Dobbelstenen in de lucht
Foto: Izidine Pinto

Big data in klimaatonderzoek: hoe veranderen de kansen op extreem weer

29 november 2023

Nederland warmt op. We hebben vaker te maken met hitte en zware buien. Blijkbaar neemt de kans op dergelijk extreem weer toe in een warmer klimaat. Hoe dat precies zit, onderzoeken we op het KNMI met klimaatmodellen. De manier waarop we dat doen lijkt veel op het heel vaak gooien van een dobbelsteen.

Weer is beperkt voorspelbaar 

Stop het weer van dit moment in een klimaatmodel, dan rekent het model uit hoe het weer zich de komende dagen ontwikkelt op basis van de natuurwetten. Dat gaat vrij goed. De weersverwachtingen zijn in de loop van de tijd steeds nauwkeuriger geworden. Maar zelfs al zou het model perfect zijn en zouden we het weer van nu nauwkeurig kennen, dan nog is het weer beperkt voorspelbaar. Toevallige, kleine verstoringen van luchtstromingen, zoals het fladderen van een vlinder, verstoren binnen twee tot drie weken de luchtstromingen op hele grote schaal. Dat maakt een weersverwachting voorbij twee tot drie weken onmogelijk. Wel valt er dan nog iets te zeggen over de kans op een bepaald weertype. 

Klimaatdobbelsteen 

Het maken van een weersverwachting lijkt op het gooien met een dobbelsteen. Als je precies de eigenschappen van tafel en dobbelsteen kent en ook de beweging en positie kent van de dobbelsteen vlak voordat deze op een kant stilvalt, dan kun je nauwkeurig uitrekenen welk getal boven zal komen. Maar als de dobbelsteen nog stuitert, dan is dat niet meer mogelijk. Hele subtiele veranderingen in hoe de dobbelsteen de tafel raakt zorgen ervoor dat er uiteindelijk een ander getal boven komt. De uitkomst van de worp is beperkt voorspelbaar. Maar wat je wel weet is dat met een eerlijke dobbelsteen je gemiddeld eens in de zes keer een zes zult gooien.   

Berekenen van kansen door heel vaak te gooien 

De kans om een zes te gooien kun je bepalen door heel vaak te gooien en te tellen hoe vaak je een zes gooit. In het eerste plaatje kun je zien dat hoe vaker je gooit, hoe nauwkeuriger je die kans kunt bepalen. Als je met twee dobbelstenen gooit, dan zijn de kansen op de mogelijke uitkomsten niet meer even groot. In het tweede plaatje kun je zien hoe de verdeling van de kans over de verschillende uitkomsten er dan uitziet. Deze kansverdeling verandert als je de zijde waar de zes op staat verzwaart; de kans op hogere uitkomsten neemt toe. Zoiets gebeurt ook met de klimaatdobbelsteen, naarmate de aarde verder opwarmt, neemt de kans op hoge uitschieters in temperatuur toe.

Staafdiagram met het aantal keer dat een bepaald aantal ogen gegooid wordt met een dobbelsteen in 30 worpen en in 30.000 worpen
Plaatje 1. Links het aantal keer dat een bepaald aantal ogen gegooid wordt in 30 worpen met een dobbelsteen, rechts in 30.000 worpen. ©KNMI.
Staafdiagrammen met het aantal keer dat een bepaald aantal ogen gegooid wordt met twee eerlijke dobbelstenen en met twee dobbelstenen met een grotere kans op een zes.
Plaatje 2. Het aantal keer dat een bepaald aantal ogen gegooid wordt met twee eerlijke dobbelstenen in weinig en veel worpen (boven) en met twee dobbelstenen met een grotere kans op een zes (onder). ©KNMI.
Kansverdeling van de hoogste temperatuur per jaar in de regio Amsterdam bepaald uit simulaties met een klimaatmodel voor het hudige klimaat (blauw) en een twee graden warmer klimaat (rood).
Plaatje 3. Kansverdeling van de hoogste maximumtemperatuur per jaar in de regio Amsterdam bepaald uit simulaties met een klimaatmodel voor het huidige klimaat (blauw) en een twee graden warmer klimaat (rood). ©KNMI.

