Meteorologica maart 2021

Jaargang 30 - nr. 1 - Maart 2021

METEOROLOGICA

SNEEUWDUINEN IN NEDERLAND Uitgave van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie

Come and study Meteorology and Air Quality at Wageningen University

Bachelor of Science

Soil, Water, Atmosphere

Master of Science

Meteorology and Air Quality Wageningen University Meteorology and Air Quality http://www.maq.wur.nl Contact: Michiel van der Molen Michiel.vanderMolen@wur.nl Information: BSc: http://www.wur.nl/bbw MSc: http://www.wur.nl/mee

2

Meteorologica 1 - 2021

10

Inhoudsopgave 4

Geert Jan van Oldenborgh – de waarheid benaderen in een zee van ruis en dataproblemen Geert Jan van Oldenborgh, Sjoukje Philip, Hans von Storch, Myles Allan

10 SATDATA 3.0 – beter waterbeheer met actuele

verdampingswaarden op basis van satellietobservaties

20

Richard de Jeu, Jaap Schellekens, Joost Heijkers

16 De rol van turbulente uitwisseling tijdens extreme

afsmelting op de Groenlandse IJskap

28

Maurice van Tiggelen

20 Atmosferisch vochttransport en rivierafvoeren in

de gematigde breedtegraden

Imme Benedict

24 Column – Het evenwicht van krachten

Van de hoofdredacteur “Alles is relatief,’ luidt de veelgebruikte dooddoener om alles wat even tegenzit weg te relativeren. De koudegolf van afgelopen februari bijvoorbeeld, die na de pittige sneeuwval op de eerste twee dagen even de harten van alle schaatsfanaten vervulde met het vooruitzicht op de welhaast mythische Elfstedentocht. Eindelijk weer de tocht der tochten, na welgeteld 24 jaar, het langste Elfsteden-interbellum ooit. Overigens bleek de sneeuwval behorende bij storm Darcy helemaal niet zo bijzonder (zie de bijdrage van Hylke de Vries en medeauteurs op pagina 32), maar leidde wel tot een code-rood situatie en het volledig tot stilstand komen van alle treinverkeer in Nederland (bevroren wissels...), wat meer zegt over de kwetsbaarheid van Nederland dan over Darcy.

Ook de vorst viel uiteindelijk een klein beetje tegen.

Natuurlijk, er kon weer eens geschaatst worden, en dat was prachtig, na talloze vorst- en schaatsloze jaren. Maar... in Friesland bleef de gehoopte strenge tot zeer strenge vorst goeddeels uit, waardoor het Hellmann getal bij lange na niet voldoende bleek om een

voor de tocht geschikte ijsvloer neer te leggen (zie de column van Leo Kroon op pagina 34).

Na precies een week vorstpret was het alweer voorbij, waarna lenteachtige temperaturen korte metten maakten met alle sneeuw en ijs.

Hoewel de opwinding rondom zulke winterse weersomstandigheden begrijpelijk is, vallen dit soort zaken in het niet bij ziektes en sterfgevallen. Net voor de winterse periode overleed namelijk de Nederlandse “klimaat” Nobelprijswinnaar Paul Crutzen, waar we in een door Thomas Röckmann en collega’s opgesteld In Memoriam (pagina 30) bij stilstaan. Voorts bevat dit nummer het relaas van Geert Jan van Oldenborgh (pagina 4), die ondanks alle tegenspoed door ziekte zijn onderzoek blijft voortzetten en zeer regelmatig leuke en interessante bijdragen levert aan ons blad. We hopen van harte dat hij dit nog lang zal blijven doen. Hoe dan ook, alles is relatief, dat blijkt maar weer.

Ik wens u veel leesplezier toe.

Huug van den Dool

27 Oproep voor nominatie van kandidaten voor

de 2021 NVBM Awards

De NVBM Award commissie

27 Aankondiging NVBM Voorjaarssymposium –

Weer- en klimaatcommunicatie in de 2020s

Bestuur NVBM

28 Weermuziek – De jaargetijden van Vivaldi

Harry Geurts

30 In Memoriam Paul Crutzen (1933 – 2021)

Thomas Röckmann, Wouter Peters, Laurens Ganzeveld,

Maarten Krol, Rupert Holzinger

32 Klimaatoverzicht – Darcy’s sneeuw niet heel bijzonder

Hylke de Vries, Lars van Galen, Geert Jan van Oldenborgh

33 Weerbeelden 34 Column – Het E-woord

Leo Kroon

35 NVBM Sponsors en Colofon Advertenties 2 Wageningen Universiteit 15 KNMI 19 CaTeC 23 IMAU – Universiteit Utrecht 36 Wittich en Visser

Voorkant Opgestoven sneeuwduinen nabij Den Hoorn, Texel, op 8 februari 2021 tijdens storm Darcy (foto: Nienke Duinker).

Meteorologica 1 - 2021

3

Geert Jan van Oldenborgh – de waarheid benaderen in een zee van ruis en dataproblemen Geert Jan van Oldenborgh (KNMI), Sjoukje Philip (KNMI), Hans von Storch (Hamburg University), Myles Allan (Oxford University) Hans von Storch voert al meer dan vijfentwintig jaar interviews met gerespecteerde (geo)wetenschappers die kunnen terugkijken op lange en indrukwekkende wetenschappelijke carrières. Ze zijn allemaal getuige van gebeurtenissen die vaak ver in het verleden liggen, maar onze huidige tijd sterk beïnvloeden. Dit interview met Geert Jan van Oldenborgh is uitgevoerd samen met Geert Jans oud-promovendus Sjoukje Philip als interviewpartner, met een voorwoord van Myles Allan. Het onderwerp van het interview was wetenschap en de bijbehorende dynamiek, maar ook de veranderende omstandigheden waaronder wetenschap moest worden beoefend.

Voorwoord door Myles Allen Het is een eer en een genoegen om in een ​​persoonlijke inleiding bij te dragen aan dit interview, natuurlijk als vriend en wetenschappelijk medewerker, maar ook in mijn hoedanigheid als sponsor van Geert Jans nominatie als gasthoogleraar aan de faculteit natuurkunde van de Universiteit van Oxford.

Net als Geert Jan heb ik me altijd een beetje ongemakkelijk gevoeld als ik geïntroduceerd wordt als ‘klimaatwetenschapper’ – alsof klimaatwetenschap op de een of andere manier een bepaald soort wetenschap was, met zijn eigen regels en manieren om dingen te doen. Geert Jan is, vanzelfsprekend, een natuurkundige die toevallig het klimaatsysteem bestudeert, met dezelfde intellectuele strengheid en onwankelbare toewijding om “te zeggen wat er gezegd kan worden (en niet meer)” die hij ontwikkelde in de fundamentele deeltjesfysica.

Velen van onze generatie hebben een vergelijkbare overstap gemaakt, aangezien de klimaatwetenschap de afgelopen decennia exponentieel is gegroeid en onderzoekers uit allerlei vakgebieden heeft opgenomen. Een deel van het plezier van het vakgebied zijn de verschillende perspectieven die iedereen naar dit virtuele Ellis Island brengt, en het lijkt erop dat de “vluchtelingen” uit de fundamentele fysica opvallen.

Kader 1 – Loopbaan van Geert Jan van Oldenborgh 1961: Geboren in Rotterdam met uitzicht op de

(toen nog) Holland Amerika Lijn, ging naar

de lagere school in Hendrik Ido Ambacht,

Dordrecht.

1978 – 1980: Studiebeurs om naar het Lester B. Pearson

College of the Pacific nabij Victoria, BC,

Canada te gaan.

1980 – 1986: Doctoraal theoretische fysica aan de

Universiteit Leiden, Nederland, met

bijvakken wiskunde en modern Chinees.

1986 – 1990:

Promotie aan de Universiteit van Amsterdam, aan het Nederlands Instituut of Nuclear and High Energy Physics (NIKHEF) bij Jos Vermaseren.

1990 – 1996: Verschillende post-doc posities in de

elementaire-deeltjes fysica.

1996 – 1997: Overstap als post-doc naar het KNMI om

met data-assimilatie de voorspellingen van

El Niño te verbeteren met Gerrit Burgers.

1997 – heden:

Onderzoeker bij het KNMI, eerst in het El Niño-onderzoek, daarna ook seizoensverwachtingen, vervolgens verificatie van regionale trends in klimaatmodellen, de fysica achter deze trends en ten slotte attributie van extreem weer.

2009 – 2013: Medeauteur van het IPCC Fifth Assessment

Report part 1, The Physical Science Basis.

2019 – heden:

Gasthoogleraar aan de faculteit natuurkunde van de Universiteit van Oxford, in een samenwerking ten behoeve van attributiestudies.

Als uitvloeisel van de sterke El Niño van 1996-97 heeft Geert Jan de “KNMI Climate Explorer” ontwikkeld, een populaire website in het klimaatonderzoek die veel klimaatdata bevat en ook statistische routines om de data te analyseren.

Figuur 1. Pearson College 1979.

4

Meteorologica 1 - 2021

Geert Jan laat soms doorschemeren dat hij er spijt van heeft dat hij deze overstap niet eerder heeft gemaakt, maar ik denk dat het feit dat hij zich als natuurkundige heeft gevestigd voordat hij naar de klimaatwetenschap overging moet hebben bijgedragen aan zijn no-nonsense stijl en zijn focus op waarnemingen uit de echte wereld (Nederlander zijn heeft waarschijnlijk ook geholpen).

Geert Jan aarzelt niet om klimaatmodellen te analyseren: zijn Climate Explorer is voor veel studenten en promovendi waarschijnlijk de eerste kennismaking met de wereld van numeriek modelleren. Maar wat jarenlang het ‘unieke verkoopargument’ van de Climate Explorer was, was het gemak waarmee deze de gebruiker aanmoedigde om deze gesimuleerde gegevens te relateren aan werkelijke klimaatwaarnemingen.

Geert Jan is een van de weinige wetenschappers die ik ken die, vanaf het begin, niet duidelijk in een hokje konden worden gestopt in de “observatie” of “modelleer” gemeenschappen. Misschien komt dat omdat zoveel van zijn werk draait om het testen van modellen aan de hand van observaties – “validatie”, zoals het vaak wordt genoemd, of misschien beter gezegd, “invalidatie”. En het gaat niet altijd om problemen in modellen. Omdat hij begrijpt waar waarnemingen vandaan komen, heeft Geert Jan nooit geaarzeld om kritiek te uiten op onze waarnemingsreeksen: altijd korter dan we zouden willen, onderhevig aan onbekende verstorende invloeden, en vol hiaten en fouten.

Geert Jan heeft, geloof ik meer dan wie dan ook, geholpen om de attributie van extreem weer van een excentriek en controversieel idee dat grotendeels beperkt was tot één universiteit te promoveren tot een geloofwaardig vakgebied in de klimaatwetenschap. Achteraf gezien lijkt het erop dat hij hiertoe bij uitstek gekwalificeerd was. Allereerst bracht Geert Jan zijn diepgaande kennis van klimaatobservaties en hun beperkingen mee - de zorg die moet worden betracht bij het definiëren van wat de meteorologische gebeurtenis is waar we het over hebben, wanneer vaak de directe oorzaken grotendeels anekdotisch zijn onmiddellijk na een extreme gebeurtenis. Ten tweede introduceerde hij natuurlijk een geheel nieuwe benadering om de menselijke bijdrage aan veranderende risico’s op extreem weer te kwantificeren. In tegenstelling tot eerdere studies die bijna uitsluitend waren gebaseerd op numerieke simulatie met algemene circulatie modellen, was zijn benadering gebaseerd op het fitten van statistische modellen op waargenomen tijdreeksen, gebaseerd op ons begrip van de timing van grootschalige klimaatforcering.

Ten slotte was er natuurlijk de geloofwaardigheid die Geert Jan naar dit vakgebied bracht, zowel binnen als buiten de wetenschappelijke gemeenschap. Zijn achtergrond in fundamentele fysica en de studie van natuurlijke klimaatvariabiliteit en voorspelbaarheid, gekoppeld aan zijn reputatie en positie bij het KNMI, maakten duidelijk dat hij geen publiciteit-zoekende activist was. Zoals hij vanaf het begin duidelijk maakte, schuwde hij het niet om negatieve resultaten te publiceren (of anderen te bekritiseren) als het bewijs voor een rol van menselijke invloed in een opmerkelijk weerextreem niet te leveren was. Zijn ervaring in de communicatie met politici, de media en het publiek was van onschatbare waarde om een ​​ volkomen geloofwaardige stem aan de wetenschap te geven.

Ik geloof dat het feit dat de attributie van extreem weer geaccepteerd is als een centraal onderdeel van de Copernicus Climate Services in Europa grotendeels de prestatie van Geert Jan is, natuurlijk in langdurige samenwerking met zijn collega’s Fredi Otto en Robert Vautard. Nu vragen over de schade veroorzaakt door menselijke invloed op het klimaat

Figuur 2. Workshop over seizoensverwachtingen in Barcelona met Noël Keenlyside, 2007.

en hoe we plannen kunnen maken voor veranderende risico’s van extreem weer steeds urgenter worden, is het nodig dat deze informatie aan iedereen gecommuniceerd wordt, als routineonderdeel van meteorologische diensten, op afgemeten, zorgvuldige en emotieloze toon, door een stem als die van Geert Jan van Oldenborgh.

Interview Na je eindexamen ging je theoretische fysica studeren — wat had je verwacht te leren?

In Nederland had ik altijd gedacht dat ik wiskunde zou willen studeren, maar op het Pearson College in Canada (Figuur 1), waar ik mijn schoolopleiding afmaakte, had ik een zeer goede natuurkundeleraar en een slechte wiskundeleraar, dus schakelde ik over op natuurkunde. Achteraf gezien heeft dat vak me misschien meer aangetrokken vanwege de sterkere verbinding met de realiteit. Ik behaalde met weinig moeite goede cijfers, dus koos ik wat het meest ambitieuze vakgebied leek, theoretische natuurkunde (zie Kader 1).

Je begon in Canada ook Chinees te leren, en ging daarmee door tijdens je studie in Leiden - waar had je verwacht dat je het voor zou kunnen gebruiken? Hoe vloeiend ben je in deze taal geworden?

Het was meer een intellectuele uitdaging dan nuttig. Ik was geïntrigeerd door de taal, filosofie en cultuur, en het werd aangeboden naast meer traditionele alternatieven (Engels, Duits, Frans en Spaans). Het was een nieuwe uitdaging voor mijn hersenen — honderden karakters leren. Na mijn eindexamen Meteorologica 1 - 2021

5

Figuur 3. Formeel diner in het Merton College, Oxford, samen met Friederike Otto en Valérie Masson, 6 maart 2020.

ging ik naar een zomerschool van zes weken in China (met de trein via Moskou). Op dat moment kon ik een eenvoudig gesprek van een half uur voeren. Terug in Nederland volgde ik modern Chinees als bijvak naast theoretische natuurkunde en wiskunde, maar dat was alleen lezen en schrijven. Ik heb ooit zo’n 2000 karakters gekend, maar ongeveer het enige nut dat ik er ooit van heb gehad (naast vrijwilligerswerk om Nederlandse les te geven aan Chinese immigranten) was bier bestellen voor een aantal Britse collega’s in een café in Kunming tijdens de eerste IPCC WG1 AR5-bijeenkomst in 2010.

Dit leverde me wel hun eeuwige dankbaarheid op.

Heb je tijdens deze opleiding in Leiden, en later ook als promovendus in Amsterdam, – behalve Chinees – les gehad over onderwerpen die niet gerelateerd waren aan pure natuurkunde, zoals wetenschapsfilosofie of wetenschapsstudies?

Nee, dat stond noch in Leiden noch in Amsterdam op het programma. Ze boden indertijd ook geen cursussen aan in andere nuttige vaardigheden zoals wetenschappelijk schrijven, waar ik tot op de dag van vandaag nog last van heb. Ik heb behoorlijk wat computervaardigheden opgedaan, vanwege mijn eigen interesse en de mensen om me heen in Amsterdam.

Ik kocht mijn eerste computer in 1987, een Atari ST1040, de standaardcomputer in onze groep. Met hulp van mijn begeleider, Jos Vermaseren, heb ik daarmee software geschreven. De belangrijkste wetenschappelijke software was een bibliotheek die ik schreef voor deeltjesfysica en die wordt beschreven in de eerste helft van mijn proefschrift. Het onderliggende artikel is nog steeds mijn best geciteerde artikel als eerste auteur en de software was tot een paar jaar geleden nog in gebruik.

Je bent in 1996 naar het KNMI gegaan met een voor jou totaal nieuw vakgebied. De focus lag daarbij op El Niño. Wat was je belangrijkste bijdrage in dat onderzoek?

Dat was ten eerste een product van het project waarvoor ik als postdoc werd aangenomen, namelijk het afmaken van een adjoint oceaanmodel en het gebruiken voor data-assimilatie.

Ik realiseerde me dat het gebruikt kon worden om de oorzaken 6

Meteorologica 1 - 2021

van het onverwacht sterke begin van de zeer grote El Niño van 1997/98 te onderzoeken.

De tweede bijdrage was een paar vrij eenvoudige maar nieuwe artikelen over de verificatie van de ECMWF El Niño voorspellingen en de daaruit voortvloeiende seizoensverwachtingen (Figuur 2). De vele vragen die we kregen over de effecten van El Niño op het weer wereldwijd, brachten me ertoe een eenvoudig programmaatje te schrijven om correlaties uit te rekenen tussen stationswaarnemingen en indices van El Niño – Southern Oscillation (ENSO). Dit groeide tot een lokale website en werd daarna de KNMI Climate Explorer. De eerste homepage uit 1999 heb ik teruggevonden in het internet archief en op https://climexp.knmi.nl/history/ gezet.

Ten slotte heeft een promovenda, Sjoukje Philip, samen met mij een serie artikelen geschreven over de effecten van klimaatverandering op ENSO, waarbij we zowel de theorie van ENSO gebruiken als de ervaring die we hadden opgedaan met regionale verificatie van klimaatverandering.

Kun je ons iets vertellen over je meest opmerkelijke werkgerelateerde prestaties en teleurstellingen. Wat is volgens jou een absoluut hoogtepunt qua werk?

In mijn carrière heb ik twee echte “eureka momenten” gehad: het gevoel dat ik echt iets nieuws had ontdekt. Beide waren in een discussie met iemand anders waarin we niet konden reconstrueren wie op het idee gekomen was. De eerste was tijdens mijn promotie in discussie met Jos Vermaseren. We kregen het idee dat we notoir numeriek onstabiele uitdrukkingen zouden kunnen herformuleren als determinanten van matrices, waardoor we bekende technieken konden toepassen om deze instabiliteiten te omzeilen. De tweede was na een klimaatdiagnostische presentatie van mij, toen ik met KNMIcollega Richard Bintanja aan het brainstormen was waarom het landijs op Antarctica zou kunnen smelten terwijl het zeeijs toenam. We bedachten dat het smeltwater van het landijs een minder zoute oppervlaktelaag zou kunnen vormen in de Zuidelijke Oceaan, waardoor de opwarming van de diepere oceaan het oppervlak niet goed kon bereiken en het water daar in de herfst eerder bevroor. Dit klopte met de seizoenscyclus

van de trend en oceanografische metingen.

Voor de rest is mijn werk meer incrementeel, met resultaten die voortbouwen op eerder werk, van eenvoudige verificatie van seizoensvoorspellingen tot het toepassen van deze technieken op klimaatverandering en deze combineren met extreme-waarden technieken voor de attributie van extreem weer. Dit laatste, relatief nieuwe, vakgebied houdt zich bezig met het beantwoorden van de vraag hoe antropogene klimaatverandering de waarschijnlijkheid en intensiteit van extreem weer heeft veranderd. Die vragen komen vaak na een gebeurtenis die net heeft plaatsgevonden. In de afgelopen decennia zijn methoden ontwikkeld om wetenschappelijk verantwoorde antwoorden op deze vragen te geven, hoewel ze wel afhangen van hoe de vraag precies is geformuleerd. We kunnen dat voor simpele extremen nu ook binnen ongeveer een week doen, dus als het onderwerp nog in de belangstelling staat.

