Auteurs: Carl-Friedrich Schleussner (Climate Analytics und Humboldt Universität, Berlin); Stefan Rahmstorf (Potsdam Institut für Klimafolgenforschung, Potsdam); Özden Terli, Diplom-Meteorologe; Volker Wulfmeyer (Institut für Physik und Meteorologie, Universität Hohenheim, Stuttgart)
De verwoestende overstromingsramp van juli 2021 treft ons allemaal. Meer dan 170 mensen zijn er tot nu toe slachtoffer van geworden, hele dorpen zijn verwoest. De enorme dimensies van deze tragedie worden met de dag zichtbaarder. Nu al overtreft het aantal slachtoffers van deze overstromingsramp dat van alle voorgaande binnenlandse overstromingen in Duitsland sinds 1900 samen.[1] De overstromingsramp ging gepaard met een groot aantal klimatologische records. In vele getroffen gebieden werden recordneerslagen en -niveaus gemeten.[2] Tot 182 mm regen viel binnen 72 uur.[3] Wereldwijd zien we de laatste decennia een toename van het aantal regenrecords – een trend die rechtstreeks verband houdt met de opwarming van de aarde.[4],[5]
Gezien de opwarming van de aarde met ongeveer 1,2 °C (in Duitsland al 2,0 °C) is de vraag in 2021 niet langer of dit van invloed zal zijn op het optreden van extreme weersomstandigheden, maar op welke manier en in welke mate. De temperatuurniveaus die vandaag de dag worden bereikt, zijn zeer waarschijnlijk de hoogste in 12.000 jaar.[6] Wij verlaten het relatief stabiele klimaat van het Holoceen, dat in de eerste plaats landbouw en geavanceerde beschaving mogelijk maakte. In het midden van het Antropoceen betreden we onbekend terrein met een ongecontroleerde opwarmende trend.
Dit betekent ook dat we nog steeds geen idee hebben wat een opwarming van de aarde met 1,2 °C voor onze samenlevingen betekent. Het echte extreme weer – d.w.z. gebeurtenissen die slechts eens in de 20 of 50 jaar kunnen worden verwacht – van de door ons veroorzaakte opwarming van de aarde hebben we meestal nog niet meegemaakt. De overstroming van 2021 vindt plaats op een planeet die al 0,4 graden warmer is dan in 2002, het jaar van de overstromingsramp in Oost-Duitsland. Onze individuele ervaring met de gevolgen van de opwarming van de aarde loopt jaren tot tientallen jaren achter op de werkelijke dreiging.
Toename van het risico op hevige regenval en overstromingen
Klimaatonderzoekers waarschuwen al tientallen jaren voor de toenemende risico’s van de opwarming van de aarde, ook en vooral door de toename van zware regenval, en de wetenschappelijke prognoses zijn keer op keer accuraat gebleken.[7] Als gevolg van de opwarming kan een toename van zware regenval en een afname van het aantal dagen met slechts weinig neerslag worden verwacht (zie fig. 1). Deze verschuiving in de richting van zware regenval staat los van veranderingen in de jaarlijkse hoeveelheid neerslag – zelfs wanneer de totale neerslaghoeveelheid afneemt, kan het aantal gevallen van zware regenval toenemen. De relatieve toename is groter naarmate de gebeurtenis zeldzamer is. In Europa bijvoorbeeld verdubbelt elke graad opwarming de hoeveelheid regen die valt op die zeer extreme regendagen die statistisch gezien slechts eens in de tien jaar voorkomen.[8]
De door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde leidt bijna overal ter wereld tot heviger neerslag, waarvan de intensiteit gemiddeld met ongeveer 7% per graad Celsius opwarming toeneemt.[9],[10] Deze toename volgt de thermodynamische principes die worden beschreven door de Clausius-Clapeyron-vergelijking, volgens welke een opwarmende atmosfeer meer vocht kan opnemen. Voor Midden-Europa, met inbegrip van Duitsland, is de toename van zware regenval als gevolg van de opwarming van de aarde duidelijk aantoonbaar.[11] Voor neerslagextremen op korte termijn is de toename in Midden-Europa in sommige gevallen zelfs aanzienlijk groter dan de genoemde 7 procent.[12]
