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 (1990–2100) 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 scenario’s 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.
| Ondergrens IPCC | |||
| Midden IPCC | |||
| Bovengrens IPCC |
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 klimaatverandering,
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 2001 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, 437-444.
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, 60-63
( http://www.knmi.nl/voorl/nader/icefrl.htm).