Nieuws

Pluimverwachting

Als je wel eens bij een brand bent gaan kijken dan weet je dat een rookpluim vaak klein begint en dan langzaam uitwaaiert tot een steeds grotere pluim van rook. Het KNMI maakt haar weersverwachtingen onder andere op basis van een pluim. De pluimverwachting begint klein en met veel zekerheid en eindigt in een grote spreiding met veel onzekerheid (Fig.1).
 

 Fig 1. Temperatuurpluim 8 september 2020

ECMWF en de supercomputer
Met behulp van het ECMWF (Europees Centrum voor Weersverwachtingen op Middellange Termijn) en onze eigen supercomputer op het KNMI kunnen we deze zogenaamde pluimverwachtingen maken. Het ECMWF is een onafhankelijke meteorologische organisatie opgericht in 1975 en er zijn in totaal 18 Europese landen lid, waaronder Nederland. Het doel van het ECMWF is met behulp van computermodellen het weer en de atmosfeer na te bootsen doormiddel van wis- en natuurkundige formules. De computermodellen worden gedraaid op supercomputers die een buitengewoon grote rekencapaciteit hebben. Met behulp van deze supercomputers en hun rekencapaciteit zorgt het ECMWF ervoor dat ze alle natuurkundige formules die nodig zijn om de atmosfeer te beschrijven kunnen uitrekenen. Bij het KNMI gebruiken we onze supercomputer om de uitkomsten van onze eigen weermodellen te berekenen (Fig 2). 

 Fig 2. De huidige supercomputer van het KNMI

Onzekerheid en resolutie 
Over de hele wereld vinden we wetenschappers die de meteorologie van de aarde proberen te begrijpen om goede weersverwachtingen te maken. Hierbij lopen ze vaak op tegen een hele hoop obstakels waarmee ze te maken hebben waardoor de weersverwachtingen met name op de lange termijn steeds onzekerder wordt. Een van die obstakels is bijvoorbeeld de resolutie waarmee de modellen worden uitgerekend door de supercomputers. Ondanks dat supercomputers de meest krachtige berekeningen ter wereld kunnen maken hebben ze nog steeds beperkingen in rekencapaciteit. Als we kiezen voor een optimale hoge resolutie dan kan het zo zijn dat  een supercomputer er 1 week over doet om een weersverwachting te maken voor morgen, dan heeft iemand die wil weten of er morgen buien gaan vallen daar natuurlijk niets aan. Daarom wordt er vaak een grovere resolutie gebruikt bij het uitrekenen. Dit zorgt ervoor dat de supercomputers de berekeningen sneller kunnen uitrekenen zodat jij en ik gelukkig weten of het morgen gaat regenen of niet. Dit zorgt er alleen wel voor dat de zekerheid van de verwachting afneemt waardoor je soms ineens wordt overvallen door een regenbui terwijl dat niet in de verwachting stond.  

Chaostheorie van Edward Lorenz 
De resolutie en de rekencapaciteit van de supercomputers is nog maar een klein onderdeel die de onzekerheid van de verwachting bepaald. Edward Lorenz (Fig. 3) was een wiskundige en meteoroloog die een theorie heeft ontwikkeld om de voorspelbaarheid van het weer te begrijpen. Die theorie heet de chaostheorie en is ook van toepassing op het weer. Dit betekent dat een kleine verandering in de begincondities een grote invloed kan hebben op het eindresultaat. Lorenz gaf zelf als voorbeeld dat bij wijze van spreken de vleugelslag van een vlinder in Nederland een orkaan kan veroorzaken in Amerika. Op het KNMI meten we begincondities van veel variabelen zoals temperatuur, luchtdruk, luchtvochtigheid etc. Een kleine afwijking in de meting van de temperatuur kan er dus voor zorgen dat de verwachting voor volgende week dinsdag misschien wel heel anders uitpakt.

   

Fig 3. Edward Lorenz

Pluimverwachting

Pluimverwachtingen zijn er voor verschillende meteorologische parameters zoals temperatuur, luchtvochtigheid, luchtdruk, windrichting, windsnelheid, bewolking etc. De verschillende lijnen in de pluimverwachting zijn 52 verschillende berekeningen met verschillende begincondities en verschillende resoluties. In het voorbeeld hierboven zijn dat dus 52 verschillende uitkomsten van de temperatuur in de eerstvolgende 2 weken! In het begin is de spreiding nog niet zo groot en lopen de lijnen dicht bij elkaar maar na een aantal dagen beginnen de lijnen steeds verder uit elkaar te lopen en na 2 weken kan de maximumtemperatuur op bijvoorbeeld dinsdag 22 september uitleenlopen van 15 t/m 25 graden Celsius. Dat is nogal wat: het verschil van een t-shirt en korte broek of misschien wel een trui en lange broek! Nu begrijp je misschien ook waarom het extra belangrijk is om je meetinstrumenten van WOW-NL op een goede plek neer te zetten en misschien nog eens goed te kijken of ze op de juiste plek staan volgens de richtlijnen op de website. Je kunt de richtlijnen vinden op: https://wow.knmi.nl/meedoen/richtlijnen-weerstation.