Meteorologica 3 - 2014

7

Het geheim van de Dorpsstraat Kees Dekker Een hele gewone straat, enkele woonhuizen, wat kantoren, winkels en een restaurant. Doodgewoon, je vindt ze in honderden plaatsen. Een straat zoals de Dorpsstraat in De Bilt. Toch is juist deze heel bijzonder. In één van deze panden is belangrijke meteorologische geschiedenis geschreven. Vergeten, niemand die het nog weet, bijna niemand. Het geheim van de Dorpsstraat.

Ter opluistering van de opening van de nieuwe toegang van het KNMI werd een mini symposium georganiseerd. Ik was uitgenodigd om iets over de relatie tussen De Bilt en het KNMI te vertellen. Dit was voor mij de aanleiding om nu eindelijk eens uit te zoeken waar ooit het secretariaat van de Internationale Meteorologische Organisatie (IMO) was gevestigd. Ik wist dat het in De Bilt was geweest maar hoogstwaarschijnlijk niet op het KNMI, maar waar dan wel? Het werd een verrassende zoektocht.

Figuur 1. Suggestions on a Uniform Systems of Meteorological Observations. Bron KNMI.

Het verhaal begint in augustus 1872. In de periferie van een bijeenkomst van Duitse naturalisten en natuurkundigen in Leipzig komen 52 meteorologen bij elkaar om te praten over internationale samenwerking. De meteorologie staat dan nog in de kinderschoenen. Voor Buys Ballot is dit dé gelegenheid om zijn visie over de toekomst van de meteorologie te toetsen aan die van zijn vakbroeders.

Speciaal voor deze bijeenkomst heeft hij deze visie in een essay beschreven: “Suggestions on a Uniform System of Meteorological Observations”. Hierin beschrijft hij tot in details hoe hij de toekomstige ontwikkeling van de meteo8

Meteorologica 3 - 2014

rologie ziet (Fig. 1).

In zijn visie is alles gebaseerd op een wereldwijd netwerk van waarneemstations: standaardisatie van waarneemmethoden en -eenheden zodat de waarnemingen onderling met elkaar vergeleken kunnen. Veel van wat later in de synoptische meteorologie heel normaal werd, is in 1872 door Buys Ballot voor het eerst in dit essay beschreven. In grote lijnen werden de denkbeelden van Buys Ballot door zijn collega’s ondersteund. Als vervolg daarvan werd een jaar later in Wenen het eerste Internationale Meteorologisch Congres gehouden waar de Internationale Meteorologische Organisatie (IMO) werd opgericht, de voorloper van de huidige WMO. Tijdens dit congres behandelde Buys Ballot in “A sequel to the suggestions…” de vragen en opmerkingen die in Leipzig naar voren waren gekomen. Het congres ging in grote lijnen akkoord met de visie van Buys Ballot (Fig. 2) en benoemde hem tot eerste president van het Permanent Comité, het dagelijks bestuur, dat de besluiten van de vergadering diende te gaan uitvoeren. De Weense afspraken zijn van enorme betekenis geweest voor de verdere ontwikkeling van de meteorologie en klimatologie zoals we die vandaag de dag kennen.

Niet al zijn ideeën werden echter uitgevoerd. Buys Ballot wilde een internatio-

Figuur 3. Ewoud van Everdingen.

naal meteorologisch bureau, betaald door de lidstaten. Dit bureau zou het centrum moeten worden voor de uitwisseling van waarnemingen en meteorologische kennis. Dit kwam er niet, en zou er voorlopig ook niet komen. De deelnemers van het congres konden niet toezeggen dat hun overheden een dergelijk bureau wilden financieren. In de jaren na de oprichting groeide de IMO gestaag, maar een thuisbasis ontbrak. De belangrijkste personen in het IMC, de (vice)president en de secretaris waren afwisselend maar enkele jaren in functie en afkomstig uit verschillende landen. Bij iedere functiewisseling veranderde derhalve het huisadres van de IMO. Wel stond de oprichting van een bureau op de agenda van vrijwel iedere bijeenkomst van het Internationaal Meteorologisch Comité (IMC), de opvolger van het Permanent Comité en de bijeenkomsten van directeuren van nationale meteorologische diensten. De behoefte was er, maar het besluit om een bureau op te richten werd niet genomen.

Figuur 2. Buys Ballot in 1857. Bron KNMI.

Ook van buiten de meteorologische wereld groeide de vraag naar een vast meteorologisch bureau. Vooral de opkomende luchtvaart had een grote behoefte aan een vaste plek waar zij met hun meteorologische vragen terecht konden.

Figuur 4. Hendrik Antoon Lorentz. Bron Wikipedia.

De International Commission for Aerial Navigation, de ICAN, voorloper van de huidige ICAO, had al laten weten desnoods zelf een meteorologisch bureau te gaan oprichten als de meteorologische wereld dat niet of niet snel zou doen. Het keerpunt kwam uiteindelijk in september 1923 op de conferentie van directeuren in Utrecht. Een belangrijke bijeenkomst voor de toekomst van de IMO. De hoofddirecteur van het KNMI, prof. Dr. Ewoud van Everdingen (Fig. 3) werd benoemd tot president van het IMC, en de hoofddirecteur van de Franse nationale weerdienst Generaal E. Delcambre kwam met een voorstel voor een internationaal meteorologisch bureau, betaald door de lidstaten.

In het voorstel van Delcambre stond onder andere dat het bureau bij voorkeur in een Europees land gevestigd moest worden. Een land dat meteorologisch en klimatologisch gezien onder invloed van de Atlantische Oceaan en de Middellandse Zee viel, en aldus een brug zou vormen tussen noord en zuid Europa. De vergadering ging, 50 jaar na Wenen, en na veel discussie, uiteindelijk akkoord met het voorstel en benoemde een commissie die dit moest gaan voorbereiden, de commissie Delcambre. Deze bestond uit generaal Delcambre (Frankrijk) voorzitter, Carvalho (Portugal), prof. Van Everdingen (Nederland), prof. Exner (Oostenrijk), Dr. Ferraz (Brazilië) , prof.

Schönrock (Sovjet-Unie), Sir Stuppart (Canada) en Dr. Wallén (Zweden). In de opdracht van de commissie stond dat het toekomstig bureau goede contacten moest kunnen onderhouden met andere internationale organisaties zoals de ICAN en de International Geodesic and Geophysical Union (IGGU). Daarom moest de commissie nagaan hoe andere

internationale wetenschappelijke organisaties hun bureau hadden ingericht: taak, werkwijze en plaats van vestiging. Het was een moeilijke en vooral gevoelige opdracht voor de commissie, en bovendien stond men onder grote tijdsdruk, want het conceptvoorstel moest klaar zijn voor de eerstvolgende bijeenkomst van het IMC in 1926 in Wenen.

De commissie bleek ernstig verdeeld. De twee belangrijkste personen, de president van de IMO Van Everdingen en de voorzitter van de commissie Delcambre hadden elk een andere zienswijze. Van Everdingen zocht contact met de prestigieuze International Commission for Intellectual Cooperation (ICIC), een adviesorgaan van de Volkenbond. De Volkenbond was de voorloper van de Verenigde Naties en de rol van de ICIC werd na WOII overgenomen door UNESCO. De ICIC had zijn hoofdkantoor in Parijs. President was de Nederlandse natuurkundige en Nobelprijswinnaar prof. Hendrik Lorentz (1853-1928) (Fig. 4).

De ICIC legde de zaak voor aan drie natuurkundigen van naam: Prof. Lorentz, zijn vriend Albert Einstein (Fig. 5) en Marie Curie (Fig. 6). Dit illustere drietal kreeg het verzoek of zij, samen met Van Everdingen en enkele andere experts wilden nagaan hoe de ICIC kon bijdragen aan de vorming van een internationaal meteorologisch bureau. Na contact door Delcambre met het ICIC werd afgesproken om in maart 1926 een bijeenkomst te houden van zijn commissie met het trio natuurkundigen. Deze bijeenkomst had echter alleen zin als binnen de commissie Delcambre overeenstemming was bereikt over de hoofdlijnen van de taken van het meteorologisch bureau. Volgens de commissie Delcambre betroffen deze:

Figuur 5. Albert Einstein. Bron Wikipedia.

Figuur 6. Marie Curie. Bron Wikipedia.

- Verantwoordelijk voor het beheer van de vergaderstukken, notulen, afspraken van de verschillende commissies van de IMO en het IMC (secretariaat).

- Het bijhouden en overzichtelijk maken van internationale (meteorologische) publicaties (documentatiecentrum).

- De organisatie van een radiosondenetwerk op de oceanen ondersteunen.

Kortom, een secretariaat en documentatiecentrum met ruime taken en bevoegdheden. Op 29 maart kwam in Parijs de commissie Delcambre en het trio Curie, Lorentz en Einstein bij elkaar voor overleg. Ook de secretaris–generaal van de ICAN was uitgenodigd. Het resultaat van deze bijeenkomst was dat het ICIC wilde assisteren bij het opzetten van een secretariaat en dat het hiervoor toestemming zou vragen bij de Volkenbond.

Namens de Volkenbond zou de ICIC in Parijs ruimte beschikbaar willen stellen als tijdelijke huisvesting. De Franse regering stelde 50.000 franc (bijna 30.000 euro nu) beschikbaar voor de inrichting.

Een gespreid bedje voor het toekomstig bureau.

Het zou nu snel kunnen gaan, maar volgens de gemaakte afspraken in Utrecht moest eerst het IMC met deze afspraken akkoord gaan (Wenen, september 1926).

Tot grote frustratie van Delcambre leverde dit een vertraging van bijna een half jaar op.

Ter voorbereiding van de belangrijke bijeenkomst in Wenen kwamen verschillende commissies van de IMO in Zürich bij elkaar, en ook de commissie Delcambre. Hier werd een resolutie samengesteld om te kunnen voorleggen aan het IMC. Als die ermee instemde kon het bureau opgericht worden. De kern van de resolutie was dat een internatioMeteorologica 3 - 2014

9

gesloten nationale weerdiensten zouden in het secretariaat aanwezig moeten zijn en het zou indien mogelijk ondersteuning moeten geven aan de internationale taken van de president van het IMC en de voorzitters van de verschillende commissies. De meerderheid van het IMC ging hiermee akkoord en volgde daarmee Van Everdingen.

Figuur 7. Hendrik Cannegieter. Bron KNMI.

naal Meteorologisch Bureau zou worden opgericht met taken en verantwoordelijkheden zoals in Parijs afgesproken, en dat het aanbod van een tijdelijk huisvesting door het ICIC zou worden aangenomen, evenals het aanbod van het ICIC en de ICAN voor fondsenwerving bij de lidstaten van beide organisaties. Tevens werden de directeuren van de nationale weerdiensten opgeroepen om hun regeringen te vragen het bureau financieel te ondersteunen. Tijdens de vergadering van het IMC in Wenen (september 1926) was deze resolutie bepaald geen hamerstuk. Een aantal leden, waaronder Van Everdingen, had grote bezwaren tegen de zware taak die het bureau werd toebedeeld en de daaruit voortvloeiende grote financiĂŤle consequenties. Zij deelden niet Delcambre's optimisme dat de lidstaten wel met geld over de brug zouden komen.

Van Everdingen had zelf een sterke voorkeur voor een eenvoudig secretariaat in dienst van de president van de IMO. De taak van dit secretariaat zou moeten bestaan uit het organiseren van de bijeenkomsten van de verschillende organen en commissies van de IMO en de verslaglegging daarvan. De gegevens, werkzaamheden en specialismen van alle aan-

Bleef over de vestigingsplaats. Er lag het aanbod van het ICIC voor de vestiging in zijn hoofdkwartier en van de Franse regering voor een startkapitaal van 50.000 franc. Met 10 stemmen voor en twee tegen werd dit aanbod verrassend verworpen. Het secretariaat moest in een klein centraal gelegen Europees land komen: exit ICIC en Parijs. Drie landen kwamen nu nog in aanmerking, Zwitserland, BelgiĂŤ en Nederland.

Binnen het IMC was de meerderheid voor een permanente vestiging in Zwitserland.

Van Everdingen en een paar andere leden wilden de keus op Nederland laten vallen met als belangrijkste argument dat het secretariaat het werk van de president van de IMO moest ondersteunen.

Omdat het IMC het niet eens kon worden over de vestigingsplaats werd een kleine commissie benoemd bestaand uit Van Everdingen, Delcambre en de Noor Hesselberg, vice-president van de IMO. Hesselberg was voor Zwitserland. Het land was neutraal gebleven tijdens de Eerste Wereldoorlog, lag centraal in Europa en was aldus goed bereikbaar voor zowel de noordelijke als de zuidelijke lidstaten. Van Everdingen bestreed deze argumenten. Ook Nederland was neutraal gebleven en dat Zwitserland centraal in Europa lag was volgens hem geen goed argument, want de IMO was geen Europese, maar een mondiale organisatie, en Nederland was bovendien door zijn havens veel beter bereikbaar. Ook zou het secretariaat zijn werk als president

Figuur 9. Dorpsstraat 10 De Bilt. Foto Kees Dekker.

veel beter kunnen ondersteunen als het in Nederland gevestigd zou worden.

Delcambre was voor Zwitserland maar wilde de keus voor een definitieve vestigingsplaats aan de orde stellen tijdens de vergadering van Directeuren in 1929 in Kopenhagen. De drie konden het niet eens worden en bleven vasthouden aan hun eigen standpunt. Van Everdingen zette de zaak op scherp door in een brief aan de leden van het IMC te schrijven dat hij zijn functie als president ter beschikking zou stellen als het secretariaat niet in Nederland zou komen. Hesselberg legt zich hierbij neer, evenals de andere leden van het IMC. Onder druk van Van Everdingen werd besloten om het secretariaat tijdelijk in Nederland te vestigen.

Als compromis werd overeengekomen dat Hesselberg in de vergadering van directeuren in 1929 zijn voorstel zou indienen ten faveure van Zwitserland als definitieve vestigingsplaats. Een resolutie van die strekking werd inderdaad in Kopenhagen aangenomen.

Van Everdingen kreeg echter uiteindelijk toch zijn zin en om financiĂŤle reden werd de verplaatsing naar Zwitserland steeds uitgesteld. Nu moest men nog een hoofd van dit secretariaat zoeken.

Een rondgang langs de lidstaten leverde geen geschikte kandidaat op, en daarom werd prof. Dr. H G. (Hendrik) Cannegieter, adjunct hoofddirecteur van het KNMI, benoemd als tijdelijk hoofd van het secretariaat (Fig. 7). Het secretariaat ging op 1 juli 1928 officieel van start.

Figuur 8. Brief van het secretariaat van de IMO. Bron KNMI. 10

Meteorologica 3 - 2014

Het secretariaat kwam dus na veel getouwtrek naar Nederland, naar De Bilt zelfs, maar waar? De jaarverslagen van

ook de directeur het pand verliet waarna de familie Haagen er ging wonen.). De huurinkomsten van de IMO zullen na het overlijden van haar man welkom geweest zijn, want het was crisistijd. Uit de gemeentelijke gegevens blijkt dat zij er in ieder geval in 1937 nog woonde.

Figuur 10. Dr. G. Swoboda met secretaresses in Dorpsstraat 10 De Bilt. Bron KNMI.

het KNMI geven hierover geen uitsluitsel. Het toeval kwam mij hierbij te hulp.

In 2013 had Wouter Jansen, hoofd documentatiecentrum van het KNMI, een deel van het persoonlijk archief van Cannegieter weten te verwerven. In de stukken zat een brief met het briefhoofd van het secretariaat: “Organisation Meteorologique Internationale. Secretariat: Utrechtse weg 194, De Bilt, Pays Bas” (Fig. 8).

Utrechtseweg 194 dus, maar waar is of was dat en bestaat het pand nog? De Utrechtseweg liep in die tijd voor een deel door de bebouwde kom van de Bilt, nu de Dorpsstraat, vanouds de Steenstraat. Om erachter te komen heeft Wouter Jansen zijn contacten ingezet. Via de Gemeente De Bilt en het Regionaal Historisch Centrum Vecht en Venen kwam uiteindelijk de oplossing. De Utrechtseweg 194 uit 1928 is heden ten dage de Dorpsstraat 10, direct links naast het restaurant De Witte Zwaan (Fig. 9). Een aantal panden in de directe omgeving is in de tussentijd gesloopt vanwege de nieuwbouw van de snelwegerfabriek van Olland, maar het pand aan de Dorpsstraat 10 bleef gespaard. Het familiebedrijf Olland was in Utrecht opgericht door Hendrik Olland, de instrumentmaker die veel meteorologische instrumenten voor Buys Ballot heeft gemaakt. Later maakte hij nauwkeurige weegschalen. In 1926 verhuisde het bedrijf naar De Bilt. Ook nu nog is Olland erg belangrijk voor het KNMI, de koffieautomaten zijn door dit bedrijf gemaakt.

In 1920, het adres was toen Dorpsstraat 62, woonde in de Dorpstraat 10 de heer H. Spencer Elce, directeur van de rijtuigenfabriek, het pand waar in 1926 Olland zijn snelwegers ging maken. Na 1926 woonde er de familie Haagen. Na de dood van haar man in 1929 bleef de weduwe, mevrouw R. C. J. van HaagenSchavier, er wonen (de archieven geven over de verandering van bewoning geen duidelijkheid. Het is aannemelijk dat na het faillissement van de rijtuigenfabriek

Uit het archief van Cannegieter kwam ook een foto uit 1938 (Fig. 10) tevoorschijn, waar Dr. G. Swoboda samen met acht secretaresses op de foto in de tuin achter het huis staat. Swoboda volgde Cannegieter in 1938 op. Voor zover ik heb kunnen achterhalen is dit de enige foto van het secretariaat in De Bilt: met recht een uniek exemplaar.

Zodra ik wist in welk pand het secretariaat had gezeten ben ik uiteraard naar de Dorpsstraat 10 gegaan. Het pand stond leeg. Dank zij een behulpzame werkneemster van De Witte Zwaan kon ik binnenkomen en enkele foto’ s nemen.

Helaas maar niet geheel onverwacht herinnerde niets meer aan het IMO secretariaat. Het pand werd verbouwd tot appartementen en net als de tuin was de benedenverdieping een bouwplaats vol bouw- en sloopmaterialen.

Het secretariaat was er tot 1938 gevestigd. Onder dreiging van de oorlog werd het zekerheidshalve naar Lausanne verplaatst, waar het tot na de Tweede Wereldoorlog bleef. In 1951 werd het naar Geneve verplaatst, waar de tegenwoordige WMO nu in een prachtig groot nieuw gebouw zetelt (Fig. 11). Het contrast kan welhaast niet groter zijn, van kamers in een gewoon woonhuis in de Dorpsstraat 10 in De Bilt, naar dit glazen paleis in Geneve. Van acht secretaressen en een secretaris naar een organisatie met circa 250 vaste medewerkers en vrijwel wekelijks conferenties en internationale bijeenkomsten. De WMO is momenteel een speciaal agentschap van de Verenigde Naties.

Vóór de verbouwing tot appartementen was de Dorpsstraat 10 een kleinschalig conferentieoord. Het Directieteam van het KNMI heeft hier in de afgelopen tien jaar een aantal malen vergaderd, onwetend van het gegeven dat hier ooit het eerste secretariaat van de WMO was gevestigd. Met recht het lang bewaarde geheim van de Dorpsstraat 10.

De Dorpsstraat in De Bilt, een hele gewone straat, enkele woonhuizen, enige kantoren, winkels en een restaurant.

Doodgewoon, je vindt dergelijke straten overal. Je loopt er zo voorbij, het valt

Figuur 11. Gebouw van de WMO in Geneve.

Bron WMO.

weg naast het restaurant en als de bomen in blad staan is het van de weg nauwelijks te zien. Dit pand, Dorpsstraat 10, is echter heel bijzonder: het (bescheiden) geboortehuis van de zetel van de WMO. Een gedenkplaat op de gevel zou mijns inziens zeker op zijn plaats zijn. Dit moet de (internationale) meteorologische wereld toch voor elkaar kunnen krijgen?

Met dank aan Het KNMI. Wouter Jansen, hoofd informatiecentrum van het KNMI. Ellen Drees, Regionaal Historisch Centrum Vecht en Venen en Historische Kring D’Oude School.

Gemeente De Bilt.

Laetitia Rey, WMO Geneve.

Bronnen: The history of the International Meteorological Organisation 1872-1951 door Hendrik Gerrit Cannegieter, Offenbach an Main 1963.

Archief KNMI. Archief H. G. Cannegieter.

Archief Regionaal Historisch Centrum Vecht en Venen.

Archief WMO Geneve.

Wikipedia.

Meteorologica 3 - 2014

11

Koude extremen in Nederland de afgelopen winters Geert-Jan van Oldenborgh, (KNMI) Toen we in 1998 naar Gouda verhuisden vertelde iedereen hoe goed het schaatsen was op de Reeuwijkse Plassen. Het duurde echter tot januari 2009 voor er een Plassentocht georganiseerd kon worden. De vier daarop volgende winters waren ook relatief koud, maar de winter van 2013/2014 was weer extreem zacht in het grootste gedeelte van het land. Met extremenstatistiek analyseren we hoe extreem de hele winters en koudste dagen van de afgelopen winters waren in een opwarmend klimaat als indicator van de strengheid van de winter. Het blijkt dat de koude extremen minder uitzonderlijk zijn dan de zachte extremen. Dit is een gevolg van de scheefheid van de temperatuurverdeling. Het kan wel heel erg veel kouder worden dan normaal door de aanvoer van Siberische lucht en uitstraling, maar het kan niet erg veel warmer worden dan normaal door de aanvoer van oceaanlucht. Hierdoor zijn koude extremen minder zeldzaam, hoewel ze meer opvallen.

Definities Er zijn vele definities van de strengheid van een winter in Nederland. De officiële classificatie van het KNMI is gebaseerd op het koudegetal of Hellmanngetal: de som van daggemiddelde temperaturen onder nul zonder minteken. In Fig. 1 is dit koudegetal uitgezet voor De Bilt voor de periode 1902-2014.

De bijbehorende classificatie is dat een winter met koudegetal onder de 10 “extreem zacht” wordt genoemd, tussen de 10 en 20 “zeer zacht”, tot 40 “zacht”.

Aan de andere kant is de lat vrij hoog gelegd: pas bij een koudegetal boven de 300 mogen we van een “strenge” winter spreken. Dat zijn er dus drie: 1942, 1947 en 1963. Een winter met H > 160 mag het predicaat “zeer koud” dragen. Hiervan zijn er zes, met de laatste in 1985.

Boven de 100 is “koud”, de laatste koude winter was 1997. Geen van de winters in de 21e eeuw kwam volgens deze classificatie boven “normaal” uit, hoewel 2010 met een koudegetal van 95 in de buurt

van de bovengrens kwam. De winter van 2014 kwam uiteindelijk op een koudegetal van nul uit: er waren in De Bilt voor het eerst sinds het begin van de metingen geen dagen met daggemiddelde temperatuur onder nul.

tie voor punten boven de drempelwaarde μ met schaalparameter σ en vormparameter ξ:

Deze grootheid leent zich echter slecht voor statistische analyse van extremen, omdat er een harde ondergrens aan zit.

Daarom beschouwen we hier twee verwante grootheden (Fig. 2): de gemiddelde wintertemperatuur TDJF in de gehomogeniseerde Centraal Nederland Temperatuur v1.1 (CNT) en de temperatuur van de koudste dag van het jaar in De Bilt, Tgn. De wintergemiddelde CNT is goed gecorreleerd met het koudegetal in De Bilt (r = 0.90), de koudste dag van het jaar redelijk (r = 0.84). Ze beschrijven ieder een complementair aspect van de strengheid van winters.

1-exp[-(x-μ)/σ]

Methode Het voordeel van deze definities is dat er goede wiskundige theorieën zijn om de extremen te beschrijven. Als ze allemaal uit dezelfde verdeling getrokken zouden zijn wordt de staart van de verdeling van wintertemperaturen beschreven door Figuur 1. Koudegetal (Hellmann) in De Bilt 1902-2014. Deze data zijn gebaseerd op de ruwe waarnemingen, niet gecorrigeerd voor de verande- een gegeneraliseerde ringen in meetopstelling (bv. de overgang van de pagode naar een stan- Pareto distributie met cumulatieve distribudaard Stevenson hut in 1950) en meetomgeving.

FGPD(x;μ,σ,ξ) = 1-[1+ξ(x-μ)/σ]-1/ ξ

Voor ξ = 0 vereenvoudigt dit tot De verdeling van de temperatuur van de koudste dag van het jaar is de gegeneraliseerde extreme-waarden verdeling (GEV) met plaatsparameter μ: FGEV(x;μ,σ,ξ) = exp(-[1+ ξ(x-μ)/σ]-1/ ξ)

In de limiet ξ→0 wordt dit een Gumbel distributie exp(-exp[-(x-μ)/σ]).

Helaas is aan de voorwaarde dat alle gebeurtenissen uit een stationaire verdeling getrokken moeten worden niet voldaan: door klimaatverandering wordt de kans op koude extremen steeds kleiner en de kans op warme extremen groter.

Dit kunnen we parametriseren door de parameters afhankelijk te maken van de wereldgemiddelde temperatuur als maat voor de opwarming. We kiezen er voor om alleen de plaatsparameter μ lineair te variëren met de wereldgemiddelde temperatuur, dus we nemen aan dat de verdeling verschuift en niet van vorm verandert. Het is weliswaar bekend dat de laagste temperaturen sterker opwarmen (de Vries et al, 2012), maar er is simpelweg niet genoeg informatie in de

Figuur 2. Wintergemiddelde Centraal Nederland Temperatuur (CNT) en de laagste daggemiddelde temperatuur van het jaar (Tgn) in De Bilt 1902-2014.

De CNT is gecorrigeerd voor de veranderingen in meetopstelling en meetomgeving, Tgn niet.

12

Meteorologica 3 - 2014

Figuur 3. Links: extremenstatistiek van de gemiddelde wintertemperatuur in 2010 in de context van de andere winters sinds 1951. Rechts: hetzelfde voor de winter van 2014.

reeksen om meer parameters te fitten.

Resultaten De resultaten van de fit aan een schuivende GPD distributie van de winter CNT is te zien in Fig. 3 voor de koudste winter van de afgelopen paar jaar, 2010, en de zachtste, 2014.

Uit Fig. 3 kan worden afgelezen dat een temperatuur zoals die was waargenomen in 2010, 0.8 ºC, nu een herhalingstijd heeft van ongeveer eens in de 20 jaar met een 95% onzekerheidsmarge van 8 tot 100 jaar (rode lijnen). Zestig jaar geleden was dat nog tussen de 3 en 9 jaar, dus de kans op zo’n winter is sterk afgenomen door de opwarming. De zachte winter van 2007 was statistisch gezien zeldzamer, met een beste schatting van de herhalingstijd van 60 jaar nu (9 tot 700) in het huidige klimaat, en meer dan 200 in het koudere klimaat van de jaren 1950.

In Fig. 4 laten we hetzelfde zien voor de GEV distributie van de winter met de koudste dag van de afgelopen jaren, 2012 (zie ook het artikel van de Vries et al., Meteorologica, maart 2012) en de

DJF

koud

2005

2006

4

6

warm Tgn

2007

60

2008

2010

2011

2012

9

18

3

5

5

11

2014

18 3

2

2013

3

koud warm

2009

5

5

54

4

3

95

Tabel 1. Herhalingstijden in het huidige klimaat (dus inclusief de opwarming) van de winters 20052014, afgeleid uit een fit met een GPD (DJF CNT) of GEV (Tgn) waarvan de plaatsparameter μ met de wereldgemiddelde temperatuur varieert.

winter met de hoogste temperatuur op de koudste dag van het jaar, 2014. Door de grote inhomogeniteiten in de meetreeks in 1950 beschouwen we alleen winters vanaf 1951.

blauwe lijn van de 95% marges) met een centrale waarde van 13 jaar. Het was inderdaad een vrij uitzonderlijke dag in het huidige klimaat, maar 60 jaar geleden was het redelijk normaal geweest.

We zien dat er ook een significante trend is in de koude extremen, die zijn minder koud geworden. De trend is groter dan die in de wintergemiddelde temperatuur, zoals ook in klimaatmodellen en dus de KNMI scenario’s. In de verdeling van 2012 komt een dag met een temperatuur van −12,1 ºC zoals in 2012 waargenomen minder dan eens in de 20 jaar voor (onderste rode lijn van de 95% marges), met een beste fit van 50 jaar. In het klimaat van 1951 was dat nog minder dan eens in de zeven jaar geweest (onderste

De resultaten voor 2014 aan de warme kant zijn ook in Fig. 4 gegeven. Een koudste dag van het jaar die zo hoog ligt als de waargenomen 0.1 ºC komt in het huidige klimaat minder dan eens in de 20 jaar voor (centrale waarde 100 jaar), dus iets zeldzamer dan 2012. Echter in 1950 was de ondergrens al 200 jaar en de fitroutine geeft als centrale waarde 15000 jaar.

De warme extremen van 2007 (wintergemiddeld) en 2014 (koudste dag) waren

Figuur 4. Links: extremenstatistiek van de koudste dag van de winter van 2012 in de context van de andere winters sinds 1951. Rechts: hetzelfde voor de winter van 2014.

Meteorologica 3 - 2014

13

Figuur 5. Links: scheefheid van de dagelijkse temperatuur in Europa 1951-2014 (E-OBS, www.ecad.eu). Rechts: idem voor de koudste dag van het jaar.

dus statistisch gezien zeldzamer dan de koude extremen van 2010 en 2012. Het verschil wordt mede veroorzaakt door het verschil tussen warme en oude extremen in de winter. De koude extremen in de figuren 3 en 4 worden een factor tien zeldzamer voor elke twee graden kouder.

Aan de warme kant heb je daar minder dan één graad voor nodig. De verdeling van de koudste dag in het jaar heeft zelfs een sterke kromming, wat betekent dat er een harde bovengrens is.

In Tabel 1 geven we de herhalingstijden van alle winters van de afgelopen 10 jaar, bepaald met een fit aan een de koude staart van de distributie als de temperatuur onder normaal lag, de warme als hij daarboven lag. De niet besproken koude winters zijn eigenlijk vrij normaal, ook in het huidige warmere klimaat, met herhalingstijden van minder dan 10 jaar.

Asymmetrie tussen koude en warme extremen Behalve de felle koude begin februari 2012 hadden de winters van de 21e eeuw geen uitzonderlijk koude dagen, zelfs niet ten opzichte van het opwarmend klimaat. Statistisch gezien was het totale gebrek aan koude dagen in 2014 zelfs uitzonderlijker dan de koudste dag van 2012. Hetzelfde geldt voor de wintergemiddelde temperatuur: de zachte winter van 2007 was uitzonderlijker dan de koude van de winters 2009-2013.

Dit is een gevolg van de scheefheid van de temperatuurverdeling in Nederland en het grootste deel van Europa (Fig. 5).

Sterke uitschieters naar de koude kant worden veroorzaakt door het binnenstromen van Siberische lucht en uitstraling 14

Meteorologica 3 - 2014

boven een sneeuwdek. In beide gevallen kan de temperatuur ver onder normaal zakken. Zachte dagen worden veroorzaakt door aanvoer van zachte lucht uit het zuidwesten, vanaf de Atlantische Oceaan. Hier zit echter een bovengrens aan: de lucht kan niet veel warmer worden dan het zeewater. Deze asymmetrie is ook in de wintergemiddelde temperatuurafwijkingen terug te vinden.

Hetzelfde geldt voor de koudste dag van het jaar, hoewel andere processen een rol spelen. De temperatuur van de koudste dag van het jaar wordt hier bijna altijd bepaald door continentale lucht. Verder naar het westen en zuiden is dat niet elk jaar het geval en komt bovenstaande asymmetrie weer naar boven.

Conclusies De winters van 2009-2013 waren kouder dan nu normaal is, maar waren naar de normen van vroeger niet “koud”. Dit wordt bevestigd door de herhalingstijden: zelfs in een warmer klimaat zijn dit winters die we eens in de 3-20 jaar kunnen verwachten. De zachte winters van 2014 en 2007 waren met herhalingstijden van rond de 18 tot rond de 60 jaar veel zeldzamere uitschieters. Hetzelfde geldt voor de koudste dag van het jaar.

De hevige koude van begin februari 2012 had een herhalingstijd nu van rond de 50 jaar, maar het gebrek aan koude dagen in de winter van 2014 verwachten we zelfs nu maar ongeveer eens per 100 jaar (met grote onzekerheidsmarges).

De relatieve koude van 2009-2013 is dus geen argument tegen klimaatverandering. Integendeel, in het klimaat van een halve eeuw geleden waren dit heel

normale winters geweest. Alleen door de opwarming sindsdien worden ze als koud ervaren. Andersom waren de zachte winters van 2007 en 2014 nu al uitzonderlijk, maar waren ze in het klimaat van vroeger bijzonder onwaarschijnlijke uitschieters geweest. Deze kunnen dus wel als argument voor de opwarming dienen...

Uiteraard zijn de effecten van koude op de samenleving veel groter dan die van een zachte winter, zodat de koude winters veel meer opvielen. Ook hebben we andere aspecten van de winter niet besproken, zoals de grote hoeveelheid sneeuw in sommige van die winters.

Tenslotte is een actuele discussie of de amplitude van de variabiliteit toeneemt, de “verruwing” van het weer. Wij hebben hier tot nu toe geen aanwijzingen voor kunnen vinden, maar de discussie woedt nog volop.

Referenties De Vries et al., 2010: Weer (g)een elfstedenwinter, Meteorologica maart 2010, BAMS 2013. http://www.knmi.nl/ cms/content/104925/weer_geen_elfstedenwinter De Vries et al., 2012: Western European cold spells in current and future climate, GRL, 39, L04706.

Meteorologica 3 - 2014

15

Stadstemperatuur in beeld met smartphones

luchttemperaturen van weerstations worden gebruikt warmtetransportmodelluchttemperaturen en voor de validatie gesch van van weerstati wordt hetluchttemperaturen KNMI-station Rotterdam gebruikt,worden datvoor buite van weerstations gd warmtetransportmodel en de luchttemperaturen van vijf weerstations van de GG warmtetransportmodel en voor de validatie va wordt het KNMI-station Rotterda A. Overeem1 (KNMI/Wageningen University), J.C.R. Robinson (OpenSignal), H. Leijnse (KNMI), G.J. Steeneveld (Wagein en rond het centrum Amsterdam en gebruikt, zijn wordt het KNMI-station Rotterdam d devan luchttemperaturen van daarom vijf we ningen University), B.K.P. Horn (MIT), R. Uijlenhoet (Wageningen University) de luchttemperaturen van weerstations van in en rond hetvijf centrum van Amst in en rond het centrum van Amsterdam en zijn

Nauwkeurige observaties van luchttemperaturen zijn belangrijk voor de meteorologie. Ze zijn onmisbaar voor het bestuderen van het stedelijk warmte-eiland en de negatieve gevolgen van hoge temperaturen op de Warmtetransportmodel menselijke gezondheid. Echter, de beschikbaarheid van luchttemperatuurmetingen in steden isWarmtetransportmodel vaak beperkt. smartphone wordtalomtegendoorgaans, maar lang niet alti Relatief nauwkeurige luchttemperatuurinformatie kan worden verkregen uitEen een alternatieve, Warmtetransportmodel Een smartphone wordt doorgaan gedragen.

De smartphone genereert thermische ener woordige bron: smartphones. Smartphones met het besturingssysteem Android waarop de applicatie Opengedragen.

De smartphone genere Een smartphone wordt doorgaans, maar lang Signal is geïnstalleerd registreren de temperatuur van de accu en sturen deze door naar naar eenhet database. Een warmtestroom lichaam en de omgeving. Wan warmtestroom naar hetthermisch lichaam e gedragen.

De smartphone conceptueel warmtetransportmodel is toegepast om daggemiddelde luchttemperaturen tetemperatuurverschil schatten uitgenereert evenredig met het tussen de syst evenredig met het temperatuurve warmtestroom naar het lichaam en de omgevin accutemperatuurmetingen in Nederlandse steden voor de warme zomer van 2013.en Hierbij ligtendetussen nadruk op en lichaam telefoon omgeving telefoon ( telefoon en omgeving en tussen evenredig met het temperatuurverschil tussent Amsterdam Stad en Rotterdam. voor het afleiden van een stationair warmtetransport

Introductie De gratis applicatie OpenSignal voor smartphones (Fig. 1) brengt de sterkte van draadloze netwerken in kaart.

Smartphones hebben een sensor die de accutemperatuur registreert; die wordt

Figuur 1. Accutemperaturen van smartphones (Tp) kunnen worden verzameld met de Androidapplicatie OpenSignal en door middel van een warmtetransportmodel worden omgerekend naar een luchttemperatuur. De accutemperatuur wordt beïnvloed door omgevingstemperatuur (Te), lichaamstemperatuur (Tb), isolatie tussen smartphone en omgeving (ke), en isolatie tussen smartphone en lichaam (kb). Pp is de thermische energie die door de smartphone per tijdseenheid wordt gegenereerd.

opgeslagen door de applicatie. Overeem et al. (2013) hebben aangetoond dat uit deze accutemperatuurmetingen redelijk nauwkeurige daggemiddelde temperaturen kunnen worden geschat voor acht buitenlandse steden. Dezelfde methodologie2 wordt hier toegepast om de daggemiddelde temperatuur voor Nederlandse steden te schatten.

Data Accutemperatuurmetingen voor Rotterdam en Amsterdam Stad zijn verkregen via de applicatie OpenSignal (http:// opensignal.com/) voor de periode 1 juni 2013 tot en met 31 augustus 2013, de meteorologische zomer van 2013. Dit vereist alleen dat smartphonegebruikers de applicatie installeren en toestaan dat 16

Meteorologica 3 - 2014

data worden verzameld. Een draadloze verbinding is niet continu nodig, omdat de data worden opgeslagen op de smartphone en periodiek worden verstuurd naar een server. Alleen metingen waarbij de smartphone sinds zeer kort wordt opgeladen en die waarbij de smartphone wordt aan- of uitgezet en de accu ontlaadt worden geselecteerd (de laatste groep is het grootst). Metingen waarbij de smartphone ontlaadt en de lader net uit het stopcontact is gehaald worden niet geselecteerd. Na het uitvoeren van deze selecties worden de accutemperatuurmetingen in tijd en ruimte gemiddeld om daggemiddelde (0 - 24 uur lokale tijd) accutemperatuurgegevens voor Rotterdam en Amsterdam Stad te krijgen.

Daggemiddelde luchttemperaturen van weerstations worden gebruikt voor de kalibratie van het warmtetransportmodel en voor de validatie van geschatte luchttemperaturen. Voor Rotterdam wordt het KNMI-station Rotterdam gebruikt, dat buiten de stad ligt. Voor Amsterdam Stad worden de luchttemperaturen van vijf weerstations van de GGD Amsterdam gemiddeld. Deze stations liggen in en rond het centrum van Amsterdam en zijn daarom representatief voor de binnenstad.

Warmtetransportmodel Een smartphone wordt doorgaans, maar lang niet altijd, dicht bij het lichaam van de gebruiker gedragen. De smartphone genereert thermische energie die in evenwicht moet zijn met de warmtestroom naar het lichaam en de omgeving. Warmtegeleiding tussen twee systemen is recht evenredig met het temperatuurverschil tussen de systemen en hangt af van de isolatie tussen telefoon en omgeving en tussen telefoon en lichaam (Fig. 1). Deze wetmatigheid wordt gebruikt voor het afleiden van een stationair warmtetransportmodel waarmee de daggemiddelde luchttemperatuur kan worden geschat uit

voor heten afleiden een station telefoon en omgeving tussenvan telefoon en lic luchttemperatuur kan luchttemperatuur worden geschat uit de daggem kan worden ge voor het afleiden van een stationair warmtetra de daggemiddelde accutemperatuur voor j: j: luchttemperatuur kan worden geschat uit de d de gekozen stad j: j: ̅ ̅ ) (̅ (̅ , )

̅ (̅ ) omge- , waarin de daggemiddelde ̅ omgevingstemperatu ̅ de daggemiddelde o waarin waarin de daggemiddelde vingstemperatuur of temperatuur van ̅ ̅ ̅ layer”, de daggemiddelde a de “urban canopy layer”, dagde daggemiddelde omgevingstem waarin layer”, de daggemiddelde accutemperatuur (zo gemiddelde accutemperatuur (zowel in evenwichtstemperatuur.

Merk op ̅ evenwichtstemperatuur.

Merk op dat maccutemperat layer”, de daggemiddelde j een coëfficië ruimte A als tijd) ende Ttijdreeks; een constante zie Overeem et al.

(2 0 de tijdreeks; zie Overeem et al. (2013) voor evenwichtstemperatuur.

Merk op datdemafleidin j een co evenwichtstemperatuur.

Merk op datzoals m warmtebronnen, de zon, wo j warmtebronnen, zoals de zon, worden niet meegenom de tijdreeks; et al. (2013) een coëfficiënt is, zie ϵjd Overeem een ruisterm en voor de warmtebronnen, zoals de zon, worden niet me Voor elke stad worden, gebruikm dVoor hetelke dagnummer in gebruikmakend de tijdreeks; van zie de stad worden, daggem accutemperaturen, optimale waa Overeem et al. (2013) voor de afleiding Voor elke stad worden, gebruikmakend van de accutemperaturen, optimale waarden voor mj bepaal Stad; ter vergelijk: voor de acht st van dit warmtetransportmodel. Andere optimale waarden voor metj Stad; ter accutemperaturen, vergelijk: voor de acht steden in Overeem °C, is constant genomen voor alle warmtebronnen, zoals de zon, worden Stad; ter vergelijk: voor desteden acht steden in Overe °C, is constant genomen voor alle wordt een kalibratie-en enverkregen een valid niet meegenomen.

°C,kalibratieis constanten genomen voor alle steden en ve wordt een gemaak eneen één validatiedataset dag aan de validatiedatase wordt een kalibratieen een validatiedataset en éénelke dag aan validatiedataset toe te delen. og temperatuurverschillen in deDit gek Voor staddeworden, gebruikmakend en één dag aan de validatiedataset toe te delen temperatuurverschillen in de gekozen voork voor het schattenzomer van dete coëfficië van de daggemiddelde waargenomen temperatuurverschillen in de gekozen zomer te voor het schatten van de coëfficiënt m .

De geschatte validatiedataset. j lucht- en accutemperaturen, optimale voor van de coëfficiënt mj. De ges validatiedataset. waarden voorhet mschatten j bepaald (2.4 voor Rotvalidatiedataset. terdam; 2.1 voor Amsterdam Stad; ter

vergelijk: voor de acht steden en indiscussie OverResultaten eem et al. (2013): 2.0 - 3.0). De waarde Resultaten en discussie luchttempera voor T0,Resultaten 39.0 °C, en isVervolgens constant worden genomen discussie Amsterdam Stad.

Fig. 2 toont voor alle steden en verkregen uit OverVervolgens worden luchttemperaturen geschat uitkaa ac Vervolgens worden luchttemperaturen voorelke beide steden.

Uit Fig.geschat 3 blijkt eem et al.

(2013).

Voor stad wordt Amsterdam Stad. Fig. 2 toont kaarten met de locaties Amsterdam 2 toont kaarten met de lo een kalibratieen Stad. een validatiedataset lijn)Fig. en de waargenomen luchttem voor beide steden.

Uit Fig. 3Uit blijkt dat de dynamiek va voor beide steden.

Fig. 3 blijkt dat de dynam gemaakt door afwisselend één dagluchttemperature aan daggemiddelde lijn) en delijn) waargenomen luchttemperaturen (zwarte de één waargenomen luchttemperaturen (zl de kalibratie-enen dag aan de validadaggemiddelde wijken doorgaans daggemiddelde wijken doo tiedataset toe teluchttemperaturen delen. luchttemperaturen Dit om potentiële systematische fouten wegens temperatuurverschillen in de gekozen zomer te voorkomen. De kalibratiedataset wordt gebruikt voor het schatten van de coëfficiënt mj. De geschatte luchttemperaturen worden vergeleken met de validatiedataset.

Resultaten en discussie Vervolgens worden luchttemperaturen geschat uit accutemperatuurmetingen voor Rotterdam en Amsterdam Stad.

Fig. 2 toont kaarten met de locaties van geselecteerde accutemperatuurmetingen voor beide steden. Uit Fig. 3 blijkt dat de dynamiek van de daggemiddelde accutemperaturen (oranje lijn) en de

Figuur 2. Kaarten van Rotterdam en Amsterdam Stad (©OpenStreetMap contributors; openstreetmap.org) met de locaties van geselecteerde accutemperatuurmetingen (blauwe stippen) voor 1 juni - 31 augustus 2013. Rode ovalen geven locaties van KNMI-weerstation Rotterdam (4.3 km van stadscentrum Rotterdam) en weerstations GGD (Amsterdam Stad) aan.

waargenomen luchttemperaturen (zwarte lijn) goed overeenkomen. De geschatte daggemiddelde luchttemperaturen wijken doorgaans weinig af van de waargenomen luchttemperaturen, ook voor de validatiedataset. Dit blijkt o.a. uit de lage gemiddelde absolute fout (MAE) van 1.2 °C (Rotterdam) of 1.4 °C (Amsterdam Stad), zie Fig. 4.

De resultaten voor Rotterdam zijn iets beter dan die voor Amsterdam Stad. Een verklaring hiervoor is het grotere aantal accutemperatuurmetingen, gemiddeld 382 per dag, terwijl voor Amsterdam Stad gemiddeld slechts 116 metingen beschikbaar waren. De resultaten voor Amsterdam Stad tonen wel aan dat met een relatief klein aantal metingen toch nog redelijk nauwkeurige daggemiddelde temperaturen kunnen worden geschat voor een relatief klein gebied van 50 km2. Dit is representatiever voor het stadscentrum dan bij Rotterdam en de acht buitenlandse steden in Overeem et al. (2013), waar een veel groter gebied wordt beschouwd. Bovendien wordt in

Amsterdam Stad gekalibreerd en geverifieerd met vijf weerstations van de GGD, die representatiever zullen zijn voor het gebied met accutemperatuurmetingen dan wanneer slechts één weerstation, b.v. KNMI-station Schiphol, zou worden gebruikt. Overigens liggen de GGD-stations nog steeds enkele kilometers van het Centraal Station, waar de meeste accutemperatuurmetingen beschikbaar zijn. Verder zijn de resultaten voor Amsterdam Stad in vergelijking met weerstation Schiphol maar marginaal slechter (MAE is 1.6 °C i.p.v. 1.4 °C, CV is 0.12 i.p.v. 0.10 en ρ2 is 0.64 i.p.v. 0.67).

In Fig. 5 is voor zes verschillende combinaties van stad en weerstation(s) voor de validatiedataset de verklaarde variantie (ρ2) uitgezet tegen het daggemiddelde aantal accutemperatuurmetingen. De kwaliteit van geschatte luchttemperaturen neemt snel toe voor een toenemend aantal metingen en dit kan redelijk goed worden beschreven door een exponentiële functie. De kwaliteit neemt duidelijk

af indien minder dan 100 waarnemingen beschikbaar zijn.

