IJzige winters zijn straks ouderwets

Toen de extreem hete zomer van 2003 nog maar net begonnen was, zetten onderzoekers van het Centrum voor Klimaatonderzoek de supercomputer aan in het rekencentrum SARA in Amsterdam. Doel was het uitrekenen van de kans op extreem weer in de komende tachtig jaar. Niet één keer werd er gerekend, maar 62 keer opnieuw, steeds op basis van miljoenen meteorologische variaties. Dat alles om een theoretisch, maar statistisch verantwoord beeld te krijgen van alle mogelijke zomers en winters tot aan het jaar 2080.

Het had niet beter getimed kunnen zijn. Terwijl binnen in het instituut de computer geduldig rekende, manifesteerde zich buiten het extreme weertype waarnaar de modelleurs op zoek waren. Voor geheel Europa was de zomer van 2003 de heetste in vijfhonderd jaar. In Nederland evenaarde hij bijna het record van 1947.

Is zo'n zomer toeval, of is het de voorbode van het type zomer dat we de komende decennia mogen verwachten als gevolg van verandering van het klimaat? En betekent het dat we voor toekomstige winters ook een Elfstedentocht kunnen vergeten?

Over die vragen hielden de meeste weerkundigen zich afgelopen zomer elegant op de vlakte. Eén hete zomer verandert het klimaat nog niet. En de gangbare meteorologische kennis luidt dat koude extremen zich hier, ook bij de voorspelde klimaatverandering, voorlopig kunnen blijven voordoen.

Maar dat beeld behoeft correctie, zo bleek toen afgelopen zondag de computer werd uitgeschakeld. In de voorlopige resultaten neemt de kans op een zomer zoals in 2003 de komende tachtig jaar wel degelijk fors toe. En de veronderstelling dat er Nederland een gerede kans blijft bestaan op een Elfsteden-winter moet op de helling. Die kans neemt volgens het rekenmodel namelijk zichtbaar af. Extreem koude winters zoals in 1963 worden in Nederland zelfs zó onwaarschijnlijk dat het rekenmodel ze voor over veertig jaar niet meer laat zien.

Een echte voorspelling van de klimaatverandering is dat overigens niet, zegt projectleider Frank Selten van het KNMI; het instituut dat samen met het milieuplanbureau RIVM en het instituut voor Marien-en Atmosferisch onderzoek van de Universiteit Utrecht verantwoordelijk is voor het Dutch Challenge Project. Maar het project brengt de kans op extremen in een opwarmende wereld voor het eerst in kaart.

De komende maanden zijn de onderzoekers druk bezig zijn met het interpreteren van alle gegevens. Maar het beeld op basis van een selectie van uitkomsten van de eerste 31 berekeningen is opwindend genoeg, vindt Selten.

Dat project vergde veel berekeningen en veel computertijd. Zelfs de snelste computer van Nederland moest drie maanden overuren draaien om alle 62 scenario's te produceren. Het klimaatmodel verdeelt de wereld namelijk in 4608 blokken en 18 atmosferische lagen waarin 6 variabelen elkaar kunnen beïnvloeden: wind, temperatuur, druk, de concentratie broeikasgas, de hoeveelheid aerosolen (fijne stofdeeltjes) en vochtigheid.

Door deze mogelijkheden één keer met elkaar te kruisen ontstaan al een half miljoen mogelijkheden. In werkelijkheid moeten ze meerdere keren per dag worden gekoppeld en soms zelfs elke veertig minuten, en dat ruim honderd jaar lang. Overal ter wereld gaat de zon immers op en onder en daartussen verandert het weerbeeld. Dat leverde miljarden berekeningen op die samengevat nog steeds acht terabyte (biljoen bytes) informatie beslaan.

De computer begon te rekenen met waarden voor het jaar 1900 en hield op in 2080. Eén variabele werd stelselmatig verhoogd: de hoeveelheid broeikasgassen. Net als in werkelijkheid komen er daarvan steeds meer terecht in de atmosfeer. De gekozen hoeveelheid was die van het business as usual-scenario (doorgaan in het huidig tempo) van het internationale klimaatpanel IPCC. De periode tussen 1940 en nu kon worden gebruikt om het model te ijken aan de werkelijkheid.

Bovendien begonnen de programmeurs vanaf 1 januari 1940 het weer te manipuleren. Ze voerden 62 keer een iets andere begintemperatuur in en lieten de computer daar voor 140 jaar mee doordraaien. Zo ontstonden 62 toekomstscenario's, steeds uitgaande van een iets andere werkelijkheid in 1940. Hoewel de manipulatie gering was (maximaal 0,3 graden Celsius) leverde dat na enkele dagen al grote variaties op in het voorspelde weerbeeld.

In werkelijkheid gaat dat trouwens net zo, zegt projectleider Selten. Juist omdat kleine afwijkingen zo snel groeien, kan het weer moeilijk voor langer dan één week worden voorspeld. Het model hield zich overigens keurig aan de bandbreedte van de natuur. Na dertig dagen ontstonden weliswaar verschillende weerbeelden voor 30 januari 1940, maar daarin schommelde de temperatuur in De Bilt steeds rond gemiddeld vijf graden. Het waren willekeurige januaridagen geworden.

Extreme zomers en winters vallen binnen de bandbreedte van de natuur. Maar sommige extremen zijn zó onwaarschijnlijk dat ze niet vaker dan eens per duizend jaar gebeuren. Juist daarom moet het model zoveel verschillende scenario's doorrekenen. 'In de klimaatkunde geldt een periode van dertig jaar als een standaardperiode.

Door die dertig jaar 62 keer te berekenen ontstaan al bijna tweeduizend realisaties. Die geven dus zicht op gebeurtenissen die zich ééns in de tweeduizend jaar kunnen voordoen.'

De voorlopige uitslagen, gebaseerd op 31 berekeningen, produceert op wereldschaal nogal brave grafieken. Voor de komende eeuw stijgt de gemiddelde temperatuur op aarde met 1,44 graden, net binnen de marge van 1,4 tot 5,8 graden die het IPCC aanhoudt op basis van een vergelijkbaar klimaatmodel.

Pikant worden de uitslagen op lokaal niveau. Tijdens het project werden alvast gegevens apart gehouden voor het stukje wereld waarin De Bilt ligt. Daardoor kan, eerder dan voor de rest van de wereld, de prognose voor de kans op extreem weer in Nederland nu al worden gegeven. En daaruit blijkt niet alleen dat de kans op die extremen toeneemt, maar ook dat dit beeld voor zomer en winter sterk verschilt.

Het spectaculairst zijn de extreme scenario's voor de zomer. Die kent hoge uitschieters naar boven; tot zomers met een gemiddelde temperatuur van bijna 21 graden aan toe. Daarmee vergeleken waren de recordzomers van 1947 en 2003, met gemiddeld 18,7 en 18,6 graden, nog een stuk koeler. In de winter verdwijnt een extreme uitschieter zoals in 1963 (gemiddeld min 3,2 graden) volledig uit beeld. Over dertig jaar zijn winters die kouder zijn dan gemiddeld nul graden, al behoorlijk extreem, zo lijkt het.

Opmerkelijk is dat de scenario's in de winter naar elkaar toe kruipen, zegt Selten. De bandbreedte van mogelijkheden wordt kleiner terwijl de gemiddelde temperatuur stijgt. De toekomstige zomers daarentegen laten een breder spectrum van mogelijkheden zien. 'Hoe dat precies zit, hopen we de komende maanden te achterhalen.'