Zomerse dagen – hogere temperaturen en/of meer hittegolven? Een kleine verkenning

In NRC van 4+5 Juli 2015 staat in de Wetenschap bijlage een uitvoerig artikel over hittegolven. De gegevens waar het artikel op berust stammen van het KNMI. Er worden plaatjes gepresenteerd met trends over aantal dagen met hoge temperaturen en de duur van hittegolven (Bron: NRC/Hamdelsblad).

Volgens de definitie die KNMI hanteert is er sprake van een hittegolf, zodra de temperatuur vijf aaneengesloten dagen boven de 25 °C komt, met drie dagen boven de 30 °C (België gebruikt 2 definities, zie ook). Het artikel geeft een tijdlijn met hittegolven In Nederland, hier omgezet naar een grafiekje per decade:

Er is geen trend waarneembaar. Dat zou volgens het NRC artikel wel gelden voor een gebied als de Balkan en het zuiden van Duitsland. Daar zou ook het aantal warme dagen toenemen, althans in de periode 1979-2014. In een land als Frankrijk is de trend ook toenemend op enkele plaatsen in het zuiden. De trend wordt enigszins cryptisch aangeduid als: ”Toename van het aantal dagen in de zomer waarbij de maximum temperatuur in de 10 procent eerder gemeten hoogste waarden valt, per periode van tien jaar”. Niet erg duidelijk is waarom deze maat is genomen. De in het artikel genoemde aanpak van de Italiaanse onderzoeker Simone Russo, die indirect meer rekening houdt met de effecten van hogere temperaturen tijdens hittegolven lijkt interessant.

Waarom de Balkan zo eruit springt met grote toenames is onbekend. Het kan liggen aan lokale klimaateffecten, aldus het commentaar van het KNMI. Het is jammer, dat er verder geen metadata zijn over de stations die in de grafiek zijn opgenomen. Staan ze in landelijke of urbane gebieden? Er wordt in het artikel wel wat aandacht gegeven aan het urban heat island effect, dat volgens sommigen een flink deel van de geconstateerde opwarming zou kunnen verklaren. Maar die discussie loopt nog. Een koppeling van deze discussie naar die gebieden waar de hittegolven toenemen wordt niet gemaakt.

Maar stijgen nu de temperaturen of neemt het aantal warme dagen – en daarmee het aantal hittegolven toe?

Even kijken in eigen omgeving, het verloop van temperatuur gemeten op KNMI station Maastricht.

Uit de temperatuur data voor Maastricht – vanaf 1906 beschikbaar – is de maximale temperatuur geselecteerd, en daaruit de dagen met een temperatuur boven de 25 °C. De vloeiende lijn (met 95% betrouwbaarheidsinterval) in de grafiek geeft de trend weer. Er is geen trend zichtbaar, de maximale temperaturen blijven op een redelijk constant niveau. Uit deze data is vervolgens het aantal dagen met temperaturen boven de 25 °C geteld per jaar. Ook daar is geen sprake van een duidelijke trend. Rond de jaren veertig van de vorige eeuw was het aantal zomerse dagen even hoog als tegenwoordig. Er lijkt wel een cyclus achter te zitten, een fraaie sinusfunctie met een periode van circa 80 jaar.

Het KMI in Ukkel bracht in 2008 een rapport uit over het klimaat in België. Daaruit twee vergelijkbare grafieken (data tot 2007):

Bron: KMI Ukkel

Het aantal warme dagen neemt toe vanaf de jaren tachtig. Het aantal hittegolven (zelfde definitie als bij KNMI) was hoog in de jaren veertig – net als in Nederland –  en neemt weer toe in de jaren negentig.

Toch eens even kijken hoe een en ander zit in Frankrijk. In de plaatjes van NRC staan slechts enkele locaties waar het aantal warme dagen toeneem, in het hittegolven plaatje blijft Frankrijk blanco. Volgens het opschrift zijn hier data verwerkt tussen 1974 en 2014. Langlopende(r) meetreeksen zijn hier interessant, overigens ook gemakkelijk te verkrijgen via het KNMI. In vakantieland Frankrijk vinden we vier meetstations met een meetreeks van 1901-2014, en de volgende metadata:

nr	naam	lat	lon	hoogte
36	Perpignan	42:44:18	002:52:24	42 m
38	Paris Parc Montsouris	48:49:24	002:20:12	75 m
355	Mont-Aigoual	44:07:00	003:35:00	1567 m
769	Chateauroux	46:51:36	001:43:18	155 m

De drie laag gelegen stations hebben gras als ondergrond. Mont-Aigoual ligt aan de zuidelijke rand van de Cevennes, het Massive Central  in Zuid-Frankrijk. Van dit station zijn data beschikbaar vanaf 1935. Perpignan ligt in de Pyreneeën, het staat bekend om zijn groot aantal zonuren. Een der cirkeltjes op het linker figuur uit het NRC artikel in het zuidwesten van Frankrijk ligt hier in ieder geval in de buurt. Het 15 ha grote Parc Montsouris ligt in het zuiden van Parijs in het 14^e arrondissement. De Cité Internationale Universitaire ligt eronder, niet ver van de Boulevard Périférique. Het is een van de oudste meteostations in Frankrijk, dat zorgt voor de weerinformatie van Parijs en omgeving.

2003 was een berucht jaar met hittegolven, die extra doden hebben gekost. In Parijs waren er 78 dagen met temperaturen boven de 25 °C, met een langdurige episode in Juli. In Chateauroux en Perpignan was het op die dagen meestal nog  iets warmer, maar vanwege de grote bevolkingsdichtheid in het urbaan gebied van het Île de France waren de effecten heviger.

Is er een samenhang tussen de temperaturen op deze vier over het land verdeelde stations? Een steekproef van 5000 data uit alle data (41638 per station) is gebruikt om de onderlinge relatie tussen de temperaturen van de vier stations te schatten, dus niet alleen voor de zomerse temperaturen. Uit de paarsgewijze vergelijking volgens de Spearman methode krijgen we het volgende beeld.

De Spearman correlaties (*** = p<0.005) zijn hoog, met die tussen Parijs en Chateauroux het hoogst. Dat is niet verwonderlijk, de twee stations liggen op ongeveer 230 km van elkaar.

Uit de datareeksen is een extract gemaakt, waarbij een afsnijding is gemaakt bij een temperatuur van 25 °C gemeten in Parijs. Dat resulteert in 4803 data per station. Dit extract is weergegeven in de volgende tijdreeks. Hierin zijn vloeiende trendlijnen berekend met daaromheen een 95% betrouwbaarheidsinterval.

Uiteraard liggen de temperaturen van het hoog gelegen Mont-Aigoual een stuk lager, en in Perpignan een stuk hoger. Zoals uit de goede correlatie tussen Paris en Chateauroux al bleek zijn de temperaturen vergelijkbaar. Het lijkt alsof de temperatuur van Chateauroux in het begin van de tijdreeks hoger waren. De reden is onbekend. Vanaf ongeveer 1920 blijft de trend hier redelijk stabiel. Ook bij de andere drie stations is van een trend geen sprake. De piekwaarden blijven kennelijk wel op het zelfde niveau in de tijd gezien.

Hoe zit ’t met het aantal warme dagen, is daar een trend te bekennen? Om een idee hierover te krijgen zijn de warme dagen per jaar met temperaturen boven de  25 °C geteld voor de periode 1901-2014. Station Mont-Agoual heeft begrijpelijkerwijs maar enkele dagen in de hele periode, en wordt voor dit overzicht weggelaten. Dat geeft het volgende beeld:

Het patroon van het aantal warme dagen is veranderlijk door de vorige eeuw. Ook hier is een vermoeden van een cyclus, zij het veel zwakker tot uitdrukking gekomen vergeleken met Maastricht. De vloeiende trendlijn vertoont echter vanaf pakweg 1972 tot nu toe een stijging, een duidelijke indicatie dat in deze periode het aantal warme dagen geleidelijk toeneemt op deze stations. Perpignan loopt voorop met (nu) meer dan honderd warme dagen per jaar.

Een recent rapport van de Deutsche Wetterdienst (DWD) over de laatste hittegolf laat een grafiek zien van langdurige hittegolven (T>30°C)  vanaf 1950 in Hamburg, Dresden, Frankfurt/Main, Mannheim en München. In Hamburg is de eerste episode pas geweest in 1994. Analyse van de data van station Hamburg-Fuhlsbuettel laten voor temperaturen >25°C  geen trend zien, net als in Maastricht. In de laatste drie zuidelijk gelegen steden neemt het aantal van deze episoden toe in de laatste 25 jaar. DWD ziet hier een noord-zuid gradiënt, die kennelijk ook een stuk westelijker in dit deel van het continent op de lijn  Nederland-Frankrijk wordt gevonden.

Conclusies van deze kleine verkenning:

• De maximale temperaturen op de hier beschouwde stations blijven redelijk stabiel in de periode vanaf het begin van de vorige eeuw.
• Het aantal warme dagen (temperatuur > 25 °C), met daaraan gekoppeld de mogelijkheid van hittegolven (in de KNMI definitie) neemt wel toe op de Franse stations vanaf de jaren zeventig, In België zet de groei in warme dagen en hittegolven iets later in. In Duitsland is de toename van hittegolven te koppelen aan een noord-zuid gradiënt. In Maastricht is geen toename zichtbaar, het aantal warme dagen per jaar varieert daar enigszins. In dit deel van het continent is een noord-zuid gradiënt te zien in het aantal warme dagen c.q. hittegolven.
• Het is wenselijk, dat er internationale consensus komt over de definitie van het begrip hittegolf, zoals die van de WHO. Nu lopen de nationale definities nogal uiteen. Het gebruik van percentielen mag dan weliswaar afschrikken, maar geeft in ieder geval een uniforme berekeningsbasis. Een index die mede rekening houdt met de gelijktijdige invloed op de gezondheid van temperatuur en vochtigheid, zoals die van Steadman kan aanvullende gezondheidsinformatie verschaffen.