G. Lenderink

Innovatie in klimaatscenario's &
Future Weather
Geert Lenderink
Jessica Loriaux, Pier Siebesma, Erik van Meijgaard, Kai Lochbihler, Jisk Attema
KNMI
Inhoud
• Algemeen klimaatverandering &
Klimaatscenario’s
• Extreme neerslag
• Toekomstige ontwikkelingen:
Future Weather
Als gevolg van het
broeikasgaseffect neemt de
temperatuur op aarde toe
?
Toekomst
https://www.youtube.com/watch?v=SWPzGo_C010
Modelleren van het klimaatsysteem
• Processen land, bodem, atmosfeer (wolken, straling, stromingen) en oceaan worden geïmplementeerd
op een 3D grid
• Voorwaarts in de tijd geïntegreerd (tijdstap ~ 15 min – 1 uur) en dat ~ 200-1000 jaar lang (zeer rekenintensief)
• Verandering broeikasgasconcentraties -> verandering in straling ->-> mondiale temperatuurresponse
Deze opwarming zal doorzetten naar de
toekomst
businessas-usual
sterke
emissiereductie
IPCC, 2013
2013: het 5de IPCC rapport van WG1
1. Kennis (wat weten en begrijpen we)
2. Model uitkomsten
3. Geen gedetailleerde informatie
Nederland
~1500 pagina’s
26 mei 2014: presentatie KNMI14
klimaatscenario’s
Vier scenario’s voor klimaatverandering in Nederland
2
X
2
=
4
Scenario’s zijn gebaseerd op regionale klimaatmodel
simulaties met RACMO2
Globaal klimaatmodel:
• Grid over wereld
• 100-200 km grid afstand
• Slechte representatie bergen
en land-zee details
2
Regionaal klimaatmodel:
• Regionaal grid (b.v. Europa)
• 10-25 km grid afstand
• Goed representatie bergen
en land-zee details
• Gebruikt invoer uit globaal
klimaatmodel
Voor beide modellen
• Soortgelijke representatie klimaatprocessen (alleen resolutie is anders)
• Rekenintensitief: voor klimaatscenario’s 6 maanden rekentijd op super computer
De KNMI scenario’s passen bij spreiding in CMIP5
Onderzoek wereldwijd
CMIP5 > 200
simulaties meer dan
250 jaar
CMIP5/IPCC
Onderzoek Nederland (vnl KNMI, KvK)
8 x 150 jaar
simulaties
EC-Earth
RACMO2
De winterneerslag neemt toe
• Warmere atmosfeer bevat meer
vocht
• (Mogelijke) toename
westenwinden geven meer neerslag
• Extremen nemen evenredig toe
aan gemiddelde
Veranderingen gemiddelde zomerneerslag onzeker
Toename neerslagextremen in de zomer
1981-2010
2050
WL
44 mm
15 mm
45 dagen
1.6 dagen
Toename is robuust (vanwege toename vocht in
de atmosfeer) maar mate van toename is onzeker
2050
WH
Robuuste toename van neerslagextremen in
een warmer klimaat
• Toename maximale hoeveelheid waterdamp is +7% per graad
op basis van de Clausius-Clapeyron vergelijking (harde fysica
van gedrag gas/vloeistoffen)
• Bij klimaatverandering zal de hoeveelheid waterdamp ~ mee
stijgen met de maximale hoeveelheid, d.w.z. met ook ongeveer
7 % per graad ( ~ goed begrepen uitkomst uit klimaatmodellen)
• Meer vocht in de atmosfeer -> sterkere neerslagextremen
(“common sense”)
• Hypothese CC schaling: toename sterkte neerslagextremen
met 7 % per graad
Beperkingen van huidige klimaatmodellen
geeft onzekerheid neerslagextremen
Neerslagextremen zomer meestal
uit convectieve wolken
Fir0002/Flagstaffotos
Resolutie klimaatmodellen te grof
voor dit soort wolken
Klimaatmodellen gebruiken sterk
vereenvoudigde schema’s ofwel
“parameterisaties”
één stap terug: wat kunnen we leren uit waarnemingen?
Afwijking extreem in
uurneerslag in
De Bilt
voor zomerhalfjaar
Neerslag is nu ~15%
intenser
+15 % intensiteit ~
2-4 keer vaker
wateroverlast
• 1 graad dauwpunt ≈
7 % meer vocht
• Toename
neerslagintensiteit
volgt luchtvochtigheid
• Toename ~14 % per
graad dauwpunt = 2 keer
zoveel als algemeen
aangenomen
Toename neerslagintensiteit (uurlijks) met luchtvochtigheid
Data Nederland
(NL) en Hongkong
geven gelijk
verband
NL zomerse
waardes
dauwpunt:
14 – 22 graden
• x-as: +1 graad dauwpunt impliceert 7 % meer vocht
• Toename neerslagintensiteit ~ 14 % per graad (2CC)
Klimaatmodellen onderschatten verband neerslagintensiteit
en vochtigheid
Observaties Nederland
State-of-the-art
regionaal klimaatmodel
RACMO2 @ 12 km grid
Modellen met nog hogere resolutie vanuit weerswachting:
KNMI mesoschaal model HARMONIE
2-3 uur vooruit: geëxtrapoleerd radar beeld
24-42 uur uur vooruit: HARMONIE
Toepassing HARMONIE op gebied van klimaat
• Een “mesoschaal” model: atmosfeermodel op zeer hoge
resolutie: 2.5 km
• Buien worden gesimuleerd met HARMONIE
• HARMONIE is nog (veel) te rekenintensief om
klimaatscenario’s mee te maken (max. ~10 jaar mogelijk)
• Gebruik voor “Future Weather”
Future Weather: huidige extremen in een
toekomstige setting gesimuleerd met HARMONIE
2010
piek: 130 mm
2050
piek: 170 mm (+30% bij 2 graden opwarming)
In een warmer klimaat, buien intenser maar mogelijk ook grootschaliger
Huidig klimaat
Warmer klimaat
• toename vocht in
de atmosfeer 7%
per graad (= CC)
• sterkere opgaande
bewegingen & meer
vocht in de
atmosfeer geeft
intensere neerslag
• optie b) neerslag
intenser maar korter
van duur
• optie c) neerslag
intenser &
grootschaliger
Experimenteel: buiensimulaties op 100 m resolutie
(-> impact op straatniveau)
Jerome Schalkwijk, TUD & KNMI
Veel extremen in de laatste jaren ….
28 juli 2014
Conclusies
1.
2.
3.
4.
5.
Algemene informatie klimaatverandering: IPCC reports &
KNMI’14 scenario’s (www.klimaatscenarios.nl)
Observaties geven (zeer) sterke toename – tot 14 % per
graad opwarming – in kortdurende heftige neerslag
Toekomst: neerslagextremen nemen verder toe, maar
hoeveel is onzeker (en schaal en seizoensafhankelijk).
Bovengrens scenario’s +45% in intensiteit in 2085, mogelijk
hoger bij zeer sterke mondiale opwarming (>4 graden)
“Future Weather”: huidige extremen in een toekomstige
setting