Hoe goed berekenen klimaatmodellen extreme neerslag voor België?

Onderzoekers van het KMI en van de universiteit van Gent, Leuven, Louvain-la-Neuve en Luik bestudeerden in detail hoe regionale klimaatmodellen extreme neerslag weergeven en vonden goede overeenkomsten met de waargenomen neerslagextremen in ons land.

Neerslagextremen hebben een grote maatschappelijke impact zoals midden juli van dit jaar duidelijk werd toen intense neerslag in het bekken van de Vesder en de Ourthe leidde tot zware overstromingen en 38 doden. De vraag of we in een warmer wordend klimaat meer soortgelijke extremen mogen verwachten werd kort na de gebeurtenissen beantwoord door gebruik te maken van waarnemingen en klimaatmodellen. 

Klimaatmodellen met hoge ruimtelijke resolutie nodig om extreme neerslag te simuleren

Extreme neerslag wordt grotendeels veroorzaakt door (diepe) convectie waarbij het warme aardoppervlak ervoor zorgt dat warme en vochtige lucht stijgt tot op grote hoogte, en deze lucht condenseert in wolken. Convectieve wolken zijn relatief klein in oppervlak met zijdelingse afmetingen van enkele kilometers. Voor het realistisch modelleren van dergelijke wolken zijn er modellen nodig met een groot ruimtelijk detail of hoge ruimtelijke resolutie van minstens enkele kilometers. Hoewel deze hoge-resolutie modellen reeds operationeel worden gebruikt voor de dagelijkse weersvoorspellingen, worden ze nog relatief weinig toegepast voor klimaatonderzoek. Het is dan ook de vraag in hoeverre deze modellen beter extreme neerslaghoeveelheden kunnen berekenen dan modellen met een lagere resolutie (van 12 km of meer).

Convectieve neerslag.

Belgische klimaatmodellen berekenen correct de waargenomen neerslagextremen

Het vergelijken van  modelresultaten met waarnemingen is een eerste en belangrijke stap vooraleer klimaatmodellen gebruikt kunnen worden om betrouwbare projecties te berekenen voor de toekomst.

Algemeen tonen de resultaten in onderstaande figuren dat de modellen met veel ruimtelijk detail of met een hoge ruimtelijke resolutie de waargenomen neerslagextremen in België goed simuleren. De modellen met een hoge ruimtelijke resolutie geven bijvoorbeeld de waargenomen neerslagextremen van korte duur (uurlijkse neerslag) beter weer in vergelijking met de modellen met een lagere resolutie.

Frequentie van uurlijkse neerslagextremen per seizoen voor de modellen met lage ruimtelijke resolutie (links) en die met hoge ruimtelijke resolutie (rechts). Alle modellen reproduceren over het algemeen correct de seizoensafhankelijkheid van de waarnemingen (“OBS”).

Bovendien zijn verschillende neerslagkenmerken zoals temperatuurafhankelijkheid en het moment van de hoogste neerslaghoeveelheden tijdens de dag goed voorgesteld door de modellen.

Er zijn daarentegen weinig verschillen te merken tussen de resultaten van de hoge- en de lage-resolutie modellen voor extremen van langere duur (dagelijkse neerslag). Algemeen geven de modellen de waargenomen ruimtelijke neerslagpatronen voor België goed weer, hoewel de details minder goed gereproduceerd zijn, en dit ongeacht de ruimtelijke resolutie van de modellen.

Frequentie van uurlijkse neerslagextremen als functie van het uur van de dag voor de modellen met lage ruimtelijke resolutie (links) en die met hoge resolutie (rechts). De waargenomen piek in de neerslagextremen doet (zwarte bolletjes) zich voor in de namiddag tussen 14u en 18u. De modellen met hogere resolutie ("HRes") reproduceren over het algemeen beter het dagelijkse verloop van de waarnemingen (“OBS”).

De resultaten bevestigen het vertrouwen in de Belgische klimaatprojecties voor extreme neerslag. Het laat ons ook toe om de toekomstige veranderingen in terugkeerperioden in te schatten.

Neerslagextremen in een warmer klimaat

Neerslagextremen van korte duur kunnen grote gevolgen hebben en zijn van groot belang in een stedelijke omgeving of valleien waar ze aanleiding kunnen geven tot oververzadigde rioleringen, zogenaamde “flash floods” en zelfs aardverschuivingen. Het is dan ook belangrijk om te weten hoe deze extremen zullen veranderen in een warmer klimaat. Verschillende studies wezen reeds op een toename in de toekomst van korte-duur extremen (typisch met een duur van 1 uur) die groter is dan deze van een langere duur (typisch met een duur van 1 dag).

Bovendien is het gekend dat neerslagextremen tijdens warme dagen relatief intenser zijn dan tijdens koudere dagen aangezien warme lucht meer vocht kan bevatten. In een opwarmend klimaat is het daarom ook belangrijk dat de modellen deze temperatuursafhankelijkheid van neerslag goed kunnen reproduceren. 

Klimaatmodellering voor België

Vier regionale klimaatmodellen werden in deze studie onder de loep genomen, waarvan de modelberekeningen uitgevoerd werden in de context van het CORDEX.be project: ALARO-0 (KMI-UGent), CCLM-KUL (Katholieke Universiteit Leuven), CCLM-UCL (Université catholique de Louvain), en MAR (Universiteit van Luik).

Cookies opgeslagen