Het is volop zomer. Na een droge dinsdag 19 juli met tropische temperaturen nam de luchtvochtigheid toe en trokken er woensdag 20 juli enkele onweersbuien over het land. Door klimaatverandering neemt de kans op extreme zomerse buien toe, terwijl lichtere buien juist minder vaak voorkomen. Dit contrast gaat mogelijk sterker toenemen dan we tot nu toe dachten, zo blijkt uit het KNMI-rapport Klimaatsignaal’21.
Het is geen toeval dat hevige buien vaak in de zomer voorkomen. Buien ontstaan namelijk als er een groot temperatuurverschil is tussen de grond en de bovenlucht (figuur 1). We noemen de atmosfeer dan onstabiel. Na een warme zomerdag zijn de onderste luchtlagen flink opgewarmd. Een luchtpakketje gaat hierdoor stijgen en koelt daardoor af. Als er voldoende waterdamp in de lucht zit, condenseert een deel hiervan, zodat er wolkendruppeltjes ontstaan. Bij het condenseren komt er warmte vrij.
We spreken van een echte buienwolk (Cumulonimbus) als de top van de wolk zo hoog komt, dat deze niet uit waterdruppels maar uit ijsdeeltjes bestaat. Vooral als ze langzaam overtrekken, kunnen zomerse buien tot wateroverlast leiden: er valt dan in korte tijd veel neerslag op dezelfde plek. Ook de windstoten, hagel en onweer waarmee ze gepaard kunnen gaan, zorgen voor de nodige schade.
In het KNMI Klimaatsignaal’21 lees je de nieuwste inzichten in het mogelijke gedrag van zomerse buien in een toekomstig, warmer klimaat in Nederland (1). Hierbij spelen verschillende processen een rol die buienvorming bevorderen of juist tegengaan: een simpele optelsom is het zeker niet.
De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer neemt toe in een warmer klimaat. Je kunt aan warme lucht namelijk meer waterdamp toevoegen voordat de waterdamp begint te condenseren dan aan koude lucht. Klimaatmodellen verwachten voor Nederland zo’n 3-7 procent toename in de hoeveelheid waterdamp per graad opwarming van de aarde. En meer waterdamp maakt buien intenser.
Waterdamp condenseert pas als de lucht verzadigd is. Op dat moment is de relatieve vochtigheid 100 procent. Bij lage relatieve vochtigheid moet een luchtpakketje verder doorstijgen en afkoelen voordat de lucht verzadigd is en er wolkendruppels ontstaan. Buien ontstaan bij lage relatieve vochtigheid dus minder snel. Door klimaatverandering neemt de relatieve luchtvochtigheid in de zomer af en dat werkt de vorming van buien tegen.
Tijdens een bui verdampt bij lagere luchtvochtigheid een groter deel van de vallende neerslag voordat deze het aardoppervlak bereikt. De verdamping van vallende neerslag koelt de lucht, die daardoor zwaarder wordt en harder valt. De kans op koude valwinden, ook wel "downbursts" genoemd, neemt bij lagere luchtvochtigheid daarom toe. Die valwinden zorgen er op hun beurt voor dat bestaande buien sneller kunnen uitgroeien tot grote complexen.
Figuur 1. Processen die een rol spelen bij de vorming en verdere ontwikkeling van een zomerbui. (bron: KNMI)
Figuur 2: Twee mogelijke scenario's voor de verandering in neerslagextremen en de hoeveelheid waterdamp in een verder opwarmend Nederlands zomerklimaat. Het blauwe scenario lijkt op de KNMI’14 scenario's, met weinig verandering in luchtstroming en relatieve vochtigheid en weinig relatieve opwarming van de bovenlucht. In het rode scenario is er een relatief grote afname in relatieve vochtigheid, een grotere invloed van hogedrukgebieden en warmt de bovenlucht relatief sterk op. Dit scenario zal in de nieuwe KNMI'23 klimaatscenario's verder uitgewerkt worden. (Bron: KNMI).
Hoe sneller de lucht in een bui opstijgt, des te intenser de neerslag. Klimaatverandering beïnvloedt stijgsnelheden op ten minste twee manieren. Door de toename van de hoeveelheid waterdamp, komt er ook meer condensatiewarmte vrij. Dit leidt tot het sneller opstijgen van de lucht in een bui. Maar klimaatmodellen geven ook aan dat de bovenlucht harder opwarmt dan aan de grond. De atmosfeer wordt daardoor stabieler. Dit remt juist de stijgsnelheden. Het resultaat van deze twee elkaar tegenwerkende factoren is subtiel en we weten nog niet zeker wat het uiteindelijke effect zal zijn. Vermoedelijk zal de toename in condensatiewarmte de doorslag geven en vaker tot hele extreme buien leiden (figuur 2).
Een aantal van de nieuwste generatie klimaatmodellen laat zien dat de relatieve vochtigheid in de zomer mogelijk sterker afneemt en de bovenlucht sterker opwarmt per graad wereldwijde opwarming dan we tot nu toe dachten. Dat leidt tot een scenario waarin de lichtere zomerbuien (tot 10 mm/uur) in intensiteit afnemen maar de zware buien sterk in intensiteit toenemen (figuur 2, rode lijn). Andere modellen ondersteunen een scenario waarin alle buien ongeveer even hard toenemen in intensiteit. In deze modellen neemt de relatieve vochtigheid minder af en warmt de bovenlucht minder sterk op (blauwe lijn). Dit scenario is meer in lijn met de huidige KNMI'14-klimaatscenario's. De nieuwe KNMI'23-klimaatscenario's die volgend jaar verschijnen (2), zullen er rekening mee houden dat zware buien mogelijk veel sterker in intensiteit zullen toenemen dan de lichtere zomerbuien. Kortom, als het regent, zal het plenzen.
KNMI-Klimaatbericht door Lone Mokkenstorm met dank aan Geert Lenderink
https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/achtergrond/knmi-klimaatsignaal-21
https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/knmi-klimaatscenario-s
