November 2015 was uitzonderlijk zacht, met de warmste dag gemeten in november en het hoogste aantal dagen met temperaturen boven de 15ºC. Een statistische analyse wijst uit dat de kans op dit soort temperaturen 100 jaar geleden verwaarloosbaar klein was.
De traditionele klimatologische periodes 1-10 november en 11-20 november waren beide het hoogst in de meetreeks in De Bilt. Ook in andere opzichten was deze periode uitzonderlijk: de warmste dag gemeten in november en het hoogste aantal dagen met maximumtemperatuur boven de 15 ºC. Een statistische analyse wijst uit dat de kans op dit soort temperaturen 100 jaar geleden verwaarloosbaar klein was. Zelfs nu is de herhalingstijd van zo'n temperatuurafwijking minder dan eens in de 12 jaar. De kans op zo’n warme 10-daagse afwijking van normaal in oktober of november is met meer dan een factor 100 toegenomen.
Van 4 tot 19 november lag de temperatuur veel hoger dan normaal voor de tijd van het jaar, zowel daggemiddeld als in de maximum- en minimumtemperatuur. De eerste en tweede decade (10 dagen) van november waren de warmste sinds het begin van de moderne metingen in 1901. De daggemiddelde temperatuur voor november was het hoogst in de meetreeks op 7 november, met 16,4 ºC. De minimumtemperatuur was de op een na hoogste op die dag, na 2010. De maximumtemperatuur was ook de op een na hoogste in de reeks voor november, na 2005. November telde 13 dagen met maximumtemperatuur van 15,0 ºC of hoger, het vorige record was 5 dagen, in 2005 en 2009.
We gebruiken de dagelijkse waarnemingen op station De Bilt, daggemiddelde, minimum en maximum temperatuur. De daggemiddelde temperatuur is het gemiddelde van 24 uurlijkse metingen. Vòòr 1950 werd de temperatuur in De Bilt gemeten met een niet-standaard meetopstelling, de ‘pagode’ (Brandsma en van der Meulen, 2008a,b, van der Schrier et al, 2011). De afwijkende temperaturen die hierdoor waargenomen werden zijn gecorrigeerde naar de standaard Stevensonhut met behulp van parallelmetingen in de laatste jaren voor 1950 met een quantile-matching procedure (Brandsma et al, in voorbereiding). In de maand november zijn de correcties klein, in de daggemiddelde temperatuur gemiddeld -0,12 ºC in de eerste decade van november, -0,03 ºC in de tweede decade. Op individuele dagen zijn de correcties tussen de -0,4 ºC en +0,3 ºC. De temperatuurwaarnemingen van voor 1901 zijn met afwijkende thermometeropstellingen en grotendeels op andere plaatsen dan De Bilt gedaan en zijn dus niet vergelijkbaar met de moderne metingen. Alleen de maandgemiddelde waarden zijn tot nu toe gecorrigeerd voor het verschil met De Bilt.
De wereldgemiddelde temperatuur is de laatste eeuw met ongeveer een graad opgelopen. Het grootste deel van de opwarming sinds 1950 komt door de toegenomen concentraties broeikasgassen (voornamelijk CO2) die warmte straling vasthouden, waarschijnlijk nog wat getemperd door aërosolen (stofdeeltjes, bijvoorbeeld in smog) die zonlicht tegenhouden (IPCC, 2013). De Nederlandse temperatuur heeft een soortgelijk verloop.
Over de hele eeuw genomen stijgt de temperatuur in De Bilt 1,5±0,2 keer zo snel als de wereldgemiddelde temperatuur (1σ onzekerheidsmarges). Nederland is nu ongeveer anderhalve graad warmer dan een eeuw geleden. Sinds 1950 lijkt het sneller te gaan, 1,9±0,3 keer de wereldgemiddelde stijging (zie Toestand van het Klimaat in Nederland, 2008). Deze stijging is nu zo sterk dat hij in alle maanden individueel aan te tonen is, inclusief november.
