Buien groeien in intensiteit en omvang

Hogere temperaturen en de daarmee gepaard gaande toename in de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer leiden tot grotere en intensere extreme buien. Dat blijkt uit het promotieonderzoek van Kai Lochbihler, dat hij op het KNMI heeft uitgevoerd in samenwerking met de TU Delft. Vanmiddag zal hij op dit onderzoek promoveren. De trend naar extremere buien is in Nederland al duidelijk zichtbaar in de metingen. Maar naarmate de opwarming zich verder voortzet, moeten we ook rekening houden met een grotere omvang van dit soort buien.

Extreme neerslag neemt toe

Hevige buien kunnen leiden tot plotselinge overstromingen met slachtoffers en grote economische schade. De hevige regenval in juli in Duitsland, België en Nederland laten de enorme impact zien van het optreden van een reeks van zware buien. Dit soort extreme weergebeurtenissen treden wereldwijd steeds vaker op. Dit komt voornamelijk door een toename van de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer, namelijk 7 procent per graad opwarming*. Waarnemingen laten zien dat de meest extreme buien nog sterker kunnen toenemen, tot 14 procent per graad. Het onderzoek van Lochbihler geeft hiervoor nu een verklaring.

Hoe warmer, hoe meer regen er kan vallen in korte tijd

Het is van belang om goed te begrijpen welke fysische processen belangrijk zijn in buien en hoe deze veranderen in een warmer klimaat. In zijn onderzoek heeft Lochbihler regenradar waarnemingen en hoge resolutie computermodellen gebruikt om de relatie tussen neerslagintensiteit en temperatuur vast te stellen voor het huidige klimaat (figuur 1) en een mogelijk toekomstig, warmer klimaat.

De resultaten laten eenduidig zien dat hogere temperaturen en de daarmee gepaard gaande toename in de hoeveelheid waterdamp leiden tot intensere extreme buien. En niet alleen intenser, de sterkste buien nemen ook in omvang toe; de zwaarste buien groeien ten koste van de kleinste buien (figuur 2).

Koude poelen zorgen voor grotere buienclusters

Onder warmere condities treden buien vaker op in georganiseerde clusters. Zogenaamde 'koude poelen' spelen hierbij een essentiële rol. Verdamping van vallende neerslag onttrekt warmte aan de lucht, waardoor deze afkoelt, zwaarder wordt en met de regen naar beneden beweegt. Deze koude poelen vallen als het ware omlaag en spreiden zich aan het aardoppervlak uit (figuur 3). De koude lucht die uitspreidt, tilt de daar aanwezige lucht op, wat weer nieuwe buiencellen kan initiëren. Zo ontstaan clusters van buien.

Waar meerdere koude poelen op elkaar botsen komt veel waterdamp samen waardoor nieuwe buien kunnen ontstaan. Het is deze opeenhoping van waterdamp en clustering van buien die maakt dat de neerslag extremen uit buien sterker kunnen toenemen dan de 7 procent toename in waterdamp per graad opwarming. 

Klimaatadaptatie

Omdat de groei van de grootte van buien ook afhankelijk is van andere factoren die nog niet onderzocht zijn, staat niet met zekerheid vast dat buien daadwerkelijk groter worden in een warmer Nederland. Wel staat vast dat extreme buien in intensiteit toenemen. Waterschappen en steden moeten daarom rekening houden met grotere hoeveelheden neerslag in korte tijd over een groter gebied. Extra berging, afvoer en infiltratie in de bodem van regenwater helpen om overlast tegen te gaan. 

KNMI-klimaatbericht door Kai Lochbihler, Pier Siebesma, Geert Lenderink

* 7 procent toename in waterdamp per graad temperatuurstijging geldt alleen wanneer de relatieve vochtigheid constant blijft. Dat is per definitie het geval als de temperatuurstijging wordt uitgedrukt in dauwpunttemperatuur. De dauwpunttemperatuur is namelijk de temperatuur van de lucht als je deze zover afkoelt dat de relatieve vochtigheid 100% wordt. In de zomer geldt voor Nederland dat de verwachte toename in waterdamp ongeveer 3-7 procent per graad mondiale opwarming is, afhankelijk van circulatie veranderingen en uitdroging van de bodem die tot een verlaging van de relatieve vochtigheid kunnen leiden. Ook is het exacte percentage afhankelijk van de temperatuur zelf en neemt af bij stijgende temperaturen. Tussen 0 en 10 graden is de toename afgerond 7 procent, tussen 15 en 25 graden is de toename afgerond 6 procent.