Achtergrond

Klimaatanalyse van extreme buien eind mei begin juni 2016

Is de kans op hevige regen, zoals in Frankrijk en Duitsland eind mei, begin juni 2016 die voor overstromingen zorgde, veranderd door klimaatverandering? Een snelle KNMI-klimaatanalyse van de situatie toont aan dat de conclusies verschillen per gebied.

Een depressie die ruim een week boven Frankrijk en Duitsland bleef hangen, heeft eind mei, begin juni voor hevige onweersbuien gezorgd in Duitsland, België en Nederland en voor zeer hevige regenval in Frankrijk. In Baden-Württemberg en Beieren hebben de hevige buien - met intensiteiten tot 90mm/uur - tot flash floods en aardverschuivingen geleid. In Frankrijk was de neerslag grootschaliger en werden de problemen vooral veroorzaakt doordat rivieren buiten hun oevers traden.

Kaart overstromingen Frankrijk en Duitsland
Fig. 1 Locatie van de hoogst waargenomen neerslag in Duitsland en stroomgebieden van de Seine en Loire in Frankrijk.

Bij dit soort extreem weer wordt vaak de vraag gesteld of klimaatverandering de oorzaak is en of dit soort weersituaties vaker voorkomen. De afgelopen tien jaar zijn er technieken ontwikkeld om deze vraag te kunnen beantwoorden. Sinds kort kunnen we een week na de gebeurtenis een eerste, wetenschappelijk verantwoord antwoord geven, in samenwerking met collega's in Oxford, Parijs en de Verenigde Staten.

Daarvoor doen we statistische analyses gebaseerd op waarnemingen van het echte weer en simulaties met globale en regionale klimaatmodellen van het mogelijke weer. Door gebruik te maken van klimaatmodellen kunnen we veel meer 'weerjaren' genereren dan dat we aan waarnemingen hebben, en kunnen we trends beter van het toevallige weer onderscheiden.
De modellen moeten dan uiteraard wel het extreme weer goed kunnen weergeven. Recente modellen kunnen dit steeds beter. Ook kleinschaligere, hevige neerslag wordt steeds beter nagerekend.

Hevige buien door langdurige depressie

De invloed van de depressie werd het eerst gevoeld in Zuid-Duitsland. Op 27 en 28 mei waren er krachtige kleinschalige onweersbuien die zich clusterden in grotere systemen en langzaam over Baden-Württemberg trokken. In de nacht van 29 op 30 mei zorgde zware regenval ervoor dat de rivier Kocher, bij Braunsbach, buiten haar oevers trad en bruggen, auto’s en huizen verwoestte.
In Gundelsheim werd tussen 29 mei 8.00u en 8.00u de volgende dag 122 millimeter neerslag gemeten, waarvan het grootste deel in korte tijd is gevallen. In figuur 2a is de maximale neerslag in mei 2016 te zien.
Dezelfde depressie zorgde op 30 mei ook voor hevige onweersbuien in België en delen van Nederland.

Fig.2a Maximum neerslag (mm/dag) in de maand mei 2016 Bron: KNMI/E-OBS
Fig.2a Maximum neerslag (mm/dag) in de maand mei 2016 Bron: KNMI/E-OBS
Fig. 2b Driedaags gemiddelde neerslag (mm/dag) in de periode 29-31 mei 2016 in Frankrijk Bron: NOAA/CPC
Fig. 2b Driedaagse gemiddelde neerslag (mm/dag) in de periode 29-31 mei 2016 in Frankrijk Bron: NOAA/CPC

Ook de dagen daarna bepaalde deze depressie het weer in West-Europa. Vochtige lucht uit het zuiden werd door de depressie aangezogen en viel als aanhoudende stortregens in Midden- en Noord-Frankrijk. Gemiddeld over het stroomgebied van de Seine viel tussen 29 en 31 mei  55 millimeter neerslag; dit was 47 millimeter voor de Loire. (zie figuur 2b). 
Ten zuiden van Parijs overstroomde op 1 juni eerst de rivier Loing, gevolgd door de Yvette één dag later, waarbij verschillende steden onder water kwamen te staan. De waterstand in de Seine, waarin de Loing uitstroomt, bereikte in de nacht van 3 juni een peil van 6.1 meter, het hoogste peil sinds 1982.
Verder zuidelijk stroomde tussen 31 mei en 1 juni zijrivieren van de Loire over en kwam bijvoorbeeld het beroemde kasteel van Chambord in het water te staan. 
Duitsland werd diezelfde nacht opnieuw getroffen door zware regens. Nu in de deelstaat Beieren, waardoor onder andere de rivier Inn overstroomde bij Simbach am Inn. Ook in Nederland kwamen op 2 juni weer zware buien uit Duitsland Zuid-Limburg binnen.

Korte, intensieve buien waren in Duitsland de belangrijkste oorzaak van de flash floods

We kunnen nog niet de veranderingen in overstromingen of zelfs schade door klimaatverandering berekenen. Daarom beperken we ons in deze eerste studie tot de regen die de belangrijkste oorzaak was.
Hoewel de neerslag voorafgaand aan de overstromingen in Duitsland en Frankrijk uit dezelfde depressie voortkwam, was het een ander type neerslag dat bepalend was voor de gebeurtenissen. In Duitsland waren - net als in Nederland - korte, intensieve buien de belangrijkste oorzaak voor de flash floods.

We bestuderen hier dan ook de trend in de maximale neerslag die in 1 dag gevallen is ergens in Zuid-Duitsland, in de maanden april, mei en juni. Voor de stroomgebieden van de Seine en de Loire nemen we de maximale driedaagse gebiedsgemiddelde neerslag in de periode april - juni als karakteristieke meteorologische variabele.

Uitzonderlijk veel regen in Frankrijk

De hoeveelheid neerslag die voorafgaand aan de overstromingen van mei/juni 2016 in Frankrijk gevallen is, is zeer uitzonderlijk voor de tijd van het jaar, vooral voor de Seine. De kans op zoveel neerslag is in het huidige klimaat minder dan 1 op 150 per jaar, waarschijnlijk rond de 1 op 500 in april-mei. Verreweg de meeste overstromingen van de Seine hebben in december-maart plaatsgevonden en niet in het late voorjaar of de zomer.
De hoeveelheid neerslag die in het stroomgebied van Loire is gevallen, is iets minder uitzonderlijk, met een kans van ongeveer 1 op 100 per jaar.

Fig. 3 Herhalingstijden van 3-daagse neerslagextremen in april – juni in het KNMI regionale klimaatmodel RACMO (links) en in het HadGEM3-A model van het UK Met Office (rechts) voor de Seine.
Fig. 3 Herhalingstijden van 3-daagse neerslagextremen in april – juni in het KNMI regionale klimaatmodel RACMO (links) en in het HadGEM3-A model van het UK Met Office (rechts) voor de Seine.
De blauwe lijnen geven het klimaat van 1960 weer, de rode het huidige klimaat. De horizontale paarse lijn geeft de waarnemingen van 2016 aan, geschaald met een correctiefactor.
De blauwe lijnen geven het klimaat van 1960 weer, de rode het huidige klimaat. De horizontale paarse lijn geeft de waarnemingen van 2016 aan, geschaald met een correctiefactor.

Alle analyses - waarnemingen en vier verschillende (combinaties) van klimaatmodellen - laten zien dat de kans op dit type neerslag door klimaatverandering groter is geworden in beide stroomgebieden. We vinden dat de kans een factor 1.8 hoger is in de Seine en 1.9  in de Loire. Deze getallen hebben onzekerheidsmarges, maar zijn hoogstwaarschijnlijk groter dan 1.4, dus minstens 40 procent meer kans.

De kans op extreme regenval is door klimaatverandering groter geworden in de stroomgebieden van de Seine en Loire.

Een andere manier om hiernaar te kijken is dat de kans op zoveel regen in drie dagen in het stroomgebied van de Seine is toegenomen van 1 op 900 per jaar naar 1 op 500 per jaar, en in de Loire van 1 op 180 per jaar naar 1 op 100 per jaar in het late voorjaar en vroege zomer (april-mei-juni).

Buien Duitsland minder uitzonderlijk

De hevige buien die in Duitsland vielen, waren heel anders van karakter. Gebaseerd op de waarnemingen van bijna 250 weerstations voor de periode 1951 - heden, is de kans dat in het huidige klimaat ergens in Zuid-Duitsland in april - juni een vergelijkbare bui optreedt circa 1 op 20 per jaar. Lokaal zijn ze echter veel zeldzamer. De waarnemingen laten over de afgelopen 65 jaar een afname zien in extreme neerslag in de periode april - juni.

De hevige buien in Zuid-Duitsland waren heel anders van karakter dan in Frankrijk, België en Nederland.

Dit is opmerkelijk, gegeven de resultaten van vergelijkbare analyses in omliggende landen, waaronder Nederland en Frankrijk, waar een toename in extreme neerslag gevonden wordt. In tegenstelling tot de waarnemingen geeft het enige klimaatmodel dat deze buien goed kan narekenen een significante toename in de kans op extreme neerslag tussen 1960 en 2016.
Hoe we dit verschil in trend en met name de geobserveerde afname in hevige neerslag moeten duiden vraagt om meer onderzoek. We kunnen op dit moment en gebaseerd op de gegevens die we nu tot onze beschikking hebben, dus niet concluderen dat de kans op hevige neerslag in Zuid-Duitsland door klimaatverandering is veranderd.

Meer waterdamp, hevigere regen

Klimaatverandering vergroot wel de kans op hevige neerslag. Tussen 1960 en nu is het klimaat wereldgemiddeld al 1 graad Celsius warmer geworden. Volgens de natuurkunde  — de Clausius-Clapeyronvergelijking — neemt de hoeveelheid waterdamp die de lucht kan bevatten voor iedere graad dat het warmer wordt toe met circa 7 procent. Op veel plekken verandert de relatieve vochtigheid maar weinig en komt er inderdaad 7 procent meer waterdamp in de lucht per graad opwarming.

Hoe meer waterdamp de atmosfeer bevat, hoe harder het kan regenen

Hoe meer waterdamp de atmosfeer bevat, hoe harder het kan regenen. Dit zien we dus op veel plekken al in de waarnemingen. Ook klimaatmodellen tonen dit aan. Voor heel hevige, korte neerslag zien we in de lange reeks van waarnemingen die we voor De Bilt hebben zelfs een toename in neerslagintensiteit van 14 procent per graad Celsius. De processen die dusdanige toenames kunnen verklaren zijn een hot topic in het klimaatonderzoek.

Een ander aspect is de vraag of de kans dat een depressie zo lang blijft hangen, is toegenomen. Een paar jaar geleden werd gespeculeerd dat de straalstroom meer zou meanderen door het smelten van het noordpoolijs. Ondertussen is bekend dat dit niet het geval is, maar er zijn ook andere mogelijke oorzaken en ook hier wordt veel onderzoek naar gedaan. We gaan zeker uitzoeken of dit soort depressies nu vaker voorkomt.

Conclusies klimaatanalyse

We hebben binnen een week berekend hoeveel de kans op hevige neerslag, zoals de regen die in Frankrijk en Duitsland voor overstromingen zorgde, is veranderd door klimaatverandering. In het stroomgebied van de Seine en Loire vinden we dat driedaagse neerslag duidelijk is toegenomen, met een factor van ongeveer 1.8 voor de Seine en 1.9 voor de Loire. Vier verschillende ensembles van klimaatmodellen geven hier hetzelfde resultaat.
Voor kortdurende buien in Duitsland konden we op deze korte termijn geen conclusies trekken omdat de waarnemingen en het enige model dat de werkelijkheid daar kan nabootsen verschillende antwoorden gaven.

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen