Klimaatscenario’s
Bart van den Hurk (KNMI/IMAU)
Kijken in de toekomst?
Een greep uit de onzekerheden
• Het klimaatsysteem is te complex om te bevatten – waarnemingen van alle relevante processen en
feedbacks beperkt
– modellen (als “integrator van onze kennis”) zijn dus ook beperkt realistisch
– er zijn grenzen aan voorspelbaarheid van complex systeem
• Toekomstige ontwikkelingen zijn onvoorspelbaar – nog niet eerder opgetreden feedbacks in het
systeem
– ontwikkeling van de sociale en economische mensheid
Wat zijn de opties?
• Niks doen
– “Leef in het hier en nu!”
– “We hebben ons altijd aangepast”
• Niet voorspellen, maar rekening houden met een set consistente, relevante en plausibele scenario’s
– “Met kleine meerkosten kunnen lange-termijn investeringen leiden tot betere
klimaatbestendigheid”
• Doorwerken en studeren totdat we nauwkeurige voorspellingen kunnen maken
– “Weersvoorspellingen worden ook steeds beter”
– “Mens is van nature nieuwsgierig”
Scenario’s en voorspellingen
• Scenario:
– Verkenning van de consequenties van bepaalde aangenomen ontwikkelingen (“what-if”)
• Projectie
– Modelrun die door een scenario wordt geforceerd
• Voorspelling/verwachting
– Beste schatting van de toekomstige ontwikkelingen
• Probabilistische of kans-verwachting
– Beste schatting van de kansverdeling van alle mogelijke toekomstige ontwikkelingen
waarde (bv Tglob)
kans
Hoe worden de modelprojecties gemaakt?
• Uitgangspunten:
– meerdere scenario’s voor menselijk handelen – meerdere modellen gebruiken set scenario’s
• Emissie-scenario’s
• Concentratie-scenario’s
– chemie-transportmodellen
• Klimaatprojecties
– AR4: Groot aantal (~25) GCMs beschikbaar voor 1900 – 2200 (http://www-pcmdi.llnl.gov/)
CO2
CH4
N2O
SO2
Model projecties van globaal
gemiddelde temperatuur
Naar regionale scenario’s (bv ECHAM5 AR4)
Winter
Zomer
A1B A2
+25%
-50%
Slechts één scenario!
Slechts één model!
Veel te grof!
Klimaatverandering betreft vele processen!
• Temperatuurverandering niet overal hetzelfde
• Windpatronen kunnen ook veranderen!
Gemiddelde temperatuurverandering SRES A2 scenario
2025 2100
Verandering van de atmosferische circulatie: onzeker!
Verandering van de druk op zeeniveau met 2 verschillende GCMs
Van Ulden and Van Oldenborgh, 2006
Winter temperatuur en windrichting
• Oostenwinden geven lagere temperaturen
Waargenomen
Controle simulatie A2 scenario
14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10
westenwind oostenwind
Rationale van de KNMI’06 scenario’s
• 2 stuurvariabelen
– Mondiale temperatuur
• +1 en +2°C in 2050 – Verandering van de
westcirculatie
• weinig verandering
• meer west in winter, meer oost in zomer
• 4 scenario’s
Lokale vertaling
• Voorbeelden van lokale variabelen
– seizoensgemiddelde temperatuur/neerslag – gemiddeld warmste/koudste/natste dag – 10-daagse neerslag die 1/10jr wordt
overschreden
• Van stuurvariabelen naar lokale variabelen:
Δvar = xT ΔTglob + xcirc Δcirc
ctl
A2
Δcirc
verandering tgv Δcirc verandering tgv ΔTglob
Downscaling met regionale klimaatmodellen (RCMs)
• GCM-grid box te grof
Regional model
Global model
Kenmerken van een RCM
• Hoge resolutie GCM (50 – 20 km)
• Randvoorwaarden aan zijkanten komen van GCM scenario runs
• Binnendomein is vrij
• Toegevoegde informatie:
– detail (bv land-zee, topografie) – scherpere gradienten
– meer ruimtelijke & temporele variatie – beter opgeloste processen (bv neerslag)
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
meer
minder
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
Danish Met. Institute
meer
minder
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
meer
minder
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
Danish Met. Institute
meer
minder
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
meer
minder
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
Danish Met. Institute
meer
minder
Neerslag extremen in de zomer (verschil 21
e– 20
e)
meer
minder
De KNMI’06 klimaat scenario’s:
verandering in 2050 tov 1990
Enkele voorbeelden
Met circulatie verandering verandert
de koudste dag meer dan het gemiddelde
gemiddelde temperatuur koudste winterdag
winter
Enkele voorbeelden
Aantal natte dagen sterk afhankelijk van circulatieverandering
aantal natte dagen zomer
Enkele voorbeelden
gemiddelde neerslag op natte dagen schaalt met de temperatuur
gemiddelde neerslag zomer
Enkele voorbeelden
Extreme neerslag is waarschijnlijker in een natter klimaat
dagsom neerslag die 1/10jr wordt overschreden
zomer
Enkele voorbeelden
Windscenario’s zijn nauwelijks significant
hoogste daggemiddelde windsnelheid per jaar winter
Algemeen beeld
• Extreme temperatuur verandering is groter dan het gemiddelde, vooral met circulatie-
verandering
• Met circulatie-verandering neemt aantal
neerslagdagen sterk af in zomer, met een reductie van gemiddelde neerslag tot gevolg
• In winter neemt gemiddelde neerslag toe (afhankelijk van circulatie)
• Extreme neerslag neemt toe zowel in zomer als winter
• 1/jr Wind neemt iets toe (maar niet significant)
Toepassing in de praktijk
• KNMI’06 tabel vaak te algemeen:
– “Hoe verandert een typische neerslag-tijdserie in mijn gemeente?”
– “Rekening houdend met veranderingen zowel rivierafvoer als neerslag, wat is de kans op extreme droogte in mijn waterschap?”
– “Welk scenario is het meest relevant voor mijn
landbouwkundige/ecologische/verkeerstechnische/
gezondheids-toepassing?”
• Aantal “maatwerk” applicaties – Tijdserie-transformatie tool – GIS-kaarten
– Selectie van een representatieve episode
Tijdserie-transformatie
• Klimaatscenario’s geven algemene kentallen (gmiddelde, 1/10jr extreem)
• Neem een bestaande tijdserie, en verander deze consistent met deze kentallen:
– niet-lineair (ook de vorm van de verdeling en aantal natte dagen verandert)
Voorbeeld: aantal zomerse dagen
(T
max> 25°C)
Return time of 2003 drought
1906-
2000 G G+ W W+
Precipitation deficit
(mm) 144 151 179 158 220
Return time of 2003-drought
(yrs)
9,7 7,9 4,1 6,5 2,0
Grondwaterstanden in Nederland
• Huidige praktijk: gedetailleerd hydrologisch model voor
grondwaterbalans
• Bestuderen van klimaatverandering en adaptatie vergt lange tijdseries: (te) duur!
• Een enkel referentiejaar wordt gebruikt
• Hoe ziet dat referentiejaar er in 2050 uit?
Grondwaterstanden in Nederland
• Tailoring proces:
– vergelijk methoden om een referentiejaar te maken
• mediaan van regionale/nationale klimatologie van p,T
• kies “typisch jaar” regionaal/nationaal
– maak W+ 2050 met de tijdserie-transformatie
courtesy Timo Kroon, Franziska Keller ea
Start van groeiseizoen:
iha natter
Laagste waterstand:
iha droger
“beste methode” verschilt voor verschillende hydrologische variabelen!
De klimaat effect atlas
• Doel
– Communicatie-middel op provinciaal niveau – Toont gebieden met mogelijke ruimtelijke
conflicten
• GIS kaarten met meta-informatie
• Structuur van de kaarten:
– Laag 0: huidig klimaat
– Laag 1: primaire klimaat effecten (2050) voor verschillende KNMI’06 scenario’s
– Laag 2: secondaire klimaat effecten
(consequenties voor water sector, landbouw…) – Laag 3: ruimtelijke ontwikkelingsplannen
Voorbeeld: zomerneerslag in Brabant
Laag 0
Laag 1a (W) Laag 1b (W+)
Climate Effect Atlas Brabant
Consequenties voor waterbeheer
Climate Effect Atlas Brabant
Consequenties voor landbouw
Climate Effect Atlas Brabant
Slotopmerkingen
Scenario’s zijn geen verwachtingen!
Scenario’s worden ontworpen om een breed scala aan
klimaateffecten te bestuderen voor een breed aantal
toepassingen Regionale effecten
verschillen van het mondiale beeld
Bv droogteproblematiek is een regionaal effect (samenhangend met circulatie), en heeft na
KNMI’06 veel extra aandacht gekregen
Maatwerk
Tailoring (maatwerk) is
belangrijk voor de toepassing in de praktijk. Dit is een sterk
multi-disciplinair vakgebied
Klimaat in de praktijk:
De zomer van 2006
• Juli was abnormaal warm en droog (W+?)
• Augustus was erg nat (W?)
courtesy Geert Lenderink
Sea surface temperature
normal Aug 2006
Neerslag gradient
• Zware neerslag vooral in de kuststreek
run with normal SST run with true Aug’06 SST
KNMI’06 scenario’s zullen zich nog wel even blijven
ontwikkelen