Door stijging van de wereldgemiddelde en Nederlandse temperatuur veranderen de kansen op warme en koude extremen. Deze veranderingen kunnen worden berekend uit de waarnemingen met behulp van extremenstatistiek (zie bv ook van Oldenborgh et al, 2007, 2015), of met behulp van klimaatmodellen (bv Otto et al, 2012, Wolter et al, 2015). Hier gebruiken we alleen de waarnemingen. We beperken ons ook tot de daggemiddelde temperatuur, aangezien de onzekerheden in de waarnemingen hierin het kleinste zijn. Soortgelijke analyses zijn ook op de minimum en maximum temperatuur uitvoeren op de KNMI Climate Explorer.
Eerst bekijken we alleen de waarnemingen van de temperatuur gemiddeld over 1–10 november. Deze zijn in Figuur 3 uitgezet tegen de wereldgemiddelde temperatuur (met een 4-jaar low-pass filter om de invloed van El Niño uit te filteren). Ook in dit 10-daagse gemiddelde is een duidelijke trend naar hogere temperaturen zichtbaar. Een normaalverdeling beschrijft de data niet goed, de kans op hoge uitschieters neemt sneller af dan deze verdeling. We fitten daarom een Generalised Pareto Distribution (GPD) aan de hoogste 20% van de data. Het jaar 2015 (paarse blokje) is uiteraard niet meegenomen in de fit. In Nederland zijn alle jaren onafhankelijk, meerjarige schommelingen zoals de Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) hebben hier vrijwel geen invloed.
In Figuur 3 geeft de dikke rode lijn de drempelwaarde μ aan, die lineair met de wereldgemiddelde temperatuur varieert. De fit geeft een trend van deze warme extremen van 2,9±0,8 keer de wereldgemiddelde temperatuur. De dunne lijnen zijn μ+σ en μ+2σ, met σ de schaalparameter van de GPD.
De herhalingstijden (kansen) op dit extreem zijn af te lezen uit figuur 3b. Het snijpunt van de horizontale paarse lijn met de rode lijnen geeft de kans in het huidige klimaat, eens in de 4 tot 800 jaar met 95% zekerheid. In het klimaat van een eeuw geleden was de ondergrens van het 95% onzekerheidsinterval 700 jaar, de beste fit en bovengrens zijn slecht te bepalen uit het snijpunt van de paarse lijn met de blauwe lijnen. De kans op zo’n hoge temperatuur als op 1–10 november gemeten is dus met een grote factor toegenomen, maar met een 95% onzekerheidsmarge die van 2,4 naar oneindig loopt.
De periode 11-20 november geeft een soortgelijk resultaat, met een herhalingstijd in het huidige klimaat van 6 tot 2000 jaar, in het klimaat van een eeuw geleden meer dan 300 jaar. De toename is echter net niet significant op p<0.05, dwz dat deze analyse alleen niet met 95% zekerheid kan aantonen dat de trend in warme extreme temperaturen gemiddeld over 11–20 november is toegenomen. Gegeven de opwarming van de wereld en Nederland is dit echter wel zeer waarschijnlijk.
We kunnen de onzekerheidsmarges verkleinen door alle 10-daagse periodes in oktober en november te beschouwen. Uiteraard niet de gemeten temperatuur, maar de afwijking van wat voor de tijd van het jaar normaal is, de klimatologie, dwz de rode uitwijkingen in Figuur 1. Hiervoor fitten we de grootse afwijking van ieder jaar aan een Generalised Extreme Value distribution (GEV), eveneens met een positieparameter μ die lineair van de (gladgestreken) wereldgemiddelde temperatuur afhangt. De GEV is strikt genomen alleen geldig voor een blok maximum van een veel groter aantal onafhankelijke gebeurtenissen, maar de GEV beschrijft de data goed en dezelfde procedure op een veel grotere dataset, 16 ensembleleden 1861-2015 van het EC-Earth klimaatmodel, geeft vrijwel dezelfde fitparameters.
De afwijking van 6–15 november 2015, 6,95 ºC, is de hoogste van de reeks. De trend is hetzelfde als we in de vorige analyse vonden, 2,4±0,3 keer sneller dan de wereldgemiddelde temperatuur. De herhalingstijd in het huidige klimaat is ook zo’n 40 jaar, met 95% onzekerheidsinterval 12 tot 400 jaar. De fit geeft een kans nul honderd jaar geleden, omdat de vormparameter ξ kleiner dan nul is en de distributie dus een bovengrens heeft: de middelste blauwe lijn snijdt de paarse niet in Figuur 4b. De onzekerheden in de fit echter meenemend krijgen we een ondergrens van de herhalingstijd in 1915 van een paar duizend jaar (snijpunt met de bovenste blauwe lijn). Zo’n grote afwijking als dit jaar waargenomen was aan het begin van de 20e eeuw dus vrijwel onmogelijk.
Ook als we middelden over 1, 5 of 15 dagen vinden we dezelfde resultaten: een afwijking ten opzichte van de seizoencyclus zoals we die in 2015 waargenomen hebben is nu redelijk uitzonderlijk en was een eeuw geleden vrijwel onmogelijk.
De koudegolf in oktober is op dezelfde wijze geanalyseerd. Gebaseerd op 1, 2 en 5-daagse gemiddelden berekenen we dat zo’n koude afwijking in het huidige klimaat ongeveer eens in de vier, vijf jaar voorkomt. Een eeuw terug was dat nog om het jaar. De kans er op is dus met een factor twee à drie afgenomen. Het was echter ook in het huidige klimaat geen erg zeldzame gebeurtenis. Koude uitschieters zijn in deze tijd van het jaar minder zeldzaam dan even grote warme afwijkingen, omdat koude lucht uit Siberië veel meer van het gemiddelde kan afwijken dan zachte lucht van de Atlantische Oceaan (van Oldenborgh et al, 2015; Screen et al, 2015).
De aarde warmt op, sinds 1950 grotendeels door broeikasgassen zoals CO2 die door de mens in de atmosfeer gekomen zijn. Nederland warmt ook op, anderhalf tot twee keer zo snel als het wereldgemiddelde. Dit geldt ook voor de maand november, die nu gemiddeld twee graden warmer is dan een eeuw geleden. Hierdoor is de kans op een één, vijf, tien of vijftien warme dagen zoals we die dit jaar gemeten hebben veel groter geworden. Een wiskundige beschrijving van die kans is zelfs bijna nul aan het begin van de twintigste eeuw, tegen eens in de 20–40 jaar nu. De kans is in deze beschrijving meer dan een factor 100 toegenomen. Voor een formele attributie aan het versterkte broeikaseffect zijn modelstudies nodig die voor deze extremen nog niet gedaan zijn. Gegeven dat de gemiddelde opwarming van de wereld en van Europa wel aan de uitstoot van broeikasgassen is toegeschreven ligt dit echter wel heel erg voor de hand.
Met dank aan Martin Roth, Bart van den Hurk en Albert Klein Tank voor nuttig commentaar. Alle berekeningen zijn gedaan op KNMI Climate Explorer.
IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, T. F. Stocker and Q. Dahe (Ed), 2013, Cambridge, Cambridge University Press.
Screen, J. A., C. Deser and L. Sun, Reduced Risk of North American Cold Extremes due to Continued Arctic Sea Ice Loss. Bull. Amer. Meteor. Soc., 2015, 96, 1489–1503, doi:10.1175/BAMS-D-14-00185.1
Wolter, K., M. Hoerling, J.K. Eischeid, G.J. van Oldenborgh, X.W. Quan, J.E. Walsh, T.N. Chase and R.M. Dole, How Unusual was the Cold Winter of 2013/14 in the Upper Midwest? Bull. Amer. Meteor. Soc., 2015, 96, 12, S10-S40, doi:10.1175/BAMS-D-15-00126.1.