Een belangrijk probleem is dat een deel van de accutemperatuurmetingen representatief is voor binnenshuis en niet voor buitenshuis. Bovendien wordt voor elke stad een constante waarde van mj verondersteld, terwijl in werkelijkheid voor elke meting een eigen thermische geleiding zal gelden. Een ander punt is de representativiteit van zowel de weerstations als de accutemperatuurmetingen. Temperaturen van beide bronnen zijn op verschillende locaties gemeten en het omliggende landgebruik kan ook verschillen. Dit speelt met name in Rotterdam en in mindere mate in Amsterdam Stad. Het weerstation op de luchthaven van Rotterdam is niet representatief voor heel Rotterdam (Heusinkveld et al., 2014). Vanwege de complexiteit van en diversiteit aan microklimaten in de stad zullen de geschatte daggemiddelde luchttemperaturen alleen een grove schatting van de werkelijke gebiedsgemiddelde luchttemperatuur geven. Overigens is

Figuur 3. Tijdreeksen voor Rotterdam en Amsterdam Stad van daggemiddelde waargenomen en geschatte luchttemperaturen, en accutemperaturen voor 1 juni - 31 augustus 2013. Grijs gearceerde gebieden tonen de 10-90% percentielen van accutemperaturen. ME is de systematische fout (bias), MAE de gemiddelde absolute fout, CV de variatiecoëfficiënt (d.w.z. de verhouding van de standaarddeviatie van de verschillen en de daggemiddelde waargenomen temperatuur), en ρ2 de gekwadrateerde correlatiecoëfficiënt (verklaarde variantie). CAL en VAL betekenen, respectievelijk, kalibratie- en validatiedataset.

Meteorologica 3 - 2014

17

Figuur 4. Spreidingsdiagrammen van geschatte versus waargenomen daggemiddelde luchttemperaturen voor 1 juni - 31 augustus 2013. De grijze lijn is de y = x lijn. Zie bijschrift Fig. 3 voor betekenis van acroniemen.

de locatie van ruwweg 40% van de accutemperatuurmetingen binnen 300 meter nauwkeurig. Zie Overeem et al.

(2013) voor een meer uitgebreide discussie.

Conclusies Deze studie toont aan dat het mogelijk is om relatief nauwkeurige daggemiddelde luchttemperaturen voor stedelijk gebied in Nederland te schatten uit accutemperatuurmetingen van smartphones met behulp van een eenvoudig warmtetransportmodel. Middeling over een groot aantal accutemperatuurmetingen levert een bruikbaar signaal op, hoewel de applicatie noch de smartphones zijn ontworpen voor dat doel.

Omdat 20% van het landoppervlak op aarde mobiele telefoniedekking heeft en 500 miljoen apparaten het besturingssysteem Android gebruiken, kan dit mogelijkheden bieden voor het maken van realtime-kaarten van luchttemperaturen uit smartphones, met name in dichtbevolkte gebieden. De applicatie OpenSignal levert op dit moment overigens geen realtime-metingen. Veel meer onderzoek

Figuur 5. Gekwadrateerde correlatiecoëfficiënt ρ2 (verklaarde variantie) versus het daggemiddelde aantal accutemperatuurmetingen voor de validatiedataset voor zes combinaties van steden en weerstation(s).

18

Meteorologica 3 - 2014

is nodig voordat zo'n toepassing eventueel in zicht komt.

Een wens is het filteren van metingen die niet representatief zijn voor buitenshuis, wellicht mogelijk door het gebruik van data van de lichtsensor in de smartphone.

Een van de ideeën is om het bestaande algoritme toe te passen op tientallen steden, waarbij een 1-jarige kalibratie- en een 1-jarige validatiedataset zal worden gebruikt. Dit biedt meer mogelijkheden voor het bestuderen van de relatie tussen het aantal gebruikte accutemperatuurmetingen en de kwaliteit van de resulterende temperatuurschattingen, maar ook voor het modelleren van de coëfficiënt mj van het warmtetransportmodel als functie van seizoen en klimaat. Specifiek zal de kwaliteit van temperatuurschattingen voor lage luchttemperaturen moeten worden onderzocht. Zo is voor Moskou en Buenos Aires een overschatting gevonden van luchttemperaturen lager dan 5 °C. Een mogelijke verklaring is dat meer mensen binnen blijven bij koud weer. Vervolgonderzoek zal zich ook richten op een gedetailleerde studie voor een stad met duizenden accutemperatuurmetingen en een dicht meteorologisch netwerk, waarbij de kwaliteit van temperatuurkaarten en de mogelijkheid om de dagelijkse gang vast te leggen zal worden onderzocht. Het stedelijk warmte-eiland manifesteert zich met name in de avond en in het eerste deel van de nacht. Onderzoek hiernaar vraagt om bv. uurgemiddelde i.p.v. daggemiddelde temperatuurschattingen. Een beperking is dat in de nacht minder accutemperatuurmetingen beschikbaar zijn.

Het verzamelen van weerinformatie uit smartphones past in een bredere ontwikkeling die “crowdsourcing” wordt genoemd. Wij verwachten dat crowdsourcing een belangrijke aanvullende bron van weer- en klimaatinformatie zal worden. Vele initiatieven zijn al gestart,

zoals het verzamelen van metingen van weerstations van amateurs (http://wow. metoffice.gov.uk; http://www.netatmo. com/weathermap), het doorgeven van neerslagtype (http://www.nssl.noaa.gov/ projects/ping/) en het meten van fijnstof met iPhones (http://ispex.nl/); zie Muller et al. (2014) voor een overzicht.

Ook crowdsourcing d.m.v. sensoren van smartphones kan hieraan een bijdrage leveren. Zo hebben sommige telefoons een druk-, temperatuur-, of vochtigheidssensor en is doorgaans een lichtsensor aanwezig. Het bedrijf OpenSignal heeft daarom de gratis applicatie WeatherSignal ontwikkeld, waarmee dit soort gegevens kunnen worden ontsloten (http:// weathersignal.com/). In tegenstelling tot de accutemperatuursensor zijn dit soort sensoren wél ontwikkeld om omgevingsvariabelen te registreren. Accutemperaturen hangen af van het gebruik van de telefoon en waarschijnlijk ook van het gebruikte besturingssysteem, het model smartphone, de schermgrootte en gebruikte accutechnologie (denk aan nieuwe accu’s). Van specifiek ontworpen sensoren die direct de omgevingsvariabele meten valt dan ook het meeste te verwachten. Dit vergroot de kans op het succesvol monitoren van weer en klimaat in stedelijke gebieden met smartphones aanzienlijk.

Naschrift Dit artikel is een gedeeltelijke vertaling van Overeem et al. (2013), maar alle gepresenteerde resultaten zijn nog niet eerder gepubliceerd. Deze studie werd financieel ondersteund door technologiestichting STW (project 11944) en het NWO E-science project “Summer in the city” (dossiernummer 027.012.103). Met dank aan GGD Amsterdam voor de temperatuurdata van weerstations.

Literatuur Heusinkveld, B. G., G. J. Steeneveld, L. W. A. van Hove, C. M. J. Jacobs, A. A. M. Holtslag, 2014: Spatial variability of the Rotterdam urban heat island as influenced by urban land use. J. Geophys. Res. Atmos., 119, 677–692, doi:10.1002/2012JD019399 Muller, C.L., L. Chapman, S. Johnston, C. Kidd, S. Illingworth, G. Foody, A. Overeem, R. Graves, 2014: Crowdsourcing for climate and atmospheric sciences: Current status and future potential. International Journal of Climatology (ingediend).

Overeem, A., J.C.R. Robinson, H. Leijnse, G.J. Steeneveld, B.K.P. Horn, R. Uijlenhoet, 2013: Crowdsourcing urban air temperatures from smartphone battery temperatures. Geophysical Research Letters, 40, 4081-4085, doi:10.1002/grl.50786 (open toegang).

1 aart.overeem@wur.nl 2

Alleen wordt de eis van minimaal 100 metingen per dag en minimaal 20 uren per dag met tenminste 1 meting niet gehanteerd.

Meteorologica 3 - 2014

19

Rekenen aan de wind op 28 oktober 2013 Huug van den Dool en Henk de Bruin In hun artikel over de zeer zware storm op 28 oktober 2013 (hoogste uurgemiddelde windsnelheden 27-31 m/s bij de Wadden1) stellen de auteurs (Mureau et al., 2013) zich de vraag hoe de wind zich in die situatie verhoudt tot het luchtdrukveld. De standaard eerste schatting, de geostrofische wind van 53 m/s, viel in dit geval erg hoog uit. Omdat het een snel bewegende en uitdiepende storm betrof, zou de tijdsafgeleide een rol kunnen spelen. Een tweede schatting van Mureau et al., die ‘isallobarische’ effecten meeneemt is echter nog verder van huis, tot wel 40 m/s hoger dan wat er is waargenomen, een verbijsterend groot verschil. Misschien moeten wij ter harte nemen wat de AMS glossary over de isallobarische wind stelt: “….observational evidence of this wind is unsatisfactory.” Daarom besloten de huidige auteurs om dit probleem eens wat uitgebreider te bekijken. Het principe dat wind en druk aan elkaar gerelateerd zijn via de bewegingsvergelijkingen staat niet ter discussie en als we zo veel mogelijk termen meenemen dan moet de overeenstemming tussen druk en wind heel goed zijn op gematigde breedte, ook al is extreem weer wellicht een extreme test. We nemen niet de route van de isallobarische wind, maar proberen in plaats daarvan iets nieuws met de tijdsafgeleide van de wind.

We gebruiken het modelletje beschreven door Murphree en Van den Dool in 19882, en passen het toe op het gebied tussen 15° – 75° N, en 0° – 360° E maar wel met veel hogere resolutie dan destijds (we gebruiken hier uurlijkse 0.5 graads analyses). Het model is gebaseerd op de volgende twee vergelijkingen, die men bv. op blz. 35 in Holton (1979) kan

vinden, waarbij de wrijvings termen Fx en Fy beschreven worden met respectie ) ) velijk ( en (

Hier zijn (u, v) de west-oost en zuid noord windcomponenten (langs (bol oppervlak)coordinaten (x, y)), en p de luchtdruk. Het idee is nu om p bekend te veronderstellen en dan (u, v) te berekenen. Andere grootheden zijn de dichtheid ρ, overal 1.2 kg/m3 genomen, f is de Coriolis parameter (functie van de breedte), a is de straal van de aarde, ɸ is de geografische breedte, k is een lineaire wrijvingscoefficient = 1.8 10-5 s-1 boven zee en de diffusie coefficient D is 5x104 m2s-1 over het hele rooster van 760 bij 120 punten. Het enige wat echt ontbreekt is de verticale advectie van (u, v). Men kan ook op het gemis van een expliciete grenslaag met turbulentie wijzen. In dit eenlaags model hebben we (net zo min als bij geostrofische wind) geen realistische vlagerigheid zodat we op z’n best zoiets als de uurgemiddelde wind op 10 m hoogte mogen hopen te simuleren3.

We gaan niet in op de vele details over 20

Meteorologica 3 - 2014

de discretiseringen van vergelijking (1) in ruimte en tijd, want dit is betrekkelijk standaard. We hebben zo weinig moge lijk veranderd tov het oorspronkelijke model van Murphree en Van den Dool (1988) dat enig succes had met het van wind uit druk boven de berekenen tropische oceanen, een veel moeilijker probleem.

We passen verder geen vereenvoudigingen toe, zoals quasi-geostrofie, het weglaten van kleine termen middels een schaalanalyse, benadering met een constante Coriolis parameter (het zgn f-vlak) enz. De gespecialiseerde lezer kan in Kader 1 een empirische schaalanalyse vinden die de orde van grootte van diverse termen laat zien.

Oplossingsmethode en diverse balans-winden Als we veronderstellen dat de tijdsafgeleide van de wind nul is (“stationair”) dan moet de som van de volgende zes termen gelijk aan nul zijn: de luchtdrukgradient, de Corioliskracht, wrijving, diffusie, advectie en de kleine tan(ɸ) term.

In die omstandigheid hebben we twee vergelijkingen in twee onbekenden (u en v), dus in principe oplosbaar, alhoewel niet-lineair, dus mogelijk gecompliceerd.

We zoeken hier de oplossing door tijdsintegratie, een vorm van iteratie (we gaan niet echt vooruit in de tijd). Dat wil zeggen we houden het waargenomen veld p constant en integreren (1a) en (1b) tot we de u en v vinden waarbij de som van de 6 termen heel klein is, en dus ∂u/∂t en ∂v/∂t heel klein zijn; dat werkt bijna altijd goed. In (1) is D2u een diffusieterm die enerzijds fysisch een dissipatie is, maar anderzijds kleinschalige (numerieke) ruis gladstrijkt die ontstaat door de tijdsintegratie. Omdat de waarde van 2u toegepast op ‘ruis’ afhangt van

de gekozen roosterpuntsafstand, moet D afhangen van het oplossend vermogen voor een stabiele oplossing. Daarom verschilt de door ons gebruikte waarde van 5x104 m2s-1 van die gebruikt door (Murphree en Van den Dool , 1988). Het voert hier te ver om de verschillende aspecten van parameters k en D in detail te bediscussiëren.

We herkennen in het rechterlid van vergelijking (1) natuurlijk de geostrofische wind (G) als de balans van de eerste twee termen, en de geostrofische plus wrijving (G+W) in de eerste drie termen. Deze termen zijn eenvoudig en direct locaal uit te rekenen. De geostrofische wind veronderstelt een locaal evenwicht tussen de Coriolis- en luchtdrukgradientkracht.

Impliciet veronderstelt men rechte trajectorieen en een stationaire wrijvingsloze situatie. G+W is de gekozen begintoestand voor de tijdsintegratie tot we het stationaire windveld (S) vinden.

De advectie- en diffusietermen maken de oplossing (S) niet-lineair en bovendien niet-lokaal (vandaar het hele rooster).

De advectietermen koppelen een bepaald punt aan een groter gebied. Is er ook een klassieke gradient wind (balans tussen luchtdrukgradientkracht, Corioliskracht en centrifugaalkracht) verborgen in vergelijking (1)? Het antwoord is ja. Men kan bv. een stationair cirkelvormig lageof hogedrukgebied veronderstellen op een vlak (geen bol oppervlak), een vaste waarde voor f gebruiken (45oN) en dan vindt men vrijwel4 exact de gradientwind relatie uit de literatuur (meestal afgeleid in “natuurlijke” coordinaten, zie bv. Holton, blz. 58. Met cyclonale (anti-cyclonale) trajectorieën is de gradient wind kleiner (groter) dan G; dat is bekend uit de gradientwind relatie, zie de discussie daarover in Holton (1979, blz. 62-64). In het meer algemene geval, bv. het lucht-

Figuur 1. Uurlijkse waarden van de luchtdruk (hPa) op zeeniveau op 53.5�N en 5.5�E gedurende de drie dagen 27-29 oktober 2013. De tijd is genoteerd langs de x-as zodanig dat b.v. 27.25 en 27.5 overeenkomen met 6 en 12UTC op de 27ste. Iedere 6 uur zijn er twee gelijktijdige waarden: een is de verwachting 6 uur vooruit (het gisveld), de andere de nieuwste analyse – de meerwaardige functie laat de kleine analyse-incrementen zien.

drukveld op een bepaalde datum, varieert de kromtestraal van de trajectorieën in de ruimte, en doen we veel meer dan een klassieke gradientwind bepalen. Ook het algemene geval wordt geheel behandeld met de advectietermen. We lossen in feite de wet van Newton op: versnelling per massaeenheid is gelijk aan de som van alle krachten. Daarom wordt de snelheid van deeltjes mede beïnvloed door de geschiedenis van de kromming van de trajectorie in de laatste (zoveel) uren. Dat is wat we bedoelen met een niet locale oplossing. De klassieke gradientwind maakt de indruk van een locale balans van krachten maar dat is misleidend want dat is alleen omdat de kromtestraal dan constant is langs de trajectorie.

De oplossing S wordt hier verkregen door bij ieder constant verondersteld drukveld een stationaire wind respons uit te rekenen. In principe zou het ook zo kunnen gaan in de natuur. Men beschrijft dan verandering in de tijd als een successie van quasi-stationaire situaties.

