Extreme regen, geen eenvoudig verhaal
Het belang van regen valt niet te onderschatten. Onze landbouw, waterbevoorrading, natuur en industrie hangen allemaal af van de hoeveelheid water die beschikbaar is. In de zomer van 2021 werd duidelijk dat dat niet te veel mag zijn; de zomers daarvoor kregen we dan weer te maken met het andere uiterste. Nu klimaatverandering ook in de Benelux een steeds duidelijker probleem wordt, willen we begrijpen hoe het in de toekomst gesteld zal zijn met de watervoorraad. Klimaatverandering is geen mysterie meer: verschillende vragen kunnen we al goed beantwoorden. Maar geldt dat ook voor regen? Ondanks dat regen zo aanwezig is in onze omgeving, blijven we op moeilijkheden stuiten wanneer we er uitspraken over willen doen. In deze blog licht doctoraatsonderzoeker Jorn Van de Velde van de UGent het probleem toe van voorspellingen van (extreme) regen, nu en in de toekomst.
- Volg de weerupdates op de voet via Facebook en Twitter
- Volgen jullie al de weerberichten op Youtube?
- Bekijk het weerbericht voor de komende dagen
Deelnemen aan discussie? Ben je geïnteresseerd om deel te nemen als weeramateur of liefhebber van het weer aan het weerforum? Onderaan dit artikel krijg je bliksemsnel & gratis toegang tot alle reacties. Je kan ook je eigen weerfoto’s opladen.
Verschillende schalen van regen
Om te begrijpen waarom regen nog steeds voor uitdagingen zorgt, moeten we stilstaan bij de structuren waardoor regen ontstaat. Deze structuren kunnen op verschillende schalen voorkomen. Op grote schaal denken we bijvoorbeeld aan lagedrukgebieden, terwijl we op de kleinste schalen naar convectiesystemen kijken. Deze twee voorbeelden verschillen sterk in zowel ruimte als tijd. Als we met klimaatmodellen een inschatting voor de toekomst willen maken, moeten zowel die ruimtelijke als tijdsaspecten goed zitten om regen helemaal te kunnen vatten. Dat is niet voor elke schaal even eenvoudig.
Op Europese schaal doen lagedrukgebieden ertoe
Als we naar de grootste relevante schaal kijken, wat neerkomt op pakweg Europa, dan zijn zoals reeds aangehaald lagedrukgebieden het meest relevant om regen(hoeveelheden) te begrijpen. Gezien onze meteorologische kennis, zou je niet te veel problemen verwachten met lagedrukgebieden. Dat is in zekere zin waar. Binnen klimaatmodellen geven depressies een vrij goed beeld van de toekomstige neerslag. Een cruciale vraag is echter wáár de neerslag zal vallen, en dat blijkt nog iets moeilijker.
Lagedrukgebieden aan het oppervlak ontstaan door de golfbewegingen op 500 hPa (ongeveer 5,5 km boven het aardoppervlak). Die golfbewegingen, in de wel beter gekende straalstroom, zouden beïnvloed kunnen worden door de snelle(re) opwarming van de Noordpool. Hoe de golfbewegingen in de straalstroom exact zullen veranderen, is echter nog steeds niet helemaal duidelijk, waardoor het moeilijk is om te becijferen hoe neerslagpatronen in Europa zullen veranderen.
- Lees hier meer over de straalstroom van de toekomst.
Noodweer juli 2021
Een extreem voorbeeld van de link tussen de straalstroom en extreem weer is het lagedrukgebied dat de overstromingen in juli 2021 veroorzaakte. De hoeveelheid regen die in een beperkte regio viel was heel hoog, doordat het lagedrukgebied uitzonderlijk lang ter plaatse bleef. Zo’n situatie, waarin weer ‘blijft hangen’ of stationair is, werkt in het geval van een hogedrukgebied evengoed hittegolven in de hand en kan ontstaan door sterke golfbewegingen in de straalstroom.
Het is moeilijk om nu cijfermatig te kunnen duiden of we dit hier nog zullen meemaken. Het beperkte onderzoek over zo’n stationaire lagedrukgebieden geeft echter wel aan dat we er meer kunnen verwachten, maar daar eindigen de projecties voorlopig.
