1. Is het aantal orkanen toegenomen door klimaatverandering?
2. Is de sterkte van orkanen toegenomen door klimaatverandering?
3. Komen orkanen in andere gebieden dan vroeger voor door     klimaatverandering?
4. Wat verwachten we voor de komende eeuw?

De antwoorden zijn niet eenvoudig te geven, omdat de wetenschappelijke discussie hierover nog in volle gang is. De eerste suggesties dat er een trend is waargenomen in de kracht van orkanen en dat die te maken kan hebben met klimaatverandering, stammen pas uit 2004.

Er is een aantal belemmeringen die ervoor zorgen dat de invloed van klimaatverandering op het ontstaan van orkanen onbekend is. De waarnemingen van orkanen in verschillende periodes zijn moeilijk te vergelijken, de theorie van orkanen is nog niet volledig en orkanen zijn klimaatmodellen moeilijk te bestuderen.

1. Is het aantal orkanen toegenomen door klimaatverandering?
Het afgelopen decennium was er sprake van een toename van het aantal orkanen in de tropische Atlantische oceaan in de krachtigste categorie. In het Atlantische gebied, waar de waarnemingen vanaf de jaren '40 redelijk betrouwbaar zijn, is het aantal tot 1960 hoog, tot 1990 veel lager en sindsdien flink toegenomen. Het hevigste seizoen was 2005 met 28 tropische stormen, waarvan 15 orkaankracht haalden en 7 zelfs uitgroeiden tot hevige orkanen (3 of meer op de schaal van Saffir-Simpson). De orkaan Katrina richtte verreweg de meeste schade aan.

Het verloop van het aantal orkanen verandert onder andere door de Atlantische Multidecadale Oscillatie (AMO). Deze natuurlijke schommeling heeft bijvoorbeeld ook droogte in de Sahel gebracht in de jaren '70 en '80. Toen was het aantal orkanen kleiner. De invloed van de AMO maakt het moeilijk om het grote aantal orkanen van de afgelopen 12 jaar aan de opwarming van de aarde toe te schrijven. In andere oceanen zijn de meetreeksen van minder goede kwaliteit, maar deze laten geen toename van het aantal orkanen zien.Figuur 1: Het aantal Tropische stormen (blauw) en sterke orkanen (rood) in het Caraïbische gebied en boven de Noord-Atlantische Oceaan per jaar vanaf 1944. De getrokken lijnen geven het 10-jaars lopend gemiddelde. Bron: KNMI, Landsea e.a.

2. Is de kracht van orkanen toegenomen door klimaatverandering?
n 2005 verschenen er twee opzienbarende artikelen van Kerry Emanuel en Peter Webster et al. Beide meldden dat de gemiddelde kracht van orkanen de laatste tijd sterk was toegenomen, in lijn met de zeewatertemperaturen in het gebied waar ze voorkomen.

De maximale kracht van orkanen is theoretisch veel beter begrepen dan het ontstaan ervan. Zeewatertemperatuur speelt een cruciale rol bij de maximale kracht. Tot 2005 dacht men dat deze 10% à 20% zou toenemen tot 2100, maar Emanuel en Webster hadden het over een verdubbeling van de meest verwoestende orkanen bij een gemeten temperatuurstijging van slechts 0,5°C..Figuur 2: Een indicator van de totale energie, jaarlijks omgezet in warmte, door tropische cyclonen in de Noord-Atlantische Oceaan (stippellijn) vergeleken met de oppervlaktetemperatuur in de Atlantische Oceaan in september (ononderbroken lijn).
Bron: Emanuel (2005).

Naar men nu denkt zijn de trends, geanalyseerd in deze twee artikelen, niet veroorzaakt door klimaatverandering via een simpele één-op-één relatie met een toename van de zeewatertemperatuur. Ook andere factoren, zoals natuurlijke schommelingen van de AMO, spelen een grote rol. Daarnaast is de kwaliteit van waarnemingen cruciaal: Kerry Emanuel baseert zich op grondwaarnemingen vanaf ongeveer 1930, Peter Webster op satellietmetingen sinds 1970. Echter, satellietwaarnemingen zijn in de loop der tijd sterk verbeterd, waardoor het gebied met de maximale windsnelheid van een orkaan steeds beter werd gelokaliseerd. Dit heeft geleid tot een schijnbare toename van de sterkte van orkanen.

Overigens betekent een toename in het aantal krachtige orkanen boven de oceaan nog niet dat de schade boven land ook is toegenomen. Lang niet alle orkanen halen het land en de kwaliteit van infrastructuur en waarschuwingssystemen zijn heel belangrijk voor de uiteindelijke schade door de orkanen die wél het land halen. Bovendien kan voor een bepaalde plek een verschuiving in overheersende windrichting belangrijker zijn dan het aantal krachtige stormen. De overheersende windrichting (stromingsregime) bepaalt de kans dat stormen wel of niet over een zekere plek heen trekken. Voorspellingen van veranderingen hierin zijn ook onzeker.

3. Komen orkanen in andere gebieden dan vroeger voor door klimaatverandering?
Er zijn geen aanwijzingen dat dit het geval is. Orkanen komen op dit moment voor boven oceanen met een zeewatertemperatuur van 26°C of hoger, behalve in de zuidelijke Atlantische Oceaan. Daar bereikte een storm in 2004 orkaankracht, maar het is onduidelijk of dit toeval was of een voorbode van orkanen in dit gebied. In 2005 bereikte de orkaan Vince de kust van Portugal, maar was toen al afgezwakt tot een tropische depressie.

4. Wat verwachten we voor de komende eeuw?
Voorspellingen van de eigenschappen van orkanen in een opwarmende aarde zijn moeilijk te geven. Gebrekkige waarnemingen spelen hierbij een belangrijke rol.

Satellietmetingen die goed zijn gestandaardiseerd voor metingen boven alle oceanen, zijn alleen beschikbaar voor de afgelopen paar decennia. In die korte tijdreeks is wel een verschuiving in aantal en sterkte te zien in de Noord-Atlantische Oceaan en het noordwesten van de Stille Oceaan, maar niet in andere gebieden.

Bovendien is het onmogelijk om vast te stellen of de waargenomen verschuiving een toevallig fenomeen is, of dat er een relatie met klimaatverandering bestaat via een toename van de oppervlaktetemperatuur van de oceanen. Die temperatuur is in alle gebieden toegenomen, maar de eigenschappen van orkanen veranderen slechts in een paar gebieden. Om dat goed te verklaren, zijn langere historische reeksen van orkaankracht nodig.

Windschering
Het theoretische begrip van orkanen is nog niet zo groot dat we duidelijke voorspellingen kunnen doen over veranderingen in het aantal stormen, de plaatsen waar ze voorkomen en de sterkte ervan.

In de oppervlaktetemperaturen van de oceanen zit een opgaande trend en volgens de verwachtingen zet die trend zich door in de 21ste eeuw. Maar het is nog steeds onzeker hoe sterk de invloed van een toename in oppervlaktetemperatuur precies is.

Andere klimatologische veranderingen kunnen de potentiële invloed van hogere zeewatertemperaturen neutraliseren. Voorbeelden hiervan zijn een toename van de stabiliteit van de atmosfeer of een verandering in 'windschering'. Windschering is de verschillen in windsnelheid en windrichting op verschillende hoogten in de atmosfeer. Door een toename van de windschering kunnen de buienclusters zich minder goed organiseren tot een tropische storm.

De veranderingen in windschering zijn nog erg onzeker. Recente studies van Latif et al. (2007) en Vecchi and Soden (2007) behandelen de invloed van windschering op de ontwikkeling van orkanen. Windschering is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen de oceanen. Dit betekent dat voor een toekomstig orkaanklimaat de relatieve opwarming van een oceaan ten opzichte van de andere oceanen belangrijker zou kunnen zijn dan de absolute opwarming. Deze verschillen in relatieve opwarming zou voor sommige gebieden zelfs een afname in aantal en intensiteit van orkanen kunnen betekenen.

Klimaatmodellen te grof
Klimaatmodellen die gebruikt worden om toekomstige klimaatontwikkelingen te berekenen, hebben nog weinig nut voor het voorspellen van orkaaneigenschappen. De resolutie is te grof om orkanen te kunnen representeren. Daarnaast verschillen de trends in de factoren, die van belang zijn voor de ontwikkeling van orkanen (zoals windschering en stabiliteit van de atmosfeer) van model tot model.

Modellen met een hogere ruimteresolutie kunnen wel steeds beter recente waarnemingen van de variaties in orkaanaantal en -kracht reproduceren. Met die modellen kan men beter uitzoeken welke factoren invloed hebben op het ontstaan en de ontwikkeling van orkanen. Maar het blijft moeilijk om vast te stellen hoe goed die modellen precies zijn. Dit komt door gebrek aan betrouwbare historische waarnemingen van orkanen over een langere tijd.

Opmerking: de naam voor krachtige stormen die boven tropische oceanen ontstaan is afhankelijk van de plek waar ze ontstaan. Voor het gemak spreken we hier alleen van orkanen. Eigenlijk heten krachtige stormen alleen orkanen als ze ontstaan boven de Atlantische Oceaan en het noordwesten van de Stille Oceaan. In andere gebieden van de Stille Oceaan en in de Indische Oceaan heet een krachtige storm cycloon of tyfoon (taifoen).

Laatste update: 27 september 2011

Meer lezen:
Commentaar op studie van Bender et. al.
Repliek PCCC op boek Marcel Crok mbt klimaatverandering en orkanen
Alles over Katrina (KNMI nieuws)
Saffir-Simpson Hurricane Scale (NOAA - National Hurricane Center)

Referenties:
Bender, M, T. Knutson, R. Tuleya, J. Sirutis, G. Vecchi, S. Garner and I. Held (2010): Modeled Impact of Anthropogenic Warming on the Frequency of Intense Atlantic Hurricanes. Science 22 January 2010.

Kerry, E., Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years,
Nature 436 (4), pp. 686-688, 2005.

Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI), 2006, Landsea, US National Hurricane Center, gegevens te verkrijgen via het KNMI.

Webster, P.J., G.J. Holland, J.A. Curry and H.-R. Chang, Changes in Tropical Cyclone Number, Duration, and Intensity in a Warming Environment, Science 309, pp. 1844-1846, 2005.

Latif, M., N. Keenlyside and J. Bader, Tropical sea surface temperature, vertical wind shear, and hurricane development, Geophysical Research Letters 34, L01710, pp.1-4, 2007.

Vecchi, G.A. and B.J. Soden, Increased tropical Atrlantic wind shear in model projections of global warming, Geophysical Research Letters 34, L08702, pp. 1-5, 2007.