Van februari tot mei 2022 hebben veel plaatsen in Queensland, New South Wales en West-Australië recordbrekende dagelijkse en maandelijkse regenval gezien. Herhaalde perioden van aanhoudende en intense regen hebben verwoestende en wijdverbreide overstromingen veroorzaakt.

Alleen al in Queensland en New South Wales veroorzaakten de overstromingen en stormen naar schatting AU$ 3,35 miljard aan verzekerde verliezen, waardoor dit de duurste overstromingen in de geschiedenis van Australië zijn en de vijfde meest kostbare natuurramp. Meer dan 20 mensen kwamen om het leven.

Soortgelijke gebeurtenissen hebben plaatsgevonden rond het zuidelijk halfrond. Brazilië werd in februari en maart getroffen door hevige regenval, plotselinge overstromingen en aardverschuivingen, waarbij meer dan 200 mensen omkwamen. In april en mei was Zuid-Afrika aan de beurt, toen hevige stortbuien huizen en infrastructuur verwoestten, met zo'n 400 doden en 1,5 miljard dollar aan materiële schade tot gevolg.

Achter de meeste van deze intense regenbuien schuilt een bijzondere combinatie van weersomstandigheden:een "cut-off low" boven de kust, vastgezet door een "blocking high" in zee. Deze configuratie zelf is niet ongebruikelijk, maar de herhaalde evenementen van dit jaar en hun grote impact waren ongebruikelijk.

Wat veroorzaakte de extreme regenval dit jaar?

Buiten de tropen wordt het weer voornamelijk bepaald door zogenaamde "Rossby-golven" of "planetaire golven". Dit zijn kronkels in de jetstream, een band van sterke winden in de bovenste atmosfeer die de hele wereld rondgaat.

Wanneer winden door bergen of weersystemen naar het noorden of zuiden worden verplaatst, kunnen ze een deel van de jetstream uit zijn normale positie duwen. Deze golving in de jetstream is een Rossby-golf.

Rossby-golven bewegen dan meestal naar het oosten, geleid door de jetstream. Onder de juiste omstandigheden kunnen de golven versterken en breken, net als oceaangolven aan de kust.

Wanneer dit gebeurt, kan de brekende golf een gebied van hogedruklucht op grondniveau vormen, dat enige tijd op één plaats kan blijven. Dit hogedrukgebied kan er op zijn beurt voor zorgen dat andere weersystemen (zoals lagedruksystemen met regen) op één locatie tot stilstand komen.

Vastgelopen weersystemen die lang blijven zitten, kunnen leiden tot langdurige regenbuien, maar ook tot langdurige hittegolven.

Tijdens de overstromingen aan de oostkust van Australië vormde een versterkende Rossby-golf een hogedruksysteem boven de Tasmanzee, evenals een lagedrukgebied in de bovenste atmosfeer dat bekend staat als een 'cut-off low'.

Deze opstelling leverde de twee ingrediënten die nodig zijn voor regen:een toevoer van vocht, in de vorm van oostelijke winden rond de hoge die vochtige lucht van de oceaan naar het land voeren; en een mechanisme om dat vocht op te heffen, geleverd door de aanwezigheid van de cut-off low. Terwijl het laag zich tussen het zuiden van Queensland en het noorden van New South Wales bewoog, deed de regen dat ook.

Dezelfde vingerafdruk werd ook gezien tijdens de overstromingen in Zuid-Afrika en Brazilië. Voor de overstromingen in het zuidwesten van West-Australië werd de vochtige onshore-stroming versterkt door een laag tussen de kust en de hoog naar het westen over de Indische Oceaan.

Wat betekent klimaatverandering voor deze evenementen?

Een van de moeilijkste uitdagingen voor atmosferische wetenschappers is om te begrijpen hoe de opwarming van de aarde het weer op regionale schaal zal veranderen.

Weersvoorspellingen zijn een cruciaal hulpmiddel om de effecten van extreem weer te verzachten en bieden voorspellingen van dergelijke gebeurtenissen tot een week van tevoren. Nauwkeurige voorspellingen zijn van vitaal belang om kritieke tijd te geven voor het mobiliseren van reacties, zoals waarschuwingen, evacuaties en de inzet van hulpdiensten.

Op dit moment bevindt de El Niño-Zuidelijke Oscillatie, een maat voor de temperatuur van het zeeoppervlak in de Stille Oceaan, zich voor het tweede jaar op rij in de La Niña-fase. La Niña wordt geassocieerd met regenachtiger dan normale omstandigheden in Noordoost-Australië, Zuidoost-Afrika en Noord-Brazilië.

Bovendien zal de opwarming van de aarde waarschijnlijk leiden tot meer intense regenval omdat warmere lucht meer vocht kan vasthouden. We moeten echter nog veel leren over waar die regen waarschijnlijk zal vallen en hoe vaak en intens de regenval zal zijn.

Om te begrijpen hoe extreem weer zoals de zondvloeden op het zuidelijk halfrond van dit jaar zullen veranderen naarmate het klimaat warmer wordt, moeten we de onderliggende fysieke processen begrijpen die verantwoordelijk zijn voor hun ontwikkeling.

Op dit moment laten verschillende klimaatmodellen verschillende dingen zien over wat klimaatverandering betekent voor Rossby-golven en het breken van golven. De modellen hebben nog niet een resolutie die hoog genoeg is om enkele van de gedetailleerde fysische processen met betrekking tot regenval, jetstreams en Rossby-golven expliciet op te nemen.

Hoewel de modellen het erover eens zijn dat klimaatverandering de positie en snelheid van de jetstreamwinden zal veranderen, zijn ze het niet eens over wat er met de Rossby-golven zal gebeuren. Investeren in het onderzoek dat nodig is om deze vragen te beantwoorden is dan ook noodzakelijk.