Atmosferische zondvloed zal Californië verzuipen

Amerikaanse onderzoekers hebben een potentieel allesverwoestend weersverschijnsel ontdekt. Atmosferische rivieren kunnen 1,5 miljoen mensen op de vlucht jagen, dus nu gaat het erom ze te leren voorspellen.

Amerikaanse onderzoekers hebben een potentieel allesverwoestend weersverschijnsel ontdekt. Atmosferische rivieren kunnen 1,5 miljoen mensen op de vlucht jagen, dus nu gaat het erom ze te leren voorspellen.

Mercury News

Atmosferische rivier spoelt iconische weg de zee in

Na bijzonder hevige regenval heeft een aardverschuiving een deel van de bekende Pacific Coast Highway verwoest, die langs de Pacifische kust van Californië in de VS loopt.

Deze spectaculaire route trekt jaarlijks tienduizenden toeristen die van het unieke landschap willen genieten, maar nu is een deel ervan voor onbepaalde tijd afgesloten.

Ook in 2017 werd een stuk van de weg weggespoeld, en volgens deskundigen zullen zogenoemde atmosferische rivieren, een meteorologisch verschijnsel, in de toekomst voor meer extreem weer langs de Californische kust zorgen.

In dit artikel lees je hoe onderzoekers proberen dit hevige weer te voorspellen, zodat de inwoners van de dichtbevolkte kustgebieden geëvacueerd kunnen worden voordat de rampspoed toeslaat.
(Video: Mercury News)

Regen met kerst in Californië is niets vreemds – de staat krijgt de helft van zijn water tussen december en februari. Maar als de sluizen in december 1861 opengaan, gaan ze niet meer dicht.

Tijdens de 43 dagen daarop valt er meer dan 3 meter neerslag. Duizenden inwoners komen om en ruim 800.000 dieren van de veestapel in Californië verdrinken.

De schade is zo groot dat de staat een half jaar later bankroet is.

Door de overstroming van 1861 moesten cowboys door de straten kanoën.

© California State Library

De meteorologische verklaring van deze extreme buien heeft op zich laten wachten: pas nu begrijpen onderzoekers volledig waar Californië in de winter van 1861-1862 mee te maken had.

Het fenomeen is ‘atmosferische rivier’ gedoopt en werd pas in 2018 officieel opgenomen in het woordenboek van de Amerikaanse meteorologen.

Gegevens uit het verleden wijzen uit dat zondvloeden van deze omvang weliswaar zeer zeldzaam zijn, maar niet uniek.

Zorgwekkender voor de kustbewoners is dat de klimaatverandering het verschijnsel erger maakt.

Meteorologen werken dan ook hard aan methoden om zo snel mogelijk alarm te kunnen slaan als er een atmosferische rivier op komst is.

Drukgebieden sturen rivieren aan

Atmosferische rivieren komen voort uit de warme, vochtige zeelucht rond de evenaar.

Normaal blijven ze daar in een smalle zone hangen, maar in bepaalde situaties ontstaan er meteorologische kanalen in de verdeling van hoge- en lagedrukgebieden, waardoor er een stroom vochtige lucht vanuit de tropen naar gematigde streken trekt.

Vanwege de rotatie van de aarde en de algehele circulatie in de atmosfeer stromen de atmosferische rivieren van west naar oost boven zee, tot ze de westkust van een continent aandoen.

Uit berekeningen blijkt dat één atmosferische rivier per seconde 200.000 m3 water in de vorm van vocht kan verplaatsen.

Atmosferische rivieren zijn lange transportbanden van zeer vochtige lucht, die zich door de atmosfeer slingeren vanaf de tropen naar het noorden of zuiden. Als ze aan wal komen, regent het pijpenstelen. Zeer krachtige riveren monden uit in rampzalige overstromingen.

© JPL-Caltech/Nasa/Lasse Alexander Lund-Andersen

Warmte van de evenaar laat zeewater verdampen

Het vocht komt van zee in de tropen, waar het warm is. Bij een bepaalde positie van het hoge- en lagedrukgebied worden lange vingers van verzadigde lucht weggetrokken van de evenaar en naar de westkust gevoerd.

© JPL-Caltech/Nasa/Lasse Alexander Lund-Andersen

Afgekoelde lucht brengt zware neerslag voort

Als de lucht boven land komt en opgestuwd wordt door heuvels of bergen, koelt hij snel af en kan hij minder waterdamp vasthouden. Het overtollige vocht uit de lucht condenseert en valt naar beneden als zware neerslag.

© JPL-Caltech/Nasa/Lasse Alexander Lund-Andersen

Bergachtig landschap drijft neerslag naar de steden

Kustgebieden krijgen vaak fikse buien te verduren, maar er loopt ook veel water de berg af. Daarom zijn ook kleine atmosferische rivieren gevaarlijk, en duren ze lang, dan leiden ze tot grote overstromingen.

Hiermee steekt het verschijnsel de stroom van de grootste rivier op aarde, de Amazone, naar de kroon. En als de atmosferische rivier aan land komt, wordt er veel waterdamp uit de lucht gewrongen als uit een dweil.

Atmosferische rivieren brengen echter niet alleen maar ongeluk: 30 tot 50 procent van de neerslag op de westkust van de VS wordt geleverd door enkele atmosferische rivieren in het jaar, en wanneer ze na een dag of twee wegebben, zijn ze vooral van nut geweest.

Californiërs noemen ze wel de Ananasexpres omdat het water veelal uit de Stille Oceaan rond Hawaï komt.

Soms ebben ze echter niet weg, maar blijven ze wekenlang miljoenen kubieke meters neerslag leveren, zoals met oud en nieuw in 1861-1862.

Gelukkig is Californië de afgelopen 160 jaar de dans ontsprongen, dus de vraag is: was het niet toch een eenmalig incident?

Om die te kunnen beantwoorden, deden diverse teams van Amerikaanse geologen onderzoek naar afzettingen die uit meren, moerassen en de zeebodem zijn geboord.

De boorkernen bevatten tekenen van extreme regen, vaak in de vorm van grof materiaal zoals zand en grind, dat verschilt van de fijnere lagen plantaardige resten en klei waaruit de rest van de kernen bestaat.

Hun conclusie is helder: verschijnselen als de 43 dagen durende kerstwolkbreuk komen ongeveer om de 200 jaar voor.

Met andere woorden, de volgende zondvloed kan op ieder moment toeslaan.

Studies in het Santa Barbara-bassin suggereren zelfs dat de neerslag nog erger kan worden dan 160 jaar geleden.

Een grindlaag uit het jaar 1605 is namelijk veel dikker dan enige andere laag in de boorkernen, wat erop wijst dat er een nog veel grotere overstroming was.

Nieuwe zondvloeden op komst

Met de nieuwe kennis van een enorme, nog ongekende bedreiging voor de Amerikaanse westkust begon het ARkStorm-project uit te knobbelen wat de schade zou zijn bij een herhaling van het verschijnsel.

Allereerst maakten de onderzoekers een model van de regen van een fictieve atmosferische rivier die 23 dagen duurt.

Waarschijnlijk komt zo’n rivier zeker eens per eeuw voor. Vervolgens berekenden ze hoe de overstromingen zich over Californië zouden verspreiden, en de resultaten waren onheilspellend.

De atmosfeer maakt kanalen aan met zeer vochtige lucht die vanuit de tropen naar de westkust stroomt, met zware regenbuien tot gevolg.

De blauwe kleur geeft aan om hoeveel liter water het gaat. De donkerste plekken bevatten ruim 70 liter water per m2 wateroppervlak.

De modellen laten zien dat de meeste laaggelegen gebieden in Californië onder water komen te staan; ook het technologie-eldorado Silicon Valley.

Minstens 1,5 miljoen mensen moeten worden geëvacueerd en de totale schade en kosten kunnen oplopen tot 700 miljard dollar.

Het aantal slachtoffers valt moeilijk te voorspellen, maar er kunnen met gemak duizenden doden vallen.

Onderzoek naar de oorzaak

Een onderzoek uit 2018 van Amerikaanse en Franse onderzoekers bewijst dat de effecten van het zware weer in 1861-1862 zich niet beperkten tot de enorme overstromingen waarmee het ARkStorm-project rekende.

Langs de kust brak de zee op verschillende plaatsen door. Het moeras achter de duinen liep onder en er werd tot een halve meter zand afgezet.

Het gebied was 160 jaar terug onbewoond, maar nu is het dichtbebouwd, wat miljarden dollars kan schelen.

Sinds de ontdekking van atmosferische rivieren proberen onderzoekers de oorzaak ervan te achterhalen, en – belangrijker nog – te begrijpen wat het verschil maakt tussen de rivieren van één of twee dagen, die vaak gunstig zijn voor de landbouw, fruittelers en drinkwatervoorraden, en de wekenlange en verwoestende.

De onderzoekers hebben data verzameld van satellieten en weerradars, en van observatievliegtuigen die atmosferische rivieren in zijn gevlogen om waterinhoud, temperatuur en luchtdruk te meten.

Alarm kan nu op tijd komen

Dankzij de enorme berg gegevens konden de onderzoekers berekenen wat atmosferische rivieren aanrichten in een veel warmere toekomst.

In 2018 bleek uit hun geavanceerde klimaatmodel dat atmosferische rivieren tegen het jaar 2100 weliswaar 10 procent zeldzamer zullen zijn, maar dat de luchtstromen die hen naar het land voeren juist steeds langer en breder zullen zijn en tot 50 procent meer waterdamp zullen bevatten.

In Californië zal de nuttige regenval dus minder vaak voorkomen, en een langdurige wolkbreuk vaker.

Gelukkig werd er in 2018 een doorbraak geboekt toen onderzoekers van de Colorado State University 37 jaar aan weersgegevens doornamen en het verband ontdekten tussen twee weersverschijnselen.

Als ze de ‘Madden-Julian-oscillatie’ (clusters van onweersbuien die 30 tot 60 dagen over de aarde oostwaarts trekken) combineren met de ‘quasitweejaarlijkse oscillatie’ (een verschuiving van west naar oost en terug in de algehele windrichting in de stratosfeer), zien ze de atmosferische rivieren twee à vijf weken voor ze aan wal gaan al aankomen.

Daarmee kunnen de autoriteiten op alle plekken met een stijgende waterstand bij een atmosferische rivier, zoals Californië, zich voorbereiden op de noodsituatie en niet in de laatste plaats de bevolking evacueren, zodat de ramp niet zo ernstig wordt als de catastrofe die in 1861 de kust trof.