Berekenen van kansen door heel veel simulaties te doen 

Met een klimaatmodel is het mogelijk om uit te rekenen hoe groot de kans is dat bijvoorbeeld de temperatuur een bepaalde waarde bereikt. Door heel vaak een simulatie te starten met een kleine verstoring in de beginconditie van het weer en dan een aantal jaar door te rekenen, kun je tellen hoe vaak bijvoorbeeld een bepaalde temperatuur voorkomt in de regio Amsterdam. We noemen zo'n verzameling van simulaties vanuit verstoorde begincondities een SMILE (Single Model Initial-condition Large Ensemble). Als één van de eerste klimaatinstituten ter wereld zijn we daarmee begonnen op het KNMI in 2003. Ons meest recente SMILE met de laatste versie van ons klimaatmodel EC-Earth heet KNMI-LENTIS

Invloed van de opwarming van de aarde op de kans op hitte  

Door de hoeveelheid broeikasgassen in het klimaatmodel te laten toenemen, kunnen we uitrekenen hoeveel de aarde daardoor opwarmt. Door vervolgens een SMILE te maken op het moment dat de aarde twee graden is opgewarmd, kunnen we onderzoeken hoe de kans op bijvoorbeeld extreme temperaturen in de regio Amsterdam dan is veranderd. Dit kun je zien in plaatje 3. In KNMI-LENTIS hebben we in totaal 1600 jaar doorgerekend voor het huidige klimaat en een mogelijk toekomstig klimaat dat 2 graden warmer is.  

Het plaatje laat zien dat de kansverdeling van de hoogste temperatuur per jaar in de regio Amsterdam verschuift naar hogere waardes en ook breder wordt. Volgens KNMI-LENTIS is de kans op een temperatuur boven de 35 graden in het huidige klimaat ongeveer 5 procent, oftewel eens in de 20 jaar. In een 2 graden warmere wereld komt dat gemiddeld ongeveer eens in de 3 tot 4 jaar voor met uitschieters boven de 40 graden. 

Toepassingen van SMILE's 

Met SMILE's doen we onderzoek naar het optreden van extreme weersgebeurtenissen. Ook maken SMILE's onderzoek naar de impacts van klimaatverandering mogelijk. Door bijvoorbeeld gewasopbrengsten uit te rekenen met het weer uit een SMILE is onderzoek mogelijk naar de kans op misoogsten of juist hoge gewasopbrengsten in een warmere wereld. Of onderzoek naar de variaties in de opbrengst van wind- en zonne-energie, nu en in een warmere wereld of naar kansen op hoge en lage rivierafvoeren. SMILE's leveren zo waardevolle informatie op om onze samenleving te helpen klimaatbestendig te maken. 

KNMI-klimaatbericht door Laura Muntjewerf 

Recente nieuws- en klimaatberichten

  1. Luisteren naar de poolwervel

    Uit recent onderzoek blijkt dat de stratosferische poolwervel kan worden gemeten met onhoorbaar, ...

    21 februari 2024 - Klimaatbericht
  2. Nederlandse TANGO-satellieten gaan lokale emissies monitoren

    De Europese ruimtevaartorganisatie (ESA) heeft groen licht gegeven voor de realisatie van de Nede...

    21 februari 2024 - Nieuwsbericht
  3. Is het mogelijk dat de Golfstroom plotseling sterk verzwakt?

    Ja, dat kan gebeuren als de aarde verder opwarmt. Maar wanneer is nog erg onzeker. Volgens Deens ...

    20 februari 2024 - Klimaatbericht
  4. Zigzaggend naar de zomer

    De dagen worden langer en af en toe lijkt er door het zachte weer wel voorjaar in de lucht. Maar ...

    15 februari 2024 - Klimaatbericht
Toon alle nieuws- en klimaatberichten