Vanwege de grote treksnelheid van het systeem is het de vraag of dat wel juist is, maar omdat we uurlijkse analyses hebben kan men dit berekenen en dus zelfs de oplossing aanpassen. (Dit is overigens nog nooit gedaan, voor zover wij weten, vermoedelijk omdat windwaarnemingen grote fouten hebben, zowel meetfouten als interpretatiefouten). Uit de uurlijkse analyses van NCEP schatten we de numerieke waarde van ∂u/∂t en ∂v/∂t op 10 m hoogte op ieder roosterpunt en voegen dit toe (met omgekeerd teken) als een zevende term in het rechterlid van (1). Verder lossen we het systeem precies op zoals boven beschreven maar nu balanceren er zeven termen waarvan er twee zijn voorgeschreven. Beter gezegd: de optelsom van de zes termen is gelijk aan de waargenomen imbalans. We noemen dit de Niet Stationaire (NS) oplos-

Figuur 2. Uurlijkse waarden van de geostrofische wind op 53� N en 5.5� E voor de periode 27-29 oktober. In rood, de vertikale rechteras, de windrichting in graden, en in blauw, de linkeras, de windsnelheid in m/s. De tijd is genoteerd langs de x-as zodanig dat b.v. 27.25 en 27.5 overeenkomen met 6 en 12 UTC op de 27ste.

sing. Dit blijkt technisch goed te werken en beantwoordt derhalve in principe de vraag van Mureau et al. (2013) wat de invloed van de hoge treksnelheid (plus uitdieping, vormverandering) op de wind is, maar zonder het historisch begrip isallobarische wind er in te betrekken, zie Kader 2. Overigens speelt ∂p/∂t niet direct een rol in (1).

Gegevens We gebruiken uurlijkse analyses voor de periode 27-29 oktober 2013 van de luchtdruk op zeeniveau gemaakt op NCEP als uitgangstoestand voor NCEP’s GFS model. In principe wereldomvattende analyses, maar we gebruiken alleen het gebied tussen 15° N en 75° N, en oostwaarts van Greenwich, periodiek tot 360 (weer Greenwich). De velden zijn op een breedte-lengte rooster van 0.5 x 0.5 graden beschikbaar. Voor dezelfde drie dagen hebben we ook de beschikking over het windveld, dwz. geanalyseerde windcomponenten (u en v) op 10 m hoogte. Alleen op 0, 6, 12, en 18 UTC zijn de p en (u,v) velden bij benadering analyses5; op alle andere tijden zijn het modelverwachtingen 1, 2, 3, 4, 5 en 6 uren vooruit, maar deze zijn tegenwoordig zo goed dat we in de tekst over analyses zullen spreken. De verwachting voor 6 uur vooruit is tevens het gisveld voor de volgende analyse.

Resultaten Hoewel we de wind op een groot rooster hebben uitgerekend is de aandacht uitsluitend voor het punt 53.5° N en 5.5° E want dat is het roosterpunt juist benoorden de Wadden waar aan het eind van de ochtend van 28 oktober op enkele plaatsen een uurgemiddelde windsnelheid van 11 Bft (> 28.5 m/s) is waargenomen6. Ons testpunt ligt op het 0.5 x 0.5 graads rooster boven zee (boven

land verwachten we weinig succes met vergelijking (1)).

De laagste druk op ons testpunt wordt bereikt op de 28ste oktober 2014 tussen 8 en 9 UTC, nl. 980 hPa. De druk daalde vanaf middernacht ongeveer 1.5 hPa per uur. In Fig. 1 zien we iedere 6 uur twee waarden, een is de verwachting 6 uur vooruit (het gisveld), de andere de nieuwste analyse. Men ziet zo dat zelfs een verwachting 6 uur vooruit niet foutloos is, ook al beweren Mureau et al.

(2013) – terecht –dat we dit soort stormen nu vaak 4 tot 5 dagen van tevoren kunnen voorspellen.

De kern van het laag (975.8 hPa) passeert, nog altijd wat uitdiepend, ten noorden van het testpunt, en is om 9 UTC op 55° N en 4.5°E. Na 10 UTC stijgt de druk ongeveer even snel en is binnen 24 uur boven 1000 hPa. De hoogste geostrofische wind (een vertaling van de hoogste luchtdrukgradient) waait enkele uren na de laagste druk, om 12 UTC op de 28ste; dat is nadat de wind 60 tot 70 graden is geruimd van ZZW naar W en de depressie al gepasseerd is.

Zie Fig. 2, waar G is gegeven in termen van windsnelheid (blauw) en richting (rood).

De waarde van de geostrofische wind (G) bedraagt ruim 39 m/s om 12 UTC, ruim 10 m/s hoger dan gemeten. We zien nu ook aan de meerwaardige functie (iedere 6 uur twee geostrofische winden) dat er aanzienlijke analyse-incrementen zijn in de luchtdrukgradient en dus in G. Om 12 UTC op de 28ste is er een verschil van liefst 7 m/s tussen G in de 6 uurs verwachting en de analyse. De kleine verschillen in p in Fig. 1 worden flink uitvergroot omdat we drukgradienten in de ruimte nemen. Om dezelfde reden zijn schattingen van ∂u/∂t en ∂v/∂t uit analyses ook problematisch; we moeten duidelijk uit de buurt van discontinuïMeteorologica 3 - 2014

21

Figuur 3. Hetzelfde als Figuur 2, maar nu de stationaire oplossing S.

teiten nabij analysetijden (0, 6, 12 en 18 UTC) blijven. We rekenen daarom de oplossing NS (zie beneden) alleen uit 3 uur na de laatste analyse: bijvoorbeeld op de 28ste om 9 UTC, waarbij ∂u/∂t en ∂v/∂t bepaald zijn uit het verschil tussen 10 UTC en 8 UTC, dwz. de verwachtingen 2 en 4 uur vooruit.

Het verschil tussen de G en G+W wind is altijd klein. Op ieder uur tijdens deze drie winderige dagen is G+W bijna 10 graden gekrompen en is de snelheid orde 1 m/s lager. De stationaire wind (S), dwz. inclusief wrijving en advectie effecten, kan zowel hoger als lager uitvallen dan de geostrofische, en zowel gekrompen als geruimd zijn t.o.v. G, zie Fig. 3.

Als het uitdiepende laag nadert (tussen 0 en 6 UTC op de 28ste) is de S windsnelheid iets hoger dan G, maar na de depressiepassage en ruiming van de wind is S veel lager, namelijk wel 10 m/s lager dan G tussen 8 en 12 UTC. Momentum advectie kan dus een enorme invloed hebben op de windsnelheid, en dat is ook logisch. Op het hoogtepunt van de storm (28 oktober 12 UTC) bedraagt S onge-

Figuur 4. De S (blauw rondje) en NS (rood vierkantje) oplossingen voor de windsnelheid op 12 tijdstippen op 53.5� N en 5.5� E gedurende 27-29 oktober 2013.

veer 29 m/s en dat is dichter bij de waarneming dan de G wind. Dit maximum treedt op nadat de wind is geruimd van ZZW naar W. Het is verder opvallend dat de S wind al eerder, rond 20 UTC op de 27ste oktober 29 m/s haalde en toen vele uren boven de 25 m/s bleef. Fig. 4 laat voor 12 tijdstippen gedurende 27-29 oktober zien wat de waarden van de S en NS windsnelheden zijn. NS kan zowel groter als kleiner dan S zijn, en ook gekrompen of geruimd (tot 20 graden).

Op de meeste tijdstippen is het verschil klein, zo'n 1 m/s. Tweemaal vinden we ongeveer 3 m/s verschil. Maar op 28 oktober, 9 UTC is het verschil op ons testpunt 7 m/s, dwz. de NS wind is dan 7 m/s sterker dan de S wind. Op de nadering van het lagedrukgebied is NS dus een heel stuk hoger dan S. Helaas kunnen we dit recept niet op alle tijdstippen toepassen, met name niet in de buurt van het maximum om 12 UTC, want dat is analyse-tijd en verandert de wind in de NCEP analyses onrealistisch veel. We weten ook helemaal niet hoe nauwkeurig de afgeleide van de wind te bepalen is uit waarnemingen dan wel uit uurlijkse analyses. De berekening geeft hopelijk wel een idee van de grootte van de mogelijke invloed van niet stationaire effecten, zie Kader 2.

Ons testpunt ligt boven zee, en we hebben steeds vergeleken met windwaarnemingen (27-31 m/s) op de Wadden. Boven land liggen de zaken veel ingewikkelder omdat wrijving (zwak gemodelleerd in vergelijking (1)) Figuur 5. De windsnelheid (10 minuut gemiddelden) te Cabauw op dan een dominante kracht 28 oktober 2013 op hoogtes van 10, 80 en 200 meter. De zwarte is. Maar gelukkig hebben lijn is de geostrofische wind op deze locatie bepaald uit de luchtdruk we metingen (10 minuten gemiddelden) in Cabauw op 18 stations rondom Cabauw. (Met dank aan Fred Bosveld voor de data.) op 200 meter waar de 22

Meteorologica 3 - 2014

wrijving al veel minder belangrijk is en normaliter de verschillen tussen geostrofische en gemeten windsnelheid niet zo groot zijn. Maar zoals Fig. 5 laat zien was er op 28 oktober 2013 een flink verschil tussen de waargenomen en geostrofe wind van wel 10-15 m/s, vooral ‘s ochtends. Dat de waargenomen wind op 200 meter hoogte zoveel lager is dan de geostrofische wind moet in eerste instantie zijn gekomen door de cyclonale kromming van de trajectorieën in de laatste uren voor de storm Cabauw bereikte.

Besluit We hebben de methode van Murphree en Van den Dool (1988) toegepast op de situatie op 28 oktober 2013 toen het noorden van Nederland getroffen werd door een zware storm met hoogste uurgemiddelde windsnelheden van 27-31 m/s op de Wadden. We tonen aan dat met deze methode de 10 m wind uit het luchtdrukveld redelijk kan worden geschat voor een punt boven zee ten noorden van de Wadden. We bepaalden hier de nulde orde schatting, de geostrofische wind (ongeveer 10m/s te hoog), en de stationaire wind (S) die men vindt door evenwicht tussen 6 termen in de bewegingsvergelijkingen te veronderstellen.

De dissipatie verlaagt uiteraard de windsnelheid maar het is vooral de horizontale momentum advectie (kromming van de trajectorieën) die S tot binnen een paar m/s van de waarnemingen brengt.

De S oplossing is echter niet-lokaal, men moet dus wel een heel gebied berekenen.

Tijdsafhankelijke effecten hebben we proberen te schatten uit waarden van de tijdsafgeleide van de wind in de NCEP analyses , en vervolgens meegenomen in de bepaling van de niet-stationaire wind.

Dat kan ook nog eens 5-10 m/s toevoegen in de uren dat een uitdiepend lagedrukgebied nadert. In het algemeen is de overeenstemming met waarnemingen op het hoogtepunt van de storm vrij redelijk, dwz. een verschil van slechts enkele m/s.

Kader 1: Schaalanalyse Tabel 1 laat de orde van grootte van de termen in vergelijking (1) zien, zowel voor de G+W als de S oplossing. Dit is gedaan voor alle roosterpunten langs 53.5° N, en niet uitsluitend op één punt. Het maakt niet veel uit of we naar de balans in x of de y richting kijken. Hoewel dit voor 28 oktober, 9 UTC is gedaan vindt men op andere tijden ruwweg dezelfde getallen. De luchtdrukgradient- en Corioliskracht zijn duidelijk het grootst op deze breedte, gevolgd door advectie en dissipatie. Aan het begin van de integratie is de som van alle termen vrij groot (ook al is de initiële G+W wind bepaald uit het evenwicht van de termen 3, 5 en 6), maar na 300 tijdstappen is de som der termen al tamelijk klein, zoals ook de bedoeling is. Men kan verder integreren maar het windveld verandert dan niet meer dan enkele cm/s. We hadden niet verwacht dat de grootte van de advectie term gehalveerd wordt tijdens de integratie.

M.b.t. de niet-stationaire (NS) oplossing merken we op dat in deze situatie, 28 oktober, 9 UTC, de groottes van de waargenomen ∂u/∂t en ∂v/∂t repectievelijk 227 en 241 10-6 m/s2 zijn, dus ruwweg 50-75% van de advectie termen in de S oplossing.

Het is duidelijk dat de NS en S oplossingen verschillen. Er zijn natuurlijk plaatsen waar ∂u/∂t en ∂v/∂t lokaal niet groot is, maar door het niet-lokale karakter van de oplossing zegt ook dat niet alles.

Dit verschil van enkele m/s met waarnemingen is vermoedelijk het beste wat men mag hopen. De oplossing is zeer zeker tot diverse m/s gevoelig voor de constanten k en D en ook voor de gekozen numerieke schema’s. Bovendien is het enigszins onzeker of de berekende winden vergeleken moeten worden met waargenomen 10-minuut gemiddelden winden, uurgemiddelden (of welke tijdsmiddeling dan ook).

Op andere tijdstippen gedurende 27-29 oktober zijn de S-wind (en de NS wind voor zover berekend) overwegend een stuk hoger dan de waargenomen windsnelheid (zie noot 8 voor een verklaring).

Ook al lossen we zo compleet mogelijk de bewegingsvergelijken op een boloppervlak op, het eenlaags model heeft zijn beperkingen. Misschien is de wrijvingscoefficient k, net als in Murphree en Van den Dool (1988) constant gehouden in ruimte en tijd, te laag voor de Noordzee8.

Uiteraard zou k afhankelijk moeten zijn van de stabiliteit, en dit is een argument voor een compleet model met meer lagen in de grenslaag en een thermodynamische vergelijking. Dat zou bestudeerd kunnen worden met de uurlijkse NCEP analyses.

In Kader 2 leggen we uit waarom wij in tegenstelling tot Mureau et al. (2013) niet werken met de isallobarische wind en welk alternatief wij daarvoor hebben.

Vlak voor het ter perse gaan van dit artikel bereikte ons nog het commentaar van een derde reviewer dat hierop inhaakt.

Wij citeren hieruit deze opmerking: “Voeg hierbij de beschouwing in Kader 2, waarin terecht wordt gesteld dat men opgemerkt heeft dat bij orkanen de wind in het ene kwadrant meekoppelt en in het andere kwadrant ertegenover tegenkoppelt met de verplaatsingssnelheid.

Welnu, dat zou je ook kunnen opmerken

bij die sneltrekkende storingen op onze breedtegraad. Zolang de wind min of meer naar het lagedrukcentrum (daalcentrum) toewaait, dus uit Z-ZO waait, helpt de meekoppeling met de beweging niet. Maar als de depressie passeert, en op onze breedte is er dan ook nog vaak het koufront dat de windrichtingsprong markeert, dan wordt de wind (ineens) W en koppelt deze mee met de verplaatsing.

Dat lijkt toch wel een beetje op wat men

dan in weerkamers “stijgklap” is gaan noemen! En lijkt wel heel erg op wat we zien in Fig. 5! Wellicht een geschikt onderwerp voor een volgend artikel”.

Dankwoord De auteurs danken de reviewers (A. van Delden, R. Mureau, W. van den Berg) voor hun kritisch maar ook constructief commentaar.

Referenties Gill, A., 1982: Atmosphere-Ocean Dynamics. International Geophysics Series, Volume 30.

Holton, J.R., 1979: An Introduction to Dynamic Meteorology. Academic Press. 391pp.

Mureau R, W. van den Berg, S. Tijm, R. Groenland en A. van Delden, 2013: Stormen verwachten kunnen we goed…. Meteorologica, 4 (dec), 4-8.

Murphree, T., H. Van Den Dool, 1988: Calculating Tropical Winds from Time Mean Sea Level Pressure Fields. J. Atmos. Sci., 45, 3269–3282.

Panofsky, H., 1956: Introduction to Dynamic Meteorology.

Penn. State University. 243 blz.

Noten 1 Zie uurgemiddelde winden via http://www.knmi.nl/ klimatologie/storm_okt13.html 2 De auteur heeft letterlijk de fortran code van 5-10 computers geleden opgevist uit een archief en met zo min mogelijk wijzigingen tot leven gebracht en hier toegepast. Alleen de diffusieconstante is sterk verlaagd omdat we met een veel hogere ruimtelijke resolutie te maken hebben.

3 Dat het uurgemiddelden zijn op 10 meter hoogte die uit vergelijking (1) moeten rollen blijft enigszins willekeurig.

4 “Vrijwel” omdat je de dissipatie heel klein moet maken,

Kader 2: Over de isallobarische wind De vergelijkingen (1a) en (1b), zonder dissipatie, hebben op een f-vlak een analytische “oplossing” in de vorm van een oneindige reeks voor u en v. De eerste term van deze reeks is de geostrofische wind, de tweede term bevat 3 bijdragen waarvan een de zogeheten isallobarische wind is. Niet alle termen zijn even eenvoudig uit waarnemingen te berekenen, maar de isallobarische wind werd populair omdat die uit de app (de alom gerapporteerde verandering van de druk in de laatste drie uur) gehaald kan worden. Oneindige reeksen zijn onpraktisch dus moet je ergens afbreken. Of dat qua convergentie werkt na 1 en 1/3de term is a-priori geheel onduidelijk.

Alleen de praktijk kan dat uitwijzen. Die is niet gunstig gebleken. Panofsky schreef in z’n boek over dynamische meteorologie in 1956 blz. 81 e.v. al dat de isallobarische wind uitsluitend van historisch belang is. Men wist toen al dat er niet uitkwam wat de praktijkman er ooit van verwachtte. In de meeste moderne dynamica boeken (Holton, Pedlofsky) komt het begrip isallobarische wind niet eens voor, een uitzondering is overigens Gill (1982).

Er is natuurlijk een niet-stationair effect, en dat kun je beschrijven, strict in het kader van de bewegingsvergelijkingen, met de lokale tijdsafgeleiden van u en v (als die bekend zijn). "Of dat overeenkomt met de weerkamerkreet stijgklap?" vraagt een reviewer zich af. Mogelijk wel. In de VS is er een verwante populaire verklaring waarom een orkaan aan de rechterkant (op het NH) de sterkste winden (en het slechtste weer) heeft. Een niet-bewegend stationair circulair laag heeft dezelfde gradientwind in alle kwadranten (op een f-vlak en geen wrijving). Maar als men de beweging van het systeem hier vectorieel bij optelt dan krijgt men qua wind hetgeen wordt waargenomen. Dat wordt beschreven met de methode van het in rekening brengen van de tijdsafgeleiden van u en v. Dus voor een cirkelsymmetrische orkaan krijgt men de gradientwind plus de verplaatsingsnelheid van het druksysteem. Zoiets moet ook gelden voor een gewone depressie (wind = S wind + verplaatsingssnelheid), al leidt de verre van cirkelsymmetrische structuur, en met name de fronten, al tot grote verschillen in windsnelheid tussen de kwadranten, nog afgezien van de beweging van het systeem (en nog wat kleine dingen zoals een niet plat f-vlak). Het begrip verplaatsingssnelheid is ook niet geheel duidelijk tenzij een systeem z’n identiteit exact behoudt, en dat is nooit het geval. Vormverandering en uitdieping komen ook naar voren in de tijdsafgeleiden van u en v.

Meteorologica 3 - 2014

23

Tabel 1. De grootte der termen in de twee componenten van de bewegingsvergelijkingen langs 53.5° N op 28 oktober 9 UTC aan het begin van de iteratie (G+W) en aan het eind der iteratie (S). De eenheid is m/s2. Alle termen zijn vermenigvuldigd met 106. De grootte van een term T is empirisch bepaald als sqrt((∑T(j)**2)/760) waarbij de sommatie j loopt over alle 760 punten op breedtegraad 53.5° N. Aan het begin van de integratie (G+W wind) is de grootte van de termen 3, 5 en 6 tesamen precies 0. iets wat de convergentie van de methode moeilijker maakt, en we vinden natuurlijk alleen de stabiele oplossingen.

5 Eigenlijk zijn zelfs dit geen analyses. Zowel de luchtdruk op zeeniveau als de wind op 10 m worden bepaald in de post-processor en zijn geen model variabelen op het model rooster. Vooral voor 10 m wind hangt de uitkomst enorm af van aannames over de grenslaag.

6 We gebruiken de NCEP analyses niet voor verificatie van de wind, merken slechts op dat de hoogste windsnelheid op 53.5° N, 5.5° E 26.5m/s bedroeg, iets te laag, maar niet veel.

7 Het zou natuurlijk interessant zijn om de eerste schatting van ∂∂u/∂t en ∂v/∂t uit de S winden te halen en die mee te nemen in de eerste schatting van de NS winden. Dat levert een hopelijk verbeterde versie van ∂u/∂t en ∂v/∂t op en een tweede schatting van de NS winden. Mocht dit convergeren dan konden we de NS uitrekenen zonder de NCEP analyses van u en v te gebruiken.

8 Met name de constante waarde van k is juist in deze

24

Meteorologica 3 - 2014

studie een probleem omdat we verifieren op de overgang van land naar zee. De waarnemingen op de Wadden zijn op een klein eiland gedaan, en het roosterpunt 53.5 N,5.5 O ligt weliswaar boven zee maar alle roosterpunten ten zuiden ervan liggen boven land. Een hogere k-waarde boven land vermindert de windsnelheid niet alleen boven land maar vaak ook op aangrenzende roosterpunten boven zee. Om een voorbeeld te geven: De hoge S windsnelheden in Fig. 3 verdwijnen met hogere k boven land tussen 27 oktober 18 UTC en 28 oktober 6 UTC omdat de gekrompen wind dan aflandig is. Maar het maximum in de S wind om 12 UTC op de 28ste, het hoogtepunt van de storm in de waarnemingen, wordt bij geruimde wind niet verminderd door hogere wrijving boven land.

Weerbeelden

Regenboog boven New York. Foto: Robert Mureau.

Op 28 juli trokken er zware buien over Nederland. In een groot gebied viel 50 tot ruim 100 mm regen. Foto: Aad Hogenboom.

Waterhoos bij Ameland op 26 juni. De hoos deed zich voor tijdens de passage van een trog in een noordweststroming. Foto: Theo Kiewiet.

Eind juli was het wisselvallig. De buien ontwikkelden zich nog voornamelijk boven land, aan zee was het een stuk beter. Foto: Rob Sluijter.

Redactie R. Sluijter.

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

Meteorologica 3 - 2014

25

Windkracht 20 Huug van den Dool (NOAA) In een van mijn vorige levens had ik een historische vriend, Henk Janmaat, te Vinkeveen. Hij bezat veel oude foto’s van die plaats, en ’s avonds liet hij die graag aan mij zien. Een hoogtepunt uit de geschiedenis van het nederige Vinkeveen was dat de enorme RK kerktoren was omgewaaid tijdens een storm in december 1914. Er waren indrukwekkende foto's van de ochtend erna. De schooljeugd rende onbekommerd om en over de puinhopen. De sluitertijd was nogal lang zodat de meest bewegelijke kinderen vlekjes zijn. Omdat ik destijds bij het KNMI werkte was ik natuurlijk wel zo goed voor Janmaat uit te zoeken wat voor weer we toen hadden. Dat zou een saillant detail toevoegen aan de publiekslezing die hij in gedachten had.

Het had hard gewaaid bij die gelegenheid, zoveel bleek mij wel uit de KNMI weerkaartjes, Beaufort 11. Toen ik dat, deskundige zijnde, aan Janmaat vertelde was hij niet alleen teleurgesteld maar wilde het ook niet geloven. Volgens hem was het minstens windkracht 20 geweest.

Het had verschrikkelijk gewaaid wist hij van z’n oom, dat ene vlekje op de foto. Een kerktoren waait echt niet zo maar om. Waait het daarboven niet veel harder??? Zo’n toren waait niet om van de uurgemiddelde wind op standaard 10 m hoogte waar ik onnozel-geleerd over neuzelde, maar van één geweldige vlaag op 70 meter hoogte; die kan dus wel windkracht 20 zijn! Levensles: Het valt soms niet mee “de gebruiker” van dienst te zijn.

Dat we een meetbare continue grootheid zoals de windsnelheid uitdrukken in 12 klassen van ongelijke grootte is voor veel mensen raadselachtig. Vooral de aanwezigheid van een bovengrens is problematisch. Aan windsnelheid zit geen maximum, maar aan de Beaufortschaal wél. Harder dan Beaufort 12 kan niet, per raadselachtige definitie. En Beaufort 12 is maar één keer waargenomen in Nederland, als we het KNMI mogen geloven, (van mij mag dat van harte!) en dat was in 1944, het jaar van de meteorologische wonderen omdat in Nederland toen ook de hoogste temperatuur aller tijden is waargenomen, door huisarts Thate te Warnsveld. Dat waren nog eens tijden.

Ik ben opgegroeid met de Beaufortschaal. Maar in de Verenigde Staten waar ik nu woon, heeft niemand er ooit van gehoord. Zelfs vakgenoten alhier zijn 26

Meteorologica 3 - 2014

weinig bekend met deze schaal. Onlangs keerde een collega terug uit Griekenland en vertelde ons lacherig dat de Grieken de Beaufortschaal gebruiken in de weerberichtgeving boven land; jeetje wat zijn ze daar merkwaardig! Voor mij niets bijzonders, voor de collega duidelijk wel.

Dit soort opmerkingen zegt evenveel over de Grieken als over de Amerikanen.

Men hoede zich voor de interpretatie van reisverslagen.

Beaufort is onbekend, maar in de Verenigde Staten gebruiken ze wel graag schalen, voor tornado's, voor droogte, rapportcijfers op school, enzovoorts. De schaal van vijf is hier bijna universeel.

De Saffir-Simpson schaal voor orkanen is dus ‘category’ I, II, III, IV en V. Je kunt opzoeken welke “sustained” windsnelheden daarbij horen. De ondergrens voor schaal I voor orkanen is dezelfde als die voor Beaufort 12. Alleen heeft categorie I een bovenkant en Beaufort 12 niet. Leidt dat maar eens af uit de bewegingsvergelijkingen!

Het woord “sustained” is de kern van een ander enorm probleem. Wat betekende “sustained” in bijv. 1950. En wat betekent het nu??? Vroeger hadden we uurgemiddelde winden als basis voor de toekenning van het predikaat windkracht 10, 11, en dat alleen nadat het KNMI de stroken een half jaar lang had laten bekomen van de opwinding. Technische middelen zijn nu sneller en men heeft “synoptisch” direct 10-minuut gemiddelde windsnelheden bij de hand. Het is verleidelijk om dan over windkracht 12 te spreken voor het uur om is. De moderne media, die geen drie tellen zonder “breaking news” kunnen, wachten ook niet gedwee af hoe het uurgemiddelde uitpakt. Nee, iedere scheet met samengeknepen billen is Beaufort 12. En een nieuw record, want metingen in 1944 onder Duits toezicht zijn sowieso (!) verdacht. Hoe erger NU, hoe beter.

Voor dit stukje raadpleegde ik Wikipedia en vond dat de WMO, een autoriteit boven het KNMI, ooit heeft voorgesteld om de vijf hurricane categorieen in de Beaufortschaal onder te brengen. Categorie I is dan Beaufort 12, maar met een bovenkant. Beaufort 13, 14, 15 en 16 komen dan overeen met categorie II t/m V. Omdat dergelijke windsnelheden weinig voorkomen in Engeland of Nederland (het is maar een klein groepje landen waar de 0-12 Beaufortschaal

populair is) is daar weinig van gekomen.

Alleen China en Taiwan hebben Beaufort 13 t/m 16 omhelsd; fijn dat ze het over zoiets eens kunnen zijn. Janmaat had toch gelijk: harder waaien dan Beaufort 12 kan wel degelijk.

Onlangs meldden Mureau en co-auteurs (2013) in Meteorologica dat er op 28 oktober 2013 op de Wadden een “heuse” Beaufort 12 was waargenomen. Ik had toen al op de KNMI website gelezen dat het windkracht 11 was. Ik meldde dit, irritant als ik ben en overtuigd van m’n nutteloos gelijk, aan de auteurs.

Die hielden moedig vast aan Beaufort 12! De ontsnappingsclausule zit ’m in de middeling over de tijd. Vroeger was een 1-uur gemiddelde windsnelheid standaard (mijn positie). Nu hebben we ook 10-minuten gemiddelden (de positie van Mureau en anderen). Nadat ik het KNMI er in betrokken had om het pleit in mijn voordeel te beslechten bleek het voorheen zo eerbiedwaardige instituut twee meningen te hebben. Voor synoptisch gebruik geven de 10-minuten gemiddelden een Beaufort 12. Voor klimatologisch gebruik was het slechts Beaufort 11. Zo lusten we er nog wel een paar.

Heerlijk die rek in de definitie, iedereen heeft gelijk. Het National Hurricane Center (wel goed maar niet vies van sensatie) werkt nu met 2-minuut gemiddelden van de wind als ‘sustained’. En Wikipedia heeft het al over 1-minuut gemiddelden als ‘sustained’. We kruipen meer en meer in de richting van vlagen van Beaufort 20. Doe maar een extra onderhoudsbeurt voor die kerk in Vinkeveen.

Deze column is verspilde tijd en energie.

De Beaufortschaal, winterkaraktergetallen, de gevoelstemperatuur, ze hebben allemaal een ingewikkelde geschiedenis, logica die niet (meer) aanspreekt, definities die veranderen, intenties die verschuiven en verhitte discussies over wat beter is zonder dat je dat objectief kunt vaststellen. Wat dondert het NU hoeveel zeil het meest gangbare zeilschip in de Engelse marine kon voeren als functie van de wind, in 1805 dus, lang voor de windsnelheid kon worden gemeten. Waarom gebruiken we niet uitsluitend meetbare en/of berekenbare grootheden uitgedrukt in SI eenheden?

Dat zou toch fantastisch zijn. Dat klinkt helaas beter dan het is. Vraag maar eens aan een groot kamergeleerde hoe de wind op 10 m hoogte in de 0 UTC ECMWF analyse van vanochtend is op te vatten.

Instantaan, 1, 2 of 10 minuten gemiddeld, 1 uur gemiddeld, niemand die het weet. "Uh" en "tja" is het antwoord, en ook "wat denk je zelf?".

Meteorologica 3 - 2014

27

Een eerste blik op de buien van maandag 28 juli 2014 Geert-Jan van Oldenborgh en Geert Lenderink (KNMI) Op maandag 28 juli vielen er in Nederland uitzonderlijk zware buien. In grote delen van Nederland was er wateroverlast: ondergelopen wegen, laag liggende polders onder water, kelders en tuinen die blank stonden.

Vragen die dan opkomen zijn hoe zeldzaam dit is en of de kans op dit soort gebeurtenissen toeneemt met de opwarming van de aarde en dus Nederland. In deze eerste analyse van de waarnemingen proberen we deze vragen zo goed mogelijk te beantwoorden. De analyses zijn altijd gebaseerd op extrapolatie van minder extreme buien. De antwoorden zullen daarom ongetwijfeld nog wat veranderen als meer informatie geanalyseerd wordt, want met name de radarwaarnemingen en modeluitvoer zijn nog niet meegenomen.

Situatie De nu volgende beschrijving is afgeleid uit de radarbeelden. Een groot gebied met buien trok 's nachts en 's ochtends over het westen van Nederland, naar het noordwesten. Aan de noordgrens hiervan ontstonden later telkens nieuwe buien, waardoor de buienlijn naar het noordoosten trok hoewel individuele buien nog steeds naar het noordwesten bewogen.

De hevigste neerslag viel 's ochtends in Noord-Brabant en in het Groene Hart, later tussen Amsterdam en Castricum, op de Utrechtse Heuvelrug en op de Veluwe.

Neerslagkaarten zijn op de KNMI-website te vinden.

De meest intensieve neerslag valt in gebieden met afmetingen van maar een paar kilometer en deze wordt dus vrijwel altijd gemist door grondwaarnemingen, zelfs door het netwerk van 325 stations die door vrijwilligers om 8:00 UTC worden afgetapt. De kans dat het maximum op één van de momenteel 32 automatische weerstations valt is helemaal klein, maar op deze maandag trok een intensieve bui toevalligerwijs over het station Deelen en liet daar tussen 12 en 13 UTC 66.8 mm regen achter. In Wijk aan Zee werd in een klokuur 54.1 mm gemeten.

Dit zijn de op drie na en vijf na hoogste

waardes gemeten in Nederland in ongeveer 1000 station-jaren.

