Droge bodem en hete zuidelijke lucht: daar is de hittegolf

Hittegolven in Europa duren vooral op de Balkan steeds langer. In Nederland is nog niet te zien dat er meer zijn. En of ze langer duren. Maar dat komt, is de verwachting.

Op de dagelijkse weerkaartjes zag meteoroloog Frank Selten van het KNMI de warmte deze week vanuit Zuid-Europa oprukken. Inmiddels is er in Nederland zo goed als zeker sprake van een hittegolf. Vandaag wordt hoogstwaarschijnlijk voldaan aan de definitie die het KNMI hanteert – vijf aaneengesloten dagen warmer dan 25ºC, waarvan drie boven de 30.

Krijgen we meer van zulke hittegolven, nu de aarde opwarmt? Het antwoord is: ja. Het VN-klimaatpanel IPCC schrijft in haar laatste rapport (2013) dat er mondiaal een toename is van, wat ze noemt, warme extremen. En er is een afname van koude extremen. Anders gezegd: minder temperatuuruitschieters naar beneden, en meer naar boven. Geografisch warmen de extremen dus overal op, op een enkele uitzondering na, zoals het midden van de VS en delen van Zuid-Amerika. Daar is juist sprake van een cooling hole. Het vertrouwen dat deze, bijna, mondiale trend van opwarmende extremen klopt, bestempelt het IPCC als hoog.

Maar voor Nederland is er vooralsnog geen sprake van een toename in het aantal en de duur van de hittegolven, zegt Selten. Nederland kende tussen 1940 en 1950 bijvoorbeeld elf hittegolven. En vervolgens tussen 1951 en 1974 geen een. Sindsdien zijn er 16 geweest, waarvan zeven na de eeuwwisseling. Daar zit geen trend in. Maar Selten verwacht wel dat er meer hittegolven zullen komen. De gemiddelde temperatuur in de zomer is sinds de jaren 60 aan het stijgen – hoewel er sinds 2000 een stabilisatie is te zien. Daarmee neemt ook de kans op hittegolven toe.

In Europa is dat effect vooral op de Balkan te zien. De langste hittegolf duurt daar steeds langer. In de afgelopen veertig jaar was er een toename van 6 dagen elke tien jaar. Dus de langste hittegolf nu, duurt zes dagen langer dan tien jaar geleden. De extreme hittegolf van 2006 – die ook Nederland trof – hield in Praag 33 dagen aan. Ook in Centraal-Europa, en in het zuiden van Finland duren de hittegolven steeds langer. En opvallend: nergens werden ze korter. Ook dat, zegt Selten, past in het beeld van een opwarmende wereld die meer hittegolven gaat geven.

Waarom het huidige beeld voor Europa zo versnipperd is, en de Balkan er zo uitspringt, verklaart Selten deels door toeval. „Het klimaat kan daar lokale effecten hebben die van invloed zijn.”

Krachtmaat

Europese onderzoekers vinden het meten van die hittegolfduur – de warm spell duration index – niet genoeg. Ze proberen nu ook een soort krachtmaat voor hittegolven te ontwikkelen. De Italiaanse onderzoeker Simone Russo van het Instituut voor Milieubescherming in Rome heeft een heat wave magnitude index ontwikkeld, op basis van dagelijkse maximumtemperaturen (Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 20 november 2014). Hij vindt dat een hittegolf met temperaturen van 40 graden Celsius zwaarder zou moeten wegen dan een waar de temperatuur blijft steken op 35 graden Celsius. „Dit idee van Simone is niet heel gek”, zegt Gerard van der Schrier, KNMI-collega van Frank Selten. „Wij rekenen daar nu ook aan.”