Neerslagfronten
Op een iets fijnere schaal kunnen we fronten bekijken. Zowel een koudefront als warmtefront kunnen regen met zich meebrengen, al zal dat in het geval van een koudefront gewoonlijk heviger zijn. Als koudefronten en warmtefronten op het punt staan te passeren, kunnen deze met behulp van weermodellen goed weergegeven worden en kunnen we de fijne details begrijpen aan de hand van radarbeelden. Dat helpt om te weten of we nog net op tijd thuis kunnen geraken alvorens het begint te regenen.
Als we binnen klimaatprojecties echter neerslag willen begrijpen, kunnen we uiteraard geen beroep doen op radarbeelden. Gezien de langere termijn waarvoor we willen rekenen, moeten we gemiddeldes samennemen over een ruimere oppervlakte – terwijl het net kleine lokale verschillen zijn die kunnen betekenen of het ergens zal overstromen of niet. Dit is een van de uitdagingen wanneer we het over klimaatmodellering hebben: hoe vertalen we gemiddeldes naar een effectieve impact? Bij de gemiddelde neerslag die we verwachten van een lagedrukgebied is dit makkelijker, omdat het per definitie een groter gebied omvat. Hoe gedetailleerder we willen werken, hoe uitdrukkelijker die vraag echter naar boven komt.
Kleinschalige neerslagsystemen
De vraag naar detail komt nog duidelijker naar boven wanneer we een per definitie kleinschalig weerfenomeen bekijken: convectie. Convectie is een belangrijk fenomeen om correct te simuleren binnen klimaatmodellen, omdat de neerslag die daardoor ontstaat veel schade kan toebrengen in stedelijke omgevingen. Vanwege zowel de korte tijdspanne als de fijne ruimtelijke schaal waarop convectieve neerslag en onweer kunnen ontstaan, is het echter een uitdaging om dit goed in kaart te kunnen brengen. Heel lang waren klimaatmodellen te ruw om dit zelfs te kunnen weergeven. In de plaats daarvan werkte men met een set parameters die het proces beschreven. Deze parameters schieten vaak echter tekort wanneer er vergeleken wordt met waarnemingen, wat leidt tot fouten en onderschattingen. Dat betekent dan weer dat het uitdagend is om nauwkeurige uitspraken te kunnen doen over overstromingen binnen de stad.
- Lees hier meer over het ontstaan van overstromingen bij extreem weer.
Weermodellen verbeteren
De voorbije 10 jaar is hierin echter grote vooruitgang geboekt. Enerzijds worden zelfs de globale klimaatmodellen steeds fijner, waardoor de mogelijkheid om zowel op grote als kleine schaal uitspraken te doen, toeneemt. Anderzijds zijn er steeds meer modellen die voor een beperkt deel van het aardoppervlak heel fijne simulaties kunnen laten lopen waarin convectie en andere processen weergegeven worden. Elk van deze modellen vraagt wel stevige rekentijd en computerkracht, waardoor er bijvoorbeeld nog maar heel weinig verschillende modelsimulaties beschikbaar zijn. Het is echter pas met verschillende modellen dat we gefundeerde uitspraken kunnen doen over de verwachtingen op lange termijn. Het is nog slechts een kwestie van jaren vooraleer we daar zullen geraken, wat onze informatie ook over convectie zal verbeteren.
Zoeken en sleutelen naar een oplossing in de toekomst
Het is duidelijk dat er nog verschillende uitdagingen zijn op het vlak van neerslagmodellering, al wordt er hard aan gewerkt om neerslag in al zijn facetten nog beter te begrijpen, te beschrijven en te modelleren. De vraag rijst echter of we alle informatie op elk moment nodig hebben. Op basis van de modellen die we al hebben, de achterliggende fysica en de observaties die we tot nu toe hebben, begrijpen we immers al veel van wat op ons afkomt. Veel is echter niet ‘alles’. Alles zal uiteraard nooit mogelijk zijn, maar een zo volledig mogelijk plaatje stelt ons wel in staat om ons beter voor te bereiden.
Tegelijkertijd hangt de noodzaak daarvan af van de vragen die we stellen. Als we de toename in gemiddelde neerslag over een langere termijn willen weten, hebben we met de huidige technologie het antwoord al. Als we het willen hebben over een toename van het aantal overstromingen, dan kunnen we een inschatting maken, maar dan moeten we wel meegeven dat verschillende factoren nog voor onzekerheid kunnen zorgen. Het blijft dus zoeken en sleutelen, maar al doende weten we wel steeds beter wat er op ons afkomt.