Omdat ik beter ben in rekenen dan in schrijven, gaan mijn artikelen vaker over de resultaten dan de methodes. Het artikel over de attributie van de extreme regen van orkaan Harvey is bijvoorbeeld slechts een herhaling van de analyse van extreme regenval in Louisiana het jaar daarvoor. Ik werk momenteel aan een overzichtsartikel over deze methodieken en de problemen die we tegenkomen.

Ik heb vrijwel altijd nieuwe datasets en tools die ik nodig had voor mijn projecten meteen toegevoegd aan de Climate Explorer. Dat kost wat meer werk, maar stelt iedereen in staat soortgelijke analyses te doen. Op deze manier is het een nuttige site geworden voor verschillende groepen gebruikers, bijvoorbeeld paleoklimatologen die hun serie uploaden om te correleren met verschillende aspecten van het klimaat, docenten die studenten willen lesgeven zonder dat ze al een programmeertaal hoeven te leren, commerciële bureaus die specifieke projecties maken op basis van klimaatmodellen en de laatste tijd de onderzoekers en nu ook operationele meteorologen die attributies van extreem weer doen. In totaal gebruiken duizenden mensen van over de hele wereld de site elke maand.

Figuur 4. Aan het werk tijdens de chemotherapie.

Heb je je sterkste punt ontdekt en zo ja, kun je ons iets over die vaardigheid vertellen?

Ik denk dat mijn eerste sterke punt is om te zien waar er een lacune in onze kennis zit die ik kan opvullen met mijn ervaring, vaardigheden en tools. Ik heb een behoorlijke hoeveelheid klimaatgegevens en analysetools verzameld om bepaalde problemen aan te pakken, vaak in verschillende deelgebieden van de klimaatwetenschap. Ten slotte denk ik dat ik in de loop van de jaren heb geleerd hoe ik er bijna zeker van kan zijn dat de antwoorden die ik krijg robuust zijn en niet te wijten zijn aan problemen met de waarnemingen, tekortkomingen in de modellen of aannames in de statistische analyses.

Welke nieuwe expertise of competentie heb je het afgelopen decennium het meest moeten ontwikkelen?

Nauwere samenwerking met een diverse groep mensen (Figuur 3), bijvoorbeeld in het World Weather Attribution consortium, waarin elke studie een echte teamprestatie is.

Heb je ook teleurstellingen ervaren, bijvoorbeeld paden die je achteraf niet meer zou inslaan?

Mijn grootste fout was het proberen te berekenen van de éénlus-correcties op W-paarproductie na mijn promotie, een project dat veel te groot voor mij alleen was en dat ik niet kon oplossen in de tijd die ik er voor had ingeschat. Het is nu nog steeds niet opgelost. Ik heb geleerd om dit soort overambitieuze projecten in de klimaatwetenschap te vermijden.

Een zwak punt dat mij heeft belet het werk te doen dat ik zou willen doen, is bijvoorbeeld de onzekerheid of ik echt in staat ben nieuwe resultaten te produceren en zodoende bij te dragen aan het vakgebied. Je vergelijkt je eigen werk al gauw met dat van tientallen anderen tezamen.

Een groot probleem van de klimaatwetenschap is dat het zo politiek is geworden. Sensationele resultaten krijgen daarom veel aandacht in de media. Een negatief gevolg hiervan is dat het veel moeilijker is om een ​​open debat te voeren over de kwaliteit van de wetenschap, aangezien klimaatontkenners deze discussies gebruiken om twijfel te zaaien over bevindingen die al lang niet meer ter discussie staan. Ook een sterkere nadruk op de literaire kwaliteit dan op de kwaliteit van de cijfers die ten grondslag liggen aan deze verhalen in sommige high-impact tijdschriften, heeft de kwaliteit van het onderzoek dat veel aandacht krijgt negatief beïnvloed. Er zijn te veel peer-reviewed papers Meteorologica 1 - 2021

7

Figuur 5. Geert Jan live op de BBC.

die sensationele resultaten claimen die simpelweg niet volgen uit de observaties of modellering door fouten in de logica of overgeneralisaties.

In juli 2013 kreeg je de diagnose kanker. Wat betekende dat voor je wetenschappelijke leven?

Helaas werd bij mij in 2013 een ongeneeslijke kanker vastgesteld, multipel myeloom, oftewel de ziekte van Kahler. Ik heb er daarvoor minstens anderhalf jaar mee rondgelopen, onder meer op de IPCC AR5-bijeenkomsten in Marrakesh, Marokko en Hobart, Australië, waar het duidelijk werd dat er iets heel erg mis was. De afgelopen tien jaar zijn de behandelingen voor deze vorm van kanker gelukkig enorm verbeterd. Hoe lang je het er mee uithoudt varieert enorm, ik lijk ergens in het midden te zitten met een vrij agressieve vorm. Gelukkig werd mijn leven tot nu toe drie keer gered door nieuwe behandelingen, dus ben ik de medische onderzoekers erg dankbaar. Het lukte me om gedurende twee derde van de tijd mijn normale leven voort te zetten, inclusief fulltime in de klimaatwetenschap doorwerken. De resterende een derde ben ik patiënt.

Voor mijn werk betekent het dat ik niet zoveel kan doen als ik zou willen. Ik heb eigenlijk altijd al zo’n tien keer meer willen doen dan ik kan, maar de ziekte kost dus een derde van mijn tijd en energie (Figuur 4), een fractie die in de loop van de tijd toeneemt. (Ik mag hier misschien vermelden dat toen ik vanwege chemotherapie nog maar voor een derde kon werken en daarover klaagde, collega’s op de gang me inpeperden dat mijn gebruikelijke niveau minstens drie keer zo hoog was als dat van de gemiddelde onderzoeker, en dus dat ik zelfs in die situatie ongeveer evenveel deed als de meeste andere onderzoekers.)

Andersom heeft werken voor mij de bijwerking dat ik afgeleid ben van de kanker en mijn tijd nuttig kan besteden aan het nadenken over andere problemen. Ik denk dat ik nog steeds een positieve bijdrage kan leveren aan de samenleving, wat me enorm helpt in deze tijden. Als ik terugkijk op de afgelopen zeven jaar dat ik met deze ziekte heb geleefd, kan 8

Meteorologica 1 - 2021

ik trots zijn op wat ik heb bereikt. Dit compenseert meestal de somberheid over het gebrek aan een duidelijke toekomst.

Meer praktisch gezien betekent het dat ik veel ondersteuning krijg van de mensen om me heen (hoewel virtueel in Coronatijden), en het is indrukwekkend hoe collega’s ook vrienden blijken te zijn in zulke moeilijke tijden.

Een parallel met het klimaat is dat mijn lichamelijke situatie me dwingt met scenario’s te werken. Ik beweer altijd dat er in de klimaatwetenschap problemen zijn waarbij je onzekerheden kunt kwantificeren, zodat je een kansverwachting kunt maken (zoals bij seizoensverwachtingen), maar ook gebieden waar je de onzekerheden niet goed genoeg kent en dus moet overschakelen naar scenario’s: mogelijke uitkomsten zonder bijbehorende waarschijnlijkheden, gebruikt om beslissingen te nemen die robuust zijn onder de verschillende mogelijkheden. Ik pas dezelfde logica toe op mijn ziekte en heb besloten me meer te concentreren op lesgeven en delen van de kennis die ik in de loop der jaren heb opgedaan, en minder op het schrijven van papers en het verbeteren van mijn H-index (hoewel ik daar nog steeds trots op ben). Vandaar mijn prioriteit om gasthoogleraar te worden in Oxford, seminars te geven aan universiteiten en onderzoeksinstellingen, en interviews in de media te geven.

Ik zou graag weer origineel onderzoek willen doen, maar ik weet niet zeker of ik me nog voldoende kan concentreren en de tijd kan nemen om dat goed te doen, zowel op korte termijn, naast alle andere verplichtingen, als op middellange termijn gezien mijn beperkte levensverwachting.

Vertel eens over je ervaringen met media, beleidsmakers en maatschappelijke en economische stakeholders. Wanneer had je voor het eerst dergelijke contacten?

Laat ik eerst mijn positie als wetenschapper en als ambtenaar duidelijk maken. Als wetenschapper ben ik overgestapt van elementaire deeltjesfysica naar klimaatwetenschap, maar ben ik begonnen in het niet-politieke deelgebied van de data-assimilatie om betere El Niño-voorspellingen en seizoensvoor-

spellingen te maken. Ik zag het als mijn hoofdtaak om goede verwachtingen te maken door de voorspellende waarde en betrouwbaarheid uit te rekenen en indien mogelijk te verbeteren. Vanwege de grote El Niño in 1997/98 deed ik regelmatig interviews met de media, maar deze waren puur feitelijk. Ik hield dezelfde houding aan toen ik overstapte naar klimaatverandering: hoe goed zijn de projecties uitgekomen, hoe komt dat als het niet zo is, en hoe kunnen de projecties verbeterd worden. Deze resultaten communiceerde ik. Dit paste in het KNMI-onderzoek dat meer op adaptatie dan mitigatie gericht is.

Als ambtenaar heb ik strikte regels en ongeschreven normen en waarden te volgen over hoe ik naar buiten kan communiceren. Wij mogen bijvoorbeeld niet rechtstreeks met politici spreken (de oekaze Kok) en hebben niet veel directe contacten met andere belanghebbenden of activistische groeperingen. Er zijn geen restricties op wetenschappelijke output (Figuur 5).

Contacten met de media gaan via de PR-afdeling. Dit werkt soms goed, maar soms maakt het dat deel van mijn baan onwerkbaar. Het is eigenlijk merkwaardig dat alles wat ik zeg automatisch het KNMI-standpunt wordt en daarmee dat van de rijksoverheid, dus het systeem kan alleen werken op basis van wederzijds vertrouwen. Het nadeel is dat ik heel voorzichtig moet zijn met wat ik zeg, maar het voordeel is dat mijn woorden veel zwaarder wegen en veel meer impact hebben dan wanneer ik bijvoorbeeld docent aan een universiteit zou zijn geweest.

Over wetenschap praten met mensen buiten de wetenschap is vaak een uitdaging, niet alleen vanwege de eigen taal, maar ook omdat de poging tot overdracht van kennis vaak wordt belemmerd door het feit dat het publiek zijn eigen opvattingen heeft over klimaat, klimaatveranderingen en de mogelijke gevolgen daarvan.

Mijn ervaring is dat het probleem van de verschillende talen met enige moeite en/of een goede journalist kan worden opgelost. Hoe goed je kunt communiceren, hangt ook af van hoeveel vertrouwen het publiek in je heeft. Afgezien van een aantal jaar volgend op “climategate” heb ik in dat opzicht weinig problemen gehad. Zowel het KNMI als instituut en ikzelf als wetenschapper en boodschapper lijken een behoorlijk mate van vertrouwen te hebben (buiten de kleine klimaatontkennende echoput). Ik hoop dat ik daaraan heb bijgedragen door solide informatie te communiceren en af ​​te zien van het geven van meningen of politieke voorschriften.

Ik pleit er ook voor om open te zijn over fouten. Als wetenschapper denk ik dat, in ieder geval in wetenschapscommunicatie, de korte termijn schade van het toegeven van fouten meer dan gecompenseerd zal worden door de lange termijn toename van vertrouwen door als eerlijk en betrouwbaar te worden beschouwd.

Je bent actief geweest bij het IPCC, dus je kent het proces van het opstellen van deze rapporten. Kun je het proces een beetje omschrijven en ons vertellen hoeveel autoriteit dergelijke producten hebben?

Tot mijn verbazing werd ik uitgenodigd om deel te nemen als “lead author” van hoofdstuk 11 van het AR5-rapport van Werkgroep 1 (gepubliceerd in 2013), na het publiceren van een paar artikelen die kritisch waren over de skill van klimaatmodellen bij het reproduceren van waargenomen klimaattrends. Ik zag mijn rol om ervoor te zorgen dat de details van het rapport correct waren en dat alle uitspraken in ons hoofd-

stuk op de echte wereld waren gebaseerd en niet op de uitvoer van klimaatmodellen. De betekenis van het vijfde IPCC rapport was naar mijn mening dat bijna alle bevindingen van het vierde rapport bevestigd werden door een groep auteurs die voor het merendeel bestond uit wetenschappers buiten de traditionele IPCC-club. Ik was wel verrast door het ‘gewicht’ van het eindrapport als basis voor het akkoord van Parijs.

Het IPCC levert mondiale rapporten; zijn er nationale inspanningen geleverd om kennis over de regionale aspecten van klimaat, klimaatverandering en impact in Nederland te beschrijven?

Het KNMI heeft de KNMI’14 klimaatscenario’s opgesteld op basis van het IPCC AR5 rapport, aansluitend op de KNMI’06 scenario’s die waren gebaseerd op AR4. Een tot nu toe onopgelost probleem is hoe we de waargenomen trends kunnen verzoenen met de resultaten van klimaatmodellen in ons deel van de wereld. Waarnemingen laten in sommige variabelen veel sterkere trends zien dan de modellen, zodat de scenario’s te laag lijken in vergelijking met recente waarnemingen. Dit is vooral bij hittegolven het geval; de hoogste temperaturen van het jaar zijn in Nederland sinds ongeveer 1900 met bijna 4 graden (3 tot 5 graden) toegenomen, maar in de klimaatmodellen met slechts de helft daarvan.

Mogen we je vragen ons je mening te geven over de relatie tussen “waarheid” en “wetenschap”?

In mijn, misschien simplistische, wetenschapsfilosofie is de waarheid de manier waarop de wereld werkelijk functioneert.

De wetenschappelijke methode geeft een manier om deze waarheid te benaderen. Hoewel we de waarheid nooit volledig kunnen kennen, kunnen we er dichtbij komen, hoewel vaak met horten en stoten. In vakgebieden die afhankelijk zijn van waarnemingen, zoals klimaatwetenschap, kun je een theorie of model alleen verifiëren of falsifiëren aan de hand van nieuwe waarnemingen, die tergend langzaam jaar na jaar binnenkomen, of door oudere en vaak onnauwkeurigere observaties te gebruiken. Het vereist een hoge mate van zelfdiscipline om ervoor te zorgen dat je statistische beschrijving niet gebaseerd is op dezelfde waarnemingen die worden gebruikt om te verifiëren. Overfitting of toevalligheden als regelmaat opvatten in zulke korte reeksen zijn serieuze risico’s. Fysieke modellering, de derde onderzoeksmethode naast theorie en observaties, moet daarom een ​​grote rol spelen bij het onderzoek naar verbanden in het klimaatsysteem, vooral om de beperkingen van korte meetreeksen te compenseren.

Een tweede belangrijke complicatie in de klimaatwetenschap is dat vaak alles met alles samenhangt. Veel discussies in het veld zijn terug te voeren op verschillende definities van het woord ‘causaliteit’ in een sterk gekoppeld chaotisch systeem. Een merkwaardig gegeven is dat juist de attributie van extreem weer niet wetenschappelijk is in de Popperiaanse definitie, aangezien het niet kan worden gefalsifieerd tegen waarnemingen, maar alleen tegen modelresultaten. Dit impliceert dat we extra moeten opletten of de tussenstappen wel overeenkomen met de werkelijkheid.

Dankwoord Dit is een Nederlandse samenvatting van het Engelse origineel. Het gehele interview is terug te lezen op Academia.edu en op climexp.knmi.nl/publications/final.GJvO.pdf.

Meteorologica 1 - 2021

9

SATDATA 3.0 – beter waterbeheer met actuele verdampingswaarden op basis van satellietobservaties Richard de Jeu (VanderSat BV), Jaap Schellekens (VanderSat BV), Joost Heijkers (Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden) In opdracht van het Waterschapshuis en ten behoeve van de waterschappen en hun partners heeft VanderSat BV een verdamping-informatieservice ontwikkeld om het waterbeheer in Nederland te ondersteunen.

Deze nieuwe dataservice produceert sinds juni 2020 dagelijks landsdekkende kaarten van de werkelijke verdamping en het verdampingstekort met een resolutie van 100 x 100 m2. Bijzonder is dat naast de actuele situatie ook verwachtingen voor morgen en overmorgen worden gegeven, alsmede een heranalyse product voor evaluatie- en modelleringsdoeleinden.

Operationele service vaak gebruikt als graadmeter voor droogte. Een hoog verHet gebruik van informatie uit satellietobservaties is sinds dampingstekort betekent dat er minder verdamping optreedt enige jaren onderdeel van de monitoringsinspanning bij de door een gebrek aan beschikbaar water in de bodem. De Nederlandse waterschappen en wordt ondersteund door het berekeningen die hieraan ten grondslag liggen zijn gebaseerd onderzoeksprogramma SAT-WATER van de Stichting Toeop satellietgegevens die niet gehinderd worden door bewolgepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA). Dit programma king. Verder is de verdamping boven open water en stedelijke heeft zich als doel gesteld om satellieten te laten verworden gebieden verbeterd en zijn de resultaten gevalideerd aan de tot een conventioneel onderdeel van de waterschaps-monitohand van diverse soorten grondwaarnemingen verspreid over ringinspanning. Onder deze noemer koopt een consortium van heel Nederland. waterschappen sinds 2011 remote sensing-gebaseerde infor De verdampingsinformatie wordt geleverd in twee versies: matie in over verdamping. Deze verdampinginformatie wordt een dagelijkse, bijna real-time berekening voor de actuele SATDATA genoemd, en wordt ingezet voor strategisch, tacstand van zaken en een heranalyse om meerjarige analyses tisch en operationeel waterbeheer. Zo konden de beheerders uit te voeren. De dagelijkse berekening levert de werkelijke het watertekort tijdens de droge zomers van 2018, 2019 en verdamping en het verdampingstekort voor gisteren, vandaag, 2020 op de voet volgen en maatregelen afstemmen. Ook tijmorgen en overmorgen. Deze gegevens worden rond 16:00 dens minder extreme omstandigheden kan informatie over de uur in de middag geleverd om zoveel mogelijk recente gegeactuele verdamping een bijdrage leveren aan het optimaliseren vens mee te kunnen nemen, zoals de neerslagverwachting uit van het peilbeheer (Verkerk et al., 2012). Daarnaast werd de de meest recente KNMI Harmonie modelberekening (afkomverdamping van SATDATA ingezet om modellen te verbetestig van het Weer Informatie Waterbeheer (WIWB) van het ren (Caljé et al., 2014) en vormde het een belangrijk onderdeel Waterschapshuis) en de satellietwaarnemingen van de vroege bij andere informatiesystemen om meer inzicht te krijgen in de ochtend. De heranalyse-berekening wordt geleverd met een hoeveelheid water in de ondergrond (Spijker, 2020). vertraging van enkele maanden. Het grote verschil tussen de De eerste serie verdampingproducten die door SATDATA dagelijkse berekeningen en de heranalyse-berekeningen is dat werden geleverd waren vooral gebaseerd op satellietwaarnelaatstgenoemde gebruik maakt van gegevens die met enige mingen in het optische en thermische deel van het spectrum. vertraging beschikbaar komen en correcties op inputdata Dit leverde dagelijkse verdamping met een resolutie van 250 x die pas na enkele weken tot maanden worden gemaakt. De 250 m2 gebruikmakend van het ETLook algoritme (Pelgrum et heranalyse-berekening levert daarmee het meest nauwkeurige al., 2010). De resultaten waren in goede overeenstemming met resultaat voor studies die meerdere jaren bestrijken. grondwaarnemingen (Vellekoop et al., 2017). Echter, doordat de verdamping werd berekend op basis van optische/thermiModel sche satellietbeelden was het niet goed mogelijk om nauwDe werkelijke verdamping en het verdampingstekort voor keurige resultaten te krijgen onder bewolkte omstandigheden.

SATDATA 3.0 worden berekend met een aangepaste versie Daarnaast was er vanuit de waterschappen een sterke vraag van het model GLEAM (Martens et al., 2018; http://docs. naar verwachtingen voor de komende dagen. Ten slotte was er vandersat.com/satdata). GLEAM staat voor het Global Land ruimte voor verbetering van de berekende verdamping boven Evaporation the Amsterdam Model. Het is ook het Engelse open water, bos- en natuurgebieden en 2016 2017 2018 2019 2020 stedelijke gebieden.

In SATDATA 3.0 zijn deze tekortNeerslag (P) 757 862 607 783 782 komingen door VanderSat aangepakt, en sinds 2020 draait er een dage- Werkelijke verdamping (E) 611 600 547 590 593 lijkse operationele dataservice voor 687 752 725 735 verdamping en het verdampingstekort Potentiële verdamping (EP) 681 met een ruimtelijke resolutie van 100 Verdampingstekort (ED) 70 87 205 135 143 x 100 m2. Het verdampingstekort is gedefinieerd als het verschil tussen P-E 146 262 60 193 189 de potentiële verdamping (Ep) en de werkelijke verdamping (E) en wordt Tabel 1. Jaarlijkse werkelijke verdamping- en neerslagsommen in mm/jaar voor Nederland.

10

Meteorologica 1 - 2021

Figuur 1. Schematische weergave van de input en modules van GLEAM, een combinatie van traditionele modellen die gevoed worden met geavanceerde satellietobservaties.

Figuur 2. Tijdseries van dagelijkse verdamping voor de jaren 2016 – 2017 bij Cabauw en Loobos berekend met SATDATA 3.0 vergeleken met eddy-covariantiemetingen.

woord voor glinstering van licht; het licht van de zon is de belangrijkste energiebron bij verdamping. GLEAM is tien jaar geleden ontwikkeld aan de Vrije Universiteit van Amsterdam (Miralles et al., 2011) en later verder verfijnd door onderzoekers aan de Universiteit van Gent (Martens et al., 2017). GLEAM was oorspronkelijk een mondiaal verdampingsmodel op basis van bekende modelconcepten uit de vorige eeuw, gevoed met satellietobservaties. Met name de dagelijkse satellietmetingen van passieve microgolven zijn belangrijke bouwstenen, omdat deze informatie verschaffen over de oppervlaktetemperatuur, het bodemvochtgehalte en de vegetatie.

De microgolfobservaties worden niet gehinderd door bewolking, waardoor GLEAM in staat is onder alle omstandigheden betrouwbare verdampingswaarden te bepalen.

Het model maakt gebruik van de Priestley-Taylor formulering van potentiële verdamping (Priestley and Taylor, 1972) op basis van temperatuur- en stralingsobservaties. De potentiële verdamping (Ep) wordt omgezet naar actuele verdamping (E) door middel van een vegetatie-stressfactor (S) die afhangt van de hoeveelheid bodemvocht en de toestand van de vegetatie, informatie die wordt verkregen uit microgolven-satellietobservaties. Neerslag-interceptie (Ei) wordt bepaald aan de hand van een geactualiseerde versie van het analytische model van Gash (1979). Een uniek aspect van GLEAM is dat het dagelijks gemeten bodemvocht uit microgolf-satellietbeelden assimileert in een hydrologisch bodemmodel.

Op deze manier worden eventuele modelafwijkingen in het vochtgehalte van de wortelzone gecorrigeerd door bodemvochtmetingen uit satellietobservaties. De assimilatie vindt plaats in de bodemmodule en is direct gekoppeld aan de bepaling van de vegetatie stress factor (S).

De grofschalige (~0.25 graad) mondiale GLEAM verdampingproducten zijn al een aantal jaar vrij beschikbaar (www.gleam.eu) en worden veelvuldig gebruikt in wetenschappelijk onderzoek. Zo hebben deze datasets een belangrijke rol gespeeld bij het onderzoek naar hittegolven (Schumacher et al., 2019; Miralles et al., 2014a), grootschalige weerpatronen (Teuling et al., 2017; Miralles et al., 2014b) en continentale trends in de waterbalans (Zhang et Meteorologica 1 - 2021

11

Figuur 3. Jaarlijkse gemiddelde verdamping in Nederland in mm/jaar (boven) en de jaarlijkse afwijking in percentage ten opzichte van het 5-jarig gemiddelde van de periode 2016 – 2020 (onder).

al., 2016; Greve et al., 2014). Dit is ook de reden waarom de GLEAM-verdamping onlangs is opgenomen in de jaarlijkse “State of the Climate” rapporten van de American Meteorological Society (Blunden et al., 2020). De hogeresolutieversie (~100 m) van GLEAM is recent ontwikkeld (Martens et al., 2018) en deze is dan ook ingezet voor SATDATA 3.0.

Validatie De validatie van het SATDATA 3.0 verdampingsproduct is complex omdat er maar een zeer beperkt aantal betrouwbare verdampingswaarnemingen beschikbaar zijn in Nederland.

Daardoor is het lastig om de kwaliteit van een verdampingsproduct in Nederland volledig te doorgronden (Schellekens, 2020). Desalniettemin is de verdamping vergeleken met meerjarige metingen van werkelijke verdamping van twee bekende meetstations in Nederland, die onderdeel uitmaken van het internationale FLUXNET data netwerk (https:// fluxnet.ornl.gov): Cabauw (https://data.knmi.nl/datasets/ cesar_surface_flux_lc1_t10/v1.0.), en Loobos (met dank aan M. van der Molen, WUR). Op het meetstation van Cabauw (4.927° OL, 51.971° NB) worden verdampingsfluxen gemeten boven gras in een polder met een hoge grondwaterstand (Bosveld, 2020). Het andere meetstation ligt in Loobos (5.744° OL en 52.167° NB) waar de fluxen boven een naaldbos worden gemeten. Voor deze twee locaties zijn dagelijkse verdampingsdata vergeleken over meerdere jaren.

De SATDATA 3.0 verdamping is in goede overeenstemming met de metingen bij zowel Cabauw en Loobos station (Figuur 2). De Pearson correlatiecoëfficiënt varieert tussen 0.91 (2017) en 0.94 (2016) voor Cabauw en tussen 0.72 en 0.75 voor Loobos. De resultaten van de SATDATA 3.0 configuratie liggen voor bosgebieden iets dichter bij de metingen dan de GLEAM versie zoals beschreven door Martens et al.

(2018) met correlaties van 0.93 voor Cabauw en 0.64 voor Loobos. In het bos is een lichte overschatting geconstateerd tussen de 0.15 en 0.25 mm per dag. Dit is niet geheel onverwacht, want over het algemeen laten waterbalans-studies een hogere verdamping zien dan fluxmetingen (Holwerda et al., 2006; Moors, 2012; Schellekens et al., 1999; van Dijk et al., 12

Meteorologica 1 - 2021

2015). De afwijking bij Cabauw was kleiner en varieerde tussen de 0 en 0.1 mm per dag.

Naast de verdamping zelf is ook de inputdata die nodig is om de verdamping met SATDATA 3.0 uit te rekenen zorgvuldig geëvalueerd. Zo is onder andere de nettostraling gevalideerd met meetstationdata en is het geassimileerde bodemvocht vergeleken met bodemvochtsensoren en een zeer uitgebreid grondwaterstandnetwerk. Deze analyse is in detail beschreven door Schellekens (2020).

Werkelijke verdamping Met de producten van SATDATA 3.0 kan zeer eenvoudig de werkelijke verdamping worden berekend voor een bepaald gebied en periode. Zodoende zijn hydrologen en waterbeheerders beter in staat om nauwkeurige waterbalansen op te stellen. Ook is het bijvoorbeeld mogelijk verschillende jaren in kaart brengen en met elkaar te vergelijken. De verdamping in Nederland over de afgelopen 5 jaar zoals berekend met SATDATA 3.0 laat zien dat 2020 met 593 mm per jaar niet een uitzonderlijk jaar was ten opzichte van de andere jaren.

2020 was wel een erg zonnig en warm jaar. De zon scheen namelijk ongeveer 2025 uur, bijna 400 uur meer dan het langjarig gemiddelde (1639 uren). Daarnaast hadden we te maken met een zeer droog voorjaar en een relatief natte zomer. Hierdoor was er regelmatig voldoende water beschikbaar voor de verdamping. Deze combinatie zorgde voor een veel hogere verdampingswaarde dan bijvoorbeeld in 2018. Dat jaar waren er ook heel veel zonuren (2089 uren) maar door het tekort aan neerslag was de beschikbaarheid van water zeer laag, waardoor de verdamping 46 mm lager was dan in 2020. De andere jaren (2016, 2017 en 2019) zaten dichter bij elkaar, waarbij 2016 de meeste verdamping noteerde met 611 mm per jaar (Tabel 1).

Figuur 3 geeft een ruimtelijke weergave van de jaarlijkse verdamping van ons land. De stedelijke gebieden en bosrijke regio’s komen sterk naar voren, en de stedelijke gebieden geven de laagste waarden. Dit komt met name door het gebrek aan beschikbaar vocht in bebouwde gebieden. De bosrijke gebieden laten de hoogste verdamping zien omdat

Figuur 4. Horizon chart van het verdampingstekort van elk Nederlandse waterschap van de afgelopen 5 jaar. *WDODelta = Waterschap Drents Overijsselse Delta, HDSR = Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden, AGV = Amstel, Gooi en Vecht, HHNK = Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, HHSK = Hoogheemraadschap Schieland en de Krimpenerwaard.

naast transpiratie, neerslaginterceptie een belangrijk onderdeel van verdamping is. Ook zijn de wortels van bossen beter in staat water uit diepere lagen te onttrekken. Ook hier springt 2018 er duidelijk uit ten opzichte van de andere jaren. Dit is vooral zichtbaar in de afwijkingen ten opzichte van het 5-jarig gemiddelde (2016 – 2020). Hier valt op dat de afwijking in verdamping in 2018 negatief was, vooral in het westen, en in 2016 sterk positief, met name in het zuiden. In 2019 en 2020 was er meer ruimtelijke variabiliteit met vooral negatieve anomaliën in het oosten en positieve waarden in het westen van het land.

Verdampingstekort Naast de werkelijke verdamping levert SATDATA 3.0 ook het verdampingstekort. Het verdampingstekort kan worden

gebruikt om de kwetsbaarheid van een droge periode beter te kwantificeren. Het geeft immers het verschil aan wat er potentieel zou kunnen verdampen en wat er werkelijk verdampt. In Figuur 4 hebben we het verdampingstekort over de afgelopen 5 jaar weergegeven, waarbij een aantal zaken opvallen: 1) de timing van hoge verdampingstekorten in de afgelopen jaren komt over het algemeen bij alle waterschappen overeen, waarbij vooral 2018 enorm opvalt, met zeer hoge tekorten in juli en augustus, 2) de intensiteit van het verdampingstekort varieert voor elke waterschap enorm, 3) het verdampingstekort kan flink oplopen, met regelmatig waarden boven de 1.5 mm per dag gedurende de zomermaanden.

Ondanks deze overeenkomsten zijn er op detailniveau grote onderlinge verschillen. Zo was bijvoorbeeld het tekort in Zuiderzeeland zeer hoog in 2018, vooral ten opzichte Meteorologica 1 - 2021

13

van Vallei en Veluwe. Dit komt vooral door de bossen op de Veluwe, die ook onder droge omstandigheden met hun diepe wortelsystemen toch in staat waren om de verdamping op peil te houden. In Delftland is het tekort ook minder in 2018, voornamelijk door de aanwezige hoge grondwaterstanden in deze regio.

Het waterschap Scheldestromen lijkt over het algemeen het meeste last te hebben van hoge verdampingstekorten. Daar treden in de jaren 2017, 2019 en 2020 hoge tekorten op in de zomer. Dit komt waarschijnlijk door het relatief hoge aantal zonne-uren die dit waterschap heeft ten opzichte van de andere waterschappen, waardoor de potentiële verdamping relatief hoog is. Zo is de Ep van Scheldestromen gemiddeld 2.2 mm per dag gedurende de afgelopen 5 jaar en dat is een stuk hoger dan de andere waterschappen waar het gemiddelde rond de 1.9 mm per dag ligt.

Met het verdampingstekort kan de impact van een droge periode beter worden gekwantificeerd, waardoor beter inzicht wordt verkregen in de gevolgen van de waterhuishouding.

Daarnaast kunnen de waarnemingen beter in perspectief worden gezet ten opzichte van andere gebieden in de omgeving, wat het waterbeheer verder kan ondersteunen.

Vervolgonderzoek Binnen het project SATDATA 3.0 is ruimte gereserveerd om te innoveren. Zo kunnen wetenschappelijke ontwikkelingen worden geïntegreerd. De komende tijd wordt vooral gewerkt worden aan het verbeteren van schattingen voor de verdamping van open water, met een sterke focus op het IJsselmeer.

Dit zal worden gedaan in samenwerking met Wageningen Universiteit (WUR), waarbij verschillende observaties en modellen zullen worden vergeleken. Momenteel heeft de verdamping van open water berekend met SATDATA 3.0 een correlatie van 0.78 met eddy-covariantiemetingen bij Stavoren (deze gegevens zijn verzameld in het kader van het promotieonderzoek van Femke Jansen binnen de leerstoelgroep hydrologie en kwantitatief waterbeheer van de WUR).

Met deze gegevens denken we betere schattingen van de watertemperatuur en een betere beschrijving van de energiebalans te bereiken. Verder zal er gewerkt worden aan een verbetering van de bepaling van vegetatiestress. Hier zal met name gekeken worden of meer geavanceerde vegetatie-informatie uit (radar) satellietobservaties kan helpen om de ruimtelijke verdamping van individuele landbouwvelden beter in kaart te brengen. Dit zal gebeuren in nauwe samenwerking met de Universiteit van Gent. Ten slotte is er door de beperkte validatiemogelijkheden van de verdampingsproducten berekend met SATDATA 3.0 een sterkte behoefte aan werkelijke verdampingsmetingen op meer locaties die zich onderscheiden door bodemtype en landgebruik. Hiermee kunnen we de kwaliteit van dit soort producten verder verbeteren.

Informatie – De verdamping en verdampingstekort van SATDATA 3.0 is open data (https://creativecommons.org/licenses/ by-nc-sa/3.0/) en beschikbaar op: http://www.meteobase.nl/ – Meer gedetailleerde informatie over SATDATA 3.0 is beschikbaar op: https://docs.vandersat.com/satdata/index.html – Meer informatie over het model GLEAM kan gevonden worden op: https://www.gleam.eu

14

Meteorologica 1 - 2021

Literatuur

Blunden, J., and D.S. Arndt (Eds.)., 2020: State of the Climate in 2019. Bulletin of the American Meteorological Society, 101(8), S1-S429.

Bosveld, F.C. (2020). The Cabauw In-situ Observational Program 2000 – Present: Instruments, Calibrations and Set-up. KNMI Technical Report 384.

Caljé, R., F. Schaars, and J. Heijkers, 2014. Vergelijking van enkele schattingsmethoden voor de actuele verdamping, STOWA Rapport 2014-18, 56 p.

Gash, J. H. C., 1979: An analytical model of rainfall interception by forests. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 105(443), 43-55.

Greve, P., B. Orlowsky, B. Mueller, J. Sheffield, M. Reichstein, and S.I. Seneviratne, 2014: Global assessment of trends in wetting and drying over land. Nature Geoscience, 7(10), 716-721.

Holwerda, F., F.N. Scatena, and L.A. Bruijnzeel, 2006: Throughfall in a Puerto Rican lower montane rain forest: A comparison of sampling strategies. Journal of Hydrology, 327(3-4), 592-602.

Martens, B., D. Gonzalez Miralles, H. Lievens, R van der Schalie, R. de Jeu,D. Fernández-Prieto, ... and N. Verhoest, 2017: GLEAM v3: Satellite-based land evaporation and root-zone soil moisture. Geoscientific Model Development, 10(5), 1903-1925.

Martens, B., R. de Jeu, N. Verhoest, H Schuurmans, J. Kleijer, and D. Miralles, 2018: Towards Estimating Land Evaporation at Field Scales Using GLEAM. Remote Sensing, 10(11), 1720.

Miralles, D., R. de Jeu, J. Gash, T. Holmes, and A.J. Dolman, 2011: Magnitude and variability of land evaporation and its components at the global scale. Hydrology and Earth System Sciences, 15(3), 967-981.

Miralles, D., A. Teuling, C. van Heerwaarden, and J. de Arellano, 2014a: Mega-heatwave temperatures due to combined soil desiccation and atmospheric heat accumulation.

Nature geoscience, 7(5), 345-349.

Miralles, D., M. van den Berg, J. Gash, R. Parinussa, R. de Jeu, H. Beck, ... and A. Teuling, 2014b: El Niño–La Niña cycle and recent trends in continental evaporation. Nature Climate Change, 4(2), 122-126.

Moesinger, L., W. Dorigo, R. de Jeu, R. van der Schalie, T. Scanlon, I.Teubner, and M. Forkel, 2020: The global long-term microwave Vegetation Optical Depth Climate Archive (VODCA). Earth System Science Data, 12(1), 177-196.

Moors, E. J., 2012: Water use of forests in the Netherlands (No. 41). PhD dissertatie Vrije Universiteit Amsterdam, 290 p.

Pelgrum, H., I. Miltenburg, M. Cheema, A. Klaasse, and W. Bastiaanssen, W. 2010. ETLook a novel continental evapotranspiration algorithm. In Remote Sensing and Hydrology Symposium, Jackson Hole, Wyoming, USA (Vol. 1085, p. 1087).

Priestley, C. H. B., and R.J. Taylor, 1972: On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters. Monthly weather review, 100(2), 81-92.

Schumacher, D. L., J. Keune, C Van Heerwaarden, J de Arellano, A. Teuling, and D. Miralles, 2019: Amplification of mega-heatwaves through heat torrents fuelled by upwind drought. Nature Geoscience, 12(9), 712-717.

Schellekens, J., F. Scatena, L. Bruijnzeel, and A. Wickel, 1999: Modelling rainfall interception by a lowland tropical rain forest in northeastern Puerto Rico. Journal of Hydrology, 225(3-4), 168-184.

Schellekens, J., 2020. Oplevering SATDATA 3.0, versie 1.1, VanderSat/het Waterschapshuis, 54 p. https://docs.vandersat.com/satdata/validatie.html Spijker, M., 2020. Owasis biedt actueel inzicht in water in bodem. Online bijdrage H2O juni 2020: https://www.h2owaternetwerk.nl/h2o-actueel/owasis-biedt-actueel-inzicht-in-water-in-bodem Teuling, A., C. Taylor, J.Meirink, L. Melsen, D. Miralles, C Van Heerwaarden, and J de Arellano, 2017: Observational evidence for cloud cover enhancement over western European forests. Nature communications, 8(1), 1-7.

Van Dijk, A. I., J. Gash, E. Van Gorsel, P Blanken, A. Cescatti, C. Emmel, ... and L. Montagnani, 2015: Rainfall interception and the coupled surface water and energy balance.

Agricultural and Forest Meteorology, 214, 402-415.

Vellekoop, S., H. Pelgrum, M. Voogt, 2017: Plausibiliteitstoets SAT-DATA 2.0; Satelliet gebaseerde verdampingsdata voor Nederland, versie 4.0, SAT-WATER Rapport, 26 p.

Verkerk M., V. Kaiser, R. van Ouwerkerk en J. Heijkers, 2012: Remote sensing-data kunnen (nog) beter gebruikt worden. H2O, 10, 6-7.

Zhang, Y., J. Peña-Arancibia,T. McVicar, F. Chiew, J Vaze, C. Liu, ... and D. Miralles, 2016: Multi-decadal trends in global terrestrial evapotranspiration and its components.

Scientific reports, 6, 19124.

Werken bij het KNMI: the best place to be voor onderzoekers!

Het weer is grillig, de bodem beweegt en het klimaat verandert. Voor onze veiligheid en welvaart moeten we weten welke risico’s en kansen dit oplevert.

En: hoe we ons het beste kunnen voorbereiden.

Die kennis heeft het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) in huis als het nationale kennis- en datacentrum voor weer, klimaat, oceanografie en seismologie. Betrouwbaar, onafhankelijk en gericht op wat Nederland nodig heeft. Voor een veilig Nederland dat voorbereid is op de invloed van weer, klimaat en aardbevingen.

Voorbereiden, waarschuwen en adviseren

In ons dichtbevolkte land van water, wind en dijken leven we al eeuwenlang met de elementen. Nu de aarde opwarmt, de zeespiegel stijgt en extreem weer vaker voorkomt, groeit de kans dat het weer ons onaangenaam verrast.

De weerkamer van het KNMI staat 24/7 paraat om Nederlanders te waarschuwen als er gevaarlijk of extreem weer dreigt. Tijdig, gericht en met oog voor de impact van het verwachte weer.

Uniek onderzoek bij het KNMI

In de R&D vakgroepen van het KNMI wordt gewerkt aan verbetering van het waarneemsysteem en van de modellen.

Unieke expertise ligt op het gebied van satellietmetingen van de atmosferische samenstelling. Het KNMI heeft de wetenschappelijke leiding over het TROPOMI satellietinstrument dat in 2017 succesvol is gelanceerd. TROPOMI is de opvolger van OMI, en brengt de mondiale luchtkwaliteit in kaart. Ook wordt gewerkt aan innovatieve metingen met kleine sensoren op de grond. Op het gebied van modellering wordt gewerkt aan het HARMONIE hogeresolutie model.

Werken bij het KNMI?

Voor onze R&D vakgroepen zoeken we regelmatig onderzoekers, zowel OIO’s als post-doc’s, die een bijdrage willen leveren aan ons internationaal hoog gewaardeerde onderzoek.

Kijk voor onze actuele vacatures op www.werkenvoornederland.nl/knmi.

Evalueren, onderzoek en wetenschap

Na elke gebeurtenis maken we de balans op. We plaatsen incidenten in een bredere context. We willen ervan leren en nieuwe kennis opdoen. Zodat we risico’s preciezer kunnen bepalen en onze kwaliteit als kennisinstituut kunnen waarborgen. Uniek aan het KNMI is de koppeling tussen operationeel en wetenschap. Praktijkervaringen kunnen meteen wetenschappelijk onderzocht worden. Kennis kan direct ingezet worden ten behoeve van de operationele diensten van het KNMI.

Meteorologica 1 - 2021

15

Tiggelen (IMAU)

De rol van turbulente uitwisseling tijdens extreme afsmelting op de Groenlandse IJskap

: voor het eerst worden er temperaturen van boven de 40 graden gemeten in

Slechts één week later, op 1 augustus, verliest de Groenlandse ijskap een

elheid ijs: zo’n 10 gigaton in 1 dag. De reden voor beide records? De voelbare Maurice van Tiggelen (IMAU)

lans

25 juli 2019: voor het eerst worden er temperaturen van boven de 40 graden gemeten in Nederland. Slechts één week later, op 1 augustus, verliest de Groenlandse ijskap een recordhoeveelheid ijs: zo’n 10 gigaton in 1 dag.

De reden voor beide records? De voelbare warmteflux.

mosfeer en het aardoppervlak treedt overal en voortdurend warmte-uitwisseling op, De energiebalans

de kleinschalige structuur van het ijs en de concentratie van

verandering van het oppervlak. Kortom, het oppervlak gaat smelten:

meten van de daling van het oppervlak:

conductie, turbulente menging enaardoppervlak faseveranderingen (bijvoorbeeld verdamping).

Als Tussen de atmosfeer en het treedt overal een absorberende materialen in het ijs. Maar wellicht het meest duizenden turbulente wervelingen pervanseconde en (1)per vierkante meter, door voortdurende warmte-uitwisseling op, door straling, warmtefascinerende aspect vergelijking betreft het feit dat de deze energiecomponenten niet nul is, dan moet de temperatuur van het oppervlak geleiding, turbulente menging en faseveranderingen (bijvoormenging van warmere lucht door duizendenH. turbulente werveuitdrukking kan worden beschreven: de voelbare warmteflux beeld verdamping). de som van2019 deze in energiecomponenten lingen per seconde Op een extreem warme dagAls zoals 25 juli Nederland kan de temperatuur van heten per vierkante meter, door één simpele niet nul is, dan moet de temperatuur van het oppervlak ver-beginnen uitdrukking kan worden beschreven: de voelbare warmteflux Laten we met de observaties.

Het meten met gevoelige apparatuur b el stijgen, anderen. waardoor onderste atmosfeer Dit verklaart op in Opde een extreem lagen warmevan dagdezoals 25 juli opwarmen.

2019 in H. ijskap issnel niet triviaal. Harde wind, extreem de winter, Nederland kan de temperatuur het temperatuur oppervlak stijgen, Laten weverder beginnen koude met de temperaturen observaties. Hetinmeten met sneeuw ls de recordtemperaturen.

Maar wat van als de van het oppervlak niet waardoor de onderste lagen van de atmosfeer opwarmen. Dit gevoelige apparatuur boven de ruige ijskap is niet triviaal. eens een oppervlak dat in de loop der tijd veranderd door bijvoorbeeld afsmelting. De verklaart in zoals elk geval deelsgletsjer de recordtemperaturen.

Harde wind, extreem dan het vriespunt, bij een of een ijskap?Maar Dan wat wordt de extra input van lage temperaturen in de winter, sneeuw, als de temperatuur van het oppervlak niet energie verder kan en ookinnog een oppervlak in de loop derdoor tijd verandieoplopen wordt omgezet heteens afsmelten van ijs dat wordt bepaald het meten van gie omgezet in een faseverandering het of oppervlak.

Kortom, gaat afsmelting. De hoeveelheid energie die dan het vriespunt, zoals bij eenvan gletsjer een ijskap?

Dan het dertoppervlak door bijvoorbeeld het oppervlak: wordt omgezet in het afsmelten van ijs wordt bepaald door het wordt de extra input van warmte/energie omgezet in een fase-

𝑀𝑀 = 𝑅𝑅𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 + 𝐻𝐻 + 𝐿𝐿𝐿𝐿 + 𝐺𝐺 (𝑊𝑊 𝑚𝑚−2 ) (1)

𝑀𝑀 = 𝐿𝐿𝑚𝑚 𝜌𝜌𝑖𝑖

Δ𝑧𝑧 Δ𝑡𝑡

(2)

waarin M de totale energie is die wordt omgezet in het afsmelwaarbij Lm = 334 x 103 J kg-1 de latente warmte van fusie voor ten van het wordt oppervlak, Rnet deinnetto geabsorbeerde ρi= 917 kg m-3 de dichtheid van ijs, en Δz de gemeten totale energie is die omgezet het afsmelten het oppervlak, netto 3 Waarbijvan 𝐿𝐿𝑚𝑚straling = 334 x 10water, J kg𝑅𝑅-1𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 dede latente warmte van fusie voor water, 𝜌𝜌𝑖𝑖 = 917 kg m-3 door het oppervlak, H de turbulente voelbare warmteflux, LE daling van het oppervlak in een tijdsinterval Δt. Hieruit volgt -2 de stralingdedoor het oppervlak, H de turbulente voelbare LEeen dedaling turbulente turbulente latente warmteflux en G de warmteconductie dat dagelijks energietoevoer van 100 W m van ijs, en warmteflux, Δ𝑧𝑧 de gemeten vangemiddelde het oppervlak in een tijdsinterval Δ𝑡𝑡.

Hieruit in de sneeuw/ijslaag. Alle fluxen zijn positief gedefinieerd tot een daling van 2.8 cm van het ijsoppervlak per dag leidt. mteflux en G de warmteconductie in de sneeuw/ijslaag.

Alle fluxen zijn positief dagelijks gemiddelde energietoevoer van 100 W m-2 tot een daling van 2.8 cm van he richting het oppervlak. oppervlak.

Deze ogenschijnlijk simpele energiebalansvergelijking Metingen richting het per dag leidt. herbergt zeer gecompliceerde natuurkundige fenomenen.

In Figuur 1 is weergegeven hoe de dagelijks gemeten M zich ogenschijnlijk herbergt zeerverhoudt gecompliceerde Rnet is desimpele som van energiebalansvergelijking de in- en uitgaande kort- en langgolvige tot de andere gemeten componenten van vergelijking straling. De bepaling van deze vier componenten vereist (1), op twee verschillende locaties op de Groenlandse ijskap: e fenomenen. 𝑅𝑅𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 is de som van de in- en uitgaande kort- en langgolvige straling. De onder andere kennis van de optische dikteMetingen van de wolken en S5 (West-Groenland) en QAS_L (Zuid-Groenland). Hoewel de verticale structuur de andere atmosfeer, maar van ook de van optische de geabsorbeerde straling het grootste deel van M verklaart, deze viervancomponenten vereist van onder kennis dikte van de

In Figuur 1 is weergegeven hoe het dagelijkse gemeten M zich verhoudt tot de and n de verticale structuur van de atmosfeer, maar ook van de kleinschalige structuur vantwee verschillende locaties op de Groenland componenten van vergelijking (1), op

concentratie van absorberende materialen in het ijs. Maar wellicht wel (Zuid-Groenland). het meest (West-Groenland) en QAS_L Hoewel de geabsorbeerde straling het aspect van vergelijking (1) betreft het feit dat vanwordt warmere lucht door vandeMmenging verklaart, ook duidelijk dat de turbulente warmte-uitwisseling een gr

tijdens extreme smelt, zoals bijvoorbeeld op 1 augustus 2019. Op een zonnige zomer dagelijkse geabsorbeerde straling (𝑅𝑅𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 ) bij S5 boven de 100 W m-2 uitkomen, en zelfs

Wm-2 bij QAS-L. Het verschil tussen de twee locaties is te verklaren door de kleur (en d

van het oppervlak. Bij QAS_L zijn veel stukken ijs erg donker door de combinatie va

activiteit (algen) en depositie van stof (Figuur 2, rechts). Als de wind en temperatuurg

nog eens flink toenemen door een plotse verandering in de grootschalige circu

dagelijkse H bij QAS_L ook groter dan 200 W m-2 worden. Vergelijking (1) zegt dan dat M

-2 zijn dan 400(1)Wop m en datvanklopt met deIJskap metingen (Figuur2019.

1, rechts).

Bij S5 spee Figuur 1. Gemeten componenten van de energiebalansvergelijking twee locaties de Groenlandse in juli – augustus De gestippelde lijnen zijn door een model uitgerekend, en de verticale lijnen zijn de drie genoemde bijzondere smeltdagen. Data van S5 (West-Groenland) uit Van uitwisseling een rol, maar verklaart ook de gemeten pieken in smelt (Figuur 1, Tiggelen et al. (2020). Data van QAS_L (Zuid-Groenland) uit Fausto en kleinere Van As (2019).

Dit soort gedetailleerde metingen zijn vooralsnog op slechts enkele strateg 16

Meteorologica 1 - 2021

beschikbaar. En toch moeten we de diverse componenten van vergelijking (1) over de

Figuur 2. Links: drone-foto van locatie S5 (West-Groenland) op 09 september 2020 door Dirk van As (Greenland Guidance). Rechts: drone-foto van locatie QAS_L (Zuid-Groenland) op 22 augustus 2020 door Thomas Bour (Unu Mondo expedition).

wordt het ook duidelijk dat de turbulente warmte-uitwisseling een grote rol speelt tijdens extreme afsmelting, zoals bijvoorbeeld op 1 augustus 2019. Op een zonnige zomerse dag kan de dagelijkse geabsorbeerde straling (Rnet) bij S5 boven de 100 W m-2 uitkomen, en zelfs boven de 200 W m-2 bij QAS-L. Het verschil tussen de twee locaties is te verklaren door de kleur (en dus absorptie) van het oppervlak. Bij QAS_L zijn veel stukken ijs erg donker door de combinatie van biologische activiteit (algen) en depositie van stof (Figuur 2, rechts). Als de wind en temperatuurgradiënten ook nog eens flink toenemen door een plotse verandering in de grootschalige circulatie, kan de dagelijkse H bij QAS_L ook groter dan 200 W m-2 worden. Vergelijking (1) zegt dan dat M groter moet zijn dan 400 W m-2 en dat klopt met de metingen (Figuur 1, rechts). Bij S5 speelt turbulente uitwisseling een kleinere rol, maar verklaart ook de gemeten pieken in afsmelting (Figuur 1, links).

Dit soort gedetailleerde metingen zijn vooralsnog op slechts enkele strategische locaties beschikbaar. En toch moe-

ten we de diverse componenten van vergelijking (1) over de gehele ijskap bepalen om het totale Groenlandse massaverlies te kwantificeren. Hier komt het regionale klimaatmodel RACMO2.3p2 van pas. Met een horizontale resolutie van 5.5 km, en aan de randen van het modeldomein geforceerd met ERA5 heranalyse-velden (Noël et al., 2019), kunnen we met RACMO2.3p2 de complete energiebalansvergelijking (1) voor de hele ijskap berekenen (Figuur 3). Langs de meeste randen van de Groenlandse ijskap zorgt de voelbare warmteflux voor een sterk massaverlies tijdens de extreme smeltdagen van 8 juli en 1 augustus 2019. Lokale windvelden lijken ook een belangrijke rol te spelen, zoals de sterke oostelijke wind in Zuid-Groenland op 8 juli 2019 (Figuur 3, links). Op die dag smelt op QAS_L een uitzonderlijke hoeveelheid van 14 cm aan ijs weg, waarvan ruwweg de helft verklaard kan worden door de voelbare warmteflux (Figuur 1, rechts). Op 25 juli zien we typische zomerse katabatische omstandigheden bij S5 en QAS_L met weinig wind, waarbij straling de overgrootste deel van M verklaart. Op 1 augustus worden de meeste randen van de ijskap blootgesteld aan temperaturen ver boven het vriespunt. De hardnekkige katabatische wind zorgt ervoor dat deze relatief warme lucht voortdurend efficient wordt gemengd, waardoor het oppervlak nog harder dan normaal afsmelt.

De ruwheidslengte De verwachting is dat de frequentie van dit soort extreme smeltperiodes zal toenemen (Franco et al., 2013). Om precies te bepalen hoe sterk die toename is, zijn observaties cruciaal.

Zonder metingen kan de fysica in klimaatmodellen niet verbeterd worden. En zonder grondmetingen weten we bijvoorbeeld niet wat satellieten waarnemen.

In ons geval gaat het over het uitrekenen van de voelbare warmteflux (H). Met de zogeheten bulk methode kunnen we H

Figuur 3. Gemodelleerde dagelijkse voelbare warmteflux (H) richting het oppervlak en 10-m windveld, door RACMO2.3p2 op 5.5 km resolutie tijdens drie uitzonderlijke smeltdagen op de Groenlandse IJskap. Data uit Noël et al. (2019).

Meteorologica 1 - 2021

17

MO2.3p2 de complete energiebalansvergelijking (1) voor de hele ijskap berekenen (Figuur 3). de meeste randen van de Groenlandse ijskap zorgt de voelbare warmteflux voor een sterk

averlies tijdens de extreme smeltdagen van 8 juli en 1 augustus 2019. Lokale windvelden lijken

en belangrijke rol te spelen, zoals de sterke oostelijke wind in Zuid-Groenland op 8 juli 2019

ur 3, links). Op die dag smelt op QAS_L een uitzonderlijke hoeveelheid van 14 cm aan ijs weg,

van ruwweg de helft verklaard kan worden door de voelbare warmteflux (Figuur 1, rechts). Op

li zien we typische zomerse katabatische omstandigheden bij S5 en QAS_L met weinig wind,

bij straling de overgrootste deel van M verklaart. Op 1 augustus worden de meeste randen van

kap blootgesteld aan temperaturen ver boven het vriespunt. De hardnekkige katabatische wind ervoor dat deze relatief warme lucht voortdurend efficiënt wordt gemengd, waardoor het

rvlak nog harder dan normaal afsmelt.

wheidslengte

erwachting is dat de frequentie van dit soort extreme smeltperiodes zal toenemen in de

mst (Franco et al., 2013). Om precies te bepalen hoe sterk die toename is, zijn observaties

aal. Zonder metingen kan de fysica in klimaatmodellen niet verbeterd worden. En zonder Figuur 4. Geschatte ruwheidslengte (z0m) nabij locatie S5 (West-Groenland) op basis van ICESat-2 waarnemingen. Meteorologische meetlocaties zijn dmetingen weten we bijvoorbeeld niet wat satellieten waarnemen. aangegeven met de roze punten. Figuur uit Van Tiggelen et al. (2021).

In ons geval gaat het over het uitrekenen van de voelbare warmteflux (H). Met de zogeheten

onder neutrale omstandigheden schatten op basis van verticale lente wervelingen, en is dus noodzakelijk voor de bepaling methode kunnen we H schatten op basis van verticale wind- en temperatuurgradiënten: wind- en temperatuurgradiënten:

van de voelbare warmteflux en afsmelting. Helaas is z0h niet alleen afhankelijk van hoe ruw het oppervlak is, maar ook van 𝑧𝑧𝑇𝑇 −1 𝑧𝑧𝑢𝑢 −1 de mate van turbulentie in de stroming (Smeets en Van den 2 𝐻𝐻 = 𝜌𝜌𝐶𝐶𝑝𝑝 𝜅𝜅 ln ( ) ln ( ) 𝑢𝑢(𝑧𝑧𝑢𝑢 )(𝑇𝑇(𝑧𝑧𝑇𝑇 ) − 𝑇𝑇𝑠𝑠 ) (3) 𝑧𝑧0ℎ 𝑧𝑧0𝑚𝑚 Broeke, 2008).

Dat de Groenlandse ijskap al sinds de vorige eeuw enorm veel Waarin u(zu) en T(zT) de gemiddelde windsnelheid en luchtmassa heeft verloren, en dat dit massaverlies voorlopig wel door in 𝑢𝑢(𝑧𝑧𝑢𝑢 ) entemperatuur 𝑇𝑇(𝑧𝑧𝑇𝑇 ) de gemiddelde windsnelheid en luchttemperatuur hoogteszal gaan, daar is dankzij deze metingen en modelstudies geen 𝑧𝑧𝑢𝑢 en 𝑧𝑧𝑇𝑇 op hoogtes zu en zT boven het oppervlak, Top de s temperatuur van het oppervlak, ρ de dichtheid van de lucht, n het oppervlak, 𝑇𝑇𝑠𝑠 de temperatuur van het oppervlak, 𝜌𝜌 de dichtheid van de lucht, twijfel over mogelijk. Desalniettemin zijn er veel wetenschap𝐶𝐶𝑝𝑝 = 1004 J Cp= 1004 J kg-1 K-1 en κ = 0.4. De waardes z0m en z0h zijn de pelijke vragen die nog beantwoord moeten worden. Daarvoor en 𝜅𝜅 = 0.4. De waardes 𝑧𝑧0𝑚𝑚 en 𝑧𝑧0ℎ zijn de zogenoemde ruwheidlengtes, definieert als de zogenoemde ruwheidlengtes, gedefinieerd als de hoogtes is een combinatie tussen veldmetingen, grootschalige modeltes waarop waarop de windsnelheid en de temperatuur de waardes van het de windsnelheid en temperatuur gelijk zijn aan de respectievelijke waardes van het en satellietwaarnemingen absoluut noodzakelijk. simulaties oppervlak aannemen.

Het bestuderen van extreme weersituaties, zowel in Nederrvlak.

Deze vergelijking wordt in praktisch alle weer- en land als in Groenland, zegt niet alleen iets over een mogelijke Deze vergelijking wordt in praktisch alle weer-en-klimaat modellen gebruikt. Helaas zijn klimaatmodellen gebruikt. Helaas zijn z0m en z0hvaak onbetoekomst, maar geeft ook belangrijke aanwijzingen over de n 𝑧𝑧0ℎ vaak kend, onbekend, enhelemaal al helemaal ijskappen,waar waar tot tot voor voor kort metingen en al op op ijskappen, kort maar maar weinigfysische fenomenen die daarbij een steeds grotere rol zouden metingen beschikbaar waren.

Met behulp van zeer kunnen spelen, zoals in dit geval de voelbare warmteflux. hikbaar zijn.weinig Met behulp van zeer hoge-resolutie drone-foto’s en laserwaarnemingen van de hoge-resolutie drone-foto’s en laserwaarnemingen van de we ICESat-2 nieuwe ICESat-2 satelliet kunnen we de ruwheidslengte voor satelliet kunnen we de ruwheidslengte voor momentum (𝑧𝑧0𝑚𝑚 ) van de Groenlandse Dankwoord momentum (z ) van de Groenlandse IJskap in kaart brengen Dit onderzoek is gefinancierd door de Universiteit Utrecht en in kaart brengen (Figuur 4,0muit Van Tiggelen et al., 2021).

(Figuur 4, uit Van Tiggelen et al., 2021). door het Nederlands Polair Programma (NPP) van de Neder Over het algemeen neemt de ruwheid flink toe in de richlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO/ ALWOP.431). De auteur bedankt Stefan Ligtenberg en Lauting van de rand van de ijskap. Nabij de randen stroomt het rens Ganzeveld voor hun feedback. ijs niet overal even snel, waardoor ijsspleten en ijsheuvels kunnen ontstaan, zoals duidelijk te zien is op de linkerfoto Literatuur van Figuur 2. Uit deze gegevens blijkt dat de ruwheid van het Fausto, R.S. and van As, D., 2019: Programme for monitoring of the Greenland ice oppervlak erg variabel is. Dit verklaart deels waarom op somsheet (PROMICE): Automatic weather station data. Version: v03, Dataset published mige locaties “melt hotspots” ontstaan, oftewel locaties waar via Geological Survey of Denmark and Greenland. DOI: https://doi.org/10.22008/ promice/data/aws. het oppervlak veel harder afsmelt dan even verderop.

Franco B, Fettweis X, Erpicum M (2013) Future projections of the Greenland ice sheet In combinatie met de grote verticale temperatuurgradiënenergy balance driving the surface melt. Cryosphere 7:1–18. https://doi.org/10.5194/ tc-7-1-2013. ten zorgt een ruw oppervlak voor een hogere voelbare warmNoël B, van de Berg W.J, Lhermitte S, van den Broeke M.R, 2019: Rapid ablation zone teflux, en dus voor meer afsmelting. Het smeltwater stroomt expansion amplifies north Greenland mass loss. Sci Adv 5:eaaw0123, https://doi. vervolgens weg door diezelfde ijsspleten en kan zodoende de org/10.1126/sciadv.aaw0123.

Smeets CJPP, Van den Broeke MR (2008) The parameterisation of scalar transfer over afstroomsnelheid van het ijs beïnvloeden (door een stijging rough ice. Boundary-Layer Meteorol 128:339–355, https://doi.org/10.1007/s10546van de waterdruk onder de ijskap). Dit is één van de vele 008-9292-z.

Van Tiggelen M, Smeets P.C.J.P, Reijmer C.H, van den Broeke M.R, 2020: A Vertical Probelangrijke terugkoppelingen tussen atmosfeer en ijskap. peller Eddy-Covariance Method and Its Application to Long-term Monitoring of Sur Het nauwkeurig beschrijven van kleinschalige fysica face Turbulent Fluxes on the Greenland Ice Sheet. Boundary-Layer Meteorol., https:// doi.org/10.1007/s10546-020-00536-7. op grotere ruimteschalen en het kwantificeren van de vele Van Tiggelen, M. and Smeets, P. C. J. P. and Reijmer, C. H. and Wouters, B. and Steiner, J. terugkoppelingen blijft een uitdaging. Zo is bijvoorbeeld de F. and Nieuwstraten, E. J. and Immerzeel, W. W. and van den Broeke, M. R, 2021: Mapwaarde van de ruwheidslengte voor warmte-uitwisseling (z0h ) ping the aerodynamic roughness of the Greenland ice sheet surface using ICESat-2: Evaluation over the K-transect. The Cryosphere Discussions, https://tc.copernicus. nog onbekend voor een ruw oppervlak. Deze parameter org/preprints/tc-2020-378/. beschrijft de efficiëntie van warmte-uitwisseling door turbu18

Meteorologica 1 - 2021

M E E T I N S T R U M E N TAT I E

Meteorologische meetapparatuur

Verwarmde meteo voeler voor Relatieve vochtigheid, Dauwpunt en Temperatuur Toepassingsgebieden: •Meteorologische weerstations •Gladheid meldsystemen •Weer waarschuwing systemen •Wind energie •Hoog vochtige ruimten

EE260

GEEN condensatie op de sensor !

Unieke Verwarmde "One probe" meetoplossing voor het meten van de relatieve vochtigheid en temperatuur in de buitenlucht.

De EE260 opnemer is een meteorologische meetvoeler met verwarmde relatieve vochtigheid sensor ter voorkoming van condensatie op het meetelement.

De integratie van vocht­ en temperatuur meting in één meet probe, maakt deze voeler uniek.

Specificaties: meetbereik : 0­100%RV, ­60...+60°C uitgangen : 0­1 / 2,5 / 5 / 10V / RS485 / Modbus RTU Features: •Uniek „one probe design“ •Uniek monolitisch verwarmd meetelement •Configureerbare Volt uitgang •Digitale RS485 Modbus RTU uitgang •Gecalculeerde afgeleide vochtigheid parameters •Compleet gesloten design •EE sensor coating of behuizing •Corrosie bestendige elastische kunststof

optioneel : geventileerde straling kap

De 3D Stereo Disdrometer ­ accurate meting van neerslag type en hoeveelheid De 3D Disdro neerslag analyser biedt een ongekende schat aan neerslag informatie. Door het toegepaste stereo camera systeem wordt een 3D analyse gedaan van de neerslag.

Het volume, de vorm (type neerslag intensiteit) en hoeveelheid, kunnen m.b.v. dit geavanceerde 3D video meetprincipe en de toegepaste DSP chips haarfijn worden geanalyseerd.

De 3D Disdro is één van de meest geavanceerde en accurate neerslag analysers.

Specificaties: Meetbasis Deeltjes snelheid/grootte Ingangen Omgevingstemp.

Weer codes

: 200cm2 : 0.2 ... 30 m/s, Ø 0,16 ... 30mm : USB, RS485, Ehternet, SD­card : ­30 ... +60°C, 0 ­ 100%RV : Synop: tab 4680 en 4677 Metar : tab 4678

Toepassingsgebieden: •Meteorologie •Klimatologie •Windenergie •Verkeer, luchtvaart en navigatie •Hydrologie

Turfschipper 114 - 2292 JB Wateringen Tel. 0174 272330 | info@catec.nl | www.catec.nl Meteorologica 1 - 2021

19

Atmosferisch vochttransport en rivierafvoeren in de gematigde breedtegraden Imme Benedict (WUR) “Atmosferisch vochttransport en rivierafvoeren in de gematigde breedtegraden”, is de titel van mijn proefschrift dat ik op 20 november 2020 met succes heb verdedigd (Figuur 1). De afgelopen vier jaar heb ik bij de vakgroep Meteorologie en Luchtkwaliteit van de Wageningen Universiteit gewerkt aan het beter begrijpen van anomaal vochttransport in de atmosfeer en de impact daarvan op land. Dit artikel is een samenvatting van mijn proefschrift.

Een mooi voorbeeld van anomaal vochttransport is te zien op de kaft van mijn proefschrift (Figuur 2): de specifieke vochtigheid op 1.5 km (850 hPa) hoogte in de atmosfeer. Over de Atlantische Oceaan zien we hoge waarden (in donkerblauw) die naar het centrum van twee lagedrukgebieden cirkelen.

Daarnaast gaat er een ‘vochtpluim’ richting Zuid-Engeland en Noord-Europa. Zo’n smalle, maar vooral lange, strook van hoge vochtigheid wordt doorgaans een ‘atmosferische rivier’ genoemd. Zelf vind ik dit een erg leuke term, omdat het voor zowel wetenschappers als het grote publiek tot de verbeelding spreekt. Een atmosferische rivier wordt vooral duidelijk als je naar modeluitvoer kijkt van vocht (Figuur 2), of naar satellietbeelden. De hoeveelheid vocht die in een atmosferische rivier getransporteerd wordt is ongeveer gelijk aan tien keer de afvoer van de Mississippi.

Men kan zich voorstellen dat er grote hoeveelheden neerslag kunnen vallen als zo’n atmosferische rivier land bereikt, met name wanneer sterke opstuwing plaatsvindt over gebergten, bijvoorbeeld bij fjorden. Dit was het geval op 14

september 2005 (Figuur 2), waar in Bergen, West-Noorwegen, 156 mm neerslag in 24 uur werd gemeten. Het gevolg was een modderstroom die helaas aan drie mensen het leven kostte.

Aan de andere kant van de Atlantische oceaan, nabij de oostkust van Amerika, zien we een ander heftig weerfenomeen, namelijk orkaan Ophelia die lokaal veel schade veroorzaakte.

Deze extreme gebeurtenissen illustreren de relevantie van het bestuderen van vochttransport in de atmosfeer, en de daaraan gerelateerde neerslag en rivierafvoeren, oftewel de impact op het land.

Atmosferische rivieren en extreme neerslag in Noorwegen Ik heb vooral gekeken naar de relatie tussen atmosferische rivieren en extreme dagelijkse neerslag (99%) in drie regio’s in Noorwegen; Zuid-Noorwegen, West-Noorwegen en Noord-Noorwegen [1]. In de winter (oktober tot en met maart) vinden we een hele duidelijke relatie tussen extreme neerslag en atmosferische rivieren, waarbij voor West-Noorwegen op basis van ERA-Interim data meer dan 85% van de extreme neerslag events aan een atmosferische rivier kon worden gerelateerd. Een atmosferische rivier wordt gedefinieerd bij overschrijding van een zekere gedefinieerd bijdrempelwaarde overschrijding van zekere drempelwaarde verticaal geïntegreerd vaneenverticaal geïntegreerd van vochttransport

0 vochttransport ((𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 = ∫𝑝𝑝 𝑞𝑞 𝑽𝑽 𝑑𝑑𝑑𝑑, met met q𝑞𝑞dedespecifieke specifieke vochtigheid, vochtigheid, 𝑽𝑽 wind, en 𝑝𝑝𝑠𝑠 de V de wind, 𝑠𝑠 en p de luchtdruk hetvan oppervlak) eenkm. lengte van3 meer luchtdruk aan het oppervlak) en een aan lengte meer danen 2000 Figuur geeft de relatie s dan 2000 km.

Figuur 3 geeft relatie weer tussen vochttransweer tussen vochttransport (IVT), luchtdruk opde zeeniveau en extreme neerslag over de Zuid, (IVT), op zeeniveau en extreme West en Noordport regio’s vanluchtdruk Noorwegen.

Het is duidelijk dat deneerslag locatie over van de sterke de Zuid, West en Noord regio’s van Noorwegen.

Het is duideluchtdrukgradiënt ten opzichte van de kustlijn belangrijk is voor de opstuwing van grote lijk dat de locatie van de sterke luchtdrukgradiënt ten opzichte hoeveelheden vocht, wat resulteert in extreme neerslag. Daarnaast onderzocht ik de van de kustlijn belangrijk is voor de opstuwing van grote grootschalige circulatie voorafgaand aan een extreem neerslagevent. De meeste events hoeveelheden vocht, wat resulteert in extreme neerslag. Daarkunnen aan een positieve ‘North Atlantic Oscillation’ worden gelinkt. De synoptische situatie naast onderzocht ik de grootschalige circulatie voorafgaand een aantal dagen voor een extreem event was duidelijk te detecteren, wat nuttig is voor het aan een extreem neerslagevent. De meeste events kunnen aan voorspellen ervan. de complexe Noorwegen is de precieze eenDoor positieve ‘North orografie Atlantic van Oscillation’ worden gelinkt. locatie De van de extreme neerslag echter lastig te bepalen, vooral met modellen met een grofmazig synoptische situatie een aantal dagen voor een extreem event grid zoals de ERA-Interim was heranalyse dataset. duidelijk te detecteren, wat nuttig is voor het voorspellen ervan. Door de complexe orografie van Noorwegen is de preEffect van resolutie op simulaties van de hydrologische cieze locatie van de extreme neerslag echtercyclus lastig te bepalen, De term atmosferische rivier is extra toepasselijk omdat grid ik naast in de vooral met modellen met een grofmazig zoalsvochttransport de ERA- atmosfeer ook Interim naar de heranalyse impact van dataset. neerslag op de afvoer van twee “echte” rivieren heb gekeken, namelijk de Rijn en Mississippi. Deze rivieren zijn zowel economisch als ecologisch

van resolutie simulaties hydrologiinteressant, en Effect we beschikken goede op observaties voor van beidedegebieden.

Het Mississippicyclus stroomgebied issche zestien keer zo groot als het Rijn-stroomgebied (Figuur 2). Het is Deinteressant term atmosferische rivier is extra toepasselijk omdat ik wetenschappelijk om deze twee stroomgebieden met elkaar te vergelijken omdat

vochttransport in Ik de heb atmosfeer naar impact vanhorizontale er verschillendenaast processen relevant zijn. gekekenook naar het de effect van de neerslag op de afvoer van twee “echte” rivieren heb gekeken,

resolutie van zowel klimaat als hydrologische modellen op het simuleren van de

namelijk de Rijn en Mississippi. Deze rivieren zijn zowel Figuur 1. Dr. Imme Benedict ondertekent haar zojuist behaalde PhDhydrologische cyclus (neerslag, verdamping en afvoer) in het Rijn- en Mississippi-gebied [2]. diploma. economisch als ecologisch interessant en we beschikken

Daarbij maakte ik gebruik van simulaties gedaan met het klimaatmodel EC-Earth op een

20

Meteorologica 1 - 2021

‘normale’ resolutie van ~150 bij 150 km en een hoge resolutie van 25 bij 25 km.

De neerslag in het Rijn-stroomgebied wordt een stuk beter gesimuleerd met het

over goede observaties voor beide gebieden. Het Mississippi-stroomgebied is zestien keer zo groot als het Rijn-stroomgebied (Figuur 2). Het is wetenschappelijk interessant om deze twee stroomgebieden met elkaar te vergelijken omdat er verschillende processen relevant zijn. Ik heb gekeken naar het effect van de horizontale resolutie van zowel klimaat als hydrologische modellen op het simuleren van de hydrologische cyclus (neerslag, verdamping en afvoer) in het Rijn- en Mississippi-gebied [2]. Daarbij maakte ik gebruik van simulaties gedaan met het klimaatmodel EC-Earth op een ‘normale’ resolutie van ~150 bij 150 km en een hoge resolutie van 25 bij 25 km.

De neerslag in het Rijn-stroomgebied wordt een stuk beter gesimuleerd met het hogeresolutie klimaatmodel, omdat de grootschalige circulatie daarin realistischer gerepresenteerd is [6]. Voor het Mississippi-stroomgebied was een verbetering van gesimuleerde neerslag met hogere resolutie niet duidelijk, waarschijnlijk omdat convectieve neerslag ook in het hoge resolutie klimaatmodel nog gebaseerd is op parameterisaties.

Het (simplistisch) verhogen van de horizontale resolutie van het hydrologische model leidde niet tot een verbetering van de afvoersimulaties van beide rivieren. Dit geeft aan dat het opschalen van hydrologische modellen niet eenvoudig is, vooral omdat je afhankelijk bent van veel onbekende parameterwaardes.

Figuur 2. De kaft van mijn thesis laat vocht in de atmosfeer (850 hPa) zien op 14 september 2005 gesimuleerd door ERA5 (donkerblauw geeft hoge hoeveelheden vocht aan, geel lage hoeveelheden vocht). Daarnaast zijn ook de Mississippi en Rijn aangegeven.

a) North

100 kg m

10 10

−1 s −1

1010

990 1000 60°N

1010

a) North

100 kg m

10 10

−1 s −1

20 10

1010

990

1000 1010

60°N 20 10

30°N

30°N b) West

1010

1010

0 99

b) West

1010

1010

60°N

1000 90

9 1010

0 102

60°N 1000

1010

0 102

20 10

30°N 20 10

30°N

c) South 1010

c) South

1010

60°N 1000

60°N

990

1000

990

1 0 2 0

0 2 0 0 1 2

1 0 2 0

0 1

30°N

30°N

0

2 20 10 10

60°W 60°W

200

200

250

250

300

300

350

350

400

400

−1 −1 ]

−1 s −1s]

IVT [kg m

IVT [kg m

30°W 30°W

450

450

0° 0°

10

10

20

20

30

30

40

Precipitation [mm]

Precipitation [mm]

Figuur 3. Composieten van luchtdruk op zeeniveau (hPa) in contouren en dagelijkse neerslag (mm) in oranje/rood kleur en IVT vectoren en grootte (kg/m/s) in groen/blauw voor de geselecteerde extreme events voor a) Noord-Noorwegen, b) West-Noorwegen, en c) Zuid-Noorwegen.

40

Vochtbronnen van de Mississippi in het huidige en het toekomstig klimaat Voor beide stroomgebieden heb ik gekeken naar de zogeheten vochtbronnen. Dit zijn de gebieden waar de verdamping plaatsvindt die uiteindelijk tot neerslag in het stroomgebied leidt. Deze vochtbronnen zijn te bepalen door het vocht dat gerelateerd is aan de neerslag in een bepaald gebied terug in de tijd te volgen.

Voor het Mississippi-stroomgebied heb ik deze vochtbronnen bepaald onder huidige klimaatcondities (vijf simulaties met iets verschillende initiële condities voor 2002 – 2006, in totaal 30 jaar) maar ook onder toekomstige klimaatcondities (idem maar dan voor 2094 – 2098, in totaal 30 jaar, volgens het RCP4.5 (midden) scenario), en per seizoen [3]. De variabiliteit tussen de verschillende jaren is niet in detail bestudeerd.

Voor het huidige klimaat vonden we dat de belangrijkste vochtbronnen van het Mississippi-stroomgebied de Golf van Mexico, Atlantische Oceaan en Stille Oceaan zijn, en vanuit land het gebied ten zuidwesten van het stroomgebied, en het stroomgebied zelf. De vochtbronnen wisselen echter per seizoen. Zo hebben de oceanen een grotere bijdrage in de winter, terwijl in de zomer vooral een toename van verdamping boven land tot neerslag in het Mississippi-stroomgebied leidt. Let wel: deze resultaten zijn gebaseerd op simulaties met slechts één klimaatmodel (EC-Earth). Figuur 4 laat de relatieve vochtbronnen (absolute vochtbron gedeeld door de neerslag in het Mississippi-stroomgebied) per regio zien voor het huidige en het toekomstig klimaat, en het verschil. Het toekomstige klimaat laat ten eerste een absolute toename van de vochtbronnen over de oceanen (Golf van Mexico, Stille Oceaan) in de winter zien, wat resulteert in een toename van neerslag in het Mississippi-stroomgebied (dus de relatieve vochtbron is bijna niet toegenomen, zie Figuur 4). Daarnaast was er een relatieve afname van de bijdrage van landverdamping op de neerslag. Dit geeft aan dat potentiele toekomstige veranderingen in landgebruik in Amerika minder impact zullen hebben op de neerslag in het Mississippi-stroomgebied vergeleken met het huidige klimaat.

Meteorologica 1 - 2021

21

Zomerdroogte in WestEuropa van 2003 en 2018 Naast de vochtbronnen van de Mississippi heb ik ook naar de vochtbronnen van de Rijn en West-Europa gekeken, en dan specifiek de vochtbronnen tijdens de extreem droge zomers van 2003 en 2018 [4]. Deze heb ik vergeleken met een ‘normale’ zomer (gemiddeld over 1979 – 2018). In de afgelopen 40 jaar (waar de extreem droge zomer van 1976 net niet in valt) waren 2003 en 2018 de droogste zomers in het Rijn-stroomgebied.

Tijdens de zomers van 2003 en 2018 zorgden persistente blokkades over West-Europa ervoor dat het vochttransport vanaf de Atlantische Oceaan sterk afnam, wat Figuur 4. Gemiddeld jaarlijks vochttransport naar de Mississippi per regio; Stille (Pacific) Oceaan, Golf van Mexico, Atlantische Oceaan, land buiten de Mississippi en de Mississippi zelf. De barplots laten de relatienormaal gesproken een belangrijke ve contributie per regio en per klimaat zien (huidig (pr) en toekomstig (fu) en het verschil daartussen). bijdrage geeft. De relatieve hoeveelheid gerecycled vocht in een stroomgebied (verdamping binnen het stroomgebied die zorgt voor neerslag in het stroomgebied) is tijdens droge jaren over het algemeen relatief hoog, ook omdat de aanvoer van vocht relatief laag is vanwege eerdergenoemde blokkades. Echter, in 2003 vonden we dat de ‘recycling’ van vocht in het stroomgebied veel minder was dan gemiddeld, vooral in augustus.

Dit is waarschijnlijk het gevolg van afgenomen verdamping door uitgedroogde bodems, en dus minder recycling. In 2018 zorgde een blokkade over Scandinavië ervoor dat vanuit het oosten nog wel vocht naar het Rijn stroomgebied/West-Europa werd aangevoerd. Figuur 5 laat de anomale vochtbronnen tijdens de zomer van 2018 voor West-Europa zien (het met de grijze lijn omlijnd gebied), met negaFiguur 5. Anomalie in absolute vochtbron (mm/maand) voor West-Europa (regio met grijze lijn aangetieve anomalieën in het westen en geven) voor 2018 in vergelijking met 1979-2018. Anomalie van geopotentiële hoogte in contouren in over de Atlantische Oceaan, en meter. Figuur uit [5]. positieve anomalieën in het oosten.

Het bestuderen van vochtbronnen geeft extra inzichten in zowel dynamische als thermodynamiLiteratuur [1] Benedict, I., Ødemark, K., Nipen, T., and Moore, R.: Large-scale flow patterns assosche processen tijdens extreem droge zomers, maar ook in de ciated with extreme precipitation and atmospheric rivers over Norway, Monthly grootschalige circulatie als land-atmosfeer interacties (zoals Weather Review, 147, 1415–1428, 2019a.

[2] Benedict, I., van Heerwaarden, C. C., Weerts, A. H., and Hazeleger, W.: The benefits recycling van vocht). of spatial resolution increase in global simulations of the hydrological cycle evaluated In mijn proefschrift heb ik voor verschillende ruimte- en for the Rhine and Mississippi basins, Hydrol. Earth Syst. Sci., 23, 1779–1800, 2019b.

[3] Benedict, I., van Heerwaarden, C. C., van der Ent, R. J., Weerts, A. H., and Hazeleger, tijdschalen het (anomaal) vochttransport in de atmosfeer en W.: Decline in Terrestrial Moisture Sources of the Mississippi River Basin in a Future op land onderzocht, voor zowel het huidige als het toekomClimate, Journal of Hydrometeorology, 21, 299–316, 2020. stige klimaat. Voor het beter begrijpen van (extremen) in de [4] Benedict, I., van Heerwaarden, C. C., Van der Linden, E. C., Weerts, A. H., & Hazeleger, W.: Anomalous moisture sources of the Rhine basin during the extremely dry watercyclus is het naar mijn mening cruciaal om de inbreng summers of 2003 and 2018, Weather and Climate extremes, 2021. van klimaatwetenschappen, meteorologie en hydrologie te [5] Rosner, B., Benedict, I., Van Heerwaarden, C., Weerts, A., Hazeleger, W., Bissoli, P., and Trachte, K.: Sidebar 7.3: The long heat wave and drought in Europe in 2018, in: combineren. Als u meer wilt weten over de resultaten die in State of the Climate in 2018, 100 (9), pp. S222-S223, Bull. Amer. Meteor. Soc. dit artikel staan beschreven, verwijs ik u naar de gepubliceer[6] Van Haren, R., Haarsma, R. J., Van Oldenborgh, G. J., and Hazeleger, W.: Resolution Dependence of European Precipitation in a State-of-the-Art Atmospheric General de artikelen. Mijn gehele proefschrift is te downloaden via: Circulation Model, Journal of Climate, 28, 5134–5149, 2015. https://edepot.wur.nl/529303.

22

Meteorologica 1 - 2021

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

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

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

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

www.uu.nl/masters/climate

Meteorologica 1 - 2021

23

Een evenwicht van krachten Huug van den Dool

Krachtenspel In de derde klas HBS (1962) legde natuurkundeleraar Nico van Leeuwen uit dat er te rekenen valt aan een systeem van twee “lichamen” zoals de aarde en de maan, zie Figuur 1. Hij begon met de zwaartekrachtswet die bepaalt hoe sterk twee (punt)massa’s elkaar aantrekken. We mochten de massa van aarde en maan en de gravitatieconstante bekend veronderstellen, allemaal idiote getallen trouwens, een royaal gebaar van de leraar. Men moet ten tweede de centrifugaalkracht kennen, en dan geen verwarring gaan zaaien bij 14-jarigen met verhandelingen over schijnkrachten en coördinaatsystemen. Door te veronderstellen dat de zwaartekracht en de centrifugaalkracht steeds aan elkaar gelijk zijn, maar tegengesteld, zie Figuur 1, kan men uitrekenen hoe snel (V) de maan in een cirkelvormige baan op afstand R om de aarde moet draaien; de slordige 1000 m/s die men aldus met kladblok en potlood kan uitrekenen was voor mij een duizelingwekkend getal. En omgekeerd, als we V weten, op welke afstand R de maan dan blijkbaar moet staan in een (mogelijk precair) evenwicht. Van Leeuwen schreef na veel omhaal zelf de vergelijking op het bord want zeker 60% van de leerlingen zat meteen ‘vast’. De overige 40% kende weliswaar de oplossing van een vierkantsvergelijking, maar alleen als de variabele x heet, er drie termen zijn en de coëfficiënten als a, b en c worden genoteerd. In feite vind men hier een relatie tussen twee variabelen: V = constante x R-1/2. Van Leeuwen lachte minzaam nadat de knapste van de klas opmerkte dat we de massa van de maan dus helemaal niet hoefden te weten; desgewenst wilde hij ook de massa van Mars er nog wel bij geven. Ik was overweldigd door de eenvoud van dit toch bovenmenselijke probleem; tot die tijd ging ik er door mijn opvoeding vanuit dat hemelmechanica het werkterrein van God was, iets waar ik me verder niet mee mocht bemoeien, want dat zou onvergeeflijke hoogmoed zijn.

Men kan, God spelend, de maan wat verder weg of dichterbij brengen zolang V maar wordt aangepast. Men kan de maan de andere kant op laten lopen; het evenwicht van krachten maakt geen bezwaar. Men kan ook een toeristisch kaasje in plaats van de maan met die snelheid in die baan plaatsen omdat de oplossing niet van de massa van de satelliet afhangt.

In 1962 was deze kennis niet alleen een openbaring (voor mij, pril van geest) maar ook zeer relevant qua actualiteit.

Kunstmanen werden in rap tempo de ruimte in geschoten, soms met succes, soms met levende wezens er in, en ik kon over de mechanica van deze revolutie na één lesje van Van Leeuwen een beetje meepraten. Het was de eerste keer dat het schoolvak natuurkunde me raakte. De uitzettingscoëfficient van een metalen staaf dan wel het lessenlang empirisch geploeter om enkele punten op grafiekenpapier te krijgen die de wet van Boyle moesten verbeelden boeiden mij weinig.

Hier viel iets te begrijpen, en je kon er aan rekenen, en ik begreep vrij aardig wat de in een krant genoemde ontsnappingssnelheid betekende.

Het meest diep-filosofisch van het bovenstaande is dat het veronderstellen van een evenwicht van krachten iets kan opleveren. Hoezo dat? Is dit altijd het geval? En zo ja, waarom eigenlijk? Welk groots principe is hier werkzaam? Of is dit triviaal? Een jaar of wat later studeerde ik vanwege mijn roeping meteorologie, een vak waar men niet moe wordt evenwichten van krachten te veronderstellen, krachten die niet werken op 24

Meteorologica 1 - 2021

puntmassa’s maar op een enkel ‘luchtdeeltje’ (waarom niet N luchtdeeltjes?), om te zien hoe ver men hiermee komt (spoiler: niet ver als je het weer wilt verwachten). Zijn de horizontale luchtdrukgradiënt en Corioliskracht aan elkaar gelijk dan vinden we het in de meteorologie zeer belangrijke geostrofische evenwicht. Dat de som van de verticale luchtdrukgradiënt en de zwaartekracht leidt tot het hydrostatisch evenwicht is eveneens van enorm belang. Zo simpel allemaal. Als het met twee krachten lukt, zullen we dan eens drie krachten werkend op (nog steeds) één luchtdeeltje proberen? Het veronderstelde evenwicht tussen de horizontale luchtdrukgradiënt, de centrifugale kracht en de Coriolis kracht (een evenwicht dus van drie krachten, waarvan twee ‘schijn’), zie Figuur 2, is buitengewoon instructief voor de circulatie (gradiëntwind) rond zowel hoge- als lagedrukgebieden op gematigde breedtes. Het levert ook een heel lijstje niet onmiddellijk verwachte gevolgtrekkingen op, zoals (1) dat het voor dezelfde luchtdrukgradient harder waait om een hoog dan om een laag, en (2) dat de luchtdrukgradiënt rond een hoog aan een maximum gebonden is. Enigszins door het dolle van dit eenvoudige succes zonder al te veel intellectuele investering kan men in deze negentiende-eeuwse meteorologische wetmatigheden ook alle andere denkbare evenwichten samenstellen; dat levert bijvoorbeeld de nutteloze anti-triptische wind op, en het cyclostrofische evenwicht dat iets over een windhoos zegt, of over het leeglopen van de badkuip. De gorgel kan net als de maan beide kanten op draaien.

Het principe waar we naar op zoek zijn is, denk ik, het volgende. Als een bepaalde circulatie in de atmosfeer, of een planetaire configuratie, geruime tijd bestaat, dan moet er wel een quasi-evenwicht van krachten in het spel zijn. Was er geen quasi-evenwicht dan zouden deze configuraties snel veranderen, uiteen spatten, mogelijk knallend. Dus het simpele feit dat we persistente (stabiele?) configuraties waarnemen (gelukkig voor de natuurkunde blijft waarnemen van belang) leidt tot dit beginsel. Het blijft wel onze niet-triviale taak om in te zien welke N krachten (uit een totaal van M mogelijk relevante krachten; M ≥ N) in quasi-evenwicht zijn. Descartes zou hebben kunnen zeggen: “ik besta geruime tijd en ben dus stabiel en evenwichtig.” Niets zo veranderlijk als het weer beweren onwetenden daarentegen: niettemin is de tijdsafgeleide van meet- of berekenbare variabelen heel vaak een klein residu tussen andere, grotere termen in de basisvergelijkingen.

Vandaar. De atmosfeer zit natuurlijk vol perturbaties die totaal niet aan een evenwicht van krachten voldoen. Natuurlijk, die (ver)lopen heel snel (via geluids- en zwaartekrachtsgolven), bestaan niet lang, zijn lastig waarneembaar, hebben de knechtenrol om de langzaam veranderende quasi geostrofisch/ hydrostatisch evenwichten te ondersteunen, maar staan niet op handmatig geschetste weerkaarten die er immers harmonieus moet uitzien en continuïteit moet waarborgen. Blijft alleen het langzaam veranderend quasi-evenwicht van krachten over als het meest zichtbare in weerkaarten.

Men zou al doende iets kunnen leren over methoden. De formulering van het evenwicht van de drie eerdergenoemde krachten vormt een vierkantsvergelijking in V die, heel raar, ook een ‘anomale’ oplossing rondom een hoog toestaat, een situatie die de pedagogische talenten van menig leraar te boven gaat. Deze oplossing ‘kan niet’ zegt men dan, want…

−

is geen eenvoudige theorie ontwikkeld. We weten uit ervaring dat het systeem eindige variantie heeft, dat wil zeggen, het blaast zichzelf klaarblijkelijk niet op. Deed het dat wel dan verging de atmosfeer in een oerknal en zou deze lange column niet geschreven zijn. De column is wel geschreven, en zo kan men terugwerkend in kleine stapjes de ons bekende wereld grotendeels reconstrueren als een evenwicht van krachten.

Figuur 1. Het sommetje op de HBS: een puntlichaam met massa m (denk maan) beweegt in een cirkelvormige baan met straal R om een veel zwaardere puntmassa M (bijvoorbeeld de Aarde). De relatie tussen tangentiële snelheid V en straal R wordt dan bepaald door het verondersteld evenwicht tussen zwaartekracht en centrifugaalkracht werkend op de maan.

De snelheid V kan zowel naar boven als naar beneden wijzen; de krachten veranderen niet.

wordt niet waargenomen. Maar waarom kan dat niet, denkt de glazig kijkende leerling. Dat heeft te maken met stabiliteit, geen simpel begrip. Als men met de oplossing van een anomaal hoog begint, in een numeriek model op een f-vlak, dan blijkt zelfs de kleinste verstoring na korte tijd de normale anticyclonale gradiëntwind op te leveren. De anomale (idioot harde) wind rondom een hoog voldoet dan wel aan de vergelijking, maar is instabiel. (Ook om een laag is er een anomale oplossing, die spectaculair de verkeerde kant op waait.) Men houde dus de stabiliteit goed in de gaten. Inderdaad, ik heb zonder veel begrip natuurkundecolleges gevolgd waar oplossingen werden weggegooid omdat ze instabiel zijn. Maar ook dat is in extremis een duister en faalbaar beginsel. In de meteorologie hebben we eeuwenlang barokliene instabiliteit nagejaagd, als mechanisme om het ontstaan van depressies op de gematigde breedtes te verklaren. Instabiliteit, dat wel, van sinusgolven trouwens (niet deeltjes), maar niet zo explosief dat depressies daarom niet kunnen bestaan. We vertrouwden er bovendien op dat niet-lineariteit (of iets dergelijks) de groeiende lineaire perturbaties na enige tijd een halt zou toeroepen. Hoe precies? Daarvoor

1 𝜕𝜕𝜕𝜕

𝜌𝜌 𝜕𝜕𝜕𝜕

Figuur 2. De gradiëntwind: een luchtdeeltje met onbepaalde massa (die we op 1 stellen) beweegt zich op een wrijvingsloos f-vlak in een baan met straal R om een luchtdruksysteem (met circulaire isobaren). De relatie tussen tangentiële snelheid V en straal R wordt hier bepaald door het verondersteld evenwicht tussen 1 𝜕𝜕𝜕𝜕 de luchtdrukgradiëntkracht ( − 𝜌𝜌 𝜕𝜕𝜕𝜕 ), 𝑉𝑉 2 de centrifugaalkracht en de Corio1 𝜕𝜕𝜕𝜕 𝑅𝑅 − 𝜌𝜌 𝜕𝜕𝜕𝜕 liskracht (fV). De snelheid V kan zowel 𝑉𝑉 2 naar boven als naar beneden wijzen.

1 𝜕𝜕𝜕𝜕 𝑅𝑅 − 𝜌𝜌 𝜕𝜕𝜕𝜕 wijst altijd naar buiten. Maar wijst naar binnen (buiten) voor lage (hoge) drukgebieden, terwijl de richting van fV van zowel de richting van V als de hemisfeer afhangt. Zoals getoond zijn de richtingen der pijlen van toepassing op een laag op het noordelijk halfrond.

𝑉𝑉 2

𝑅𝑅 𝑉𝑉 2

𝑅𝑅

Problemen en vragen Wat betreft de hemelmechanica: puntlichamen voor maan en aarde in plaats van massa’s van flinke afmeting die om een gezamenlijk zwaartepunt draaien maakt nogal wat uit. In mijn HBS opgave werd blijkbaar ook verondersteld dat de aarde met massa M ‘veel’ zwaarder was dan de maan zodat men uiteindelijk mV2/R = GmM/R2 oplost, waarbij de maan met massa m in een vrijwel cirkelvormige baan om een bijna onbeweeglijke aarde draait. Dat houdt het simpel, en toch bij benadering correct, althans voor de maan. Hoe de aarde de aantrekkende kracht van de maan balanceert blijft onvermeld.

En waarom draait de maan in z’n baan die ene kant op, en niet de andere? En waarom staat de maan op de huidige afstand?

Evenwicht van krachten als zodanig verklaart ook niet hoe de maan steeds verder weg komt te staan van de aarde. Waar speelt de rotatie om de eigen as een rol? Prachtige vragen.

Wat betreft de meteorologie (of oceanografie): wat is precies een vloeistof/gas “deeltje” waar al die krachten geacht worden op te werken? In les 1 van de meteorologie wordt daar een onbevredigend antwoord op gegeven waar we het een leven lang mee moeten doen. Maar nu de resolutie van modellen in loeigrote numerieke experimenten sterk wordt verhoogd om van bijna alle parameterisaties af te komen (“alles wordt dan eenvoudig”) wordt de vraag wat een luchtdeeltje precies is steeds nijpender. En moeilijker: hoe ver komen we met berekeningen a la de gradiëntwind voor systemen die van west naar oost bewegen, te beginnen met zuivere translatie?

Er is dan een tijdsafgeleide, maar die kun je afschatten, om te beginnen met de oorspronkelijke gradiëntwind, en deze als “schijn”kracht introduceren (nee, niet nog een schijnkracht…) zodat je technisch nog steeds een evenwicht van krachten houdt; vermoedelijk kan men dit itereren naar een oplossing. Dat deden we al half in de Meteorologica van september 2014 (pagina’s 20 – 24), toen we aan de verwoestende storm van 28 oktober 2013 rekenden. Dit geeft overigens wel de klassieke maar ook kwalitatieve verklaring waarom de wind het meest verwoestend is in een bepaald kwadrant van een orkaan, namelijk daar waar translatie en gradientwind in dezelfde richting wijzen; dit geldt trouwens ook voor gewone depressies. In Figuur 3 zien we dit gegeven in een Franse krant gedemonstreerd voor de storm Lothar in 1999.

In sommige teksten leest men dat er juist geen evenwicht van krachten is bij bijvoorbeeld de gradiëntwind, omdat de tijdsafgeleide van de vectorwind niet nul is als je met een deeltje rondom een laag draait. Dit vormt een aanzetje voor het Meteorologica 1 - 2021

25

Figuur 3. Baan en maximale windsnelheden van storm Lothar in 1999.

invoeren van het begrip schijnkracht waardoor dat wat krom is toch als recht kan worden behandeld. De vraag is of er iemand op aarde is die een goede definitie voor zulke schijnkrachten kan geven. Een kracht die afhangt van het coördinaatsysteem is niet goed genoeg. Theo Gerkema heeft me geleerd dat de zwaartekracht dan ook een schijnkracht is want in een vrij vallende lift is er geen zwaartekracht, schijnbaar. In wezen is alles schijn. In dit opzicht vind ik de definitie in de AMS glossary nogal komisch: het invoeren van een fictieve kracht zodat de tweede wet van Newton toch opgaat.

In extremis is een quasi-evenwicht op alles dat niet vervliegt of ontploft van toepassing, en dat is erg veel. De kop koffie die voor mij op tafel staat ondervindt de zwaartekracht, maar beweegt niet vanwege Newtons meest flauwe wet: actie is minus reactie.

Sommige critici vegen het populariseren van een evenwicht van krachten meteen van tafel omdat je daarmee geen verandering kunt beschrijven. Het weer verandert toch! Nou dan. Toch moet men ook deze kritiek niet overdrijven want in vele delen van de natuurkunde wordt verandering wel degelijk beschreven als een opeenvolging van quasi-stationaire toestanden. Zo ook de atmosfeer die op voldoend grote schaal in staat blijkt om door een successie van quasi-geostrofische toestanden te gaan zonder ooit een tijdsafgeleide te vertonen die even groot is als bijvoorbeeld de ongebalanceerde Corioliskracht. Die kleine tijdsafgeleide, te bepalen als het verschil tussen veel grotere termen, is natuurlijk de grote uitdaging geweest voor de (numerieke) voorspelmeteorologie in de 20ste eeuw. En ook de grote uitdaging voor het meten. En uiteindelijk ook de grote uitdaging voor data assimilatie (DA).