En hoe ontstaan hittegolven nou precies? Ze treden op, zegt Selten, in opvallend hardnekkige hogedrukgebieden. Die komen voort uit de straalstroom. Dat is een band op 9 à 10 kilometer hoogte, waar warme lucht vanuit de tropen en koude lucht vanuit het Arctisch gebied elkaar ontmoeten. De band waait van west naar oost, en op het noordelijk halfrond meandert hij tussen de dertigste en zestigste breedtegraad, tussen Casablanca en Oslo. De straalstroom is gemiddeld enkele duizenden kilometers lang, enkele honderden kilometers breed. De botsing van warme en koude lucht zorgt voor grote temperatuurverschillen, wat tot hoge windsnelheden en wervelingen leidt. „Soms ontstaan er rare kronkels en insnoeringen in de straalstroom”, zegt Selten. „Op die plekken zien we dat zich zo’n stationair hogedrukgebied kan vormen.” Op een meteorologische kaart met isobaren, die lijnen van gelijke druk afbeeldt, heeft zo’n gebied de vorm van een omega-teken. Het blokkeert oprukkende lagedrukgebieden – die doorgaans wisselend weer brengen – en kan dagen tot weken op zijn plek blijven.

Droge bodem

Veranderingen op lange termijn in die hardnekkigheid worden volgens het IPCC nog slecht begrepen. Wel is duidelijk dat koele lucht in zo’n hogedrukgebied daalt, beneden wordt samengedrukt, daardoor opwarmt en uitdroogt. Wolken lossen op. Ook is sinds kort duidelijk dat een hittegolf kan verergeren als de bodem droog is. „Het erg droge voorjaar in Zuid-Europa, en ook in Nederland, was in dit geval een slecht voorteken”, zegt hydroloog Ryan Teuling van de Wageningen Universiteit, die onderzoek doet naar de wisselwerking tussen atmosfeer en bodem.

Met Britse en Belgische collega’s bekeek hij de aanloop van de extreme hittegolven die Europa in 2003 en 2010 teisterden (Nature Geoscience, 20 april 2014). Ze ontdekten gemeenschappelijke kenmerken: een vrij droge bodem, een heldere hemel, en een ononderbroken aanvoer van warme lucht uit het zuiden. „Zoals we die ook deze week hebben”, zegt Teulings. Onder deze condities kan veel instralend zonlicht de bodem bereiken. Het weinige water in de grond verdampt snel, mede omdat de lucht zo droog is. Het gevolg is dat de droge bodem meer warmte afgeeft aan de lucht. Als het hogedrukgebied op zijn plaats blijft bouwt zich daar een steeds dikkere laag van warme lucht op. Hoe algemeen dit fenomeen is, zeggen de onderzoekers niet.

De laatste jaren wordt er ook een verband gesuggereerd tussen de versnelde opwarming van het Noordpoolgebied en zomerse hittegolven op de gematigde breedtegraden van het noordelijk halfrond. Volgens de Nederlandse klimaatonderzoeker Dim Coumou, verbonden aan het Potsdam Institute for Climate Impact Research, is het idee erachter dat door een opwarmende Noordpool de noord-zuid-temperatuurgradiënt afneemt. Daardoor verzwakt de straalstroom, en dat zou voor minder uitgesproken hoge- en lagedrukgebieden zorgen die Europa binnenwaaien vanaf de Atlantische Oceaan. „Het zomerweer wordt zo stabieler”, zegt Coumou. Hij toonde onlangs aan dat bepaalde windgolven in de straalstroom (er stromen allerlei golven in met verschillende amplitudes) inderdaad minder sterk zijn geworden de afgelopen 35 jaar (Science, 13 maart 2015).

Selten van het KNMI noemt de hypothese interessant, maar „nog erg speculatief”. Hij trekt een parallel met de jaren 70. Men zag de westenwinden in de winter sterker worden, waardoor zachter weer vanaf de Atlantische Oceaan werd aangevoerd. Elfstedentochten bleven uit. Al snel werd een relatie gelegd met klimaatopwarming door toenemende CO2-concentraties. „Maar sinds 2000 is de winterse trend weer omgekeerd, iets wat binnen de natuurlijke variatie valt”, zegt Selten. Bij de straalstroom is misschien iets dergelijks aan de hand.

Naar de effecten van een opwarmend Arctisch gebied verwacht Selten wel meer onderzoek de komende jaren. „Ik ga er zelf ook meer naar kijken.”