Is de warmte een uitzondering of een trend?

Bosbranden van Griekenland, Portugal, Australië, Californië tot in Zweden en Siberië. Hittegolven in Alaska, Canada, Californië, Japan, Zuid Korea en heel West Europa. In Lissabon 45 graden, Sevilla 39, Nederland 35 graden en in Turku (Zuid Finland) 32 en in Oslo en Stockholm 30 graden. In Seoul (Zuid Korea) werd het 39 graden. Op 2 augustus was het bij Svalbard, nabij de Noordpool slechts 19,5 graden Celcius, maar dat is wel 14 graden warmer dan het daar gemiddeld op die datum was tussen 1981 en 2011. Het water voor de kust van Florida, in de Golf van Mexico en de Caraïbische zee was 33 graden.  Dat belooft een goed jaar te worden voor de cyclonen.

Dat zijn geen voorspellingen maar gemeten waarden. Records in de weerstatistieken sneuvelden bij de vleet. Leuk voor de weermannen en -vrouwen op TV, die de records brengen alsof het tijden van wereldkampioenen betreft.  Maar in de records schuilen twee gevaarlijke boodschappen.

Gevaarlijke boodschap

De eerste boodschap luidt: Dit is uitzonderlijk, dus de kans dat het nog eens gebeurt is maar klein, maak je geen zorgen. Een gevaarlijke boodschap omdat dit kan leiden tot een onderschatting van de problemen die op ons afkomen. Aan grenzeloze onderschatting van het klimaatprobleem hebben we gedurende de afgelopen decennia toch al geen gebrek.

De tweede boodschap is: Het wordt kennelijk nog veel warmer dan volgens de allerberoerdste voorspellingen omtrent klimaatverandering. Immers we hebben het niet meer over 1 à 2 graden warmer, wat veel mensen wel lekker zouden vinden en wat we in Parijs als bovengrens hebben afgesproken, maar over meer dan 10 graden dan normaal, waarbij doden vallen. Dat is een onheilspellende boodschap. Daar moet je dan ook niet aan denken, dus klampt het nieuws zich maar vast aan de eerste boodschap.

De vraag is echter of we hier echt te maken hebben met een uitzonderlijke situatie of dat er een trend achter zit. Als er een trend achter zit, vraagt dat om een verklaring waarom de gemeten temperaturen nu al zo veel hoger zijn dan de klimaatvoorspellingen voor over 25 jaar.

Misleidende gemiddelden

Om te beginnen bij die voorspellingen met behulp van klimaatmodellen. Deze geven alleen misleidende gemiddelden. Men onderscheidt weliswaar verschillende gemiddelden boven land of boven zee, maar wel gemiddeld over de hele wereld en voor het hele jaar.  Die getallen zeggen dus niets over de maxima en de minima en al helemaal niets over de extremen die ééns in de zoveel jaar voorkomen.

Ook de temperatuur alleen zegt niet zo veel. Eenmaal in de buurt van de dertig graden gaat de luchtvochtigheid een belangrijke rol spelen. Zolang de lucht droog is kunnen wij het nog wel een poosje volhouden. De combinatie van hoge luchtvochtigheid en een temperatuur ruim boven de dertig graden kan echter dodelijk zijn.

Voor de gewassen is het juist andersom. De langdurige droogte bij hoge temperatuur zorgt voor dood gras, dode bomen en voedselgebrek voor het vee. Met de gemiddelden wordt dus verdoezeld dat het Arctische gebied al twee keer ze snel opwarmt als de rest van de wereld. Dat de zomers veel sterker opwarmen dan de winters en de dagen veel sterker dan de nachten. Er wordt ook verdoezeld dat kustgebieden met een frisse zeewind koeler zijn dan droge zandvlaktes midden in de woestijnen en dat gebieden met hoge luchtvochtigheid in combinatie met hoge temperatuur nu al onleefbaar zijn. Een voorspelling dat de aarde binnen enkele tientallen jaren gemiddeld 2 graden zal opwarmen zegt dus eigenlijk helemaal niets. Een dergelijke voorspelling is eigenlijk verontrustend geruststellend.

Niet sexy genoeg voor tv

Bestaan er dan geen modellen die de extremen wel kunnen voorspellen en liefst ook de kans op extremen voor verschillende landen of, liever nog, steden? Jawel, die modellen bestaan wel, maar omdat extremen nu eenmaal een grilliger verloop hebben dan gemiddelden is de betrouwbaarheid niet zo groot en omdat de uitkomsten per land en per jaar zo veel kunnen verschillen, kun je er niet zo veel mee. Dergelijke uitkomsten zijn niet sexy genoeg voor het nieuws op radio en TV en niet betrouwbaar genoeg voor politici om er klimaatbeleid op te baseren. Met zal er de schouders bij ophalen en verder alleen stilstaan bij de waan van de dag.

Eén van die modellen is gebaseerd op de waarneming dat er sinds 1960 wereldwijd een sterke toename van weerextremen heeft plaatsgevonden ten opzichte van een lange periode daarvoor. Dat weet men op grond van jaarringen in oude bomen op vele tientallen plaatsen in de wereld en metingen aan ijskernen die vele jaren geleden zijn ontstaan. Daardoor kan men tot circa 300 jaar terugkijken.

Straalstromen

Een tweede bron van informatie betreft een enorme reeks data over windsnelheden, luchtdruk en temperatuur van talrijke weerstations sinds 1948. Hieruit is geconcludeerd dat er een verandering optreedt van de straalstromen.

Straalstromen (jet streams) bestaan op beide halfronden van de aarde rond de polen (polar jet streams) en ook rond de aarde op onze breedtegraad (Subtropical jet streams). Die op het Noordelijk halfrond heet North Atlantic jet en is het best onderzocht.  Ze bevinden zich op grote hoogte ruim boven de 10 km en zijn een paar honderd kilometer breed en slechts een paar kilometer hoog. In die straalstroom komen windsnelheden van 100 tot 350 km per uur voor. Intercontinentale vliegtuigen kunnen op die hoogte enorm profiteren door met die winden mee te vliegen. Het zijn als het ware rivieren van lucht die met grote snelheid rond de aarde draaien.

De straalstromen ontstaan primair ten gevolge van grote verschillen in temperatuur en dus in luchtdruk tussen evenaar en polen. De warme lucht stijgt op vanaf de evenaar en daalt weer af naar de polen. Door de rotatie van de aarde ontstaat dan een luchtbeweging van West naar Oost en die concentreert zich in een relatief smalle en platte gordel met zeer hoge windsnelheden. Hoe groter het temperatuurverschil tussen polen en evenaar, des te sterker is de windsnelheid in de straalstromen. In de winter is het Arctische gebied veel kouder dan in de zomer, dus het verschil met de evenaar is dan groter en dan zijn ook de straalstromen op het Noordelijk halfrond het sterkst.

De sterke polaire straalstroom vormt een soort cirkelvormige grens tussen koude polaire lucht en warmere lucht aan de andere kant. Zolang de windsnelheid groot is, blijft die grens min of meer cirkelvormig en blijft de polaire lucht daarbinnen opgesloten. Als de windsnelheid minder wordt, gaan de straalstromen meer slingeren. Net als bij rivieren noemen we dat meanderen. Bij een rivier kan een stenige bodem als obstakel werken waardoor het meanderen begint, en zodra er bochten zijn, worden de bochten vanzelf steeds scherper totdat hele rivierlussen worden afgesneden er als het ware kortsluiting plaatsvindt tussen twee opeenvolgende bochten. Daarbij blijft dan een eiland over.

Bij de straalstromen op grote hoogte zijn er geen obstakels. Wel is er enige beïnvloeding doordat er een grote koele oceaan of een groot warm landmassief onder ligt. Dit bepaalt in grote lijnen waar de bochten liggen. Over het algemeen ontstaat er een grote bocht naar het zuiden boven het Oosten van de VS die via New York tot in Florida kan rijken. Dit betekent dat ten Noord-Oosten van die stroom in dat gebied koude polaire lucht doordringt. Aan weerskanten krijg je dan weer een bocht naar het Noorden. In het Westen boven Californië tot in Alaska en in het Oosten boven de Noord Atlantische oceaan over Groenland, waardoor deze gebieden relatief warme lucht aangevoerd krijgen. Uiteraard gaan er rondom de aarde vergelijkbare bochten ontstaan.

Op Youtube kun je leuke animaties van NASA zien. Het patroon van bochten is weliswaar ongeveer constant volgens dit schema maar wisselt toch. Het kan gedurende het jaar opschuiven en van jaar tot jaar een paar honderd kilometer meer naar Oost of West liggen. Door deze situatie kan het op geringere hoogte in de atmosfeer op de ene plaats relatief koud zijn en een paar honderd kilometer voorbij de straalstroom snikheet. Onder de grenzen van de straalstromen is het meestal onbestendig weer met talrijke fronten waar lage en hoge luchtdrukgebieden op elkaar botsen en veel neerslag ontstaat. In het verleden lagen Ierland en Schotland vaak in zo’n grensgebied.

De verandering die men vanaf 1960 en nog sterker vanaf 2000 heeft waargenomen is een sterke vertraging van de windsnelheden in de North Atlantic Jet gedurende de zomers. Dit gaat dus gepaard met veel sterkere meandering. De logische verklaring daarvoor is de relatief sterke opwarming van het Arctisch gebied.

Kortsluiting

Het venijn zit echter in de staart van dit verhaal. Als de bochten groot en sterk worden, ontstaan er dus niet alleen Oostwaartse straalstromen maar ook Noord- en Zuidwaartse en zelfs “kortsluitingen” waardoor zich eilanden van circulerende lucht vormen. Dit verschijnsel noemt men in goed Nederlands “jet stream blocking”.   Deze situatie heeft namelijk de neiging lange tijd min of meer stabiel te blijven.  Het zijn als het ware draaikolken die ondanks de snelle stroming min of meer dezelfde positie blijven behouden. Het verschijnsel is al tientallen jaren bekend, maar een recent artikel van Nakamura et al. in Science geeft geheel nieuwe inzichten in verband met de klimaatveranderingen. De conclusie van dit onderzoek is, dat het verschijnsel jet stream blocking vanwege klimaatverandering veel vaker zal voorkomen.

In 2018 is er een extreem stabiele jet stream blocking ontstaan, waarbij zich boven West Europa een groot gebied met hoge luchtdruk kon handhaven. Geen wind, geen buien en warme lucht vanuit Zuid en Oost Europa in combinatie met een felle zon aan een heldere hemel en een verhoogd broeikaseffect geven dan met elkaar een ongenaakbare hittegolf. Door deze “Jetstream blocking” ontstonden ook elders op de aardbol vergelijkbare hittegolven. Maar er ontstaan ook veel sterkere buien en periodes met extreme koude. In theorie kan dat in de toekomst ook anders uitpakken. Als het meanderende patroon verschuift en wij in een gebied met polaire lucht komen, zou het bij ons wel eens extreem koud kunnen worden. Of, als we op de grens van zo’n stromingspatroon zitten, extreem nat. Op de gemiddelde temperaturen van de aarde heeft dat nauwelijks invloed. De verwachting is echter dat de kans op een situatie zoals in de zomer van 2018 zich steeds vaker en extremer gaat voordoen. Zodra het Arctische zee-ijs weg is, zal vanwege het wegvallen van de terugkaatsing van zonlicht (Albedo effect) dat hele gebied immers nog veel sneller opwarmen. Het meanderen zal nog sterker worden en de kans op blocking zal toenemen. Er is dus een duidelijk verband tussen vaker voorkomende hittegolven met langdurige droogte en temperaturen van 15 graden boven normaal en de gemiddelde opwarming van 0,8 graden die we inmiddels al hebben bereikt. Onthoud dit als het straks eindelijk weer gaat regenen en de waan van de dag weer alle aandacht krijgt of denk er eens over na voordat u zich door een radiospotje een goedkoop ticket naar “down under” laat aanpraten.

Voor liefhebbers is het wetenschappelijk artikel  aan te bevelen.

Han Blok