Achtergrond

Zware herfststormen in Europa door orkanen in een warmer klimaat

New York werd in 2012 getroffen door de storm Sandy die voor grote schade zorgde. Dit was een uitzonderlijk grote en sterke storm die een ontwikkeling van orkaan naar herfststorm had doorgemaakt.

De meeste orkanen ontstaan in de tropische Atlantische oceaan en de Golf van Mexico. Een aantal daarvan buigt naar het noorden af. Als dit laat in het orkaanseizoen gebeurt, in oktober, kunnen ze van karakter veranderen en als sterke herfststorm tot in Canada veel schade aanrichten. Ook Nederland krijgt in het orkaan seizoen zo nu en dan te maken met orkaanrestanten, maar deze zijn zo verzwakt dat ze geen noemenswaardige schade veroorzaken wanneer ze ons land bereiken. Dit kan in een warmer klimaat veranderen. Recente berekeningen door het KNMI, met een klimaatmodel dat orkanen goed simuleert, laten zien dat aan het eind van deze eeuw ook Europa om het jaar getroffen kan worden door een “Sandy”: een orkaan die is veranderd in een zeer sterke herfststorm. Gezien de implicaties van deze resultaten voor onze samenleving wordt op dit moment samen met andere klimaatinstituten in de wereld de mogelijkheid van een “Sandy” in West Europa verder onderzocht.

Oog van orkaan Ike (foto: Ad Stoffelen)
Oog van orkaan Ike (foto: Ad Stoffelen)

Stormen, orkanen en getransformeerde orkanen 

Grofweg zijn er twee soorten stormen. Het onderscheid wordt gevormd door de energiebron die de winden aanjaagt. Stormen die op gematigde breedten ontstaan halen hun energie uit het temperatuurverschil tussen de warme (sub-)tropische gebieden en de poolstreken. Zware stormen in West Europa komen nu bijna altijd in de winter voor en hebben hun oorsprong boven de noordelijke Atlantische Oceaan, tussen Canada en IJsland. De tweede categorie bestaat uit tropische stormen (ook orkanen, cyclonen, hurricanes of typhoons genoemd). Deze worden gevoed door de warmte die bij de condensatie van waterdamp vrijkomt. Ze ontstaan uit zware onweersbuien boven warm zeewater (in het huidige klimaat warmer dan 27ºC) en worden door de passaatwinden richting westen meegevoerd. Door de draaiing van de aarde wordt hun baan noordwaarts afgebogen, waardoor ze over land of kouder water terecht komen en aan kracht verliezen. Soms kan het gebeuren dat ze daarna weer aan kracht toenemen, omdat ze overschakelen op de extra-tropische energiebron voor stormen, het noord-zuid temperatuurverschil. Sandy was een voorbeeld voor dit mechanisme. Langs de Noord-Amerikaanse oostkust komen dat soort stormen vrij regelmatig voor. Deze getransformeerde orkanen kunnen niet alleen putten uit de nieuwe energiebron, maar hebben ook de oude energiebron nog gedeeltelijk ter beschikking. De lucht in deze oude orkanen is nog zeer vochtig. Het is de optelsom van de oude en de nieuwe energiebron die deze getransformeerde orkanen zo groot, sterk en dus gevaarlijk kan maken.

In Europa zijn deze getransformeerde orkanen tot nu toe weinig voorgekomen. In 1993 bereikten de restanten van orkaan Floyd de kust van Bretagne (Frankrijk) met windsnelheden van orkaansterkte, meer dan 120 km/u. Andere stormen van tropische origine hadden lagere windsnelheden.

Effecten klimaatverandering: theorie

In een warmer klimaat kan dat echter veranderen. Het totale aantal orkanen kan iets minder worden dan de vijf à tien in het huidige klimaat, maar de sterkste nemen waarschijnlijk in aantal en kracht toe. Vanwege de opwarming van de aarde verschuift de 27 °C grens naar het noorden waardoor orkanen langer hun intensiteit zouden kunnen behouden terwijl ze richting Europa komen. Ze ontstaan gemiddeld ook verder naar het oosten, wat de af te leggen afstand kleiner maakt. Verder hebben modelstudies aangetoond dat orkanen wat krachtiger kunnen worden in een warmer klimaat. Een warmere atmosfeer bevat ook meer vocht, dus als ze West Europa bereiken kunnen ze ook nog beter uit deze oorspronkelijke energiebron tappen. Al deze factoren zorgen er voor dat de kans groter kan worden dat een orkaan als samenhangend ronddraaiend systeem in de westelijke stroming aankomt en daar als herfststorm weer krachtiger wordt.

