Ook in het Arctische gebied zijn de temperaturen flink opgelopen, en de ijsbedekking stevent af op een nieuw minimum. We gaan in dit artikel eerst in op extreem weer en klimaatverandering in algemene zin, en plaatsen vervolgens enkele recente situaties van extreem weer in verschillende delen van de wereld in het perspectief van weer en klimaatverandering.
Het lijkt logisch dat als de temperaturen in de wereld oplopen het aantal hittegolven ook toeneemt, en dat het aantal koudeperioden afneemt. Veranderingen in extreme neerslag of droogte zijn moeilijker te doorgronden, omdat neerslagpatronen en veranderingen daarin grillig zijn. Hittegolven en andere vormen van extreem weer kunnen op verschillende manieren veranderen, in het bijzonder wat betreft hun frequentie oftewel hoe vaak ze voorkomen, hun intensiteit en hun levensduur.
Fluctuaties van de temperatuur of een andere meteorologische grootheid rond een gemiddelde waarde worden vaak beschreven met een kansverdeling. Dit is een curve die aangeeft hoe vaak een bepaalde afwijking van het gemiddelde voorkomt, zie de figuur. Naast het gemiddelde kent de kansverdeling een spreiding, die een maat is voor de grootte van de afwijkingen. Bij een kleine spreiding is de kansverdeling smal en hoog, bij een grote spreiding is de kansverdeling breed en laag - het oppervlak onder de curve is steeds hetzelfde en komt overeen met een kans van 100%. Grote afwijkingen komen minder vaak voor dan kleine afwijkingen. Vaak zijn we juist geïnteresseerd in extremen, grote afwijkingen van het gemiddelde, die zeldzaam zijn. Het deel van de kansverdeling bij extreem lage en extreem hoge waarden wordt ook wel de staart van de kansverdeling genoemd. Hoe vaak extremen voorkomen, hangt af van hoogte van de staart van de kansverdeling. De vorm van de kansverdeling kan worden geschat uit waarnemingen. De staart van de verdeling is lastig te schatten, omdat extremen waarden weinig voorkomen en de tijdslengte van de waarneemreeks beperkt is.
Nog lastiger wordt het als we veranderingen in de kansverdeling willen bepalen. Zo kan bijvoorbeeld alleen de gemiddelde temperatuur veranderen (Figuur a), of alleen de spreiding van de temperatuur veranderen (Figuur b), of beide kunnen veranderen (Figuur c). Als alleen het gemiddelde toeneemt, zullen extreem hoge temperaturen vaker voorkomen (Figuur a), maar het verschil tussen de hoogste en laagste temperaturen zal gelijk blijven. Als de spreiding toeneemt zonder dat het gemiddelde verandert, neemt de kans op extremen en ook de grootte van de extremen toe (Figuur b). Als zowel het gemiddelde als de spreiding toeneemt (Figuur c), neemt de kans op extreem hoge temperaturen toe en (in dit voorbeeld) de kans op extreem lage temperaturen af. Een andere combinatie van veranderingen in het gemiddelde en de spreiding kunnen een ander resultaat geven.
Voor de zomertemperatuur in Nederland geldt volgens de KNMI-klimaatscenario’s dat de komende eeuw zowel het gemiddelde als de spreiding van de temperatuur toeneemt: de temperatuur op de warmste zomerdag neemt meer toe dan de gemiddelde zomertemperatuur.
De frequentie en intensiteit van extremen kunnen beïnvloed worden door zowel natuurlijke factoren (interne variabiliteit) als door veranderingen in de energiebalans van de aarde (externe factoren). Een voorbeeld van interne variabiliteit is El Niño, een fenomeen waarbij de zeewatertemperatuur in de Stille Oceaan nabij de evenaar hoger is dan normaal en afwijkingen veroorzaakt in wereldwijde circulatiepatronen en daarmee in temperatuur, neerslag en bewolking. Voorbeelden van externe factoren zijn de effecten van sterke vulkaanuitbarstingen, die de aarde als geheel in de daaropvolgende een tot twee jaren afkoelen, en de veranderingen in de energiebalans door de toename in de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer door de mens. Sinds halverwege de 20e eeuw is de toename van broeikasgassen de belangrijkste externe factor.
De mechanismen die leiden tot veranderingen in extremen, kunnen direct of indirect zijn. Men spreekt van direct als sprake is van een verandering van de lokale energiehuishouding. Het indirecte mechanisme verloopt via een circulatieverandering. Door dit complex aan factoren en mechanismen is het vaak ingewikkeld om veranderingen in extremen toe te schrijven aan een of meer oorzaken. Hierbij dient te niet alleen te worden aangetoond dat een verandering in een bepaalde factor (bijvoorbeeld broeikasgassen) de waargenomen of verwachte veranderingen opleveren, maar ook dat andere factoren (bijvoorbeeld natuurlijke variabiliteit) niet dezelfde veranderingen kunnen geven.
Voor de extremen die sterk zijn gekoppeld aan wereldwijde veranderingen, zoals de mondiale opwarming en de zeespiegelstijging kan de koppeling met de menselijke invloed wel gemaakt worden. Zo is er bijvoorbeeld een toename van extreem weer te verwachten door de toename in het waterdampgehalte bij wereldwijd stijgende temperaturen. Door het vrijkomen van meer condensatiewarmte bij de omzetting van waterdamp naar wolkenwater kan de intensiteit van deze gebeurtenissen verder toenemen.
Het analyseren van de samenhang tussen lokale temperaturen en circulatiepatronen is ook een krachtig hulpmiddel om de oorzaken van veranderingen te achterhalen. Zo blijkt uit onderzoek dat de koude winter van 2009/2010 in Noordwest Europa zonder mondiale temperatuurstijging kouder zou zijn uitgevallen (Cattiaux et al.: Winter 2010 in Europe: A cold extreme in a warming climate, Geophys. Res. Lett., 2010).
In maart 2012 werd het IPCC rapport over klimaatextremen gepubliceerd. Enkele bevindingen uit dit rapport over de waargenomen trends en verwachte tendensen in klimaatextremen in de 21e eeuw: