e Hoeveel Elfstedentochten in de 21e eeuw?
(verschenen april 2001 in ZENIT, 28, 194-197)
Theo Brandsma
KNMI
Postbus 201
3730 AE De Bilt
Tel.: 030-2206 693
e-mail: theo.brandsma@knmi.nl
De schaatsliefhebbers zullen er niet vrolijk van worden. Het nieuwste
rapport van het gezaghebbende IPCC, dat komende zomer verschijnt,
voorspelt dat in het jaar 2100 de wereldgemiddelde temperatuur 1,4 tot
5,8 °C hoger ligt dan nu (figuur 1). Kunnen we in de 21e eeuw
überhaupt nog schaatspret verwachten, of smelt de ijsvloer langzaam
maar zeker onder onze voeten weg? Gegeven het
IPCC-temperatuurscenario, proberen we in dit artikel een ruwe prognose
te geven van het aantal Elfstedentochten dat we deze eeuw mogen
verwachten. De basis voor deze prognose is het waargenomen verband
tussen gemiddelde wintertemperatuur en de berekende maximale ijsdikte
in de 20e eeuw.
Het Nederlandse winterweer wordt voor een belangrijk deel bepaald door
ons zeeklimaat, dat samenhangt met de ligging aan de Noordzee en
overheersende westelijke tot zuidwestelijke winden. De warme
golfstroom zorgt ervoor dat het Noordzeewater niet veel kouder wordt
dan ca. 5 °C (maart). Gecombineerd met de voorkeursrichting van de
winden, leidt dat ertoe dat de winters in Nederland doorgaans zacht
zijn. Schaatswinters ontstaan pas als we te maken hebben met een
omkering van het stromingspatroon van de lucht, waarbij de wind uit de
koude oostelijke tot noordoostelijke richtingen waait. In de
wintermaanden is de kans op een dag met een dergelijke situatie
slechts 35%. Voor een dikke ijsvloer is echter een lange opeenvolging
van zulke dagen noodzakelijk. Winters met mogelijkheden voor een
Elfstedentocht zijn daarom uitzondering.
In de laatste 20 jaar van de 20e eeuw was de gemiddelde
wintertemperatuur (december-januari-februari) in De Bilt 3,3 °C,
hetgeen beduidend hoger is dan het langjarig gemiddelde van 2.5 °C
over de periode 1881-2000. Voor een belangrijk deel hangen deze hogere
wintertemperaturen samen met het frequenter voorkomen van westelijke
tot zuidwestelijke winden. Op dit moment gaan we er nog vanuit dat
deze afwijking in de circulatie vooral natuurlijk en tijdelijk van
aard was. Ondanks de hogere wintertemperaturen, werden er in de
laatste twee decennia toch nog drie Elfstedentochten gereden.
Uitgaande van de vijftien verreden Elfstedentochten in de 20e eeuw, is
dat precies het aantal dat we statistisch gezien mogen verwachten in
die periode. Een hogere gemiddelde wintertemperatuur hoeft dus niet
automatisch te betekenen dat er géén stevige ijsvloer kan komen. Toch
voelt iedereen wel aan dat verhoging van de wintertemperatuur effect
moet hebben op ijsgroei. Dat blijkt ook wel wanneer we kijken naar de
relatie tussen maximale ijsdikte en gemiddelde wintertemperatuur.
Figuur 1. Verwachte stijging van de Wereldgemiddelde temperatuur
(19902100) volgens het derde rapport van de IPCC (Intergovernmental
Panel on Climate Change). De wijde marge is het gevolg van het gebruik
van verschillende scenario's voor de emissie van broeikasgassen en het
gebruik van verschillende klimaatmodellen.
Wintertemperatuur en maximale ijsdikte
Voor de schatting van het aantal Elfstedentochten in de 21e eeuw is
gebruik gemaakt van de in figuur 2 gegeven relatie tussen gemiddelde
wintemperatuur en de maximale ijsdikte in de 20e eeuw in Friesland.
Uit de figuur is een aantal interessante zaken af te lezen. Zo zien we
bijvoorbeeld dat 1963 de laagste wintertemperatuur had, maar dat de
eer van de grootste maximale ijsdikte naar de winter van 1942 gaat.
Ook is duidelijk te zien dat bij een zelfde gemiddelde
wintertemperatuur heel verschillende maximale ijsdikten voorkomen. Dit
heeft te maken met verschillen in het verloop van de winters.
Vergelijkbare gegevens voor De Bilt laten zien dat ook binnen
Nederland grote verschillen kunnen voorkomen. Zo was in de winter van
1912 de maximale ijsdikte in De Bilt slechts 6 cm terwijl er in
Friesland een Elfstedentocht gehouden kon worden op ca. 22 cm dik ijs.
Figuur 2 suggereert een lineaire relatie is tussen de
wintertemperatuur en de maximale ijsdikte. Uit een eenvoudige lineaire
regressie blijkt dat per graad Celsius temperatuurstijging de maximale
ijsdikte met 5,4 cm afneemt. Dit gegeven hebben we gebruikt om voor
Friesland af te leiden hoe de maximale ijsdikten afnemen in een warmer
wordend klimaat.
Naast de huidige relatie tussen wintertemperatuur en maximale ijsdikte
voor Friesland hebben we aangenomen dat Nederland en zijn omgeving
intergraal opwarmen overeenkomstig de scenario's van het IPCC voor de
Wereldgemiddelde temperatuur (zie ook het artikel van Rob van Dorland
in het maart nummer). Verder is aangenomen dat de luchtcirculaties
niet veranderen door de globale opwarming (in de winters blijft de
wind dus even weinig als vroeger uit de koude hoek waaien).
Figuur 2. Relatie wintertemperatuur (december-januari-februari) en
berekende maximale ijsdikte in Friesland (1901-2000). De rode
bolletjes geven de winters waarin er een Elfstedentocht verreden werd;
de blauwe lijn geeft de gemiddelde wintertemperatuur in Friesland. De
ijsdikten zijn berekend met het KNMI-ijsgroeimodel uit meteorologische
gegevens voor Friesland en wijken in het algemeen niet meer dan tien
procent af van gemeten ijsdikten.
Potentiële en werkelijke Elfstedentochten
Door gegevens over de berekende maximale ijsdikten in Friesland in de
20e eeuw te combineren met de 5,4 cm afname per graad Celsius
temperatuurstijging, kunnen we nu maximale ijsdikten berekenen bij een
willekeurige temperatuurstijging. In feite doen we de 20e eeuw dus nog
eens een aantal keren over, maar nu met verschillende
temperatuurstijgingen.
Uit figuur 3 blijkt dat het aantal winters in Friesland (1901-2000)
met ijsdikten groter dan 15 cm (de benodigde ijsdikte voor een
Elfstedentocht) gelijk is aan 38. Dit zullen we de potentiële
Elfstedentochten noemen. Het aantal van 38 is beduidend groter dan de
vijftien verreden tochten. De oorzaak daarvan ligt in problemen met de
kwaliteit van het ijs, zwak ijs in de steden, bemaling, organisatie,
etc. Betere weersverwachtingen en doelgerichte logistieke maatregelen
zorgen er voor dat de verhouding werkelijke/potentiële
Elfstedentochten in de loop van de tijd iets gunstiger wordt.
Figuur 4 laat zien hoe het aantal potentiële Elfstedentochten daalt
wanneer we de temperatuur steeds een halve graad verhogen. De lezer
kan dit zelf gemakkelijk narekenen door in figuur 3 een denkbeeldige
horizontale lijn door de 15 cm maximale ijsdikte te trekken en alle
jaren die daarboven liggen te tellen. Vervolgens moet de lijn steeds
2,7 cm ijsdikte naar boven geschoven worden. Uit figuur 4 blijkt dat
bij een temperatuurstijging van ca. 1,4 °C het aantal potentiële
tochten halveert, en dat we pas bij een stijging van 8 °C géén tochten
meer overhouden. Een vergelijkbaar resultaat is te behalen door voor
de 20e eeuw het KNMI-ijsgroeimodel te draaien met en zonder
temperatuurstijging. Het wiskundig verband waaraan de getallen in
figuur 4 voldoen (getrokken lijn), is gebruikt om voor de 21e eeuw de
kans op een potentiële Elfstedentocht te berekenen, uitgaande van de
scenarios van het IPCC (fig. 5).
Figuur 3. Berekende maximale ijsdikte voor Friesland (1901-2000). De
pijltjes markeren de vijftien winters waarin een Elfstedentocht
verreden werd.
Figuur 4. Berekende potentiële Elfstedentochten (ijsdikte in Friesland
> 15 cm) voor de 20e eeuw (met en zonder temperatuurstijging). De
getrokken lijn geeft de fit met behulp van een niet-lineaire
regressie.
Figuur 5. Berekende relatieve kans op een potentiële Elfstedentocht
(ijsdikte in Friesland > 15 cm) voor de 21e eeuw. De ondergrens van
het IPCC komt overeen met een temperatuurstijging van 0 °C in 1990 tot
1,4 °C in 2100. Bij het midden scenario bedraagt de stijging 3,6 en
bij bovengrens 5,8 °C in 2100. Voor de berekening is aangenomen dat de
temperatuurstijging tussen 1990 en 2100 lineair verloopt.
Prognose voor de 21e eeuw
Met behulp het oppervlak onder de verschillende krommen van figuur 5,
kan nu een prognose gemaakt worden voor het aantal Elfstedentochten in
de 21e eeuw. De tabel laat zien dat, in het voor de ijsliefhebbers
gunstigste geval, we uitkomen op een totaal van ca. 10 werkelijk te
houden tochten in de 21e eeuw en in het ongunstigste geval op ca. 4
werkelijk te houden tochten. De meeste van die tochten vinden plaats
in de eerste helft van de eeuw.
20012050
20512100
Totaal 21e eeuw
Ondergrens IPCC
6,0 (15,3)
4,4 (11,0)
10,4 (26,3)
Midden IPCC
4,3 (11,0)
1,9 (4,8)
6,2 (15,8)
Bovengrens IPCC
3,2 (8,1)
0,8 (2,1)
4,0 (10,2)
Prognose van het aantal werkelijke en potentiële (tussen haakjes)
Elfstedentochten in 21e eeuw. Er is uitgegaan van de 38 potentiële
tochten in de 20e eeuw. Daarnaast is verondersteld dat zonder
klimaatverandering, zowel de werkelijke als potentiële tochten
gelijkmatig over de 21e eeuw zouden zijn verdeeld. Het aantal
werkelijke tochten is berekend uit de potentiële door uit te gaan van
de verhouding 15/38 zoals die voor de 20e eeuw gold. De IPCC-grenzen
zijn gedefinieerd in figuur 5.
De berekende getallen zijn de waarden die we statistisch gezien mogen
verwachten. Om te zien wat dit betekent, kunnen we het optreden van
een Elfstedenwinter vergelijken met het gooien van een zes met een
dobbelsteen. De kans op dat laatste is 1/6, ongeveer gelijk aan de
kans op een Elfstedentocht in een willekeurig jaar. Bij onze
statistische voorspelling van het aantal Elfstedentochten in de 21e
eeuw, zorgt de temperatuurtoename er voor dat het aantal kanten van de
'elfsteden-dobbelsteen' langzamerhand toeneemt. De kans op het werpen
van een 'elfsteden-zes' wordt gemiddeld gezien dus steeds kleiner. Net
als bij het echte dobbelen, blijven het exacte aantal keren dat de
tocht zal optreden en de volgorde waarin dat zal gebeuren onbekend.
Onzekerheden
Bovenstaande prognose voor de 21e eeuw verdient nog enige
relativering. In de eerste plaats zijn we uitgegaan van de gegevens
van de 20e eeuw, en dus ook van de natuurlijke variaties in die eeuw.
Natuurlijke variaties kunnen echter van eeuw tot eeuw verschillen. Zo
blijkt uit een eerste analyse van de maximale ijsdikten in de 19de
eeuw, dat het aantal potentiële Elfstedentochten toen ca. 30% groter
was dan in de afgelopen eeuw. Dit soort natuurlijke variaties kan het
effect van door de mens veroorzaakte klimaatverandering tijdelijk
maskeren.
Een tweede bron van onzekerheid is de onduidelijkheid over de grootte
van regionale klimaatverandering. Klimaatmodellen zijn op dit moment
niet in staat hier goede uitspraken over te doen. In dit artikel zijn
we daarom uitgegaan van een aantal eenvoudige aannamen, die goed zijn
als eerste schatting.
Als derde noemen we de voorspellingen van wereldgemiddelde temperatuur
met de klimaatmodellen, die nog steeds onderwerp van discussie zijn.
Voor een deel is deze discussie terug te voeren op de kwaliteit van de
waarnemingsreeksen (m.n. die van de hogere luchtlagen) en voor een
deel op de klimaatmodellen zelf, die problemen hebben met het
beschrijven van natuurlijke processen zoals de vorming van bewolking.
Onderzoek naar de kwaliteit van metingen en het verbeteren van de
beschrijving van natuurlijke processen in klimaatmodellen, heeft op
dit moment dan ook grote aandacht, ook bij het KNMI.
Tenslotte wijzen we er nog op dat klimaatverandering deels mensenwerk is geworden. Als voldoende wordt aangetoond dat klimaatmaatverandering, en de maatschappelijke gevolgen daarvan, onwenselijk zijn, kunnen de wereldleiders plannen maken om de uitstoot van broeikasgassen verder tegen te gaan en valt de verandering misschien mee. Dit artikel levert in zekere zin een bijdrage aan deze discussie. We hebben de maatschappelijke gevolgen van klimaatverandering in kaart gebracht voor een evenement met een belangrijke sociale en culturele functie voor Nederland in het algemeen en Friesland in het bijzonder. Onze conclusie is dat de uitstoot van broeikasgassen, en de daaraan gekoppelde verhoging van de wereldgemiddelde temperatuur, kan leiden tot een forse afname van de mogelijkheden dit evenement te organiseren. Of de wereldleiders echt wakker zullen liggen van deze conclusie is echter de vraag.
Dit artikel is een bewerking van een lezing die de auteur op 15 februari heeft gegeven tijdens een door het Agrarisch Onderwijs Centrum te Leeuwarden georganiseerd minisymposium over de toekomst van de Elfstedentocht bij een warmer wordend klimaat. De auteur bedankt Günther Können en Herman Wessels voor hun opbouwend commentaar op een eerdere versie van het manuscript. De berekeningen met het KNMI-ijsgroeimodel zijn gedaan door Herman Wessels.
Referenties
Brandsma, T., F. Koek, H. Wallbrink en G.P. Können, 2000, Het
KNMI-programma HISKLIM (HIStorisch KLIMaat), KNMI-publicatie 191, 72
pp. (http://www.knmi.nl/onderzk/hisklim/).
De Bruin, H.A.R. en H.R.A. Wessels,1990, IJs in de Lage Landen, Zenit
17, 437444.
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)
(http://www.ipcc.ch/).
KNMI, 1999, De toestand van het klimaat in Nederland 1999, 64 pp.
Michaels, P.J. en R.C. Balling (jr), 2000, The satanic gases: clearing the air about global warming, CATO institute, 234 pp.
NCR (National Research Council), 2000, Reconciling observations of
global temperature changes, National Academy Press, Washington D.C.,
85 pp.
Wessels, H.R.A., 1999, IJsbedekking in Friesland gedurende de 20e
eeuw, Zenit 26, 6063 (http://www.knmi.nl/voorl/nader/icefrl.htm).