Te Deelen werd tussen 0 en 24 uur UTC 131.6 mm afgetapt. Dit is de op één na hoogste waarde ooit op een automatisch station waargenomen, en de op vijf na hoogste dagsom in de gecombineerde dataset van de 0–24 automatische stations en de 8–8 handmatige waarnemingen, in totaal meer dan 22000 station-jaren! Een probleem van de 8–8 metingen was dat het gebied met hevige regen op 28 juli juist om 8 UTC (10 uur lokale zomertijd) overkwam, zodat de totalen van deze stations over twee aftapmomenten verdeeld zijn... Over deze twee dagen tezamen werd in Noord Brabant en het Groene Hart op sommige stations zelfs 125-140 mm gemeten, waarbij het leeuwendeel op de ochtend van 28 juli viel. Hoewel dit qua wateroverlast dus één gebeurtenis was gaan ze toch als twee lagere waarden de statistiek in.

Analyse De vraag is hoe zeldzaam dit soort gebeurtenissen zijn en hoeveel de frequentie is toegenomen door de opwarming. Aan de eerste vraag zitten meteen een paar haken en ogen. Per station is de herhalingstijd niet te berekenen omdat

Figuur 1. GPD fit aan het dagmaximum van de uurlijkse neerslag op automatische weerstations, onder de aanname dat de distributie niet verandert.

28

Meteorologica 3 - 2014

de meeste stations nooit zo veel regen hebben ontvangen. We moeten dus alle stations tegelijk analyseren. Een blik op de lijst van records laat zien dat die over het hele land verdeeld zijn, dus het lijkt een zinvolle eerste aanname dat binnen de grote statistische onzekerheden in dit soort extreme buien de systematische verschillen tussen de stations verwaarloosbaar zijn. Standaard extremenstatistiek geeft dan een herhalingstijd per station.

Vaak wil je weten hoe vaak zoiets érgens in Nederland voorkomt. Echter, omdat de decorrelatieschaal van de hevigste neerslag minder is dan de afstand tussen de stations is deze vraag niet te beantwoorden. Vaak zullen de werkelijke extremen tussen de stations vallen.

We kunnen dus alleen de herhalingstijd geven voor een gemeten extreem op een willekeurig station. Onder de (redelijke) aanname dat de data van de diverse stations onderling onafhankelijk zijn voor dit soort extremen, is dit simpelweg de herhalingstijd per station gedeeld door het aantal stations.

Uursommen Gewapend met deze achtergrond beschouwen we nu de verdeling van

Figuur 2. GEV fit aan de maximum neerslag in juni-september gemeten op alle stations, onder de aanname dat de distributie exponentieel schaalt met de wereldgemiddelde temperatuur.

de dagelijkse maxima van de uursommen. We gebruiken hier alleen klokuren, omdat daarvan de langste historische reeksen zijn te downloaden van de KNMI-website. Het aantal stations neemt toe van één in 1951 tot rond de dertig vanaf het jaar 2000. Hierdoor is de helft van alle uurwaarnemingen in de 21e eeuw gedaan.

We fitten een GPD (Gegeneraliseerde Pareto Distributie) aan de logaritme van de waarden boven een hoge drempel, hier 99.95% (equivalent aan 29 mm/ uur), zie Fig. 1. Binnen deze verdeling komt een uurwaarde zoals die op 28 juli is waargenomen per station eens in de 250 tot 3000 jaar voor. Op één van de 32 meetstations is dit dus elke 7 tot 100 jaar.

Lenderink et al. (HESS, 2011) vond dat extreme uursommen in lijn met de wereldgemiddelde en Nederlandse temperatuur oplopen. Deze trend heeft zich de laatste jaren voortgezet en tegenwoordig zijn ze zo’n 20% hoger dan rond 1950. Een indirecte manier om de verandering in extreme uursommen te bepalen is via het waargenomen verband van de neerslagintensiteit met de dauwpuntstemperatuur enkele uren voor de bui. De extremen schalen namelijk met 12%–14% per graad toename (Lenderink et al., Meteorologica, 2011). Met de waargenomen opwarming geeft dit een intensiteitstoename van 11% tot 23%.

Dit is equivalent aan een toename in de frequentie van een factor 1.6 tot 2.6 van een hoge uursom sinds 1950.

Hiermee wordt de herhalingstijd in het huidige klimaat kleiner dan hierboven berekend uit de volledige reeks vanaf 1951 (Fig. 1). Als we de trend meenemen wordt dit 5 tot 70 jaar. Echter, deze eeuw zijn er al vier van dit soort gebeurtenissen opgetreden (deze niet meetellend), dus de empirische herhalingstijd is 3,5 jaar. Het kan zijn dat dit toeval is, maar het kan ook zijn dat dit soort werkelijk extreme buien nu vaker voorkomt dan een simpele extrapolatie van minder zware buien aangeeft.

Dagsommen De statistiek van dagextremen is simpeler te bepalen omdat we veel meer data hebben. We beschouwen hier de combinatie van de 325 8–8 handmatige neerslagstations en de 32 0–24 automatische stations. Dit aantal is redelijk constant sinds 1951, met een 5%–10% toename.

In Fig. 2 is de fit gegeven met een GEV (Generalized Extreme Value) die afhangt

van de opwarming van de aarde. We nemen aan dat de distributie exponentieel schaalt met de wereldgemiddelde temperatuur (gladgestreken met een 4-jaars lopend gemiddelde om de effecten van El Niño te onderdrukken). Voor elk punt zijn de parameters van de GEVdistributie dus anders, afhankelijk van de wereldgemiddelde temperatuur dat jaar. Om dit in een grafiek uit te zetten tekenen we de GEV voor twee waardes: voor het jaar waarin het extreem optrad (2014) en een jaar in het verleden, hier 1951. Dit geeft de rode en blauwe lijnen (met 95% onzekerheidsintervallen). Om deze met de waarnemingen te vergelijken plotten we die ook twee keer, één keer opgeschaald met de trend naar 2014 (rood) en één keer teruggeschaald naar 1951 (blauw). De rode verdeling geeft aan dat de herhalingstijd per station nu tussen de 2000 en 5000 jaar ligt (Fig. 2).

De herhalingstijd is dus significant afgenomen, want rond 1950 was die nog ruim twee keer zo hoog. Op een willekeurig station in Nederland komt dit nu eens in de 5 tot 14 jaar voor.

Ook voor de dagsommen is een schaling met de temperatuur gevonden. Deze is echter slechts 7% per graad, ongeveer de Clausius-Clapeyron relatie die aangeeft hoeveel vocht de atmosfeer kan bevatten. Hiermee krijgen we een toename in de dagsommen van 5 tot 17%. Dit is equivalent met een afname van de herhalingstijd van een factor 1.3 tot 2.4, vrijwel identiek aan de waardes die we uit de metingen kregen.

een factor twee sinds het midden van de vorige eeuw. Schaling met de maximale vochtinhoud van de atmosfeer volgens de wet van Clausius-Clapeyron geeft dezelfde toename.

Dit zijn allemaal extrapolaties van minder extreme gebeurtenissen. Het lijkt er op dat de meest extreme buien de laatste tijd vaker voorkomen dan de extrapolatie aangeeft, maar dat kan ook nog gwoon toeval zijn.

We verwachten dat de sterke toename van extreme buien verder zal doorzetten naarmate Nederland verder zal opwarmen. Dit gegeven is verwerkt in de KNMI’14 scenario’s.

Dankwoord Met dank aan Henk van den Brink voor het ontdekken van een foutieve aanname in een eerdere versie. Alle gebruikte data en analysemethoden zijn te vinden op de KNMI Climate Explorer: climexp. knmi.nl.

Literatuur G. Lenderink en E. van Meijgaard, 2008. Increase in hourly precipitation extremes beyond expectations from temperature changes, NGS, doi:10.1038/ngeo262 G. Lenderink en E. van Mijgaard, 2010. Linking increases in hourly precipitation extremes to atmospheric temperature and moisture changes, ERL, doi:10.1088/17489326/5/2/025208 G. Lenderink et al, 2011. Scaling and trends of hourly precipitation extremes in two different climate zones — Hong Kong and the Netherlands, HESS, doi: 10.5194/ hess-15-3033-2011 G. Lenderink et al, 2011. Intensiteit van extreme neerslag in een veranderend klimaat, Meteorologica, nr 2, 17-20.

G. Lenderink, 2011. Extreme neerslagsom in Herwijnen, KNMI Kenniscentrum.

A. Klein Tank et al, KNMI’14 klimaatscenario’s voor Nederland, http://www.klimaatscenarios.nl

Conclusies De buien van maandag 28 juli 2014 waren extreem. Extremenstatistiek geeft dat een waarneming van zo veel neerslag in een klokuur op één van de 32 automatische weerstations vandaag de dag ongeveer eens in de vijf tot zeventig jaar voorkomt. De hoogste dagsom heeft een soortgelijke herhalingstijd van 5 tot 14 jaar op één van de 357 stations in Nederland (2000–5000 jaar per station).

In De Bilt is de uurlijkse neerslag over de afgelopen eeuw met ongeveer 20% toegenomen. Het duidelijke verband tussen de uurlijkse neerslag en de dauwpunttemperatuur enkele uren eerder geeft een toename van de intensiteit van dit soort buien van 11%-23%, hetgeen overeenkomt met een toename in frequentie van ongeveer een factor twee sinds 1950.

Voor de dagsommen is de toename beter te bepalen: een directe fit van de waarnemingen geeft ook een toename van Meteorologica 3 - 2014

29

Micro-Meteorologische Mijmeringen

Geluid en lang haar Henk de Bruin

In de zomer van 1969 begon ik, bijna afgestudeerd in de experimentele natuurkunde, met het lezen van personeelsadvertenties. Een baan in de 'echte' natuurkunde lokte mij niet en ik reageerde op vacatures bij de afdeling ruimtevaart van een Nederlandse vliegtuigfabrikant en bij het KNMI. De eerste betrof een functie als wetenschappelijke programmeur, het KNMI vroeg expliciet om een natuurkundige. Het gesprek bij de vliegtuigfabrikant was professioneel en verliep uiterst correct en positief. Aan het eind van de dag wilde men met mij door, maar ik vroeg bedenktijd omdat het bedrijf ook wapentuig produceerde. Op het KNMI ging het anders. Het eerste gesprek bij de afdeling met de vacature was zo saai dat ik bijna in slaap viel. Het tweede gesprek was bij de allerhoogste baas, de Hoofddirecteur (HD). Huug van den Dool heeft de betreffende hoogwaardigheidsbekleder eerder, met naam en toenaam, in een column in dit blad beschreven. Op papier was ik een geschikte kandidaat, mede omdat op mijn cijferlijst een 8 pronkte voor numerieke wiskunde. Hierdoor had ik ervaring met de ELX8, de computer die het KNMI ook had. Maar mijn minpunten waren dat ik lang haar droeg, wat anno 1969 op het KNMI nog 'shocking' was, en dat enkele maanden eerder studenten met eenzelfde haardracht het administratieve hoofdkwartier van mijn universiteit (het Maagdenhuis) hadden bezet. Op beide punten werd ik frontaal, en eigenlijk ongepast, aangevallen. Ik interpreteerde dit agressieve gedrag van de HD als een teken dat ik door mijn haardracht en het Maagdenhuis zou wor-

Figuur 1. Schets van een sonische anemometer.

30

Meteorologica 3 - 2014

den afgewezen. Ik schudde elke schroom van mij af en ik begon vol vuur de Maagdenhuisbezetters te verdedigen, hoewel ik zelf nooit bij die bezetting betrokken was. De HD werd er stil van en door gebrek aan tegenargumenten speelde hij zijn tweede troef uit: mijn lange haar. Hij beet mij toe: "De Bruin, dat lange haar van jou, dat is niks", in de overtuiging dat ik door zijn gezag onmiddellijk naar de kapper zou snellen. Maar ik vroeg wat er mis was met lang haar. De discussie die nu volgde was beslissend voor mijn verdere carrière. Zijn bezwaar tegen lang haar moest hij nu ter plekke verzinnen en hij betoogde dat mijn haardracht de akoestiek in de concertzaal verstoorde.

Toen bleek dat Bach en Mozart zijn favoriete componisten waren, kon ik vilein opmerken dat in hun tijd concertbezoekers pruiken droegen en dat derhalve juist de kale koppen en kortharigen hun composities vervormden. En zo begon ik op deze bizarre manier mijn carrière bij het instituut opgericht door Buys Ballot en zo kom ik ook op het thema van deze Micro Meteorologische Mijmering: geluid.

Buys Ballot en het Dopplereffect Naast zijn wet over de relatie tussen windrichting en luchtdrukverdeling heeft Buys Ballot ook onderzoek verricht aan het Dopplereffect bij geluid. Doppler zelf had het effect ontdekt voor licht. In 1845 plaatste Buys Ballot een groep g-spelende muzikanten op het achterbalkon

van de stoomtrein op het traject Utrecht - Maarssen, alsmede waarnemers met een absoluut gehoor langs de spoorlijn.

Omdat de stoomtrein haalmaar 72 km/uur de was het Doppler

effect nog geen halve toonafstand, dus nèt

waarneembaar.

In de

uiteindelijke publica tie schreef Buys Ballot dat dit onderzoek

niet zou leiden tot

praktische toepassingen, maar sloot toepassingen in de toekomst niet uit. Een mooi voorbeeld van vrij (dus niet van-

uit ministeries "vraaggestuurd") wetenschappelijk onderzoek. Het blijkt dat Marcel Minnaert, auteur van de triologie Natuurkunde van 't vrije veld in de jaren 1930 de Buys-Ballot Dopplerproef heeft herhaald met leerlingen van de Werkplaats, de school van Kees Boeke in Bilthoven. In 2015, 170 jaar na Buys Ballot, zou het prachtig zijn om diens experiment te herhalen met moderne apparatuur: mp3-spelers, elektrische fietsen of auto's en tablets met frequentiemetende apps. De ultieme proef is het testen van de klankkleur van het Tristan-akkoord uit Tristan en Isolde.

Geluid en grootschalige meteorologie Door in de continuïteitsvergelijking lucht onsamendrukbaar te veronderstelHoe werkt een sonic?

Een 3D-sonische anemometer bestaat uit drie sets van twee paarsgewijs opgestelde transducers en microfoontjes zoals geschetst in Fig. 1. Transducer 1 zendt een geluidspuls uit die door microfoon 1 op afstand d wordt gedetecteerd na t1 seconde. Vervolgens zendt transducer 2 in tegengestelde richting eenzelfde puls uit die na t2 seconde bij microfoon 2 aankomt. De tijd die een geluidspuls nodig heeft om de afstand d af te leggen hangt af van de geluidsnelheid en de windsnelheidscomponent langs d. Deze laatste is voor systeem 1 tegengesteld aan die voor systeem 2 en dus verschillen t1 en t2.

Uit de gemeten tijden t1 en t2 kan men zowel vd, de windsnelheid langs d, en de geluidsnelheid c meten:

en

t −t

1 2 waarbij "evenredig met". v d ∝ betekent t t Een 3D-sonic de drie componen2 1 geeft ten van de windsnelheid, de 2D-sonic alleen de horizontale.

De geluidsnelheid is evenredig met de wortel van de sonische temperatuur welke gedefinieerd is door Ts = T(1 + 0.51q), waarin T de absolute

luchttemperatuur is en q de specifieke luchtvochtigheid (aantal kg waterdamp per kg lucht). Voor de achtergronden hiervan, zie Schotanus et al. (1983). Ts

verschilt iets van de virtuele temperatuur Tv = T(1 + 0.61q) die effecten van waterdamp op de luchtdichtheid beschrijft.

Figuur 2. De (sonische) temperatuur op 3.5 m (rood) en 9 m (blauw) hoogte alsmede de verticale windsnelheid (grijs) op 9 m gemeten boven de woestijn van Arizona gedurende 10 minuten op een zomerse dag. Merk op dat de T9 curve 4 graden is verlaagd om overlap te voorkomen.

len worden in meteorologische modellen geluidsgolven geëlimineerd. Dat scheelt veel rekentijd en zolang windsnelheden kleiner blijven dan de geluidssnelheid is dat geen probleem. Alleen in de beginfase bij het ontstaan van zeewind, wanneer de Corioliskracht nog klein is, spelen geluidsgolven mogelijk een rol.

