Overstromingen in Lousiana in augustus 2016
Bron: Flickr
Achtergrond

Klimaatanalyse van extreme neerslag in Louisiana

In de Amerikaanse staat Louisiana is in augustus 2016 extreem veel regenval geweest. Het KNMI heeft samen met Geophysical Fluid Dynamics Laboratory uitgerekend hoe groot de kans is dat dit voorkomt en hoe groot de invloed van klimaatverandering is.

Extreme regen en overstromingen

Een depressie ten oosten van de Amerikaanse staat Louisiana trok rond 9 augustus 2016 langzaam naar het westen en bleef hangen toen het op een grote depressie boven de Mississippi-vallei stuitte. Als gevolg van dit systeem en een enorme hoeveelheid vochtige tropische lucht boven de warme Golf van Mexico kreeg zuidelijk Louisiana gedurende de daaropvolgende dagen lokaal extreem veel neerslag te verduren.
In de plaats Livingston werd een neerslagsom over 12-14 augustus gemeten van 648,3 millimeter, meer dan in sommige jaren in Nederland. Door de grote hoeveelheid water bereikten meerdere rivieren een recordhoogte en overstroomden veel gebieden. Meer dan 60.000 huizen zijn verwoest of beschadigd en er vielen zeker 13 doden.

Figuur 1. Neerslagsom over 12-14 augustus 2016 in millimeters per 3 dagen over de centrale golfkust van de Verenigde Staten.
Figuur 1. Neerslagsom over 12-14 augustus 2016 in millimeters per 3 dagen over de centrale golfkust van de Verenigde Staten.
Coast Guard in actie tijdens overstromingen in Baton Rouge (Lousiana). Foto US Department of Agriculture (Brandon Giles)
Coast Guard in actie tijdens overstromingen in Baton Rouge (Lousiana). Foto US Department of Agriculture (Brandon Giles)

Samen met het Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) heeft het KNMI de waarnemingen van dit gebied geanalyseerd. Met klimaatmodellen is berekend dat de kans op zoveel neerslag of meer in deze regio uitkomt op eens in de 30 jaar in het huidige klimaat. Als gevolg van klimaatverandering is de kans op zulke extreme neerslag met minstens 40 procent toegenomen. Dat komt overeen met een toename in intensiteit van ruwweg 10 procent.

Bij de klimaatanalyse van het gebied rond Louisiana aan de Amerikaanse Golfkust was het een uitdaging dat neerslagextremen hier veroorzaakt worden door veel verschillende meteorologische omstandigheden, zoals ook tropische stormen. Die stormen, maar ook de omstandigheden van 12–14 augustus, zijn zo kleinschalig dat veel modellen ze niet goed kunnen narekenen. Pas sinds kort is de resolutie van klimaatmodellen hoog genoeg om deze veelzijdige meteorologie na te bootsen. Het KNMI is ook steeds meer bezig met onderzoek met modellen die deze hoge resolutie van 25×25 kilometer of hoger hebben. Het GFDL in de Verenigde Staten had precies de modelresultaten klaarliggen die nodig waren voor deze analyse.

Direct na de gebeurtenissen heeft het KNMI in samenwerking met het GFDL deze modelresultaten gebruikt om onderzoek te doen naar de extreme regenval in Louisiana en de relatie met klimaatverandering. Het gaat om dezelfde methodes die zijn gebruikt bij bijvoorbeeld de klimaatanalyse van de overstromingen in Frankrijk en Duitsland eerder dit jaar .

Overstromingen (of de schade) berekenen is nog niet mogelijk maar we kunnen wel de grote hoeveelheid neerslag bepalen waardoor deze overstromingen konden ontstaan. Door de langzame verplaatsing van de depressie werd over meerdere dagen veel neerslag gemeten, met maxima tussen 12 en 14 augustus. Vanwege de invloed van deze meerdaagse neerslag op de overstromingen, definiëren we het event voor de berekeningen als het maximum van de 3-daagse neerslagsom. Dit bekijken we over de hele golfkustregio.

