NVBM

Verslag NVBM lustrumsymposium 2021

Op 19 november 2021 vierden we het dertig jarig bestaan van de NVBM in het Watermuseum in Arnhem. Daartoe reisden we tijdens het lustrumsymposium af naar tropische en subtropische breedtegraden met als thema “Tussen de 30-ers: Tropische Meteorologie”. Nadia Bloemendaal (VU) beet het spits af met een presentatie over het rekenen aan orkaanrisicos’s en het bijbehorende management. Tijdens haar promotietraject ontwikkelde ze het STORM model om een synthetische dataset van wel tienduizend jaar te genereren ter aanvulling op de relatief korte observatiereeks. Na verificatie van de dataset tegen observaties werd er ook op basis van het klimaatscenario RCP8.5 een soortgelijke dataset gecreëerd. Deze enorme dataset biedt statistisch veel meerwaarde voor risicomanagement voor orkanen, door o.a. het berekenen van verwachte herhalingstijden van orkanen en windvelden. Haar onderzoek voor de BES-eilanden laat zien dat de frequentie van intense tropische cyclonen ongeveer gelijk blijft, maar dat hun relatieve aandeel zal toenemen.

Aansluitend vertelde Jos Diepeveen (KNMI) over zijn operationele ervaring met de dienstverlening aan het Caribisch gebied. Een belangrijk terugkerend element was het zo concreet mogelijk overbrengen van informatie naar klanten, waarbij wetenschappelijke kennis en kunde relevant wordt gemaakt voor de lokale bevolking. Voor tropische cyclonen hanteert het KNMI een waarschuwingssysteem met een lead time tot 3 dagen waarbij een uitgebreid stappenplan wordt uitgevoerd op basis van passage-afstand en verwachte impact. Uit ervaring blijkt dat tropische cyclonen niet alleen impact hebben op de Caribische eilanden door wind, neerslag en stormvloeden maar ook indirect door bijvoorbeeld teruggekaatst deinend water van Zuid-Amerika. Ook hebben de bovenwindse BES-eilanden een veel groter risico op orkaanschade dan de benedenwindse eilanden Aruba en Curaçao.

Louise Nuijens (TU Delft) nam ons vervolgens mee naar de subtropen waarbij werd ingezoomd op de complexe feedback tussen ondiepe convectieve bewolking en de grootschalige circulatie. Veel is er nog onduidelijk over dit onderwerp en gedurende haar onderzoek heeft Louise met haar collega’s een beter inzicht gekregen door van gebruik te maken van zeer hoge resolutie modellen en uitgebreide drie-dimensionele observaties. Het blijkt dat de passaatwinden tussen de subtropen en tropen worden beïnvloed door convectieve menging. Convectie zorgt namelijk voor een extra component in de windbalans, waardoor de stroming minder haaks staat op de isobaren dan het geval is zonder convectie. De mate van invloed op de stroming wordt o.a. bepaald door verdeling van wolkenpatronen, waarbij een sterkere passaatwind andere wolkenvelden aandrijft dan een zwakkere passaatwind.

De uitdaging van het modelleren van fenomenen zonder een éénduidig causaal verband werd ook door Jordi Vila (Wageningen Univ.) aangestipt tijdens zijn presentatie over de relatie tussen de Amazone en wolken. De interactie tussen een ecosysteem als de Amazone en het weer is extreem complex met vele variabelen en (half begrepen) feedbacks. Het samenbrengen van alle interacties is uitdagend wegens de verschillende schalen in tijd en ruimte. Om toch tot een zinnige schatting te komen is het nodig om het probleem via verschillende benaderingen aan te pakken. Zo helpt het om via een top-down benadering, doormiddel van globale modellen, een generiek idee te krijgen van belangrijke grootschalige trends zoals de variatie in brongebieden van lucht. Daarnaast is een bottom-up benadering weer cruciaal om de kleinschalige processen zoals wolkenvorming te begrijpen. Ook zijn observaties belangrijk voor de verificatie, en het bepalen van de limieten waartussen een model zich kan bewegen.

Na de lunch was het aan de NVBM award winnaars. Harm Jonker (TU Delft en Whiffle) sprak over weersvoorspelling op fijne schaal. Zijn motto voor zijn studies was “Voor elk probleem dat je niet begrijpt kun je een simpeler probleem formuleren dat je ook niet begrijpt”. Voor turbulentie in de grenslaag vertaalde hij dit naar “Assume less, calculate more”, i.e. simuleer de atmosfeer met large-eddy simulatie (LES) en vergelijk de resultaten met directe numerieke simulaties en watertankexperimenten voor bijvoorbeeld de entrainment in de convectieve grenslaag. Door de LES code op clusters van GPUs te draaien heeft hij LES gevormd tot een weersverwachtingstechniek, waarmee heel Nederland op 100m resolutie kan worden gesimuleerd. In zijn bedrijf Whiffle wordt LES nu operationeel ingezet voor wind en zonne-energie, luchtkwaliteit, en wolken. In de toekomst wil Harm LES toegankelijk maken voor iedereen en alle plekken op de wereld door inzet van de grote data centers. De LES techniek kan worden versterkt met wind-golf interactie boven zee, 3D representatie van straling, en kleinschalige data assimilatie.

Aarnout van Delden (IMAU), winnaar van de NVBM award voor operationele meteorologie keek terug op zijn werk en onderzoeksvragen als hoe tropische cyclonen ontstaan en groeien, hoe het hydrostatisch evenwicht ontstaat, en hoe de subtropische straalstroom (STS) ontstaat. Aarnout legde het voorkomen van de STS uit voor twee contrasterende periodes, i.e. januari 2007 en 2010, een waarin de STS sterk ontwikkeld was, of juist breuken vertoonde. Vervolgens legde hij de link tussen de Potentiele Vorticiteit gradient en de sterkte van de STS onder aanname van hydrostatisch balans en thermische wind balans, en legde hij uit hoe de STS kan werken als aanjager voor atmosferische golven. Daarna doceerde Aarnout een een “college” waarbij het publiek werd uitgedaagd mee te denken over een experiment hoe een straalstroom eigenlijk ontstaat vanuit een isotherme atmosfeer in rust. En wat de relevante tijdschaal is. Pas na ca 60 dagen begint zich een subtropische straalstroom te ontwikkelen, en na ca 120 is de atmosfeer ingesteld zoals we hem kennen, met een sterke warm pool aan de grond in de tropen, een koude tropopause en twee jet streams.

Rob Roebeling presenteerde satellietmetingen voor essentiële klimaatvariabele” (naast wolken) binnen EUMETSAT. De klimaatgroep herkalibreert veel oude waarnemingen zodat een schoon signaal ontstaat voor klimaatonderzoek. Sprongen in tijdreeksen van opvolgende satellietinstrumenten of kalibratiemethodes worden hiermee verwijderd door kalibratie aan superieure referentie instrument. De klimaat dataset worden toegepast voor monitoring van het oppervlakte-albedo (1981-nu) voor vegetatiestudies, voor wereldwijde convectie-monitoring, en planning van zonne-energie doeleinden. Tegenwoordig vindt veel validatie plaats aan boord, en aan grondstations als BSRN en GRUAN. In 2022 wordt de meteosat derde generatie gelanceerd, met een imager en een bliksemdetectiesysteem. Daarnaast volgt ook SENTINEL-5 voor de monitoring van CO2 concentraties en zeespiegelhoogte.

Het symposium werd afgesloten door Gerard van der Schrier (KNMI) met een voordracht over het gevecht om data-schaarste in de (sub)tropen. Hij toonde een wereldkaart met beschikbare weerstations met een verontrustende dekking, zelfs in de VS en Canada. Dit heeft negatieve consequenties voor klimaatmonitoring, her-analyse producten, calibratie van satellietproducten (CHIRPS) en verzekerbaarheid van rampen. Het GBON initiatief van de WMO probeert de dekking te verbeteren via een “systematic observations financing facility” waarbij weerdiensten worden betaald voor hoge kwaliteit waarnemingen. Ook wordt ingezet op een betere organisatie via Regionale Klimaatcentra, waarvan Gerard voorbeelden voor Europa en Indonesia illustreerde.