Welke (quasi) balansen worden in DA als zwakke/sterke constraints meegenomen? We zijn nog lang niet klaar trouwens.

Het merkwaardigste evenwicht van krachten, als zodanig 26

Meteorologica 1 - 2021

gepresenteerd in de literatuur, is een singulariteit verkregen door de luchtdrukgradiënt naar nul te laten gaan. Gekke vraag: hoe waait de wind als de druk overal hetzelfde is? Windstil is de oplossing zou je denken, maar schijn bedriegt want met schijn = schijn, dat wil zeggen, centrifugaal = Coriolis, dat wil zeggen, V2/R = fV , krijgt men als oplossing een relatie tussen V en R, dat wil zeggen, R = V/f, de inertiaal cirkel.

Als iemand met een kanon, dan wel met de hand van God, een deeltje een zet geeft ter grootte van V, dan beweegt dat deeltje voor eeuwig in de rondte, althans op een wrijvingsloos f-vlak. De richting waarin het deeltje wordt afgeschoten doet er niet toe; iedere schutter wordt na een tijdspanne 2π/f door z’n eigen kogel in het achterhoofd getroffen. Op het noordelijk halfrond alleen rechtsom, anticyclonaal, ook al is er geen hoge druk. Eigenlijk kan deze oplossing niet, want a) wordt dit wel waargenomen? (jaja de nachtelijke jet), en b) dit evenwicht is niet stabiel, in de zin dat als men het deeltje een tweede zetje geeft komt het niet terug naar de oorspronkelijke cirkel. Wel vindt het dan een nieuw evenwicht met andere R. De inertiaalbeweging is dus geen stromingspatroon zoals de gradiëntwind rond een hoog of een laag, want andere deeltjes kunnen onder een ander hoek worden weggeschoten. Er is ook dit probleem: gegeven een drukveld (zeg een circulair laag), met windstilte als uitgangstoestand, begint de lucht te stromen onder invloed van de luchtdrukgradiënt. De energiebron voor inertiaalbeweging spreekt niet vanzelf.

Ik ben als gepensioneerd meteoroloog eens gaan rekenen (alsof het kleine variaties op het gradiëntwindprobleem zijn) aan twee planeten die 180 graden uit elkaar in een baan om een centraal punt razen. Daarover meer later, maar wel alvast dit: een van de grootste verschillen tussen hemelmechanica en meteorologie is… dissipatie.

Oproep voor nominatie van kandidaten voor de 2021 NVBM awards De NVBM Awardcommissie De NVBM streeft ernaar om met enige regelmaat werk dat heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van de meteorologie in het Nederlandse taalgebied een bredere bekendheid te geven. Om dit te bereiken zijn de NVBM-onderscheidingen ingesteld. Deze onderscheidingen – één voor een operationeel meteoroloog en één voor een onderzoeker – worden elke vijf jaar uitgereikt ter gelegenheid van het lustrum van de NVBM. Ook bij het NVBM najaarssymposium in 2021, waar het zesde lustrum gevierd wordt, zal dat gebeuren!

NVBM leden kunnen kandidaten voordragen. De kandida-

ten dienen een opvallende bijdrage geleverd te hebben aan de meteorologie of de klimaatwetenschap, in de volle breedte van deze disciplines.

•

Bij kandidaten uit het onderzoek gaat het om onderzoeksresultaten of werk dat de onderzoeksgemeenschap in staat stelt voortgang te maken.

•

Bij kandidaten uit de operationele sfeer gaat het om een bijdrage in ruime zin aan de operationele meteorologie, zoals een inspirerende rol in de gemeenschap of bij vernieuwingen in de dagelijkse praktijk.

Een en ander moet blijken uit publicaties, rapporten, operationele software of andere verifieerbare bronnen. Kandidaten kunnen tot 1 mei 2021 worden ingediend bij de voorzitter van de commissie. De voordracht dient vergezeld te gaan van een onderbouwing met verwijzingen naar publicaties of rapporten en een kort CV van de kandidaat. De commissie zal de informatie vertrouwelijk behandelen.

De NVBM Awardcommissie bestaat uit: Gerard van der Schrier (voorzitter, schrier@knmi.nl), Fiona van der Burgt, Reinder Ronda, Wim van den Berg en Bert Holtslag.

NVBM voorjaarssymposium

Weer- en klimaatcommunicatie in de 2020s 12.45

Algemene ledenvergadering (online)

Symposium (online) 14.00 Michiel Severin (Weerplaza) B2B communicatie - alles draait om wederzijds begrip 14.30 Reinout van den Born (Talpa) Visualisatie van het weerbericht: meer van hetzelfde, maar wel heel anders 15.00 Bart Verheggen (Amsterdam Univ. College) Klimaatverandering: wetenschap, controverses en het maatschappelijk debat 15.30 Afsluiting Locatie: online via MSTeams (link wordt toegestuurd) Datum en tijd: Vrijdag 9 april 2021, 12.45 h.

Leden & studenten gratis, niet-leden 10 euro Aanmelden tot 7 april via www.nvbm.nl of bestuur@nvbm.nl

Meteorologica 1 - 2021

27

WEERMUZIEK De jaargetijden van Vivaldi Harry Geurts (KNMI, voormalig persvoorlichter) De dansvloer was goed gevuld bij mijn eindexamenfeest van de middelbare schooltijd midden jaren zeventig.

Toevallig begon in de kleine uurtjes na middernacht de astronomische zomer. Dat bracht me op het idee om de Eagles, indertijd razend populair, te onderbreken voor een deel van de zomer uit de ‘Vier jaargetijden’ van Vivaldi. Even een klassiek moment van bezinning met een persoonlijk dankwoord en uitleg hoe dat ook alweer zat met de seizoenen, de aarde en de zon. Voor mij ook het begin van een nieuw tijdperk in het studentenleven. Natuurlijk kwam de vraag die elke weerman kan verwachten: krijgen we een mooie zomer?

Daar was uiteraard weinig zinnigs over te zeggen maar door de jolige stemming antwoordde ik zoiets als dat het wel goed zat met de komende zomer. Prompt volgden de zomers van 1975 en 1976, twee toppers na elkaar. Mijn reputatie als weerman was in elk geval bij familie en vrienden voorgoed gered. Ook Vivaldi viel in de smaak. Zijn ‘Vier jaargetijden’ vormen zonder twijfel de bekendste klassieke werken met een meteorologische inslag. In deze bijdrage laat ik het zonlicht schijnen over de vele versies en bijzondere bewerkingen van deze muziek. De vrolijke muziek zal ons wellicht opbeuren tijdens de virusangst en daarmee samenhangende ellende.

Vivaldi’s weerbericht De vioolconcerten die samen de ‘Vier Jaargetijden’ van de Italiaanse componist Antonio Vivaldi (1678 – 1741) vormen, hebben een Hollands tintje: ze zijn namelijk bij de première in 1725 bij La Cène in Amsterdam in druk verschenen. Priester Vivaldi componeerde tijdens zijn leven behalve kerkmuziek bijna 100 opera’s en meer dan 500 concerten die stuk voor stuk het beluisteren waard zijn. Vier van zijn vioolconcerten, samengevoegd in de ‘Vier jaargetijden’, vormen een klankschildering van de seizoenen. Het is een vroeg voorbeeld uit de 18e eeuw van programmamuziek waarin de muziek een verhaal vertelt. De componist schreef bij elk seizoen een sonnet, een rijmgedicht van 14 regels, waarin hij verwijst naar de muziek. Kennelijk vond Vivaldi dat de luisteraar moest weten wat er achter de noten schuil ging om zijn muziek te begrijpen. Het is bepaald geen hoogstaande literatuur maar de teksten zijn wel treffende beschrijvingen van de seizoenen.

Naast de seizoensgebonden activiteiten van mensen en dieren komen ook de weersomstandigheden uitgebreid aan bod zoals blijkt uit de Nederlandse vertaling. Prachtig zoals Vivaldi de schaapsherder aanhaalt die onrustig wordt vanwege het dreigende onweer. In de winter steekt de Sirocco op, de warme wind uit de Sahara die “vecht tegen de andere winden”.

Figuur 1. Die vier Jahreszeiten; schilderij van Abel Grimmer (1570 – 1619, Antwerpen), afbeelding op platenhoes.

28

Meteorologica 1 - 2021

DE LENTE De lente is gekomen, en met een blij gemoed Brengen alle vogels haar een welkomstgroet.

Het zoele windje suizelt zachtjes door de bomen en overal hoort men de beekjes kabb’lend stromen.

Maar dan betrekt de lucht: het wordt nu lelijk weer; De bliksem schiet door het zwerk, de donder gaat tekeer.

Doch na een tijdje is het onweer al voorbij, De vogels gaan weer zingen, heel vrolijk en heel blij.

En in een bloemenwei daar ligt een man te dromen Een herder is ‘t, zijn hond waakt grommend aan zijn zij.

De blaad’ren in ’t struweel, die ritselen zo zacht.

Daar klinkt een doedelzak; van heind’ en verre komen De herders en de nimfen, ze dansen in de wei Ter ere van de lente, in al haar grootse pracht.

DE ZOMER Heel hoog brandt nu de zon. En met zijn hitte doet hij mensen, dieren puffen, zet bomen in een gloed.

En dan verheft de koekoek zijn bekend geluid, De tortelduif doet mee, het distelvinkje fluit.

Er waait een zoele bries. Maar plotseling wordt het kil: de noordenwind steekt op en blaast waarheen hij wil.

De herder is bezorgd, men hoort zijn droef gezang, want het razen van de wind maakt alle mensen bang.

Hij gaat een dutje doen, maar rusten kan hij niet, Omdat hij donder hoort en alom bliksem ziet.

Ook muggen, vliegen, wespen doen hem veel verdriet.

Zijn vrees was wel terecht: het wordt nu lelijk weer.

De zomerstorm woedt, het dondert keer op keer En hagelbuien striemen de rijke oogst terneer.

DE HERFST Heel ‘t dorp viert nu feest, men danst en zingt zo blij: Het zware werk is af, de oogsttijd is voorbij.

De mensen heffen het glas, ze voelen zich heel fijn.

En vallen dronken neer, beneveld door de wijn.

Het dansen is voorbij, het zingen is gedaan.

De lucht is nu heel fijn, de dorpelingen gaan een middagdutje doen, ze sluimeren zo zacht en dromen van de herfst en van haar milde pracht.

Het is het jachtseizoen, en in de avondstonde trekt men er dus op uit, men hoort de hoorns schallen.

Het wild slaat op de lucht, men gaat erachteraan.

Daar knalt het eerste schot, en al de felle honden jagen de dieren op. Men ziet er eentje vallen, ’t is dodelijk gewond, en zal gauw sterven gaan.

DE WINTER Kleumend en bibb’rend in ijzige sneeuw Bij ’t huilen van de felle wind Loopt men stampvoetend, Klappertandend van de kou.

Gelukkig en tevreden zit men aan het vuur Terwijl de regen buiten allen doorweekt.

Men begeeft zich nu op het ijs, Met kleine pasjes, bang om te vallen.

Wie te vlug schaatst, gaat onderuit, Maar steeds probeert men het weer, tot het ijs krakend breekt.

De sirocco-wind breekt los en voert Een gevecht tegen de andere winden.

Dat is pas winter! Maar toch is iedereen blij.

Bron: Jos van Leeuwen. Vivaldi: Monografie over leven en werk van de Italiaanse componist (1678 – 1741). Gottmer, Haarlem, 1992.

Vivaldi op de hitlijsten Vivaldi houdt de vaart er goed in, al valt of staat de muziek met de uitvoering. Er is amper muziek waarvan zoveel opnamen zijn verschenen, maar de verschillen tussen de uitvoeringen zijn enorm. De Britse (punk)violist Nigel Kennedy haalde er zelfs de hitlijsten van de popmuziek mee en ook violiste Janine Jansen brak met haar uitvoering records in het download circuit. Er bestaan ook tal van alternatieve versies, bijvoorbeeld voor gitaar, blokfluit, piano, accordeon, trombone, marimba, harp, saxofoon en twee piano’s. Amusant klinkt de bewerking van componist en musettespeler Nicholas Chédeville (1705 – 1782). Hij maakte in 1739, toen Vivaldi nog leefde, gebruik van een doedelzak en een draailier onder de titel ‘Les Saisons amusantes’. Schrijver en filosoof Jean Jacques Rousseau, die zich in zijn vrije tijd ook bezighield met muziek, schreef een bewerking voor fluitsolo. Componist Michel Corette (1707 – 1795) verwerkte het thema uit de lente van Vivaldi in zijn psalm ‘Laudate Dominum’, een vocale versie van deze muziek, en die zijn er wel meer.

Luister bijvoorbeeld op YouTube maar eens naar de Israëlische zangeressen van Carmel A-Capella of naar de Japanse a capella groep Aura.

Heel apart klinkt ook de versie door het trio van jazzpianist Jacques Loussier en de originele bewerking voor onder meer slagwerk, tabla, hakkebord en stadsrumoer vanaf tape door de hedendaagse Noorse componist Terje Tønnesen. Violist Rudolfo Richter combineert Vivaldi heel verrassend met een strijkkwartet van de Amerikaanse componist John Cage (1912 – 1992). Nog vreemder is ‘Vivaldi, the four seasons

Figuur 2. Vocale versie van de lente uit Vivaldi’s ‘Vier Jaargetijden’ van Michel Corette.

Figuur 3. Afbeelding van de CD-hoes van ‘The 7 Seasons’ van Vivaldi/ Kuusisto.

recomposed’ van de hedendaagse componist Max Richter.

Deze Britse componist is vooral bekend van Sleep, een acht uur durend werk dat alle fasen van de slaap doorloopt, van sluimeren tot diep slapen (in de zomer van 2017 heeft Richter zelf deze muziek in de nachtelijke uren uitgevoerd in het Concertgebouw in Amsterdam; een unieke gebeurtenis met de vele concertgangers in pyjama en met een slaapmatje). Vivaldi Recomposed klinkt in de versie van Richter minder verstillend en zit vol onverwachte wendingen. Richter heeft in zijn jeugd naar eigen zeggen te veel naar Vivaldi geluisterd: “Je kunt wel over de mooiste bergweg van de Alpen rijden, dacht ik, maar als je dat elke dag doet, dan komt er een moment dat je de schoonheid niet meer ziet. Ik moest een nieuw pad zoeken door hetzelfde landschap.”

Van de ‘Vier jaargetijden’ van Vivaldi zijn inmiddels ontelbaar veel uitvoeringen verkrijgbaar die steeds weer nieuw leven in de brouwerij brengen. Violist Gidon Kremer, bekend om zijn bijzondere vondsten, combineerde Vivaldi’s werk met de ‘Cuarto estaciones porteñas’ van de Argentijnse componist Astor Piazolla (1921 – 1992): het Italiaanse weer versus het klimaat van Buenos Aires met warme zomers en zachte winters. De Finse componist en violist Jaako Kuusisto schreef in 1996 ‘The 7 Seasons’, een driedelige suite voor strijkorkest die hij combineerde met vier delen uit Vivaldi’s vier jaargetijden: meidag, wind, water en eerste sneeuw.

De wereld rond in vier jaargetijden Violist Pekka Kuusisto, inderdaad de broer van bovengenoemde Jaako, speelt een rol in een film over Vivaldi’s ‘Vier jaargetijden’. De Australische filmmaker Tim Slade kwam op het originele idee om de natuur tijdens de vier seizoenen op vier verschillende plaatsen in de wereld te verkennen, met Vivaldi gespeeld door een viertal beroemde violisten.

Zijn film uit 2007 heeft verschillende prijzen gewonnen. Een Japanse violiste opent de reis en speelt bij beelden van de kersenbloesems in Tokyo. Vervolgens reist een Australische violist naar het noorden om de muziek van de zomer te delen met de Thursday Island Community, terwijl de moesson begint. De herfst speelt in New York City en de winter in het ijzig koude Lapland, gespeeld door Pekka Kuusisto. En mocht u denken, waar ken ik die naam ook alweer van? Hij was twee jaar geleden nog te gast bij het Prinsengrachtconcert in Amsterdam waar hij de show stal met Finse volksmuziek.

Dat waren nog eens tijden; er kon gewoon gereisd worden om op te treden voor een uitzinnig publiek. Hopelijk keren die tijden snel terug.

Meteorologica 1 - 2021

29

In Memoriam Paul Crutzen (1933 – 2021) Thomas Röckmann (UU/IMAU), Wouter Peters (WUR/RUG), Laurens Ganzeveld (WUR), Maarten Krol (WUR/IMAU), Rupert Holzinger (UU/IMAU) De Nederlandse atmosferisch chemicus en Nobelprijswinnaar prof. Paul Crutzen is op 28 januari 2021 op 87-jarige leeftijd overleden in zijn woonplaats Mainz in Duitsland. Crutzen, die de menselijke invloed op de ozonlaag ontdekte en de concepten ‘Antropoceen’ en ‘nucleaire winter’ in de wetenschappelijke wereld introduceerde, inspireerde de huidige generatie Nederlandse atmosfeerwetenschappers met zijn belangrijke bijdragen aan wetenschap en maatschappij. Een halve eeuw lang was Paul Josef Crutzen een van de belangrijkste personen in de atmosferische wetenschappen. Met hem verliest de vakgemeenschap een van de meest briljante, innovatieve en impactvolle denkers van onze tijd. Van 1997 tot 2002 was Crutzen hoogleraar atmosferische natuurkunde en chemie aan het Instituut voor Marien en Atmosferisch Onderzoek Utrecht (IMAU).

Stratosferische ozonlaag en Nobelprijs In zijn lange carrière leidde het onderzoek van Crutzen herhaaldelijk tot ontdekkingen met een enorme relevantie voor de maatschappij. Zijn bekendste bijdrage is de ontdekking van de rol van stikstofoxides (NO en NO2) in de afbraak van ozon (O3) in de stratosfeer. Voor het eerst realiseerden wetenschappers zich dat chemische stoffen die op aarde zijn geproduceerd invloed kunnen hebben op de ozonlaag 25 km hoger. Crutzens collega’s Mario Molina en Sherwood Rowland ontdekten dat andere antropogene gassen, namelijk de chloorfluorkoolwaterstoffen (cfk’s), hetzelfde doen. Deze studies dateren van meer dan tien jaar voordat het gat in de ozonlaag boven Antarctica werd ontdekt. Het leidde tot snel begrip van de oorzaken en bespoedigde het verbod op cfk’s in het Montrealprotocol, de wereldwijde afspraak om de ozonlaag te beschermen. Voor hun baanbrekende wetenschappelijke bijdragen kregen de drie wetenschappers in 1995 de Nobelprijs voor de Scheikunde toegekend. In dat jaar was Thomas Röckmann, inmiddels hoogleraar atmosferische fysica en chemie aan het IMAU, promovendus aan het Max Planck Instituut voor Chemie (MPIC) in Mainz, waar Paul Crutzen directeur was: “Voor mij bevestigde Pauls Nobelprijs mijn eerdere beslissing om voor mijn onderzoek een richting te kiezen waarmee ik impact op de maatschappij kon hebben.”

Invloed op de Nederlandse atmosfeerwetenschap en atmosfeerwetenschappers De Nobelprijs was niet alleen een persoonlijke eer voor Paul Crutzen. Hij verstevigde ook de positie van het veld van atmosferische scheikunde als een wetenschappelijke discipline. Het veld groeide en grote internationale samenwerkingen werden opgezet. Paul Crutzen werd in 1997 aangesteld als deeltijdhoogleraar aan het IMAU, waar hij de samenwerking tussen het MPIC en Nederlandse universiteiten en onderzoeksinstituten intensiveerde, die tot op heden voortduurt. Eerder stond hij al aan de wieg van het satellietinstrument Sciamachy (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography) dat door Nederland, Duitsland en België werd ontwikkeld voor de ESA. Met Sciamachy zijn van 2002 – 2012 wereldwijde metingen gedaan van de ozonlaag, luchtvervuiling en broeikasgassen, zoals kooldioxide en methaan.

Ook ondersteunde Crutzen het opstarten van ozonlaagmetingen die het KNMI uitvoert in De Bilt en in Paramaribo.

Op modelleergebied werd Nederland begin jaren negentig betrokken bij het Europese SINDICATE project (Study of the Indirect and Direct Influences on Climate of Anthropogenic 30

Meteorologica 1 - 2021

Trace gas Emissions) dat als een van de eersten atmosferische chemie toevoegde aan een klimaatmodel.

Door de samenwerking binnen zulke grote projecten startte de carrière van vele jonge onderzoekers uit die periode. Zo herinnert Wouter Peters (nu hoogleraar aan de Wageningen Universiteit en de Rijksuniversiteit Groningen) zich de kennismaking met Paul Crutzen in Suriname, waar hij als jonge masterstudent Meteorologie en Fysische Oceanografie mee mocht met een vliegtuig boven het regenwoud van Suriname in het LBA-CLAIRE project. Samen gooiden ze een frisbee in de snikhete zon op het asfalt van luchthaven Zanderij. Op de terugweg in de auto naar Paramaribo boden Paul Crutzen en Jos Lelieveld hem een baan als PhD-student aan, die in 2002 tot Wouters promotie leidde. “Paul was een ontzettend geïnteresseerde en vrolijke man, die de tijd nam om ideeën uit te wisselen met de jonge PhD-student en postdocs bij het project”, aldus Peters, “en hij genoot elke dag opnieuw van het idee dat we daar boven de jungle misschien wel iets nieuws zouden ontdekken. Echt aanstekelijk.” Ook Rupert Holzinger (nu universitair hoofddocent aan het IMAU) herinnert zich deze meetcampagne met warme gevoelens. “Ik was destijds promovendus aan de Universiteit Innsbruck en wij stonden in de belangstelling vanwege onze nieuwe massaspectrometer, de PTR-MS, die wij toen op uitnodiging van Paul Crutzen en Jos Lelieveld voor de eerste keer in een vliegtuig monteerden om metingen te doen. Later werd ik als postdoc aangesteld in Crutzens groep in Mainz, waar ik nog vele mooie meetcampagnes mocht doen.” De kracht van Paul Crutzen was zijn vermogen om nieuwe ideeën te opperen. “De mensen vertrouwden hem en wilden helpen. Alles leek hem zo makkelijk af te gaan, maar ik weet dat hij een keiharde werker was,” memoreert Rupert Holzinger.

De loopbaan van Maarten Krol (nu hoogleraar aan de Wageningen Universiteit en ook werkzaam bij het IMAU) is ook sterk beïnvloed door Paul Crutzen. “Tijdens een promotietraject in de wat stoffige theoretische chemie in Leiden woonde ik een lezing bij, waar Paul vertelde over het ontrafelen van de chemie die het jaarlijkse gat in de ozonlaag boven de Zuidpool veroorzaakt. Hier wilde ik meer van weten!

Gelukkig kreeg ik in 1992 de kans postdoc te worden aan het IMAU.” Bijzonder is dat Jos Lelieveld, destijds leerstoelhouder bij het IMAU en Crutzens eerdere promovendus, Crutzen zou opvolgen als directeur van het MPIC nadat Paul met pensioen ging, en Thomas Röckmann, vroeger in Mainz, op zijn beurt Jos Lelieveld opvolgde aan het IMAU om daar de onder-

zoekslijn atmosferische fysica en chemie voortzetten.

Nucleaire winter en Anthropoceen In 1982 introduceerde Paul Crutzen samen met John Birks het concept van de ‘nucleaire winter’. De enorme explosies van een potentiële kernoorlog zouden grote hoeveelheden rook in de stratosfeer injecteren en daar het zonlicht absorberen.

Dat zou niet alleen leiden tot afkoeling van het aardoppervlak, maar ook tot verlies aan landbouwproductie en daarmee tot wereldwijde honger. Onnodig te zeggen dat Pauls onderzoek hierdoor ook de wereldwijde politiek beïnvloedde.

Crutzens meest blijvende nalatenschap is zijn wetenschappelijke introductie van de term ‘Antropoceen’. Naar aanleiding van zijn onderzoek naar de impact van de mens op het klimaat op aarde, suggereerde hij dat de mens door de industrialisatie de belangrijkste beïnvloedende factor was geworden. Hij zei dat James Watts uitvinding van de stoommachine in 1784 het begin was van een nieuwe geologische periode, het Antropoceen, dat volgt op het Holoceen, het geologische tijdperk dat het klimaat op aarde had bepaald sinds het einde van de laatste ijstijd.

Het is niet verbazingwekkend dat Paul Crutzen de antropogene klimaatverandering als een grote bedreiging zag en dat hij één van de eerste was die ‘climate engineering’ overwoog: technologie Paul Crutzen (foto: Wikipedia, Teemu Rajala). als ultieme optie om catastrofale klimaatverandering te voorkomen. besloot hij zijn passie voor de natuurwetenschappen te volgen.

Zo raakte hij geïnteresseerd in de atmosferische wetenschapOngebruikelijke wetenschappelijke carrière pen en begon hij in 1963 aan zijn carrière als wetenschapper.

Ook al werd Crutzen na het ontvangen van de Nobelprijs een Hij behaalde zijn doctorstitel in de Meteorologie aan de wetenschappelijke ster, hij leidde een bescheiden en eenvouUniversiteit van Stockholm in 1973, werkte aan de Univerdig leven. Hij bezat nooit een auto en liep altijd vanuit zijn siteit van Oxford in Engeland en aan het National Center kleine huis in Mainz naar zijn werk. Ook hield hij niet van for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, voordat hij reizen. Ondanks zijn enorme wetenschappelijke en maatdirecteur werd van het Max Planck Instituut voor Chemie te schappelijke invloed, kenden zijn collega’s hem persoonlijk Mainz. Daar vestigde hij zich en werkte hij tot het einde van als een kalme en vriendelijke man. Opgegroeid als jongen zijn carrière. uit de Amsterdamse arbeidersklasse, stond hij altijd met twee We zullen Paul allemaal erg missen als een inspirerende benen op de grond, ook al waren zijn onderzoeksideeën vaak wetenschapper, een briljante geest, een zorgzame mentor en verreikend. een vriendelijke collega.

Zijn professionele carrière was ook erg ongebruikelijk.

Eerst studeerde hij civiele techniek en begon daarna zijn loopDankwoord baan met het bouwen van bruggen en huizen. Nadat hij vlak Delen van deze tekst verschenen eerder op de websites van de na de oorlog met zijn vrouw Terttu naar Zweden was verhuisd, Universiteit Utrecht en het KNMI. Meteorologica 1 - 2021

31

Darcy’s sneeuw niet heel bijzonder Hylke de Vries, Lars van Galen, Geert Jan van Oldenborgh (KNMI) Storm Darcy op zondag 7 februari 2021 was uitzonderlijk. Een pak sneeuw en een stormachtige oostenwind leidden tot ‘code rood’ voor het hele land. Er reden nauwelijks treinen en op de wegen ontstonden grote problemen. Meteorologisch was het een ongewone situatie: meestal krijgen we sneeuw aan het eind van een vorstperiode, maar nu aan het begin. Er lag geen ‘typisch’ hogedrukgebied boven Scandinavië, maar een zuidwaartse slinger in de straalstroom zorgde ervoor dat koude Siberische lucht ons kon bereiken. Een opdringend lagedrukgebied boven Frankrijk was echter de aanjager: de zachte lucht in dit laag botste met de Siberische lucht – hierdoor werd Nederland het strijdtoneel, met als gevolg een felle oostenwind en sneeuwval. Later in de week kwam het Scandinavisch hoog er alsnog en door het aanwezige sneeuwdek werd de afkoeling versterkt. Hieronder plaatsen we de sneeuw die Darcy bracht in de context van een opwarmend klimaat.

Sneeuwdekmetingen Sinds 1957 meten de vrijwillige waarnemers van het KNMI niet alleen de neerslaghoeveelheid, maar rapporteren zij ook de dikte van het sneeuwdek. Dit gebeurt elke ochtend om 8 uur UTC (zie Figuur 1 voor de waarnemingen van maandag 8 februari 2021). Tot 2003 werd de sneeuwdikte doorgegeven in 10 verschillende klassen. Sindsdien gebeurt dat in 100 klassen, waarvan het merendeel de dikte in centimeter aangeeft.

Om de reeks homogeen te maken hebben we de recente jaren naar de oude klassen ‘vertaald’.

Dit lijkt een vrij nauwkeurig proces. Toch is het lastig om sneeuwdikte objectief te meten, met name de representativiteit voor de omgeving bij harde wind. Op veel plaatsen leidden Darcy’s winden tot stuifsneeuw, waardoor de sneeuw zich ophoopte in duinen van soms wel een meter hoog. Hiervoor bestaan aparte sneeuwdekcodes. De code 999 “sneeuwhopen” hebben we hier omgezet naar een sneeuwhoogte van 5 cm, maar dit getal is zeer onzeker in het geval van sterke wind.

Als maat voor de overlast van de sneeuw hebben we gekozen voor de hoogste dagwaarde van de sneeuwdikte gemiddeld over Nederland, net als in Van Oldenborgh en De Vries (Meteorologica, maart 2018, 24-25), zie Figuur 2. Het idee is dat de overlast groter is als er meer sneeuw ligt, of als het sneeuwdek een groter gebied bestrijkt. Voor de winter van 2021 hebben we de niet-gevalideerde data gebruikt die op maandagmiddag 8 februari beschikbaar was. Deze bedraagt 38 mm.

Niet erg zeldzaam Om het sneeuwdek van 8 februari 2021 in context te plaatsen, hebben we de reeks van Figuur 2 beschreven met een Generalised Extreme Value (GEV) distributie. We hebben de distributie met de wereldgemiddelde temperatuur geschaald om klimaatverandering mee te nemen. Uit de fit volgt dat de kans op minstens zoveel sneeuw als dit jaar ongeveer 25 procent per jaar is (met een onzekerheidsmarge van 6 tot 50 procent). Anders gezegd: de hoeveelheid sneeuw van storm Darcy kunnen we in het huidige klimaat gemiddeld eens per vier jaar verwachten (eens per vijf jaar als we hierboven 10 cm sneeuwdikte aannemen voor code 999). De hoeveelheid sneeuw (tot 8 februari 2021) was dus niet erg zeldzaam, zelfs niet in ons huidige, warmere klimaat. De overlast werd vooral door de combinatie van wind en stuifsneeuw veroorzaakt: “the wrong kind of snow”.

Trend in sneeuwdikte De maximale sneeuwdikte varieert sterk tussen jaren. De groene lijn in Figuur 2 laat het 10-jaars lopend gemiddelde zien. De maximale sneeuwdikte is geleidelijk afgenomen 32

Meteorologica 1 - 2021

Figuur 1. Sneeuwdek in Nederland op 8 februari 2021.

sinds 1955; van ongeveer 60 millimeter naar rond de 30 millimeter. Kortom, ruwweg een factor twee minder sneeuw. De GEV-fit geeft een afname van zo’n 50 procent in sneeuwdikte sinds 1955, met een marge van 10 tot 80 procent. Het is dus nagenoeg zeker dat het maximale sneeuwdek van het jaar in Nederland sterk is afgenomen.

Dit komt overeen met de theorie van sneeuwtrends. Waar temperatuur de beperkende factor is, zoals in Nederland, neemt de hoeveelheid sneeuw af door de opwarming. Echter, waar het koud genoeg is en de hoeveelheid vocht in de atmosfeer de mate van sneeuwval bepaalt, zoals in Scandinavië, Rusland en hoog in de Alpen, neemt sneeuwval juist toe bij hogere temperaturen. Voor Nederland verwachten we dus een verdere afname van de hoeveelheid sneeuw in de toekomst.

Figuur 2. Tijdreeks van jaarlijks maximum in de gemiddelde sneeuwdikte over Nederland. De groene lijn geeft het 10-jaars lopend gemiddelde weer.

WEERBEELDEN

Foto 1. Stratocumulus translucidus boven het Deelerwoud (Nationaal Park Veluwezoom) op 13 november 2020 (foto: Ard Krikke).

Foto 2. Meetlocatie S5 (West-Groenlandse ijskap, 67.094 °N, 50.069 °W, 560 m hoogte) op 9 september 2020 (zie artikel op pagina 16). Het ruwe ijsoppervlak met ijsheuvels, smeltwaterkanalen, moulins en in de verte gletsjerspleten is bedekt met een laagje sneeuw (ongebruikelijk voor deze tijd van het jaar). Naast de helicopter zijn de weerstations van het IMAU/UU en van PROMICE (Denemarken) te zien. Foto genomen door Maurice van Tiggelen (IMAU) met behulp van een drone.

Meteorologica 1 - 2021

33

Het E-woord

column

Leo Kroon

Op het moment dat ik dit schrijf verdwijnen de laatste restjes sneeuw, restanten van de koudegolf die Nederland, zelfs in deze tijden van Global Warming, nog mocht meemaken.

Maar was het wel een officiële koudegolf? De Bilt kende 7 ijsdagen (7 – 13 februari, al was het op de 11e kantje boord met Tmax = -0.1 °C) en twee nachten met een minimumtemperatuur lager dan -10°C (12 en 13 februari, en ook hier was de 11e met Tmin = -10.0 °C een randgeval). Afijn, in de officiële KNMI-lijst van koudegolven komt deze vorstperiode niet voor, dus hij zal wel net niet aan de strenge eisen hebben voldaan. Desondanks stond een week geleden half Nederland op het ijs: je moet de kansen grijpen als ze er zijn, nietwaar?

Op zo’n moment moet ik terugdenken aan Jan Uitham. Jan wie(?) zal u denken. Wel, Jan Uitham, degene die in 1963 na Reinier Paping als tweede finishte in Leeuwarden na een helse schaatstocht. Temperaturen dik onder nul en er stond een straffe noordoostenwind. Tot Bolsward kon hij Reinier nog aardig bijbenen, maar toen waren er nog zo’n 100 kilometer te gaan. In Harlingen lag Reinier 3 minuten en in Franeker al 11 minuten voor op zijn naaste rivalen, waaronder Jan. Vlak voor Dokkum kwamen ze Reinier tegen die toen al op de terugweg naar Leeuwarden was. Hij was niet meer te achterhalen. Jan finishte uiteindelijk als tweede met 22 minuten achterstand op de winnaar en verdween, in tegenstelling tot Reinier, enigszins in de vergetelheid. Het was de ultieme deceptie: een prestatie van jewelste leveren maar slechts tweede worden. Zijn prestatie was er niet minder om. Van de 568 wedstrijdrijders wisten er slechts 57 binnen 2 Aangepast Hellmanngetal (H*, zie tekst) voor elke Elfstedentocht Datum tocht H*

34

Meteorologica 1 - 2021

4/1/1997

87.6

26/2/1986

135.0

21/2/1985

192.9

18/1/1963

188.5

14/2/1956

102.3

3/2/1954

98.7

8/2/1947

209.8

22/1/1942

135.7

6/2/1941

153.7

30/1/1940

205.5

16/12/1933

70.5

12/2/1929

116.8

27/1/1917

56.0

7/2/1912

55.9

2/1/1909

65.0

uur na de winnaar binnen te komen. Jan zou uiteindelijk zes keer meedoen en de tocht uitrijden, de laatste keer in 1997 als 72-jarige. Hij overleed in 2019 op 94-jarige leeftijd.

Je zou denken dat het plaatsvinden van zo’n tocht en het koude weer, om preciezer te zijn, koudegolven, wel ongeveer met elkaar moeten samenvallen. Nou, dat valt vreemd genoeg ietwat tegen. Van de 15 tochten waren er 5 (1912, 1917, 1933, 1941 en 1985) die niet in of vlak na een koudegolf werden verreden. Nou hoeft het natuurlijk niet altijd erg hard te vriezen om ijs van voldoende dikte te hebben, als het dan maar lang genoeg vriest en de ijslaag overdag niet te veel smelt. Dat is na te gaan, hoewel de weerstatistieken voor De Bilt natuurlijk wel wat afwijken van die van Friesland, maar een kniesoor die daarop let. We berekenen daartoe een aangepast Hellmanngetal (H*) en wel over de periode van 1 november tot en met de dag van de tocht. Normaal loopt de berekening tot 31 maart. Maar ja, de dagen na de tocht doen er voor het besluit om de tocht te laten doorgaan natuurlijk niet meer toe. Alle negatieve daggemiddelde temperaturen (maal -1) vanaf 1 november worden opgeteld en dat geeft dan een indicatie hoe koud de winter was tot en met de dag van de tocht. De resultaten tonen een grote variatie: waarden lopen uiteen van 55.9 (1912) tot 209.8 (1947). Natuurlijk spelen wind en sneeuwval ook een rol bij de groei van het ijs, en waarschijnlijk nog wel meer zaken, maar die heb ik gemakshalve maar even buiten beschouwing gelaten. Het is tenslotte makkelijk om dingen moeilijk te maken. Overigens, de waarde voor 1963 is hoog (188,5) maar niet extreem hoog. Drie andere jaren (1940, 1947 en 1985) hadden een hoger getal.

Opvallend is dat de drie laagste waarden in het begin van de vorige eeuw vielen, namelijk in 1909, 1912 en 1917. Wellicht vroren de sloten toen sneller dicht, óf men schaatste op dunner ijs, en er was waarschijnlijk minder publiek.

Afijn, terug naar 2021. Als we het aangepaste Hellmanngetal berekenen tot en met 14 februari, de laatste dag in De Bilt met een negatieve daggemiddelde temperatuur, dan komen we uit op een miezerige 36.3. Dat is nog niet de helft van de waarde 87.6 bij de laatste tocht in 1997. Kortom, alle hoopvolle twinkeling in de ogen van Erben Wennemars ten spijt, zat een tocht er nog lang niet in. Om hetzelfde Hellmanngetal als in 1997 te bereiken hadden we nog minstens 10 dagen met een daggemiddelde temperatuur van -5°C nodig voordat het ijs dik genoeg zou zijn geweest. Jammer, maar een Elfstedentocht zat er blijkbaar dit jaar weer niet in. Verdraaid, heb ik toch nog het E-woord gebruikt!

Sponsors van de Nederlandse Vereniging ter Bevordering van de Meteorologie

Werken bij KNMI: the best place to be voor onderzoekers!

Colofon Redactie Hoofdredacteur: Richard Bintanja (e-mail: richard.bintanja@knmi.nl, tel: 030-2206499).

Redactieleden: Wim van den Berg, Aarnout van Delden, Robert Mureau, Rob Sluijter, Fiona van der Burgt en Ben Lankamp.

Artikelen en bijdragen Deze dienen 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).

Penningmeester en administratie: Mike Budde (penningmeester@nvbm.nl) Vormgeving: Colorhouse, Almelo Vermenigvuldiging: Colorhouse, Almelo

Abonnementen Alle leden van de NVBM zijn automatisch geabonneerd op Meteorologica. Ook niet-leden kunnen zich abonneren door 31,- euro voor vier nummers over te maken naar IBAN: NL66INGB0000626907, BIC: INGBNL2A, ten name van:

Lid worden van de NVBM Het lidmaatschap van de NVBM kost 55,- euro per jaar. Meer informatie hierover is te vinden op de NVBM website: www.nvbm. nl. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuur@nvbm.nl); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

NVBM-Meteorologica Postbus 464 6700 AL Wageningen

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: richard.bintanja@knmi.nl, tel: 0302206499).

onder vermelding van: “Abonnement Meteorologica” en uw adres.

Abonnementen worden telkens aangegaan voor een heel kalenderjaar; bij tussentijdse betaling worden de reeds verschenen nummers van dat jaar toegestuurd. Voor abonnees in het buitenland zijn de kosten 38,- euro per jaar. Ook losse nummers kunnen op deze manier worden besteld (zolang de voorraad strekt) voor 10,- euro per stuk, onder vermelding van de gewenste jaargang en nummer(s).

Instellingen betalen 65,- euro voor een abonnement. Een student-abonnement kost 16,- per jaar. Opzeggingen per email naar het bestuur (bestuur@nvbm.nl); hierbij geldt een opzegtermijn van drie maanden.

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

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

Meteorologica 1 - 2021

35