Damppannen

Hoe ingewikkeld kan iets eenvoudigs zijn? Hieronder staat het. Het gaat nog even niet om de vieze pan die op het plaatje staat, maar om de zogenoemde verdampingspannen die meteorologen gebruiken om klimatologische ontwikkelingen te bestuderen. Ze zijn een stuk breder maar nauwelijks dieper dan de vieze pan en ze bevinden zich op het grasveld dat zo karakteristiek is voor het gemiddelde weerstation.

De verdampingspannen raakten in de negentiende eeuw in gebruik maar werden pas na de jaren vijftig goed gestandaardiseerd. Uit al die oude verdampingsmetingen valt daarom geen enkele conclusie te trekken. Uit die van de laatste decennia misschien ook wel niet.

De verdampingspan heeft een diameter van bijna een meter en is maar een of twee decimeter diep. Wat daaruit per etmaal verdampt meet de onderzoeker als de hoeveelheid water die hij er weer aan moet toevoegen om het het oude waterniveau te herstellen. Simpel genoeg. Als er regen in regent trekt hij dat hij eraf, want naast de pan stond altijd een regenmeter, zegt het KNMI. Stond, want het KNMI gebruikt de pannen al velen jaren niet meer. ’t Was eigenlijk niet duidelijk wat de meter mat, zegt Rudmer Jilderda.

De pannen zijn weer in de belangstelling geraakt door de ‘verdampingsparadox’ die in 1995 werd ontdekt. Zonder zich druk te maken over wat de pannen eigenlijk maten had bijna iedereen altijd aangenomen dat de pannen méér zouden gaan verdampen als de aarde opwarmde. Opwarming zou immers de hydrologische kringloop versterken: het zou er meer van gaan regenen en dan moest er vanzelf meer verdampen. En meer regenen deed het inderdaad.

Maar in 1995 schreven Peterson, Golubev en Groisman in Nature dat de verdamping uit pannen op de prairies van Amerika en de steppen van Siberië tussen 1950 en 1990 juist was afgenomen. Later is dat ook elders bevestigd. De drie brachten de vreemde trend in verband met het afnemende verschil tussen dag- en nachttemperatuur dat weer werd toegeschreven aan toenemende bewolking. Anderen meenden dat de verminderde zonne-instraling het gevolg was van een toenemende heiigheid die door vervuiling werd veroorzaakt. ‘Global dimming’, heette dat en de BBC heeft er een bloedstollende Horizon-uitzending over gemaakt.

Toch was toen al lang een stuk in Nature verschenen dat een heel andere verklaring gaf. Wilfried Brutsaert en Marc Parlange schreven op 5 november 1998 dat het afnemen van de panverdamping juist aantoonde dat de verdamping van de omgeving toenam. Ze hadden er niet eens lang over hoeven nadenken. Op een tamelijk droog grasveld is de verdamping uit zo’n pan niet evenredig met die van de omgeving maar daaraan complementair, zeiden ze. Zit er weinig water in de grond dan kunnen grond en gras eenvoudig niet in evenredigheid met de pan mee verdampen. Ze blijven achter en de zonne-energie die anders zou worden benut voor het vergassen van het vloeibare water (om het zo eens te zeggen, het kost veel energie, daar gaat het om) komt nu beschikbaar voor de opwarming van lucht of bodem. Dat bevordert weer de verdamping uit de pan.

Er lijkt geen speld tussen te krijgen, al is dat wel krachtig geprobeerd. Zo hebben de Australiërs Roderick en Farquhar er in Science (15 november 2002) op gewezen dat Brutsaerts theorie niet op gaat voor natte grond. En dat er niets te merken is van de toenemende relatieve vochtigheid (RV) die zij veronderstellen. De twee hoofdrolspelers uit die BBC-film lieten zich hun global dimming niet zomaar afnemen.

Enfin, inmiddels is aan die dimming volgens andere observaties sowieso een eind gekomen. En deze week brengt Brutsaert in Geophysical Research Letters nog wat verfijning aan in zijn theorie. Wat de welwillende amateur van dit alles bij blijft is dat de verdamping uit een pan niet los kan worden gezien van die van zijn omgeving.

Zo komen we dan bij het bijgaande dunwandige pannetje waarin ingeblikte erwtensoep was gekookt op de avond voor de dag dat hij op de foto ging. Om de aangekoekte soep de tijd te geven weer los te weken was ’s avonds een bodempje water in de pan gezet. Dat gaat al jaren zo in de AW-keuken want erwtensoep is een moeilijke soep. Elke ochtend is er dan blijdschap over het gemak waarmee de bodem is schoon te vegen en verbazing over de hardnekkigheid van de ingedroogde korsten boven in de pan.

Groter is het probleem van deze week niet: hoe droog kan het zijn bovenin een pan waarin een bodem water staat. Of: tot welke hoogte boven het wateroppervlak heeft dat vrije oppervlak nog een meetbare invloed op de luchtvochtigheid. Toen het stuk van Brutsaert werd aangekondigd was er de verwachting dat hij de weg zou wijzen. Maar nee, hij behelpt zich met een energie-balans.

Er zat niets anders op dan het boek Fysische transportverschijnselen van Van den Akker en Mudde op te slaan. In een typisch Delftse aanpak heeft dat, naast de theorie, talrijke voorbeeldsommen waarmee veel ingenieurs een leven toe kunnen. De fysisch chemicus voegt aan de energiebalans graag een impulsbalans en een massabalans toe, legt het boek uit. En met deze hulpmiddelen wordt ook de voor vandaag relevante voorbeeldsom aangepakt: de verdamping van naftaleen uit een buis. Maar helpen doet het niet. Want de randvoorwaarde waarmee de ingenieur de verdampingssnelheid kan berekenen is de aanname dat er bovenin de buis geen enkele naftaleen in de lucht zit. Bovenin de pan geen enkele waterdamp. ’t Zal dus andersom moeten: eerste meten hoeveel er verdampt en dan bekijken wat dat betekent voor de lucht rond de korsten.