Figuur 1. Links: Banen van stromen die in het huidige klimaat de kust van Europa met orkaankracht (Beaufort 12) bereikt hebben. Deze ontstaan voornamelijk voor de kust van Canada. Rechts hetzelfde in een warmer klimaat aan de eind van de eeuw. De (sub)tro
Figuur 1. Links: Banen van stromen die in het huidige klimaat de kust van Europa met orkaankracht (Beaufort 12) bereikt hebben. Deze ontstaan voornamelijk voor de kust van Canada. Rechts hetzelfde in een warmer klimaat aan de eind van de eeuw. De (sub)tro

Effecten klimaatverandering: model

Al deze processen hangen op complexe wijze van het klimaat af. De vraag of in de toekomst ook Nederland bedreigd wordt door “Sandy's” kan daarom alleen beantwoordt worden door een model te gebruiken dat orkanen en het weer in onze omgeving goed simuleert. Een van de beste modellen in de wereld die aan deze eisen voldoet is het model van het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Dit is het model waar de meeste weersverwachtingen voor onze omgeving op gebaseerd zijn. Het is ook een belangrijke informatiebron bij orkaanvoorspellingen. De banen en de kracht van orkanen in de afgelopen jaren, waaronder Katrina en Sandy, werden door het ECMWF model zo nauwkeurig voorspeld dat drie dagen van te voren evacuaties konden worden georganiseerd. Dit ECMWF model vormt het atmosferisch gedeelte van het KNMI klimaatmodel EC-Earth.

De meeste studies naar de toekomstige kracht van stormen in Europa zijn uitgevoerd met klimaatmodellen die goed geschikt zijn om de gewone herfst- en winterstormen te beschrijven die meer dan 100 km groot zijn. De conclusies hiervan zijn dat het onwaarschijnlijk is dat deze stormen sterk van karakter veranderen in een warmer klimaat. Deze modellen zijn echter niet geschikt om voorspellingen te maken van kleine stormen zoals orkanen waarvan het oog veel kleiner is dan 100 km. Getransformeerde orkanen zijn dan ook niet in deze scenario’s meegenomen.

Door de nieuwe computer waarover het KNMI recentelijk beschikt en de grote efficiëntie van het klimaatmodel EC-Earth hebben we modelberekeningen kunnen doen die zo gedetailleerd zijn dat orkanen wel nagebootst worden. In deze berekeningen worden de banen en sterkte van orkanen voor het huidige klimaat goed gesimuleerd, al hoewel de zwaarste orkanen nog steeds wat onderschat worden. Om ook die goed te berekenen zijn nog snellere computers nodig dan op dit moment beschikbaar zijn.

Resultaten 

Bij het herhalen van deze berekeningen voor een warmer klimaat aan het eind van deze eeuw laat het model inderdaad een sterke toename van orkanen zien die transformeren tot herfststormen en West Europa met windkracht 12 treffen. Het model berekent in het toekomstig klimaat dertien van deze stormen met orkaankracht in 30 jaar tegen twee in het huidige klimaat. Het aantal en de kracht van zware stormen in de winter, die geen orkaan als oorsprong hebben, verandert volgens EC-Earth niet significant in een warmer klimaat, in overeenstemming met eerdere studies. De meeste zware stormen komen in de toekomst dus niet meer in de winter, maar in het najaar voor, zie figuur 2. Als zo'n zware herfststorm van tropische origine Nederland zou treffen, zouden de wind en regen voor schade kunnen zorgen als we er niet op voorbereid zijn. Stormvloeden zijn hierdoor niet te verwachten omdat de stormen uit het (zuid)westen komen.

Figuur 2. Frequentie van stormen sterker dan Beaufort 11 over de Noord Zee in het huidige (blauw) en het toekomstige warmere klimaat (rood). De zwarte verticale balk geeft het 95% onzekerheidsinterval aan. In het warmere klimaat neemt het aantal zware sto
Figuur 2. Frequentie van stormen sterker dan Beaufort 11 over de Noord Zee in het huidige (blauw) en het toekomstige warmere klimaat (rood). De zwarte verticale balk geeft het 95% onzekerheidsinterval aan. In het warmere klimaat neemt het aantal zware sto

De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in Geophysical Research Letters (Haarsma et al. 2013). Ze zijn maar op een enkel klimaatmodel gebaseerd (EC-Earth), dus de vraag naar hun robuustheid rijst onmiddellijk. Naast het KNMI hebben nog een aantal andere klimaatinstituten in de wereld klimaatsimulaties op zeer hoge resolutie gedaan. Als eerste stap om de robuustheid van de resultaten van EC-Earth te testen zullen hun berekeningen met die van het KNMI vergeleken worden. Daarnaast zullen met verdere studies gedaan worden naar het mechanisme van het opnieuw sterker worden van deze stormen. 

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen