De afgelopen dagen leek het erop alsof we een prachtig en droog nazomerweekend tegemoet gingen! De zaterdag was inderdaad op veel plekken zonovergoten, maar aan het eind van de dag kwamen al snel de eerste tekenen van een veranderd weerbeeld: meer bewolking en zelfs buien vanuit het zuiden. Vannacht en morgen vallen er nog meer buien en de zondag lijkt dan ook een wat tegenvallende dag te gaan worden. Hoe kan de weersverwachting op het laatste moment nog zo omgeslagen zijn? Dat leggen we je uit in deze blog! Met daarin antwoorden op vragen als: hoe werken weermodellen en hoe maak je vervolgens een weersverwachting?
Weermodellen
Allereerst: de weermodellen! Die zijn cruciaal in het maken van een weersverwachting. Om vooraf te bepalen wat het weer op een bepaald moment gaat doen, wordt gebruik gemaakt van weermodellen. Een weermodel is eigenlijk niets anders dan een model dat de verwachte toestand van de atmosfeer berekent op een bepaald tijdstip. Een model probeert de werkelijkheid zo gedetailleerd en nauwkeurig mogelijk te simuleren. Echter, om het weer in de toekomst na te kunnen bootsen, moet een model natuurlijk wél de actuele situatie goed genoeg ‘oppakken’. Om de weermodellen te laten draaien op de supercomputer zijn daarom de juiste gegevens noodzakelijk. Om deze modellen te ‘voeden’ worden er allerlei metingen en waarnemingen gedaan. Met alle gegevens kan een supercomputer, via allerlei complexe berekeningen, vervolgens de toestand van de atmosfeer vooruit ‘berekenen’.
Figuur 1: De vele observaties van het weer die worden gedaan, dienen als input voor een weermodel. Met behulp van deze gegevens en allerlei complexe berekeningen kan een weermodel de toestand van de atmosfeer op een bepaald moment bepalen.
Minstens zo belangrijk: waarnemingen van het weer!
Weerwaarnemingen zijn dus essentieel binnen de weerkunde. Ze zijn nodig als input voor een weermodel, waarmee vervolgens allerlei ingewikkelde berekeningen worden gedaan om zo te bepalen hoe de atmosfeer weerkundig in elkaar steekt. Deze meetgegevens worden op allerlei manieren verkregen. Denk hierbij aan waarnemingen op de grond (zowel op zee als op land) met weerstations, vliegtuigen, weerballonnen, schepen, boeien en zelfs satellieten! Deze enorme hoeveelheid aan data wordt vervolgens in een zogenaamde ‘supercomputer’ gestopt.
Na een tijdje hebben de modellen de toestand van de atmosfeer in een bepaalde ‘box’ voor een bepaalde tijd berekend. Dat gebeurt natuurlijk niet alleen aan de grond, zeker niet! Ook de hogere luchtlagen worden meegenomen om zo een compleet beeld te verkrijgen van de atmosfeer.
Figuur 2: Waarnemingen van het weer worden op allerlei manieren verkregen: weerstations, boten, vliegtuigen en zelfs satellieten dragen hier aan bij. Het is cruciaal voor de weermodellen om te draaien.
Het gebied waarover een weermodel het weer berekent, kan worden verdeeld in zogenaamde rasters of weer grids. Het zijn eigenlijk de vierkantjes/hokjes waarin de berekeningen plaatsvinden. Alsof het nog niet complex genoeg is: deze vierkantjes bevinden zich op meerdere breedtes, hoogtes en dieptes én lopen dus met de tijd mee. De zogenaamde ‘resolutie’ geeft aan hoe groot die aparte vierkantjes zijn waarvoor alle berekeningen moeten worden gedaan. Na de berekeningen uit te hebben gevoerd voor élk aparte vierkantje volgen hieruit de meteorologische termen zoals wij die kennen: temperatuur, wind en neerslag bijvoorbeeld.
Figuur 3: Een gebied waarvoor een weermodel het weer 'berekent', kan worden opgedeeld in allerlei vierkantjes.
Hoe hoger de resolutie, hoe gedetailleerder een weersverwachting is. Een lage ruimtelijke resolutie (grote vierkantjes) kan er voor zorgen dat hele kleinschalige ontwikkelingen in de atmosfeer (zoals zeer plaatselijke onweersbuien) worden gemist. Echter, voor een hogere resolutie is natuurlijk veel meer rekenkracht nodig. Deze modellen berekenen dan ook vaak het weer voor een kleiner gebied (bijvoorbeeld alleen voor de Benelux) en voor een kortere tijd in de toekomst (48 uur vooruit bijvoorbeeld). Er bestaat namelijk een enorm aantal weermodellen: GFS, ECMWF, UKMO, WRF, Arpege, Arome, HARMONIE, etc. Bedenk echter dat geen enkel weermodel in staat is de toestand van de atmosfeer perfect te simuleren: het is en blijft immers een model. Er zullen vereenvoudigingen moeten worden gemaakt om de complexe atmosfeer zo nauwkeurig mogelijk te simuleren.
Figuur 4: Tussen de weermodellen bestaat een verschil in resolutie. De resolutie geeft eigenlijk aan hoe groot de vierkantjes (weer grids) zijn waarvoor het model het weer berekent. Hoe groter de resolutie, hoe nauwkeuriger en gedetailleerder de verwachting.
Het gaat steeds nauwkeuriger!
De techniek en dus de rekenkracht gaan er met de jaren op vooruit. Dit heeft natuurlijk zijn invloed op de nauwkeurigheid van de weermodellen: de supercomputers van de weermodellen worden steeds krachtiger en de weermodellen worden zo steeds sneller en nauwkeuriger. Regelmatig worden er updates gedaan en beetje bij beetje kunnen we steeds nauwkeuriger verder vooruit kijken. Vergeleken met zo’n 40 jaar geleden, toen de weermodellen volop in ontwikkeling waren, zijn ze nu véél nauwkeuriger. Sterker nog: een weersverwachting in die tijd voor 3 dagen vooruit was net zo goed als dat het nu is voor een week vooruit! Onthoud hierbij wel: een perfecte ‘verwachting’ van een weermodel bestaat niet en zal er ook nooit komen. We komen natuurlijk wel steeds dichter in de buurt van deze perfectie.
Figuur 5: Deze nogal ingewikkelde grafiek geeft aan hoe nauwkeurig een belangrijke variabele in de weerkunde wordt gemodelleerd (door het Europese weermodel ECMWF). De verschillende kleuren geven aan hoe ver van tevoren de variabele werd bepaald. Logisch is dus dat hoe verder vooruit werd gekeken, hoe lastiger het is om de werkelijkheid van een tijdje later te benaderen. Hoe hoger de waarde op de y-as, hoe nauwkeuriger de verwachting. De weermodellen doen het steeds beter! Als voorbeeld: de gele lijn (10 dagen vooruit kijken) laat nu (rond het jaar 2020) zien, dat het weermodel het in 50% van de gevallen goed heeft. Daar ligt dus op dit moment ook onze grens voor een weersverwachting: verder vooruit kijken heeft geen zin. Bron: ECMWF.
Wat doet een meteoroloog dan eigenlijk?
Je denkt nu misschien: dus de weermodellen doen ál het werk? Dat is niet helemaal zo: het werk van een meteoroloog is namelijk cruciaal voor het maken van een weersverwachting. Een weermodel produceert namelijk géén weersverwachting. Een meteoroloog moet de weermodellen beoordelen en alle uitkomsten van een weermodel omzetten naar een zo nauwkeurig mogelijke verwachting.
Als meteoroloog kennen we vaak wel de situaties waarbij een bepaald weermodel minder goed presteert. Het ene model is namelijk vaak veel te enthousiast voor onweer, terwijl het andere model de minimumtemperatuur tijdens heldere nachten onderschat. Wat ook meespeelt, is de vraag of het weermodel wel goed genoeg op de huidige situatie zit. Als het namelijk de situatie op het begin al niet goed meepakt, dan is de kans aannemelijk dat het verder in de tijd alleen maar verder van de werkelijkheid wegloopt. Een kleine verandering van het startpunt van zo’n weermodel kan verder in de toekomst een enorm effect hebben: de chaostheorie. Elk weermodel heeft zo dus zijn voordelen en nadelen. Een meteoroloog beoordeelt dus de weermodellen en maakt op basis hiervan een verwachting, en dat is soms nog een lastige klus! Ondanks alle computers, weermodellen en meteorologische data blijft het maken van een weersverwachting en het waarschuwen van de samenleving vooral mensenwerk.
Waar ging het dan "mis" voor dit zomerse weekend?
Nu je precies weet hoe een weersverwachting maken werkt, kunnen we ook analyseren waar het dit weekend "fout" ging. Dat heeft alles te maken met een heel klein weersysteem (een zogenoemde trog) dat vanuit Frankrijk onze kant op komt. Dit systeem stond wel al in de weerkaarten, maar de weermodellen dachten heel lang dat er alleen een beetje bewolking bij zou zitten en er absoluut geen buien zouden ontstaan! Er was dus aangegeven dat er zondag meer bewolking zou zijn, maar dat er zoveel buien gingen vallen, dat stond niet in de weerkaarten.
Figuur 6: Het kleine weersysteem is op deze weerkaart voor vannacht 01.00u duidelijk te herkennen op de weerkaart. Het ligt dan voornamelijk over de zuidelijke helft van het land.
Tot gisteravond laat! Toen kwamen er steeds meer buien en ook meer bewolking in de weermodellen naar voren. Het is al op (zeer) korte termijn, dus in dit geval is er gebruik gemaakt van weermodellen met een hoge resolutie. Geen enkel weermodel had echter voor gisteren in de kaarten staan dat dit zou kunnen gebeuren. Dat betekent dat dit systeem niet goed berekend is. Dit kan aan waarnemingen gelegen hebben, maar die zijn over het algemeen vrij goed in onze regio. Aan de resolutie heeft het waarschijnlijk ook niet gelegen, want we konden gebruik maken van de beste weermodellen! De oorzaak voor deze "vergissing" is dan ook meest waarschijnlijk de chaostheorie (hierboven al even benoemd).
Dit betekent dat een kleine verandering in de atmosfeer, grote gevolgen kan hebben voor het verdere verloop van het weer! Waarschijnlijk was dit systeem zo klein, dat het niet goed is opgepikt door de weermodellen, waardoor deze berekeningen gingen maken die een zomers en droog weekend lieten zien. Pas vlak voor dit weekend, vielen alle puzzelstukjes voor de weermodellen pas op hun plek en gingen ze allemaal bewolking en buien berekenen.
Ideale weermodel bestaat niet
Indirect betekent dit dat het ook aan de waarnemingen en de resolutie heeft gelegen. Want in een ideale wereld zou je van elk luchtmolecuul willen weten wat de temperatuur is en dan ook voor elk luchtmolecuul uitrekenen wat er daarna mee gaat gebeuren, maar dit is uiteraard onmogelijk. Hierdoor zullen dit soort fouten altijd kunnen blijven optreden in weermodellen, maar we doen dus gelukkig wel ons best om het aantal fouten tot een minimum te brengen!
Wat is nu de laatste stand van zaken?
Wil je de meest recente ontwikkeling van de weermodellen bijhouden? Dan raden wij altijd aan om het geschreven weerbericht te lezen op onze website! Hierin geven we updates over de laatste stand van zaken en gebruiken we de meest recente weermodellen die beschikbaar zijn. Dus ben je benieuwd wat het weer nu gaat doen deze zondag? Lees dan vooral het weerbericht! Of voor elke andere dag natuurlijk.
Figuur 7: Op het moment van schrijven staan de weermodellen er zo voor, dit zou de situatie zondagochtend om 09.00u moeten zijn. De werkelijkheid zal waarschijnlijk anders zijn, maar als het goed is wel veel hierop lijken!