Wellicht kunnen over 20 jaar Majoranadeeltje-supercomputers, die men in Delft ontwikkelt, rekentechnisch ook geluidsgolven aan. Dan zou het leuk zijn om het effect te bestuderen op ons klimaat van het antropogene kabaal geproduceerd tijdens klimaatdebatten.

De sonische temperatuur De spectaculaire vooruitgang in de micrometeorologie in de laatste 40 jaar is in hoge mate aan geluid te danken. Dit betreft bijvoorbeeld de Doppler SODARs die verticale windprofielen kunnen meten en infrasoonsensoren (zie Meteorologica 1, 2009). Maar de grote doorbraak gaf het beschikbaar komen van betaalbare driedimensionale sonische anemometers, kortweg 3D-sonics genoemd. Deze werken met geluidspulsen bij frequenties van 20 kHz, dus onhoorbaar voor de mens – vandaar de naam.

Ter illustratie van hetgeen een sonic kan detecteren zijn in Fig. 2 de ruwe data

geplot van Ts op 3.5 en 9 m en de verticale windsnelheid op 9 m, waargenomen met sonics in 10 minuten met een meetfrequentie van 20 Hz. Deze metingen werden verzameld tijdens een meetcampagne in de woestijn van Arizona in het kader van het MATADOR-project dat als doel had stofhozen te bestuderen (Renno, et al., 2004). Mijn toenmalige Wageningse onderzoeksgroep nam aan dit project deel en had er, samen met Mexicaanse collega's, meerdere sonics geïnstalleerd.

Door de lage vochtigheid zien we in Fig. 2 in goede benadering de gewone temperatuur. De grond was kaal en had een temperatuur van 60 oC. De sonics geven gemiddeld op 3.5 meter 40.1 °C en op 9 m 38.6 oC. In de onderste 3.5 meter nam de temperatuur dus bijna 20 oC af met de hoogte! De atmosfeer was dus zeer onstabiel. Warme luchtbellen die aan de grond ontstaan stijgen op als ze groot genoeg zijn en passeren langs de sensoren. In Fig. 2 zijn bij de punten A (die de tijdstippen aangeven) deze stijgende bellen te herkennen : T3.5, T9 en w zijn dan allen groter dan hun gemiddelde waardes. Deze opwaartse bewegingen worden gecompenseerd door neergaande luchtbewegingen elders, maar deze zijn veel minder turbulent. Dit verklaart dat de T-signalen asymmetrisch zijn rondom de gemiddelden - uitwijkingen naar

boven zijn groter dan die naar beneden en de minimum temperatuurwaarden zijn afgevlakt, zie met name de curve van 9 m (de punten B, die de relevante tijdstippen aangeven).

De fluctuaties binnen 10 minuten zijn groot: op 3.5 m tussen de 38 en 46 oC en op 9 m tussen 37.5 en 44.7 oC. Traditionele sensoren meten alleen de gemiddelde temperatuur. De gebruikte sonics hebben een meetvolume van ca. een liter.

Zou men dit kleiner maken, dan zouden de uitwijkingen nog groter zijn. Dit toont de betrekkelijkheid aan van temperatuurrecords. Als de WMO besluit sonics als standaard in te voeren, dan zullen alle records van maximum en minimumtemperatuur onmiddellijk aan flarden gaan.

De belangrijkste toepassing van 3D-sonics is het meten van de verticale fluxen van warmte en impuls. Deze volgen uit de covariantie tussen temperatuur en horizontale wind enerzijds en de verticale windsnelheid anderzijds. Door de verticale windsnelheid van de sonics met snelle metingen van waterdamp en CO2 te correleren worden de fluxen van waterdamp en CO2 verkregen. Deze eddycovariantiemethode wordt tegenwoordig toegepast in operationele netwerken zoals Euroflux en Ameriflux. Daardoor kunnen meteorologische modellen ook worden gevalideerd op de berekende fluxen van warmte, waterdamp, impuls en CO2. Dit heeft geleid tot aanzienlijke verbeteringen van grootschalige modellen. Zo blijkt dat geluid dus toch ook belangrijk is voor de grootschalige meteorologie. Buys Ballot heeft dat intuïtief allemaal goed aangevoeld. Kortom: lang leve het vrije onderzoek!

Noot: Het eerste deel van deze rubriek heeft het karakter van een column. Voor de inhoud daarvan is alleen de auteur verantwoordelijk. In het tweede deel wordt inhoudelijk aandacht besteed aan een micrometeorologisch onderwerp.

Literatuur Schotanus P., F.T.M. Nieuwstadt, and H.A.R. de Bruin, 1983: Temperature measurement with a sonic anemometer and its application to heat and moisture fluxes, Boundary-Layer Meteorol., 26, 81-93.

Renno, N.O, et al. 2002: MATADOR, A pilot field experiment on convective plumes and dust devils, J. Geophys.

Res., 109, E07001, doi:10.1029/2003JE002219

Meteorologica 3 - 2014

31

NVBM mededelingen Forum Meteorologica Op de NVBM website is een forum gestart waar lezers kunnen reageren op artikelen uit Meteorologica (zie http:// www.nvbm.nl/forum/28). Hiervoor moet men overigens inloggen op de NVBM website. Mensen die zich nog niet hebben aangemeld kunnen dat doen op de website. De bedoeling van dit forum is om de interactie tussen de lezers/leden onderling te vergroten, en uiteraard om auteurs feedback te geven op hun artikelen om zodoende inhoudelijke/wetenschappelijke discussies te stimuleren.

Samenwerking NVBM en VWK De NVBM en de VWK (Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie) gaan elkaars activiteiten publiceren. Als begin van deze samenwerking volgt hier de

aankondiging van het jubileumcongres van de VWK. Op 25 oktober gaan om 10.00 uur de deuren open voor het jubileumcongres van de Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie dat als thema heeft: Weer en Maatschappij. De bijeenkomst zal plaatsvinden in het Ruppertgebouw/Educatorium van de Universiteit Utrecht aan de Leuvenlaan 19. Het lustrum wordt ondersteund door het Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek Utrecht (IMAU) van de Universiteit Utrecht. De dagvoorzitter is Helga van Leur (weervrouw van het jaar in 2008, 2010 en 2012). Zie voor meer informatie (onder andere het programma): http:// www.vwkweb.nl/index.php?page=1198.

Dertiende Buys Ballotmedaille voor Sir Brian Hoskins Aarnout van Delden (IMAU) De Buys Ballotmedaille is op 23 juni 2014 door de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen toegekend aan de Britse meteoroloog Sir Brian Hoskins voor zijn baanbrekende werk op het gebied van de dynamische meteorologie. Geholpen door zijn grote mathematische kennis heeft Hoskins een belangrijke bijdrage geleverd aan theorieën over onderwerpen als (1) de vorming van fronten, (2) de levenscyclus van cyclonen op gematigde breedtes, (3) de Noord Atlantische oscillatie en blokkering van de zonale stroming, (4) de dynamica van de moesson en woestijnen, (5) de tropopause, (6) de migratie van planetaire golven, (7) de interactie tussen golven en de zonaal gemiddelde stroming, en (8) numerieke weersverwachtingsmodellen.

Zijn theorieën over het verband tussen neerslaggebieden, grootschalige verticale beweging, fronten en potentiële vorticiteit zijn inmiddels onderdeel van het standaard curriculum van universitaire cursussen betreffende dynamische meteorologie en hebben hun nut in de operationele meteorologie inmiddels ruimschoots bewezen.

32

Meteorologica 3 - 2014

Het spectrale numerieke model van de atmosfeer, dat door Hoskins samen met zijn vriend Adrian Simmons in jaren 70 van de vorige eeuw is ontwikkeld, is de voorouder van het operationele weersverwachtingsmodel van het Europees Centrum voor Verwachtingen op Middellange Termijn (ECMWF). Vanaf het ontstaan van dit instituut is Hoskins een stuwende kracht geweest achter het heranalyse project, waarbij voor het eerst een dynamisch consistent beeld van de structuur en evolutie van de atmosfeer vanaf 1958 tot heden wordt bepaald.

Hoskins promoveerde in 1970 aan de

NVBM Najaarssymposium Op vrijdag 14 november 2014 zal het jaarlijkse najaarssymposium plaatsvinden, ditmaal bij het IMAU in Utrecht.

Het thema is effecten en maatregelen van klimaatverandering, zowel op mondiale schaal maar ook op regionale schaal, met de focus op het Arctische gebied. Op het moment van schrijven zijn we nog volop bezig met sprekers te benaderen.

Zodra het definitieve programma bekend is, ontvangt u hierover een email, en op onze website is dan tevens de flyer te zien. Ook kunt u zich dan opgeven via de NVBM website. Toegang is gratis voor NVBM-leden en voor studenten (collegekaart geeft toegang), en bedraagt 15 euro voor niet-leden.

Universiteit van Cambridge, en is, na een kort verblijf in de Verenigde Staten, sinds 1976 verbonden aan de Universiteit van Reading. Onder zijn leiding is de afdeling meteorologie van deze universiteit uitgegroeid tot een instituut met wereldfaam. Sinds 2008 is Hoskins de eerste directeur van het “Grantham Institute for Climate Change” aan het Imperial College in London.

De eerste Buys Ballotmedaille werd in 1893 toegekend aan Julius Von Hann uit Oostenrijk. Hoskins is de dertiende winnaar van deze medaille, en verkeert in het illustere gezelschap van onder andere Edward Lorenz (de vorige winnaar) en Vilhelm Bjerknes (de vijfde winnaar), zie ook: De Buys Ballotmedaille door de eeuwen heen (W. Lablans, Meteorologica december 2003).

Albert van den Berg van de Universiteit Twente (links) reikt namens de KNAW de Buys Ballotmedialle uit aan Sir Brian Hoskins. Foto: Inge Hoogland/KNAW.

Meteorologica 3 - 2014

33

BOEREN EN HUN OMGEVING, TOT HET NIET BITTERE EINDE

column

Kees Stigter

34

Meteorologica 3 - 2014

Er is een anekdote, overigens in tal van vormen, over de Japanse prentkunstenaar, tekenaar en schilder Katsushika Hokusai (1760 – 1849), die zulke geweldige tekeningen/ schilderingen maakte van de natuur (de eerste tekening ooit van een tsunami(?), in de baai van Tokyo) en het dagelijks leven van de mensen daarin (de vissersboten die door de golf getroffen gaan worden). Toen hij ver in de tachtig was en iemand hem complimenteerde met een recente tekening, antwoordde hij: “als ik nog een jaar krijg zal ik nog dichter bij de werkelijkheid komen”. Als u mij vraagt waarom ik in mijn vijfenzeventigste levensjaar nog altijd mijn werk in Azië, Afrika en Latijns Amerika doe, dan is mijn antwoord op dat van Hokusai gebaseerd. Als wij nog een jaar krijgen zullen wij met onze toepassingen nog dichter bij de werkelijkheid van boeren en hun omgeving komen.

Met dat “dichter bij de leefomgeving van boeren komen” is trouwens allereerst een “basis van vertrouwen” nodig. Toen ik er in het midden van de jaren zeventig voor koos om in Tanzania te gaan werken, was dat onder meer gebaseerd op wat ik gelezen had van de toenmalige president Julius Nyerere (Mwalimu, de leraar). Van zijn “Education for self reliance” maakte ik met een groep tijdgenoten een Nederlandse vertaling die in 1975 in “Intermediair” werd gepubliceerd. Nyerere wilde via “villagization” (“verdorping”) een nieuwe werkelijkheid scheppen en die verbeteren. Maar de boeren waren daar helemaal niet in geïnteresseerd, althans niet op die manier.

Uiteindelijk verzetten de boeren zich daar zelfs tegen en de collectivisering (“Ujamaadorpen”) werd een grote mislukking, op wat “modeldorpen” na. De boeren in Tanzania bleven “uncaptured”, niet gegrepen door goed bedoelde hervormingen van boven af.

En er is meer geschiedenis in dit opzicht waar we van kunnen leren. Een biografie van de Bengaalse filosoof, dichter, schrijver, musicus en ontwikkelingswerker Rabindranath Tagore leert dat hij tegen het einde van zijn leven aangaf dat als er maar een paar dorpen waren die wat hij voorstond zouden verwezenlijken, dat dan “zijn India, zijn Bengalen” zou zijn.

En hij moet dan ook gedacht hebben aan de schaal waarop het gedachtengoed van Buddha, die Tagore in diezelfde tijd van zijn leven beschouwde als de geweldigste mens die ooit op onze aarde geboren was, vanuit een kleine “maatschap” bij zijn dood, tot een enorme beweging was uitgegroeid. Als de boodschap past bij de tijdgeest en de dynamiek van cultuur en religie, en met nieuwe kennis, zal

schaalvergroting als vanzelf gaan. Want juist die kennis en die mogelijkheid van schaalvergroting ontbreken bij aanbevolen ontwikkelingen.

Een ander voorbeeld zijn de “millennium dorpen” van Prof. Jeffrey Sachs (Earth Institute, Columbia, USA) en anderen. Met 14 dorpen in 10 landen in Afrika is de schaal minder bescheiden dan die van Tagore maar bescheidener dan die van Nyerere. Het internet bevat hele discussies over het wel en wee van deze aanpak van geïntegreerde plattelandsontwikkeling. Voorlopige evaluaties zijn voorzichtig positief over de korte termijn. Maar er zijn zoveel lange-termijn aspecten/eisen (iedereen in de gemeenschap moet worden bereikt; de vooruitgang moet blijvend zijn; markten en infrastructuur moeten kunnen werken op alle niveaus, corruptie moet bestreden worden, etc.) en randvoorwaarden (natuurlijke hulpbronnen worden gedeeld; onderwijs en gezondheidszorg worden beter voor iedereen, kortom de millennium doelstellingen), dat het probleem van die geïntegreerde ontwikkeling van binnen uit toch ook zo onbereikbaar lijkt.

Dan kijk ik ten slotte, in het licht van het bovenstaande, naar de dorpen van de Indonesische boeren waarmee we sinds 2010 (dat is al 12 seizoenen) werken aan de kust van West Java (Indramayu, ruwweg 250 km ten oosten van Jakarta). Mijn lokale antropologische "counterpart" en ik bieden daar door klimaatverandering noodzakelijke nieuwe kennis aan in rijstbouw, in een context van hun eigen neerslagmetingen en agro-ecologische waarnemingen, aanpassing, vermindering van methaanemissies, eigen veldexperimenten en grotere doelmatigheid van "inputs". Het laatste gaat vooral om minder kunstmest en bestrijdingsmiddelen en geschikter variëteiten bij hogere temperaturen.

In de voorbeelden van hierboven staan we het dichtst bij Tagore. Ieder seizoen leren we meer van onze fouten, missers en successen. Veel landbouwvoorlichtings-aspecten gaan nu ook al van boer tot boer, gebruikmakend van door henzelf uit hun midden gekozen “facilitators”.

Maar hoe je dit opschaalt naar een “beweging”, daar zijn we nog niet uit. Het lijkt of deze boeren het eigenlijk liever voor zich houden, voor zichzelf en hun naaste kring. Zelf geven ze aan dat ze zich nog niet zeker genoeg voelen om er “de boer mee op te gaan”. We zullen daarom nog wel een aantal jaren dat extra jaartje van Hokusai nodig hebben om dichter bij een steeds veranderende werkelijkheid te komen.

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

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

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

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

Vormgeving: Rob Stevens Vermenigvuldiging: Colorhouse, Almelo Abonnementen Alle leden van de NVBM zijn automatisch geabonneerd op Meteorologica. Ook nietleden kunnen zich abonneren door 28,- Euro voor vier nummers over te maken naar IBAN: NL66INGB0000626907, BIC: INGBNL2A, ten name van: NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen onder vermelding van: Abonnement Meteorologica 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. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuurnvbm@gmail.com); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

Advertenties Adverteren in Meteorologica is mogelijk.

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

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

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

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

Meteorologica 3 - 2014