Wetenschap: Atmosferische grenslaag verergerde mega-hittegolven

Het extreme karakter van de hittegolven van 2003 in West-Europa en van 2010 in Rusland en Oost-Europa verraste destijds ook onderzoekers. NWO Veni-onderzoeker Ryan Teuling van Wageningen Universiteit verklaart de extreme temperaturen door de interactie van droge bodems met de atmosferische grenslaag - het onderste gedeelte van de atmosfeer. Aan de rol van deze grenslaag wordt in studies met bestaande weermodellen te weinig aandacht besteed, zo betoogt hij in Nature Geoscience.

De mega-hittegolf van augustus 2003 in West-Europa verbrak destijds diverse temperatuurrecords, met temperaturen van 40°C in Frankrijk. De economische schade wordt geschat tussen de 5 en 10 miljard euro door onder meer bosbranden, luchtvervuiling en schade aan landbouwgewassen. Alleen al in Parijs vielen er duizenden doden als gevolg van de hoge temperaturen. Onderzoekers waren onbekend met dergelijke hittegolven in Europa en dachten dat het een eenmalige, uitzonderlijke gebeurtenis was. Totdat in 2010 nieuwe records werden gevestigd, nu in Oost-Europa en Rusland.

Atmosferische grenslaag
Wanneer een atmosferische blokkade, bodemuitdroging en opbouw van warmte in de grenslaag van de atmosfeer samenvallen, dan zijn uitzonderlijke hittegolven mogelijk. Dat concludeert dr.ir. Ryan Teuling, universitair docent hydrologie en kwantitatief waterbeheer in Wageningen. De ongewone atmosferische situatie is al eerder aangewezen als de belangrijkste veroorzaker van de twee hittegolven. Een groot hogedrukgebied blokkeerde het binnendringen van lagedrukgebieden met koudere lucht en wind.

De onderzoekers tonen nu aan dat bij beide hittegolven dezelfde ontwikkelingen in de grenslaag optraden in combinatie met een versterkte interactie tussen bodemuitdroging en warmteopbouw in de atmosferische grenslaag. Dit onderste deel van de atmosfeer is ’s nachts tientallen tot enkele honderden meters dik, en overdag enkele kilometers. Over een periode van enkele dagen tot weken werd de hitte opgebouwd in een steeds dikker wordende atmosferische grenslaag, geholpen door warmtetransport uit zuidelijker gelegen warme gebieden. Gedurende deze periode droogde de grond steeds verder uit, waardoor het afkoelende effect van waterverdamping verdween. Dit proces werd verstrekt door de hoge temperaturen. Door afkoeling ’s nachts raakte de warme luchtlaag losgekoppeld van het aardoppervlak, waardoor de warmte van de volgende dag tot steeds hogere temperaturen kon leiden. De deken van warme lucht boven het aardoppervlak werd steeds dikker.

45 graden
Teuling: ‘Met deze nieuwe kennis kunnen we verwachtingen over mogelijke temperaturen geven. Temperaturen die gestaag opbouwen tot 40 graden zijn weliswaar mogelijk in dit deel van de wereld, maar plotselinge temperatuurstijgingen tot 45 graden, zoals die zijn voorgekomen tijdens hittegolven in bijvoorbeeld Melbourne, zijn hier normaal gesproken onwaarschijnlijk. De afstand tot de evenaar en tot grote woestijngebieden is te groot.’

De onderzoekers maakten gebruik van satellietdata en metingen van weerballonnen van de situatie in Frankrijk in 2003 en Rusland in 2010. Die data combineerden ze met een gekoppeld bodem-water-atmosfeer model. Ryan Teuling ontving in 2010 een Veni-financiering uit de Vernieuwingsimpuls van NWO. Veni is een persoonsgebonden financiering aan talentvolle, creatieve onderzoekers. Het financieringsinstrument maakt het mogelijk onderzoek naar eigen keuze te doen.

^{Bron: BoN}