Achtergrond

Meteo-tsunami treft Nederlandse kust

Langs de Nederlandse (zuid)westkust worden in de vroege ochtend van 29 mei 2017 plotseling enkele opvallend hoge golven waargenomen. Het betrof een meteo-tsunami, een vloedgolf opgewekt door een weerkundig verschijnsel.

Ontstaan meteo-tsunami

Een meteo-tsunami heeft karakteristieken die vergelijkbaar zijn met tsunami’s die ontstaan door aardbevingen onder de zee. Echter, een meteo-tsunami ontstaat door snelle luchtdrukveranderingen die zich soms voordoen tijdens de passage van een snel trekkende, actieve buienlijn. De verstoringen in het luchtdrukpatroon zijn op registraties van de luchtdruk zichtbaar en worden ‘onweersneuzen’ genoemd (figuur 1). De onweersneus ontstaat doordat voor de buienlijn uit stijgende lucht voor een drukdaling zorgt. In de bui stort koude vochtige lucht, wat vaak gepaard gaat met neerslag, juist omlaag en zorgt voor een plotselinge drukstijging.

De luchtdrukverstoringen kunnen in water kleine golven laten ontstaan. Deze golven zullen met dezelfde snelheid als de buienlijn meetrekken. Of er uit de kleine golven daadwerkelijk een meteo-tsunami ontstaat is afhankelijk van een groot aantal factoren; de intensiteit van de drukverstoring, de snelheid van bewegen, de oriëntatie ten opzichte van de kust en de kustopbouw zelf. In zeldzame gevallen kunnen de kleine golven in ondiep water uitgroeien tot meters hoge golven. 

Een meteo-tsunami ontstaat doordat een snelle verandering in de luchtdruk boven open water een kleine golf genereert. Deze golf zal bij het naderen van de kust snel hoger worden. ©The COMET Program

De meteo-tsunami van 29 mei 2017

Tussen een hogedrukgebied boven Oost-Europa en een lagedrukgebied boven Het Kanaal, werd op 29 mei met een zuidelijke stroming warme, vochtige en zeer onstabiele lucht aangevoerd. In deze luchtsoort was in de nacht van 28 op 29 mei boven Bretagne een actief onweerscomplex tot ontwikkeling gekomen. De buien bereikten in de vroege ochtend het zuidwestelijk kustgebied van Nederland. Op dat moment was er sprake van een scherp begrensde buienlijn, de zogenoemde ‘squall line’, die met een snelheid van circa 75 km/uur parallel aan de kust naar het noorden trok.

Beelden van de neerslagradar van het KNMI, 05.30 uur (links) en 06.00 uur (rechts). De buienlijn trekt parallel aan de kust naar het noordoosten.
Registraties van de luchtdruk op drie KNMI-stations. Goed zichtbaar is de snelle variatie in de luchtdruk in de ochtend van de 29 mei (tijden in UTC, NL-tijd = UTC+2 uur).

Onder de buienlijn ontwikkelde zich een luchtdrukverstoring die in de metingen op KNMI-stations goed zichtbaar was. Op sommige plaatsen was de onweersneus ruim 5 hPa.

Gevolgen boven water

Een luchtdrukverstoring van 5 hPa zal een effect hebben op het zeeoppervlak. Bij een toename van de luchtdruk zal het zeeoppervlak naar beneden gedrukt worden. Elke hPa druktoename zal een afname in het zeeniveau van 1 cm hebben. Dit wordt het inverse barometer effect genoemd.

Aan de Nederlandse kust is een golf waargenomen die aanmerkelijk groter was dan de ca. 5 cm die alleen uit het inverse barometer effect verklaard kan worden. Er zijn twee redenen waarom de golf in grootte kon groeien. Bij een plotselinge toename van de luchtdruk zal het zeeniveau dalen en het zeeoppervlak reageert hierop door golven uit te zenden (zoals je ook ziet wanneer er een steen in het water gegooid wordt, wat per slot van rekening ook een verstoring van het wateroppervlak is). Als de bewegingssnelheid van de onweersneus langs de kust vrijwel gelijk is aan de snelheid waarmee de golf beweegt, dan kan de golf in grootte groeien. Het is alsof de golf dan achtervolgd wordt door de drukverstoring en steeds maar weer het zeeoppervlak opnieuw indrukt. Dit effect wordt ‘proudman resonantie’ genoemd. Als ook de oplopende zeebodem bijdraagt aan de groei van de grootte van de golf, dan zijn aan de kust veel grotere golfhoogten mogelijk dan wat de inverse barometer effect in eerste instantie veroorzaakt.

De golf die door de onweersneus is opgewekt, en door bovenstaande mechanismen kon groeien, is ook gemeten door een aantal meetstations van Rijkswaterstaat. Deze metingen zijn 10 minuut gemiddelde waardoor de hoogte van deze golf, wat per slot van rekening maar een kortdurend fenomeen is, niet helemaal recht doet. In de metingen bereikt de golf een hoogte van circa 40 cm. Dit type golven worden 'bui-stoten' genoemd.