Hierdoor neemt het overstromingsrisico aanzienlijk toe.[13] De waargenomen overstromingen in de laatste decennia in Europa zijn in deze vorm uniek in de laatste 500 jaar.[14] Een duidelijke stijging van de waterschade wordt ook verwacht, tenzij op zeer grote schaal aanvullende maatregelen worden genomen.[15] In Duitsland zou het aantal mensen dat wordt blootgesteld aan overstromingsrisico’s tegen het einde van de eeuw meer dan verdrievoudigen en de schade meer dan verviervoudigen.[16]
Fig. 1: Schematische voorstelling van veranderingen in de neerslagverdeling ten gevolge van de opwarming van de aarde. Als gevolg van een warmere atmosfeer is er een afname van het aantal dagen met weinig neerslag en een toename van het aantal zware regenbuien. De totale hoeveelheid neerslag op aarde wordt bepaald door de verdampingssnelheid, die minder toeneemt dan de hevige regenval. Daardoor blijft er minder water over voor regen buiten hevige regenval. Figuur aangepast van referentie 8.
Veranderingen in circulatiepatronen
Daarnaast zijn er ook steeds meer aanwijzingen voor toenemende risico’s als gevolg van veranderingen in de circulatiepatronen. Zo blijkt uit een studie met hoge-resolutie modellen voor zware regenval in Europa dat de weersystemen vertragen en dat de frequentie van quasi-stationaire situaties en de daaruit voortvloeiende neerslagextremen en overstromingsrisico’s sterk toeneemt.[17] Een dergelijke stationaire weerssituatie heeft aanzienlijk bijgedragen tot de overstromingsramp in juli 2021.
Eén in de literatuur besproken mechanisme voor de toename van dergelijke stationaire gebeurtenissen houdt verband met de door klimaatverandering veroorzaakte sterke opwarming van het noordpoolgebied. Waarnemingen laten daardoor een vertraging zien van de westelijke windcirculatie die het Europese weer domineert.[18] Een dergelijke vertraging heeft de persistentie van weersystemen in de observatiegegevens vergroot.[19]
Modelstudies tonen aan dat het aantal weken met ononderbroken neerslag in Centraal-Europa reeds met 15% toeneemt bij een opwarming met 1,5 °C.[20] De mechanismen achter deze circulatieveranderingen zijn complex en worden nog niet volledig teruggevonden in mondiale – en dus minder hoge-resolutie – klimaatmodellen. Deze relevante processen moeten daarom in de toekomst worden onderzocht met modellen met een hoge resolutie, niet alleen op mondiaal niveau, maar ook specifiek voor bepaalde regio’s.[21],[22] Of er een verdere toename van persistente weersystemen zal zijn naarmate de opwarming van de aarde voortschrijdt, is nog niet definitief opgehelderd, aangezien de klimaatmodellen hier nog steeds tegenstrijdige resultaten opleveren.[23],[24],[25] Klimaatmodellen die de waargenomen atmosferische tendensen beter weergeven, laten echter ook in de toekomst[26] een duidelijke vertraging van de circulatiepatronen zien, en de tendensen in de meest recente klimaatmodellen zijn geprononceerder dan in eerdere generaties klimaatmodellen.[27]
Het feit dat verschillende klimaatmodellen nog geen robuuste uitspraken doen over de toekomstige persistentie van weerpatronen, doet echter niets af aan de toename van persistentie in de waargenomen gegevens, net zomin als deze toename, die voor de zomer is gedocumenteerd, wordt beïnvloed door de wetenschappelijke discussie over de gegeven voor de winter. In hoeverre de waargenomen toename van de persistentie een rechtstreeks gevolg is van de opwarming van de aarde, blijft het onderwerp van lopend onderzoek. De hierboven genoemde verdere toename van extreme neerslag volgens de Clausius-Clapeyron-vergelijking is hier echter een belangrijk basisprincipe.
Grenzen aan het aanpassingsvermogen en de noodzaak van de 1,5°C-doelstelling
Een gedetailleerde studie over de omvang van de bijdrage van de opwarming van de aarde aan de overstromingsramp laat nog op zich wachten. Niettemin kunnen we op grond van de huidige stand van het onderzoek duidelijk stellen dat de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde ongetwijfeld heeft bijgedragen tot de ernst van de overstroming. De ramp toont op indrukwekkende wijze aan dat niemand, zelfs wij hier in Centraal-Europa niet, veilig is voor de gevolgen van de opwarming van de aarde. Hoewel er dringend meer maatregelen nodig zijn om ons tegen de gevolgen van de klimaatverandering te beschermen, laat de omvang en de ernst van de gebeurtenis ons nu al zien dat er grenzen aan ons aanpassingsvermogen zijn.
Deze catastrofe onderstreept op indrukwekkende wijze hoe dringend het is om de uitstoot consequent te verminderen. De maatregelen moeten worden afgezet tegen de belofte die in de Overeenkomst van Parijs is gedaan om alles in het werk te stellen om de temperatuurstijging tot 1,5 °C boven het pre-industriële niveau te beperken. Dit is de enige manier waarop we de enorme schade en kosten van de klimaatverandering kunnen reduceren. Klimaatbescherming creëert daarnaast enorme economische kansen. Om de klimaatdoelstellingen van Parijs nog te halen, moet nu actie worden ondernomen.
Deze tekst is geschreven door de auteurs als leden van Scientists for Future en is door collega’s in de kring van Scientists for Future grondig gecontroleerd op wetenschappelijke kwaliteit (met name de bewijsbaarheid van argumenten). Wij danken de Scientists for Future voor deze collegiale steun.
Andere talen:
- German: Die Flutkatastrophe im Juli 2021 in Deutschland und die Klimakrise — eine Stellungnahme von Wissenschaftler:innen der Scientists for Future
- English: The July 2021 floods in Germany and the climate crisis — a statement by members of Scientists for Future
[1] In de Em-DAT databank voor natuurrampen zijn voor Duitsland sinds 1900 in totaal 74 dodelijke slachtoffers als gevolg van overstromingen van rivieren geregistreerd. Stormvloeden zoals de stormvloed op de Noordzee van 1962 zijn niet meegerekend. Onvolledigheden in de gegevens, vooral vóór de jaren tachtig, kunnen niet worden uitgesloten. Analyse hier: https://twitter.com/mAndrijevic/status/1415701425930244101?s=20 De extreme weersomstandigheden die in Midden-Europa de meeste levens eisen, zijn hittegolven..
[2] Voor een overzicht zie bv. hier, hier en hier.
[3] Bron: https://twitter.com/DWD_presse/status/1415976169787232256
[4] Lehmann, J., Coumou, D. and Frieler, K. (2015). Increased record-breaking precipitation events under global warming. Clim. Change 132 501–15
[5] Fischer, E. and Knutti, R. (2014). Detection of spatially aggregated changes in temperature and precipitation extremes. Geophys. Res. Lett. 41 1–8
[6] Bova, S., Rosenthal. Y., Liu, Z., Godad, S.P. and Yan, M., (2021). Seasonal origin of the thermal maxima at the Holocene and the last interglacial. Nature 589 548–53
Kaufman, D., McKay, N., Routson, C., Erb, M., Dätwyler, C., Sommer. P.S., Heiri, O. and Davis, B (2020). Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach. Sci. Data 7 1–13
[7] Fischer, E.M. and Knutti, R. (2016). Observed heavy precipitation increase confirms theory and early models. Nat. Clim. Chang. 6 986–91
[8] Myhre, G., et al. (2019). Frequency of extreme precipitation increases extensively with event rareness under global warming. Sci. Rep. 9 2–11
[9] Dong, S., Sun, Y., Li, C., Zhang, X., Min, S.K. and Kim, Y.H. (2021). Attribution of extreme precipitation with updated observations and CMIP6 simulations, J. Clim. 34 871–81
[10] Sun, Q., Zhang, X., Zwiers, F., Westra, S. and Alexander, L.V. (2021). A global, continental, and regional analysis of changes in extreme precipitation. J. Clim. 34 243–58
[11] Zeder, J., Fischer, E.M. (2020). Observed extreme precipitation trends and scaling in Central Europe. Weather and Climate Extremes 29
[12] Ali, H., Fowler, H.J., Lenderink, G., Lewis, E. and Pritchard, D. (2021). Consistent Large-Scale Response of Hourly Extreme Precipitation to Temperature Variation Over Land. Geophys. Res. Lett. 48
[13] Blöschl, G. et al. (2019). Changing climate both increases and decreases European river floods. Nature 573 108–11
[14] Blöschl, G. et al. (2020). Current European flood-rich period exceptional compared with past 500 years. Nature 583 560–6
[15] Willner, S.N., Levermann, A., Zhao, F. and Frieler, K. (2018). Adaptation required to preserve future high-end river flood risk at present levels. Sci. Adv. 4
[16] Dottori, F., Szewczyk, W., Ciscar, J.C., Zhao, F., Alfieri, L., Hirabayashi, Y., Bianchi, A., Mongelli, I., Frieler, K., Betts, R.A. and Feyen, L. (2018). Increased human and economic losses from river flooding with anthropogenic warming. Nature Clim. Change 8 781–6
[17] Kahraman, A. (2021). Quasi-Stationary Intense Rainstorms Spread Across Europe Under Climate Change. Geophysical Research Letters 1–11
[18] Pfleiderer, P. and Coumou, D. (2018). Quantification of temperature persistence over the Northern Hemisphere land-area. Clim. Dyn. 51 627–37
[19] Pfleiderer, P. and Coumou, D. (2018). Quantification of temperature persistence over the Northern Hemisphere land-area. Clim. Dyn. 51 627–37
[20] Pfleiderer, P., Schleussner, C., Kornhuber, K. and Coumou, D. (2019). Summer weather becomes more persistent in a 2 °C world. Nature Clim. Change 9 666–71
[21] Coppola, E., Sobolowski, S., Pichelli, E. et al. (2020). A first-of-its-kind multi-model convection permitting ensemble for investigating convective phenomena over Europe and the Mediterranean. Clim Dyn 55, 3–34
[22] Coppola, E., Nogherotto, R., Ciarlò, J. M., Giorgi, F., van Meijgaard, E., Kadygrov, N., et al. (2021). Assessment of the European Climate Projections as Simulated by the Large EURO-CORDEX Regional and Global Climate Model Ensemble. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 126
[23] Huguenin, M.F., Fischer, E. M., Kotlarski, S., Scherrer, S.C., Schwierz, C., and Knutti, R. (2020). Lack of Change in the Projected Frequency and Persistence of Atmospheric Circulation Types Over Central Europe. Geophys. Res. Lett. 47
[24] Schiemann, R., et al. (2020). Northern Hemisphere blocking simulation in current climate models: evaluating progress from the Climate Model Intercomparison Project Phase 5 to 6 and sensitivity to resolution. Weather Clim. Dynam., 1, 277–292
[25] Davini, P., and D’Andrea, F. (2020). From CMIP3 to CMIP6: Northern Hemisphere Atmospheric Blocking Simulation in Present and Future Climate. Journal of Climate, 33(23), 10021-10038
[26] Kornhuber, K. and Tamarin-Brodsky, T. (2021). Future Changes in Northern Hemisphere Summer Weather Persistence Linked to Projected Arctic Warming. Geophys. Res. Lett. 48 1–12
[27] Harvey, B.J., Cook, P., Shaffrey, L.C. and Schiemann, R. (2020). The Response of the Northern Hemisphere Storm Tracks and Jet Streams to Climate Change in the CMIP3, CMIP5, and CMIP6 Climate Models. J. Geophys. Res. Atmos. 125 1–10