‘Alsof je in een oud achtbaanwagentje door een wasstraat rijdt.’ Zo omschreef korvetkapitein Kevin Doremus van de Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) zijn ervaring met het aanvliegen van de categorie 5-orkaan Dorian in 2019 – de sterkste storm die ooit in de Bahama’s is geregistreerd.
En de achtbaan wordt elk jaar ruwer.
Een onderzoeksteam van de universiteit van Okinawa in Japan nam orkaangegevens van de laatste 50 jaar door en ontdekte dat orkanen niet alleen krachtiger zijn geworden, maar ook langer op sterkte blijven als ze aan land komen.
Dit zal alleen maar erger worden met de opwarming van de aarde: we kunnen superorkanen met windsnelheden van meer dan 300 km/h – en niet te overziene verwoestingen – verwachten.
Bodem wervelt orkanen op
Er zijn verschillende termen voor orkanen, afhankelijk van waar op aarde ze voorkomen. In het westen spreken we van orkanen en in het oosten van cyclonen en tyfoons, maar het gaat om hetzelfde verschijnsel.
Orkanen van categorie 1 doen zich van september tot januari voor in het Middellandse-Zeegebied. Het verschijnsel, ‘medicanes’ genoemd, veroorzaakt zware regenbuien, overstromingen en aardverschuivingen.
Tropische orkanen vormen zich meestal rond de evenaar bij een zeetemperatuur van ten minste 26,5 °C. Warme en vochtige lucht stijgt op van het water, waardoor een lagedrukgebied boven de zeespiegel ontstaat.
De lage druk zuigt luchtmassa’s van opzij aan, die ook opgewarmd worden door het warme zeewater, opstijgen en de wolken voorzien van alsmaar meer vocht en energie.
Maar de instroom zelf is niet groot genoeg om een orkaan te vormen. Daarbij komt het corioliseffect kijken, dat ontstaat door de draaiing van de aarde.
Het corioliseffect houdt de lage luchtdruk van de beginnende orkaan in stand, waardoor deze zich kan opbouwen met de steeds grotere hoeveelheden vocht en energie.
Warm zeewater wakkert orkanen aan
Hoe warmer de planeet wordt, hoe meer zeewater er verdampt en hoe krachtiger orkanen worden. Bij een temperatuurstijging van 1 °C neemt het gehalte aan waterdamp in de atmosfeer al 7 procent toe.
1. Waterdamp vormt wolken
Water van 26,5 °C op zeeniveau verdampt. De warme, vochtige lucht die opstijgt, zuigt nieuwe lucht van onderaf aan. Naarmate er meer waterdamp de lucht in gaat, wordt de luchtcirculatie sterker en vormen zich wolken.
2. Aardrotatie brengt wind aan het tollen
De waterdamp en de toestromende lucht creëren een onweersbui. Door de afbuigende kracht van de draaiing van de aarde, het corioliseffect, gaan wolken rond de kern van de storm wervelen, waardoor het oog van de orkaan ontstaat.
3. Orkaan komt op de kust af
Het wolkensysteem draait rond het oog van de orkaan als een onstuitbare motor, en zuigt vochtige zeelucht op. Hoe hoger de zeetemperatuur, hoe langer de orkaan wordt gevoed en hoe verder landinwaarts hij kan komen alvorens te verdwijnen.
Orkanen worden ingedeeld volgens de schaal van Saffir-Simpson naar hun verwoestingskracht. Orkanen van categorie 1 beginnen bij 120 km/h, en als de gemiddelde windsnelheid meer dan 250 km/h bedraagt, geldt categorie 5: allesverwoestend.
De VS hebben in de loop der jaren 49 orkanen van categorie 5 geregistreerd, waarvan er 10 de 290 km/h overschreden. Daarop hebben meteorologen en wetenschappers categorie 6 aan de schaal toegevoegd, want met de opwarming van de aarde wordt de orkaanmotor steeds heter.
Orkanen worden dodelijker
Tal van wetenschappers hebben gegevens over orkanen verzameld en voorspellen dat orkanen in de toekomst heviger worden en duizenden levens zullen kosten.
‘Er is nog geen consensus over de vraag of er in de toekomst meer orkanen zullen zijn, maar het lijdt geen twijfel dat de zwaarste stormen krachtiger zullen worden,’ zegt Eigil Kaas, hoogleraar meteorologie aan de Deense universiteit van Kopenhagen.
Door hogere zeetemperaturen komt er meer vocht in de atmosfeer, wat meer energie voor de orkanen betekent.
En of de temperatuur wereldwijd nu 1 of 2 °C stijgt, zal grote gevolgen hebben: blijft het bij 1 °C, dan zal de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer 7 procent toenemen, volgens de Clausius-Clapeyron-vergelijking. Bij een stijging met 2 °C is dat 14 procent.
Sinds 1880 is bovendien de zeespiegel wereldwijd gestegen, tot wel 24 centimeter. Die stijging vond vooral plaats in de afgelopen 30 jaar, toen de ijskappen en gletsjers in een sneltreinvaart zijn gaan smelten. Door de hogere zeespiegel zullen de stortzeeën van orkanen hoger komen en onaangetaste gebieden treffen.
Daarnaast komen er door meer neerslag vanwege een warmere atmosfeer nog meer overstromingen in regio’s ver van de kust. Sinds 1970 is bijna 60 procent van de sterfgevallen die niet door stormvloeden veroorzaakt waren, gerelateerd aan overstromingen in het binnenland. Meer regenval verhoogt ook het risico op besmet drinkwater.
Niet alleen de kustgebieden moeten dus maatregelen nemen.
De klimaatfysici Lin Li en Pinaki Chakraborty van de universiteit van Okinawa in Japan hebben gegevens van de afgelopen 50 jaar over orkanen in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan vergeleken, en ontdekt dat deze langer zijn gaan duren. Waar orkanen vroeger 75 procent van hun energie verloren na een dag boven land, is dat nu 50 procent.
Als de temperaturen stijgen, zullen orkanen dus dieper landinwaarts komen en meer mensen doden.
Maar niet alleen de opwarming van de aarde maakt orkanen steeds gevaarlijker – alsmaar meer mensen vestigen zich aan de kust, waar ook steeds meer van waarde komt te staan en liggen.
Als je het oog van de orkaan nadert, stuit je op een muur van water. Kevin Doremus, korvetkapitein bij de NOAA.
Alleen al in de VS wonen 95 miljoen mensen aan de kust, en in de Golf van Mexico 60 miljoen. De kustbevolking is sinds 2000 meer dan 15 procent toegenomen. Dat verhoogt de kwetsbaarheid wanneer orkanen aan land komen.
Gelukkig gaat een groep dappere wetenschappers het luchtruim in om alarm te slaan in kwetsbare gebieden voordat het noodlot toeslaat.
Orkaanjagers mikken op het oog
De Hurricane Hunters van de Amerikaanse nationale weerdienst NOAA verzamelen al sinds 1944 gegevens in de Atlantische en de Stille Oceaan.
Hun missies verschaffen informatie over windsnelheid en atmosferische druk die satellieten of radars op het land niet kunnen leveren.
‘Als je het oog van de orkaan nadert, stuit je op een muur van water die het onmogelijk maakt om iets door de ramen te zien. Het is alsof iemand een brandslang heeft aangezet. Maar je zet door,’ vertelt korvetkapitein Kevin Doremus tegen Wetenschap in Beeld.
Hij vliegt dagelijks met een speciaal Lockheed Martin WP-3D Orion-patrouillevliegtuig dat is beschilderd in de wit-blauwe kleuren van de NOAA, waardoor het net een chartervliegtuig lijkt. Maar er is genoeg hightech aan boord om te kunnen concurreren met internationale weerdiensten.
Het vliegtuig heeft drie verschillende radars en een microgolfradiometer, die de windsnelheid en de hoeveelheid neerslag op zeeniveau analyseren. Beide zijn belangrijk bij het uitgeven van stormvloedwaarschuwingen.
Ook schieten er dropsondes uit de neus van het vliegtuig. Aan parachutes dalen deze meetinstrumenten af door de orkaan om onder meer druk en temperatuur te analyseren.
Bij het vooruitzicht van zwaardere orkanen zetten China en Japan vliegtuigen in om cyclonen in de Stille Oceaan in het oog te houden.
In 2011 zond Hong Kong Observatory voor het eerst vliegtuigen op pad om toezicht te houden op de tyfoons die de zuidoostkust van China gemiddeld zeven keer per jaar treffen. En in 2017 stuurde Japan een vliegtuig op de tyfoon Lan af toen deze het hoofdeiland Honshu naderde.
Maar de grootste ramp ligt op de loer in het zuiden van de VS.
Miami ten dode opgeschreven
Als een categorie 5-orkaan in het zuidoosten van Florida aan land komt, zal hij Miami wegvagen en de economie wereldwijd beïnvloeden.
Volgens Shahid Hamid, hoogleraar en orkaanonderzoeker van Florida International University, staat Miami een ramp van 250 miljard dollar te wachten.
En het zal niet de eerste keer zijn dat een orkaan in Miami ernstige gevolgen heeft.
In 1926 werd de stad geteisterd door de Great Miami Hurricane. Deze orkaan was zo’n enorme aderlating voor de staat dat hij wordt beschouwd als een van de oorzaken van de Grote Depressie die de Amerikaanse economie in de jaren 1930 platlegde.
Professor Suzana Camargo van Columbia University in New York, deskundige op het gebied van orkanen in Miami, vindt het zorgwekkend dat steeds meer mensen in kwetsbare gebieden gaan wonen. Miami telde in 1926 zo’n 60.000 inwoners – nu zijn het er ruim een half miljoen.
‘De gevolgen voor de mens zullen in de toekomst groter zijn, omdat we grote steden in kwetsbare gebieden hebben geplaatst. Dat is bepalender dan de kracht van de stormen,’ vertelt ze aan Wetenschap in Beeld.
Grote delen van Miami zullen uiterst kwetsbaar zijn als een orkaan van categorie 5 in het zuidoosten van Florida aan land komt.
Om het weer van de toekomst te voorspellen maakt Suzana Camargo gebruik van klimaatmodellen en computersimulaties.
Hoewel de modellen niet perfect zijn, verwacht ze dat orkanen eind 21e eeuw veel zwaarder zullen zijn en meer neerslag brengen.
Supercomputers voorspellen stormen
Tegenwoordig gebruiken weerdiensten supercomputers die orkanen met een steeds hogere resolutie simuleren en de interactie tussen de oceaan en de atmosfeer, verschillende soorten wolken, stof en andere deeltjes in de lucht weergeven.
Volgens Camargo worden deze modellen steeds beter en leveren ze alsmaar nauwkeurigere voorspellingen op.
Hierdoor kunnen mensen eerder worden geëvacueerd, zodat orkanen – zelfs als ze krachtiger worden en verder landinwaarts toeslaan – niet noodzakelijkerwijs meer levens hoeven te kosten.
De gevolgen voor de mens zullen in de toekomst groter zijn, omdat we grote steden in kwetsbare gebieden hebben geplaatst. Suzana Camargo, klimaatfysicus.
De toegenomen rekenkracht betekent niet dat de orkaanjagers ander werk moeten gaan zoeken.
‘Helemaal niet,’ zegt Suzana Camargo. ‘De computer moet nog steeds worden gevoed met gegevens die alleen kunnen worden verkregen door een vliegtuig door de orkaan te laten razen.’
De verklaring is dat zelfs kleine veranderingen in de ruwe gegevens een groot verschil maken voor de voorspelling wanneer er een storm op komst is. Als de uitgangssituatie van de orkaan ook maar enigszins wordt gewijzigd, kan deze uiteindelijk een geheel andere koers, intensiteit en omvang krijgen.
‘Dit is het zogeheten vlindereffect,’ zegt Suzana Camargo.
Dus korvetkapitein Kevin Doremus kan gerust nog eens door de wasstraat in zijn oude achtbaanwagentje.
Vlieg mee met de Hurricane Hunters de categorie 5-orkaan Dorian in, die in 2019 de Amerikaanse oostkust teisterde.