Extreme neerslag

Veelgestelde vragen over extreme neerslag in Nederland.

Welke soorten (extreme) neerslag zijn er? 

Neerslag valt in de zomer vaak uit intense buien die vooral plaatselijk voor wateroverlast zorgen. In de winter regent het minder hard maar veel langduriger en over grotere gebieden. 

Neerslag kan op verschillende manieren extreem zijn. Er kan op een bepaalde locatie veel neerslag vallen in een korte duur, vaak binnen een uur of in enkele uren. Dit kan tot wateroverlast leiden, vaak in het stedelijk gebied. Deze neerslag valt voornamelijk uit buien, die relatief kort duren en deze treden voornamelijk in het zomerhalfjaar op. 

Het kan ook veel langer hard regenen over veel grotere gebieden. Vijf tot tien dagen met veel neerslag in het Rijnstroomgebied kan leiden tot hoge afvoeren van de Rijn. De intensiteit van de neerslag is in deze situatie veel lager, maar het regent wel lang en over grote gebieden. Dit soort neerslag valt vaak in de winter.. We spreken dan niet over buien, maar over grootschalige of frontale neerslag. Een front is een zone waar warme en koude lucht elkaar tegenkomt. De koude lucht is zwaar en dwingt de warme lucht op te stijgen. Maar, als de warme lucht opstijgt, koelt hij af, en dan ontstaat er een brede wolkenband. Het begint te regenen – en het blijft regenen – tot het front voorbij getrokken is.

Niet in alle gevallen is het verschil in buiige neerslag en grootschalige neerslag zo duidelijk. Er treden ook vaak mengvormen op waarbij het hard regent over relatief grote gebieden, en waarbij buien zich aaneen lijken te rijgen tot meer grootschalige gebieden. 

Hoe vaak komt extreme neerslag voor?

Extreme neerslag kan zowel worden gedefinieerd op grond van de hoeveelheid (neerslag boven een bepaalde drempelwaarde) als in termen van herhalingstijd (de neerslaghoeveelheid die eens per zoveel jaar overschreden wordt). Omdat neerslag vele karakteristieken heeft - grootte, intensiteit en duur - is er geen eenduidige definitie van een extreem. Plaatselijke neerslag van meer dan 25 millimeter in een uur noemen we een hoosbui, terwijl meer dan 50 millimeter in één dag wordt aangeduid met 'een dag met zware neerslag'. Waardes boven de 50 millimeter in een uur en 100 millimeter in een dag komen in Nederland ongeveer één keer per eeuw of iets vaker voor wanneer men zich op een vaste locatie bevindt.

Meer dan 50 millimeter neerslag noemen we 'een dag met zware neerslag'

Er zijn twee manieren om naar neerslagextremen te kijken. Vaak wordt extreme neerslag gedefinieerd door het optreden van een neerslagsom of intensiteit boven een bepaalde drempelwaarde. In Nederland noemen we neerslag boven de 25 millimeter in één uur een hoosbui, en meer dan 50 millimeter in één dag 'een dag met zware neerslag'. Waardes boven de 50 millimeter in een uur en 100 millimeter in een dag (twee keer zoveel als de laagste hoeveelheid voor een 'hoosbui' en 'een dag met zware neerslag') zijn voor het Nederlandse klimaat redelijk extreem; ze komen ongeveer één keer per eeuw of iets vaker voor wanneer men zich op een 'vaste locatie' in Nederland bevindt. 

De andere manier om neerslagextremen te definiëren is dan ook door te kijken naar de neerslaghoeveelheid bij een kleine kans van optreden. Deze kans wordt vaak uitgedrukt in een herhalingstijd, een kans van 1 procent per jaar komt overeen met een herhalingstijd van 100 jaar. We zijn over het algemeen niet goed voorbereid op gebeurtenissen die zeer zeldzaam zijn (een lange herhalingstijd hebben) en noemen die daarom extreem. Terwijl de kans zeer klein is dat er op een willekeurige locatie in Nederland meer dan 50 millimeter in een uur valt - en dus als extreem wordt geclassificeerd - valt deze hoeveelheid in de tropen veel vaker en wordt daar als minder extreem ervaren. 

Vaak worden extreme neerslag dan ook gegeven in de hoeveelheden die horen bij bepaalde herhalingstijden. Meestal worden ze afgeleid van neerslagstations en is de hoeveelheid bij een herhalingstijd representatief voor deze stations. De herhalingstijden horen dan dus bij een locatie. Een waarnemer die zich op een willekeurige plaats in Nederlands bevindt, meet gemiddeld eens per zoveel jaar (gegeven door de herhalingstijd) deze hoeveelheid.

Dat deze kans op extreme neerslag klein is, betekent niet dat dit soort gebeurtennissen in Nederland heel weinig optreden. Een extreem in de uurneerslag die een lokale kans van eens per 100 jaar heeft – ongeveer 58 millimeter in de huidige statistieken – treedt (vrijwel) ieder jaar wel ergens in Nederland op. Omdat zo’n bui klein is en Nederland groot en er dus veel plekken zijn waar zo’n bui kan vallen. Ogenschijnlijk zeldzame extremen komen daarom veel vaker binnen Nederland voor dan de statistieken lijken te suggereren. Een extreme bui valt met relatief grote kans ergens in Nederland, maar de kans dat deze precies in jouw straat valt is zeer klein. 

In 2019 is een overkoepelend rapport gepubliceerd over extreme neerslagstatistiek. Hierin zijn verschillende onderzoeken van KNMI en HKV in opdracht van STOWA op het gebied van extreme neerslagstatistiek gebundeld. Het overkoepelende rapport bevat onder meer een basisstatistiek. De basisstatistiek geeft inzicht in de hoeveelheid neerslag (in mm) die verwacht mag worden bij een bepaalde duur (in dit geval: van 10 minuten tot 10 dagen) bij een bepaalde herhalingstijd (bijvoorbeeld eens in de 10 of 100 jaar) voor een bepaalde locatie (puntstatistiek). De statistiek geeft een betrouwbaar beeld van extreme neerslaggebeurtenissen anno nu (het referentiejaar is 2014). De effecten van al opgetreden klimaatverandering zijn erin meegenomen. De verschillen tussen de basisstatistiek en de afzonderlijke statistieken voor korte en lange duren, uit 2015 en 2018, zijn relatief gering. Maar de verschillen tussen de statistiek uit 2019 met de statistieken die daarvoor werden gebruikt (dit zijn de statistieken uit 2004 en 2007), zijn wel groot: ze vallen hoger uit, in het bijzonder voor extreme hoeveelheden die minder vaak dan eens per 100 jaar voorkomen. Een gedeelte van deze veranderingen is veroorzaakt door klimaatverandering. Echter, een groot gedeelte van de veranderingen komt doordat er langere meetreeksen van meerdere locaties zijn meegenomen dan in de statistieken uit 2004 en 2007, waardoor de statistiek van de meest extreme gebeurtenissen beter in kaart gebracht kon worden. Deze extremen blijken zwaarder te zijn dan eerder gedacht.

Zijn neerslagextremen overal in Nederland even zwaar?

In Nederland zijn er slechts relatief kleine verschillen in neerslagextremen. Voor korte duren tot 12 uur zijn deze niet aan te tonen (dus klein ten opzichte van de grilligheid van neerslag) terwijl er voor duren vanaf een dag wel verschillen in extremen zijn, voornamelijk zwaardere extremen in het westen van Nederland. 

In het algemeen zijn verschillen in de klimatologie van neerslag in Nederland relatief klein, zeker in vergelijking met landen om ons heen waar hoogteverschillen een grotere rol spelen. Dit geldt ook voor neerslagextremen. Voor neerslagduren van minder dan een dag (korte duren tot 12 uur) zijn er geen aantoonbare verschillen in de extremen. Het regent overal in Nederland ongeveer even hard. Dit wil niet zeggen dat er helemaal geen verschillen zijn, maar dat deze verschillen klein zijn ten opzichte van de grilligheid van neerslagextremen en daardoor niet zijn vast te stellen. Het kan zijn dat we met betere en meer waarnemingen in de toekomst wel kunnen vaststellen dat er regionale verschillen in kortdurende neerslagextremen bestaan.

Het regent in het westen van Nederland, met name in Zuid-Holland, en in het zuiden van Limburg harder dan in de rest van Nederland

Voor dagelijks extremen (lange duren vanaf 12 uur) zijn er wel aantoonbare regionale verschillen in neerslagextremen binnen Nederland. Het regent in het westen van Nederland, met name in Zuid-Holland, en in het zuiden van Limburg, harder dan in de rest van Nederland. De verstedelijking en de nabijheid van de Noordzee spelen waarschijnlijk een rol voor Zuid-Holland. Dit is echter nog niet aangetoond. 

Het overkoepelend rapport over extreme neerslagstatistiek (2019) bevat ondermeer een regionale statistiek, waarin de regionale verschillen (voor neerslagduren van een dag en langer) in beeld gebracht zijn. Het rapport bevat naast een kaart met verschillende neerslagregio's gemiddeld over het jaar, ook een kaart voor de winter waarin de regionale verschillen anders zijn dan in de rest van het jaar.

Waarom nemen extremen toe door klimaatverandering?

Door de opwarming van de aarde zal de lucht in Nederland meer waterdamp bevatten, ongeveer met 6-7 procent per graad opwarming. Dit geeft een toename van neerslagextremen. De mate waarin is echter afhankelijk van het type neerslag; extreme neerslag uit buien neemt mogelijk sneller toe dan die uit frontale zones. 

Door de opwarming van de aarde stijgt ook de temperatuur in Nederland. Warmere lucht kan meer waterdamp bevatten – de maximale hoeveelheid waterdamp voordat er condensatie in waterdruppels optreedt. Dit volgt uit de fysische eigenschappen van lucht en water en geeft ongeveer een toename van 7 procent per graad opwarming. Uit model simulaties blijkt dat de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer bij goede benadering de maximale hoeveelheid waterdamp volgt en dus ook toeneemt met zo’n 7 procent per graad opwarming. Boven natte oppervlakten is dit vrij precies, maar over het droge land in de zomer zal de toename wel iets achterblijven. Deze toename in vocht zien we voor Nederland ook goed in de waarnemingen. 

Meer vocht in de atmosfeer betekent in potentie sterkere neerslagextremen. Dit komt doordat neerslag ontstaat wanneer vochtige lucht opstijgt. Hierbij daalt de temperatuur (zoals het ook op een berg kouder is dan in het dal) en zal de lucht minder waterdamp kunnen bevatten. Op een gegeven hoogte condenseert water in wolken druppels, die uiteindelijk uitregenen. Hoe meer waterdamp in de atmosfeer, des te heftiger de neerslag. Lange tijd is gedacht dat de sterkte van neerslagextremen evenredig met de hoeveel vocht toenamen, ongeveer met zo’n 7 procent per graad. 

Uit recent onderzoek blijkt dat de toename van neerslag intensiteit niet altijd deze schatting van 7 procent per graad volgt. Dit kan komen door processen die in buienwolken een belangrijke rol spelen. Doordat er bij condensatie warmte vrijkomt kunnen opgaande bewegingen in de wolk versterkt worden onder vochtigere condities. Onder gunstige omstandigheden kan dit aanleiding geven tot een veel sterkere afhankelijkheid van de neerslagintensiteit van de temperatuur; dit kan tot wel twee of drie keer zo snel gaan. 

Dat de toename van vocht tot sterkere extremen leidt, is een zeer robuuste uitkomst en daarmee wetenschappelijk vrijwel onomstotelijk. Er is echter wel grote onzekerheid in de mate van toename. Voor relatief kleinschalige neerslag - uit buien die in sommige gevallen een geclusterd karakter krijgen - geldt dat de toename mogelijk sterker is dan de toename in hoeveelheid vocht. Voor grootschalige extreme neerslag in de winter geldt dat deze de toename van de hoeveel vocht volgen, maar dat een toename van periodes met westenwind mogelijk ook een sterkere toename geeft. 

Hoe kan het dat Nederland droger én natter wordt?

Door de opwarming van de aarde is het vaker droog. Toch zijn er ook berichten dat de neerslag juist toeneemt. Hoe kan dat? 

Warmere lucht kan meer waterdamp bevatten. Dit komt doordat naarmate het warmer is meer watermoleculen voldoende snel bewegen om te ontsnappen uit de vloeibare naar de dampfase. De toename in waterdamp is 7 procent per graad. Als in stijgende lucht de waterdamp condenseert, zal de hoeveelheid neerslag ter plekke ook toenemen met 7 procent per graad. De neerslagintensiteit (de hoeveelheid per uur) kan zelfs nog meer toenemen, als bij de hogere temperatuur meer condensatiewarmte vrijkomt waardoor de lucht sneller stijgt en zo sneller wordt ‘uitgewrongen’.

Voor extra neerslag is echter extra verdamping nodig, en daarvoor is weer extra energie nodig. Door de toename in waterdamp ontvangt het oppervlak meer warmtestraling die leidt tot 2 procent meer verdamping per graad. De neerslag, gemiddeld over de aarde, is gelijk aan de verdamping, en neemt dus ook toe met 2 procent per graad. Daar waar het regent is de toename echter zoals gezegd veel groter: 7 procent per graad of meer. Dat is, gegeven die 2 procent, alleen mogelijk als de neerslag korter duurt. In een warmer klimaat regent het gemiddeld harder én is het vaker droog. 

Dit alles geldt op wereldschaal. Op regionale schaal kunnen de veranderingen anders zijn. Grofweg geldt dat natte gebieden natter worden en droge gebieden droger.

Komt extreme neerslag in Nederland nu vaker voor dan in het verleden? 

Neerslagextremen zijn in Nederland toegenomen in de meeste statistieken. Zo is bijvoorbeeld het aantal dagen met meer dan 50 millimeter op 1 station in Nederland gemiddeld bijna verdubbeld in de laatste 50 jaar. Vanwege de grilligheid van de weerverschijnselen die zorgen voor deze extremen zijn deze toenames echter nog niet altijd statistisch met zekerheid vast te stellen, zeker voor de meest heftige buien. 

Doordat neerslag erg variabel, zowel in de tijd als ruimtelijk, zijn trends in neerslag moeilijk vast te stellen. De toevalsfactor is groot en daarom zijn in het algemeen lange reeksen – typisch van 50 jaar of meer – nodig om trends goed te kunnen vaststellen. Vergelijk dit met een dobbelsteen waarvan de '6' een twee keer zo grootte kans heeft; hoe vaak moet je deze dobbelsteen werpen om dit te kunnen vaststellen? Stel je nu voor dat een extreem de kans is op het getal '1000' is op een dobbelsteen met 1000 uitkomsten. Door data van verschillende stations tegelijkertijd te bekijken, kunnen trends beter worden vastgesteld. De analyse van trends vergt lange reeksen van observaties en geavanceerde statistische methodes. 

In het algemeen zijn neerslagextremen over de laatste 50 tot 100 jaar toegenomen

In het algemeen zijn neerslagextremen over de laatste 50 tot 100 jaar toegenomen. Deze toename is afhankelijk van naar welk extreem er gekeken wordt: het seizoen, de duur en uitgebreidheid en hoe zeldzaam het extreem is. Het is daarom niet mogelijk een getal voor de toename te noemen, maar typisch geldt een toename van +5 tot +30 procent. Op basis van de temperatuurstijging van 1,5-2 graden en de daarmee gepaard gaande hoeveelheid vocht verwachten we een toename van ruim 10 procent.

Veel van de waargenomen trends in Nederland zijn daarmee groter dan op grond van de toename van de hoeveelheid vocht te verwachten is. De oorzaken hiervan zijn niet met zekerheid bekend, maar waarschijnlijk spelen verstedelijking en een relatief sterke toename van de temperatuur van de Noordzee een rol. Door verstedelijking kunnen neerslagextremen benedenwinds van de stad met zo’n 5-10 procent toenemen. Daarnaast kunnen buien zich relatief makkelijk boven warm water ontwikkelen en in de winter verhoogt de toegenomen frequentie van westenwinden de intensiteit van extremen. Ook speelt toeval mogelijk een rol.

Als voorbeeld van een trend in neerslagextremen laat figuur 1 waarnemingen van uur-neerslag van voor en na 2000 zien. De waarnemingen zijn van weerstations in Nederland, waar sinds 1951 neerslag op klokuren wordt gemeten. Het aantal stations is sinds 1951 langzaam toegenomen van ongeveer vijf in midden jaren 50 tot zo’n detig vanaf 1990. Hoge waardes van de uur neerslagsom van na de eeuwwisseling zijn ongeveer 15 procent hoger dan die van ervoor. Dit komt bij benadering neer op een toename van 10 tot 15 procent per graad opwarming. Dezelfde gevoeligheid van neerslagextremen voor de temperatuur kan ook worden afgeleid uit de data voor De Bilt. 

Figuur 2 laat zien dat het aantal dagen met zware neerslag – dagelijkse neerslag van meer dan 50 millimeter op minimaal 1 van de 240 gehomogeniseerde neerslagstations – is toegenomen van ongeveer vier a zes dagen voor 2000, naar acht à negen dagen na 2000. Dit zijn gemiddelden over tien jaar; van jaar tot jaar treden grote variaties op. We merken ook op dat het aantal jaren met veel extreme dagen sterk is toegenomen; voor 2000 zijn er slechts twee jaren met tien of meer dagen met zware neerslag, terwijl dat er na 2000 al tien zijn geweest. 

Figuur 1 en 2 worden voornamelijk bepaald door neerslag in het zomerhalfjaar, maar ook in het winterhalfjaar zijn de trends groot. Voor dagelijkse  neerslagextremen gemeten op 102 neerslagstations sinds 1910, geldt een toename van 20-30 procent over de laatste eeuw. Dit is meer dan we op grond van de opwarming alleen kunnen verklaren en waarschijnlijk speelt een toename van de frequentie van de westenwinden een rol. De onderliggende oorzaak van deze sterke toename is nog niet bekend en kan ook deels op toeval berusten. 

Betekent vaker extreme neerslag ook vaker hagel en onweer?

Toenames van hagel en onweer liggen fysisch gezien voor de hand. Alleen de gegevens ontbreken nu nog om dit met meer zekerheid vast te stellen, zeker met betrekking tot het voorkomen van hagel. 

Meer waterdamp in de lucht betekent ook dat de verticale bewegingen in buien toenemen. Door de toename in waterdamp, komt er meer energie vrij als de waterdamp condenseert in wolkendruppels. Hierdoor ontstaat er een groter temperatuurverschil tussen de bui en haar omgeving en nemen de verticale bewegingen in de bui waarschijnlijk toe. Met een nieuwe generatie klimaatmodellen kunnen we dit soort effecten in de toekomst beter gaan vaststellen.