Van droogtes en bosbranden tot overstromingen en grote vorst, extreme weersomstandigheden nemen toe. Maar in hoeverre zijn deze gekoppeld aan klimaatverandering? Slechts enkele maanden voordat 's werelds eerste windmonitoringsatelliet in een baan om de aarde komt, wetenschappers hebben een klimaatmodel met uitzonderlijke resolutie afgerond, en de nieuwe tools zullen helpen identificeren hoe klimaatverandering weergerelateerde natuurrampen zoals stormvloeden, orkanen en hittegolven.

Om de kans op gevaarlijke weersomstandigheden te kwantificeren, Dr. Peter Stott van het Met Office - de nationale weerdienst van het VK - heeft geholpen bij het coderen van een computermodel dat de atmosfeer van de aarde tot in ongekend detail in kaart brengt.

"Resolutie is essentieel omdat zelfs kleine verstoringen van het milieu enorme gevolgen kunnen hebben voor het weer, "zei Dr. Stott.

Typische klimaatalgoritmen vereenvoudigen delen van de lucht als enkele pixels die volumes overspannen met een doorsnee van ongeveer 100 kilometer. Maar dankzij het werk dat is gedaan via een project genaamd EUCLEIA, gecoördineerd door het Met Office, klimaatwetenschappers kunnen nu inzoomen op details die kleiner zijn dan de helft van die grootte.

De details van het nieuwe model gaan ten koste van een hogere rekenkracht en het Met Office vertrouwt op een supercomputer om zijn code uit te voeren. Deze enorme machine simuleert extreme weersomstandigheden die voortkomen uit het extrapoleren van grond- en satellietgegevens die in de afgelopen 50 jaar zijn verzameld.

Om rekening te houden met het chaotische karakter van de elementen, het kolossale model voert elk scenario honderden keren in een lus uit, het samenstellen van een reeks mogelijke uitkomsten. Vervolgens herhaalt het de berekening door aan te nemen dat de mondiale temperaturen in dezelfde periode niet zijn gestegen en vindt het een andere reeks resultaten.

Conceptuele sprong

"Na de hittegolf van 2003, we maakten een conceptuele sprong voorwaarts, " zei Dr. Stott. "De wetenschappelijke gemeenschap had eerder besloten dat afzonderlijke weersomstandigheden niet konden worden toegeschreven aan langetermijntrends in het klimaat. Maar we hebben het nu over de waarschijnlijkheid dat deze gebeurtenissen plaatsvinden, en dat blijkt nuttig te zijn."

Voortbouwend op de statistische voorspellingen van de EUCLEIA-aanpak, het vervolgproject EUPHEME helpt nu een aantal van de effecten van klimaatverandering op de samenleving te beheersen. Als onderdeel van het 18-landen sterke consortium, Dr. Stott verfijnt het nieuwe klimaatmodel verder met complexe fenomenen zoals klimaatfeedbackmechanismen en luchtbewegingen in de bovenste atmosfeer.

"We willen in de toekomst werken aan wind, " zei Dr. Stott. "Maar daarvoor hebben we een goede verzameling van goede gegevens nodig. Zonder het, we konden dit allemaal niet doen."

Er kan snel hulp komen, terwijl de European Space Agency (ESA) zich voorbereidt op de lancering van Aeolus - de eerste satelliet die windsnelheden rechtstreeks vanuit de ruimte waarneemt.

Het Europese weer wordt grotendeels aangedreven door luchtstromingen hoog boven de tropen. Tegenwoordig is er weinig bekend over deze hoek van de atmosfeer, maar ESA hoopt dat dat zal veranderen.

"Het is een complete doorbraak in meettechnieken vanuit de ruimte, " zei Anders Elfving, ruimtemissie projectmanager bij ESA, die het Aeolus-project van 480 miljoen euro beheert.

Ultraviolet licht

De Aeolus-satelliet bevat een krachtige laser die ultraviolet licht de atmosfeer in pulseert. Een telescoop van 1,5 meter aan boord zal de gereflecteerde bundel opvangen, waardoor wetenschappers windsnelheden kunnen identificeren aan de hand van kleine verschuivingen in de frequentie van het licht.

ESA begon in 2002 met de ontwikkeling van de technologie. NASA en andere grote ruimtevaartorganisaties lanceerden soortgelijke initiatieven, maar hadden geen geld meer vanwege de overweldigende technische uitdagingen.

Elfving zegt dat de laserontlading alleen al 50 keer per seconde materialen ontploft met bijna 30 megawatt aan piekvermogen. "Op die kracht, een enkele atomaire laag van besmetting zou genoeg zijn om onze optica te doden, " hij zei.

Zelfs de meest smetteloze cleanroom op aarde kan dergelijke normen niet halen. Het probleem oplossen, ESA heeft een techniek geperfectioneerd om satellietonderdelen in het vacuüm van de ruimte te ontsmetten. Spuiten van zeer kleine concentraties zuurstof op de optiek, de laserstraal brandt organisch materiaal weg, voorkomen dat het componenten verkolen en oververhitten.

in 2017, ESA monteerde de apparatuur aan boord van Aeolus en testte deze zowel onder start- als vacuümomstandigheden. De satelliet wordt nu gecontroleerd en gemonteerd met zonnepanelen in het ruimtecentrum Intespace in Toulouse, Frankrijk. Het zal binnenkort worden verscheept naar Frans-Guyana voor lancering aan boord van een Europese Vega-raket op 21 augustus.

Eenmaal in een baan, de satelliet zal ononderbroken de hele wereld overspoelen met intervallen van zeven dagen en de momenteel niet-beschikbare gegevens gratis verstrekken. Daaropvolgende satellieten zouden zelfs 24 uur per dag dekking kunnen bieden voor iedereen die vroege tropische winden en het verloop van opkomende stormen in kaart brengt.

"Aeolus zal een grote aanwinst zijn voor weersvoorspellingen en klimaatmodellen, ' zei Elfving.