Trend in 3-daagse neerslagsommen

Om de invloed van klimaatverandering te bepalen, bestuderen we de trend in 3-daagse neerslagsommen over de golfkustregio. Voor waarnemingen maken we gebruik van stationsdata en gemiddelden daarvan op een rooster van 25×25 kilometer. Deze gemiddelde data kan beter vergeleken worden met modeluitkomsten.
De kans op extreme neerslag kan op twee manieren bepaald worden: als kans dat op een specifieke locatie deze hoeveelheid regen gemeten wordt, en als kans dat ergens in de regio zoveel neerslag valt. Dit is te vergelijken met de kans dat je geraakt wordt door de bliksem, minder dan 1 op 1 miljoen per jaar, tegenover de kans dat iemand in Nederland getroffen wordt door de bliksem, een paar mensen per jaar.
Voor Louisiana is de kans op een 3-daagse som van 648,3 millimeter zoals gemeten tussen 12-14 augustus ongeveer 1 op 550 per jaar op een gegeven plaats in het huidige klimaat, terwijl de kans dat het ergens in de golfkustregio gebeurt 1 op 30 per jaar is in dit klimaat.

Figuur 2. Herhalingstijden van 3-daagse neerslagextremen in stationsdata voor neerslagsommen ergens in de golfkust regio: in het huidige klimaat (rood) en in het klimaat van rond 1930 (blauw).
Figuur 2. Herhalingstijden van 3-daagse neerslagextremen in stationsdata voor neerslagsommen ergens in de golfkust regio: in het huidige klimaat (rood) en in het klimaat van rond 1930 (blauw).

Voor de effecten van klimaatverandering berekenen we de verandering van de neerslag ergens in de regio. De stationswaarnemingen laten een duidelijke toename zien over de afgelopen 85 jaar, een toename van de neerslag van 16 procent tot 22 procent. Dit komt overeen met een verhoging van de kans op 648,3 millimeter neerslag of meer met een factor drie tot zes. (zie figuur 2)

Gevolg van klimaatverandering

Deze analyse laat echter niet zien waardoor de toename veroorzaakt wordt. Om dat uit te zoeken herhalen we de berekening met uitvoer van de hoge-resolutie klimaatmodellen, waarin alleen de invloed van de mens op de atmosfeer veranderd wordt: meer broeikasgassen, maar ook meer aërosolen, de stofdeeltjes in luchtvervuiling die zonlicht afvangen en dus juist koelend werken.

De resultaten stemmen goed met elkaar overeen, waardoor we laten zien dat in ieder geval een groot deel van de waargenomen trend door broeikasgassen en aërosolen veroorzaakt is: de kans op een vergelijkbaar extreme neerslag of erger is in alle analyses toegenomen over de afgelopen jaren.

De kans op zulke extreme neerslag ergens in de golfkustregio is met minstens 40 procent toegenomen als gevolg van klimaatverandering. Deze kans is een ondergrens en kan ook veel groter zijn. Deze toename correspondeert met een toename in intensiteit van 3-daagse extreme neerslag van ongeveer 10 procent door klimaatverandering.

Figuur 3. Samenvatting van veranderingen in regionale neerslagextremen. Observaties zijn blauw (stationsdata, GHCN-D, donkerblauw en CPC, grid data, lichtblauw), en modelresultaten zijn oranje/rood (FLOR-FA, 50km en HiFLOR, 25km).
Figuur 3. Samenvatting van veranderingen in regionale neerslagextremen. Observaties zijn blauw (stationsdata, GHCN-D, donkerblauw en CPC, grid data, lichtblauw), en modelresultaten zijn oranje/rood (FLOR-FA, 50km en HiFLOR, 25km).

De natuurkunde schrijft ons voor dat uit warmere lucht hevigere neerslag kan ontstaan, omdat warmere lucht meer waterdamp kan bevatten. En hoe meer waterdamp de atmosfeer bevat, hoe harder het kan regenen. Dit is ook wat we terugzien in waarnemingen. Ook klimaatmodellen laten deze toename zien. In dat opzicht komt de uitkomst dat de extreme neerslag gaat toenemen overeen met wat we verwachten. Vaak spelen echter verschillende regio-specifieke factoren een rol, waardoor de grootte van de verandering in extreme neerslag niet bij voorbaat duidelijk is.

Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen