Nieuwe methode om kans zeer zeldzame weerextremen te bepalen

Zoals een DJ uit bestaande muziekfragmenten nieuwe muziek mixt, zo kan ook "nieuw weer" worden gemaakt door fragmenten van weerkundige waarnemingen in een nieuwe volgorde te zetten.

Tijdreeks resampling heet deze methode waarmee de kans op zeer zeldzame hydro-meteorologische gebeurtenissen beter in kaart kan worden gebracht. Zeldzame gebeurtenissen zijn bijvoorbeeld extreem natte en droge periodes die slechts eens in de 100 tot 10.000 jaar voorkomen.

Op dat onderwerp is KNMI klimaatonderzoeker Jules Beersma op 23 april jl. aan Wageningen Universiteit gepromoveerd. In zijn proefschrift “Extreme hydro-meteorological events and their probabilities” demonstreert hij hoe je met tijdreeks resampling zeldzame extremen en de bijbehorende kansen kan berekenen.

Periodes met extreme neerslag zijn van grote betekenis voor Nederland en het stroomgebied van de Rijn. Zo kan langdurig veel regen tot grote wateroverlast door overstromingen leiden, terwijl grote droogte juist leidt tot lage afvoeren die gevolgen kunnen hebben voor de waterhuishouding (doorspoeling en waterkwaliteit), de energiesector (koelwater beperkingen) en de binnenscheepvaart (beperkte belading in verband met de diepgang). Hoewel het proefschrift niet ingaat op de menselijke invloed op het klimaat, is de methode wel bruikbaar om verschuivingen in extremenstatistiek te berekenen op basis van de uitvoer van klimaatmodellen, die veranderingen in toekomstige neerslagpatronen laten zien. Cruciaal bij de berekeningsmethode is dat, net als bij de muziek van een DJ, de tijdreeks van achter elkaar gezette weerfragmenten herkenbaar is als een tijdreeks van het weer en niet als een kakofonie van gegevens. In het proefschrift worden op basis van tijdreeks resampling voor verschillende meetstations in het Rijnstroomgebied 1000-jarige tijdreeksen van neerslag en temperatuur gesimuleerd. In combinatie met een neerslag-afvoer model van de Rijn kunnen deze gesimuleerde tijdreeksen ook worden gebruikt om de (piek)afvoer van de rivier in kaart te brengen. Voordeel van die aanpak is dat het niet alleen inzicht geeft in de grootte van de afvoerpieken maar ook in de vorm en duur ervan.

Extreme droogte
Een tweede toepassing van de nieuwe methode is het bepalen van de kans op extreme droogte. Droogte in Nederland wordt uitgedrukt in een neerslagtekort. Het neerslagtekort wordt berekend uit het opgebouwde verschil tussen de verdamping (van grasland) en de neerslag vanaf de eerste april. De nieuwe methode leidt tot een nauwkeurige beschrijving van de kansverdelingen van extreme neerslagtekorten voor verschillende regio’s in Nederland en maakt het daarmee mogelijk om de kans op extreme droogte, zoals die zich voordeden in 1959 en 1976, voor elk van die regio’s te bepalen.