Gemeten waterstanden bij Oosterschelde. De paarse lijn geeft de gemeten waterstand. Bron: Rijkswaterstaat
Gemeten waterstanden bij Scheveningen. De paarse lijn geeft de gemeten waterstand. Bron: Rijkswaterstaat
Gemeten waterstanden bij IJmuiden Buitenhaven. De paarse lijn geeft de gemeten waterstand. Bron: Rijkswaterstaat

Gevolgen boven land

De koude vochtige lucht die uit de buienwolk (neerslag) omlaag beweegt, is aan het oppervlak voelbaar als wind. Bij de actieve buienlijn op 29 mei 2017 ontwikkelde zich uiteindelijk een windstotenfront dat zich met grote snelheid steeds verder voor de bui uit bewoog. Hierdoor was vooral in Midden-Nederland sprake van een plotseling opsteken en draaien van de wind, ruim voordat de bui zelf passeerde.

Op de beelden van de radar in Herwijnen (figuur uiterst links) is duidelijk te zien dat het windstotenfront van de buienlijn (‘outflow boundary’) zich rond 06.45 uur inmiddels ver voor de bui bevond, ten oosten van het gebied met hevige neerslag. De voorste begrenzing, de front, van de koude lucht is te zien als een blauwe streep boven Utrecht (bij de rode pijl). In hetzelfde figuur aan de rechterkant is een bewerking van de radarinformatie te zien. In deze bewerking geeft de kleur aan of deeltjes in de lucht zich naar de radar toe, of juist van de radar af bewegen. Een negatieve waarde impliceert een beweging naar de radar toe, een positieve van de radar af. In dit beeld zijn duidelijk drie groene banden (ribbels of golven) zichtbaar. Dit zijn zwaartekrachtgolven, ook hier vergelijkbaar met de kringen in water die je ziet als je er een steen in gooit. Maar nu dus golven (kringen) in lucht, opgewekt door de bui.

Beelden radar Herwijnen. Links reflectiviteit, rechts snelheid ten opzichte van de radar. De rode pijl in het linkerplaatje geeft de voorste begrenzing van de outflow van de bui, de drie rode pijlen in het rechterplaatje laten zwaartekrachtsgolven zien.

Voor het meten van laagfrequent geluid onder de gehoorgrens, infrageluid, heeft het KNMI een microbarometer ontwikkeld. De microbarometers meten de luchtdruk zeer nauwkeurig en kunnen ook worden ingezet om meteorologische fenomenen zoals snel bewegende frontale systemen te meten. Microbarometers staan opgesteld in arrays, een serie van instrumenten. De drukverstoringen die over het land liepen (onderstaand figuur) waren ook te zien in de metingen van de microbarometers van het KNMI. Ook hier zijn duidelijk de afzonderlijke ‘golven’ te zien die zich door de atmosfeer verplaatsen.

Luchtdrukmetingen met microbarometers op een aantal stations. DNB=De Bilt, CIA=Cabauw, DIA=Deelen, LOFAR=Noord-oost Nederland, IGADE=Noord-Duitsland. Tijd in UTC (NL-tijd=UTC+2 uur).

Met wolkenhoogtemeters kan de hoogte van onder andere wolkenlagen worden gemeten. De registratie van de metingen op 29 mei bij de KNMI-meetmast in Cabauw zijn hieronder weergegeven. De geel-bruine kleuren staan voor de fijne stofdeeltjes onder de wolken (wit). Ook neerslag is wit in het figuur. Duidelijk is te zien dat rond 04.00 uur UTC (NL-tijd=UTC+2 uur) de wolkenbasis plotseling van hoogte verandert waarna enkele sterke op-en-neer gaande bewegingen zichtbaar zijn (‘oscillaties’). De hoogteverandering valt samen met de doorkomst van de outflow-boundary, de oscillaties met de zwaartekrachtgolven zoals deze ook zichtbaar waren in de radarbeelden en metingen van de microbarometers.

Bij de KNMI-meetmast in Cabauw verandert rond 04.00 uur UTC (NL-tijd=UTC+2 uur) de wolkenbasis plotseling van hoogte waarna enkele sterke op-en-neer gaande bewegingen zichtbaar zijn (‘oscillaties’).

Uiterst zeldzaam

Meteo-tsnumasi's komen waarschijnlijk enkele malen per jaar langs onze kust en op het IJsselmeer voor. Meestal blijven de golven beperkt tot enkele centimers en zullen daarom onopgemerkt blijven. In sommige gevallen kunnen ze uitgroeien tot grotere golven en dus ook opgemerkt worden. Naast de tsunami van 29 mei 2017 was die van 11 juli 1984 opvallend. In 1984 veroorzaakte een buienlijn een tsunami boven het IJsselmeer. Deze golf triggerde vervolgens grote schommelingen van de waterstand in de haven van Lemmer.

Meteo-tsunami's en klimaat(verandering)

Volgens de KNMI’14 klimaatscenario's zal de intensiteit van extreme buien in de zomer toenemen. Om een meteo-tsunami te krijgen moet er sprake zijn van een snel trekkende buienlijn met een specifieke snelheid en oriëntatie. Voor een dergelijke buienlijn is niet alleen een zeer onstabiele atmosfeer nodig, maar ook veel windschering. Windschering is verandering van snelheid en richting van de wind met de hoogte. De klimaatscenario’s geven op dit moment onvoldoende houvast om uitspraken te doen over toe- of afname van het optreden van deze specifieke buienlijnen in de toekomst. Hiervoor is nader onderzoek nodig.

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen