Onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben, in samenwerking met het Deense Meteorologisch Instituut (DMI), gedetailleerde weermodellen gebruikt om de verhoogde temperaturen duidelijk te koppelen aan de historische wolkbreuk boven Kopenhagen in juli 2011. Nieuwe methoden met contrafeitelijke weersvoorspellingen kunnen de weersgebeurtenis in verband brengen voor het eerst aan de opwarming van de aarde.

Het is zeven uur 's avonds op 2 juli 2011. Een wolkbreuk van historische proporties heeft zojuist ten noorden van Kopenhagen toegeslagen. Op het dak van zijn auto probeert een taxichauffeur zichzelf te redden van de overstromingen terwijl regen en hagel in het water vallen en auto's om hem heen drijven op Lyngbyvej.

Op deze dag beleefde de Deense hoofdstad een extreme wolkbreuk die de samenleving miljarden kronen kostte. In Rigshospitalet was de situatie zo nijpend dat het overstromingswater centimeters verwijderd was van het vernietigen van de generatoren van het ziekenhuis en de evacuatie van 1400 patiënten teweegbracht.

Nu hebben Niels Bohr Institute en DMI-onderzoekers een onconventioneel hulpmiddel gebruikt om de extreme stortbui van 2011 te begrijpen. Contrafeitelijke geschiedenis is wanneer je iets aan een historische gebeurtenis verandert om de Wat als? Typisch gebruikt door historici om ons verleden te begrijpen, zijn klimaatwetenschappers begonnen de methode op een vergelijkbare manier toe te passen.

Hun experiment toont een duidelijke correlatie aan tussen de intensiteit van de wolkbreuk op dat moment en de hitte in de atmosfeer voorafgaand aan het optreden ervan.

"Ja, om het simpel te zeggen, je zou kunnen zeggen dat op een planeet die één graad warmer is, een vergelijkbare weersituatie waarschijnlijk de evacuatie van Rigshospitalet zou hebben veroorzaakt", zegt professor Jens Hesselbjerg Christensen van het Niels Bohr Instituut.

Gebaseerd op historische weergegevens

Door verschillende weersimulaties uit te voeren voor de dag van de wolkbreuk op basis van DMI-modellen, kwamen de onderzoekers tot een aantal contrafeitelijke weersvoorspellingen. Deze waren onderverdeeld in vijf verschillende hittescenario's, waardoor het onderzoek elk de gevolgen van atmosferische temperatuurstijgingen kon laten zien.

Voor het eerst konden de onderzoekers aantonen dat een eeuw van door de mens veroorzaakte temperatuurstijgingen het risico op de historische wolkbreuk verdubbelde en de intensiteit ervan verhoogde.

De studie toont ook aan dat met stijgende temperaturen voor ons, er ook een verhoogd risico zal zijn op soortgelijke of zelfs sterkere wolkbreuken wanneer zich in de toekomst vergelijkbare weersituaties voordoen.

De modelberekeningen zijn gebaseerd op historische weergegevens en worden daarbij ondersteund door empirisch bewijs.

Een moeilijke koppeling

Modelberekeningen van het toekomstige klimaat van Denemarken, beschikbaar in DMI's Climate Atlas, laten duidelijk het verband zien tussen opwarming en een verhoogd risico op wolkbreuken. Maar over het algemeen blijft het koppelen van specifieke weersomstandigheden aan klimaatverandering een wetenschappelijke uitdaging.

In de nasleep van de overstromingen in juli 2011, legde DMI-klimaatwetenschapper Ole Bøssing Christensen uit dat de gebeurtenis niet direct in verband kon worden gebracht met klimaatverandering, maar dat het wel overeenkwam met de voorspellingen van klimaatmodellen voor de toekomst.

"Dat was het soort antwoord dat we een paar jaar geleden konden geven. We hadden gewoon niet de tools om meer te zeggen. Dit is precies de uitdaging die deze studie probeerde aan te pakken", legt Jens Hesselbjerg Christensen uit.

Volgens Rasmus Anker Pedersen, afdelingshoofd van DMI's Center for Climate Research en co-auteur van de studie, is de taak geslaagd.

"Het unieke aspect van deze studie is dat we de invloed van een verhoogde opwarming van de aarde op een specifieke extreme weersgebeurtenis kunnen beoordelen, in tegenstelling tot het simpelweg vergelijken van de wolkbreuk met algemene veranderingen in een warmer klimaat", zegt hij.

Het raster van datapunten in klimaatmodellen is niet dicht genoeg om te werken met weersverschijnselen zoals wolkbreuken, die zeer lokaal optreden en het resultaat zijn van een complexe reeks convergerende weersomstandigheden. In tegenstelling tot traditionele klimaatmodellen zijn de weermodellen van DMI echter gericht op het verwerken van weergegevens op een dichte en gedetailleerde schaal.

Biedt nieuwe precisie voor klimaatvoorspellingen

"Als je kunt opereren op de schaal die we hier hebben kunnen doen, leg je de processen vast die nodig zijn om een ​​specifieke gebeurtenis in een simulatie te kunnen recreëren. Het geeft ook geloofwaardigheid aan het kunnen voorspellen van gebeurtenissen die nog moeten plaatsvinden, " zegt Jens Hesselbjerg Christensen.

Hij verwacht dat het voor zowel de gewone burger als de beslisser een grotere betekenis krijgt als de gevolgen van klimaatverandering concreet worden, omdat ze in verband kunnen worden gebracht met bekende gebeurtenissen, zoals de wolkbreuk van 2011. De methode en het gebruik van weermodellen voor klimaatonderzoek bieden echter ook perspectieven op wereldschaal.

"Hoewel we er nog niet helemaal zijn, verwachten we dat er in de loop van het volgende decennium voldoende rekenkracht zal zijn om dit type model op wereldschaal in te zetten. Dit zal zorgen voor een geheel nieuw niveau van precisie in onze klimaatvoorspellingen. het zal veel verwerkingskracht vergen, het zal relevant zijn. Het zal ons bijvoorbeeld helpen bij het kwalificeren van de voorbereidingen die nodig zijn voor aanpassing aan de klimaatverandering", zegt Jens Hesselbjerg Christensen.

Feiten:De wolkbreuk op 2 juli 2011, Kopenhagen

De duurste natuurramp in Denemarken sinds 1999. De verzekeringsuitkeringen bedroegen DKK 6,2 miljard, verdeeld over ca. 90.000 claims.

Op sommige plaatsen viel er in een paar uur tijd twee maanden aan neerslag. Op één dag viel 135,4 mm in de Botanische Tuin van Kopenhagen. In de buitenwijk Ishøj viel binnen tien minuten een hoeveelheid van 31 mm. In 3 uur werden meer dan 5.000 blikseminslagen geregistreerd.

De hevige regen en hagel zorgden ervoor dat het verkeer op verschillende plaatsen in het grootstedelijk gebied tot stilstand kwam doordat wegen in rivieren veranderden. Verschillende snelwegen waren tot drie dagen afgesloten.

Het treinverkeer was een week lang gestremd en op sommige plaatsen dagenlang gesloten, van overstroomde stations tot blikseminslagen op apparatuur en aardverschuivingen.

Ongeveer 10.000 huishoudens hadden tot 12 uur lang te maken met stroomuitval en ongeveer 50.000 huizen hadden tot een week lang geen verwarming en warm water meer.

Feiten:wat is een wolkbreuk?

In Denemarken worden wolkbreuken gedefinieerd als perioden waarin binnen een half uur meer dan 15 mm neerslag valt.

Convectie is het fysieke proces dat wolkbreuken veroorzaakt. Convectie is onder andere wanneer warme lucht met een lagere dichtheid opstijgt.

Warme lucht, die erg vochtig kan zijn, trekt ook bestaand vocht uit de wolken naar grotere hoogten, waardoor extreme condensatie ontstaat in de hoge wolken.

De druppels worden uiteindelijk zo groot dat ze niet kunnen worden tegengehouden door de verticale luchtstromen, waarna de wolken plotseling hun vocht afvoeren.

Feiten:hoe de onderzoekers het deden

Op basis van weersinformatie tot en met 2 juli 2011 middernacht hebben de onderzoekers het weer rond Kopenhagen gesimuleerd met behulp van het grondig geteste en nauwkeurige DMI-weermodel van vandaag.

De schaal in deze weermodellen is zeer nauwkeurig. De afstand tussen datapunten in het model van DMI, ook wel grid size genoemd, is ongeveer 2,5 km. Ter vergelijking:de rasterpunten van het wereldwijde klimaatmodel liggen niet dichter dan ongeveer 50 km van elkaar.

De onderzoekers voerden 13 simulaties uit in een zogenaamd ensemble van voorspellingen, omdat het weer - en niet in de laatste plaats onweersbuien - chaotische gebeurtenissen zijn met ruis en hoge onvoorspelbaarheid.

De simulaties zijn aangepast en onderverdeeld in vijf warmtescenario's:-1 graad (pre-industriële leeftijd), 0 (normaal in 2011), +1, +2 en +3 graad warmere wereldtemperatuur. + Verder verkennen

De hitte verslaan wordt steeds moeilijker, zegt de wetenschap