Re: Korte uitschieter, lange schade: de risico’s van een klimaat-overs

Bedankt voor deze uitgebreide reactie. Ik heb het altijd al merkwaardig gevonden dat men voortdurend naar de potentiele evapotranspiratie kijkt, terwijl de werkelijke waarde er heel anders uitziet. In feite gaan dus ook attributiestudies daarmee de mist in, begrijp ik nu. Dat is geen goede zaak.

Ja kortgezegd is dat het inderdaad.

Samengevat wat mij betreft:

1. Hun keuze voor de specifieke maat van potentiële verdamping, Thornthwaite in dit geval (er zijn veel betere, maar minder gevoelig = saaiere krantenkop).

2. Hun onjuiste interpretatie van het resultaat voor wat betreft de toename van hun "maat voor verdamping".

3. De onjuiste communicatie van hun resultaten en methodiek.

4. Speculatief van mijn kant; de onjuiste implementatie van Thornthwaite (1948) in xclim, die de extreme gevoeligheid zou verklaren. 

Een deel van het probleem speelt overigens bijna altijd, het voeden (forceren) van een potentieel model met niet-potentiele invoer. Het KNMI doet dat bijvoorbeeld ook in hun 2023 klimaatscenarios maar dan gebruiken ze Makkink als referentie verdamping. Je kan hooguit opmerken dat de ene methode gevoeliger is voor zoiets dan de andere. Het KNMI zou het kunnen voorkomen door een bijbehorende "nat-oppervlak temperatuur" te gebruiken zoals onderzoekers als Szilagyi doen, in plaats van de huidige door droogte verhoogde luchttemperatuur.

Makkink is gekozen omdat het die grootschalige feedback meeneemt in de definitie, vergelijkbaar met Priestley-Taylor. Die beide zitten dicht tegen "equilibrium evaporation" aan (Slatyer and McIlroy (1961)), waardoor ze vrijwel geen (een slecht gedefinieerd "beetje") aan advectie van droge lucht aanneemen. Vroeger gebruikte het KNMI juist Penman, en dit hele verhaal was een belangrijk argument daar van af te stappen. (zie "from Penman to Makkink" van Henk de Bruin).

Aan de ander kant van het spectrum heb je methoden als Penman, of metingen als pan-evaporation. Die nemen alle advectie van droge lucht mee die er daadwerkelijk is. Dat levert een (fors) hogere verdamping op als die omstandigheden ook daadwerkelijk optreden. De correcte interpretatie is dat zoiets enkel realistisch is op kleine schaal ("desert oasis" zoals Morton dat omschrijft). Zou dergelijke verdamping namelijk op grote schaal plaatsvinden dan zorgt de feedback met de atmosfeer ervoor de lucht koeler en vochtiger wordt met een lagere verdamping als gevolg. (Dat is waarom de rode markers in de figuur uit mijn vorige reactie afnemen als het natter wordt, aan de rechterkant van de figuur).

Dergelijke aspecten spelen altijd als je een niet-gekoppeld ("offline") model toepast zonder feedback met de atmosfeer. Het wordt allemaal erg hypothetisch. Het heeft nog steeds nut wat mij betreft, omdat het iets zegt over de staat van de atmosfeer, maar het is niet meer per definitie een realistische maat van (potentiële) verdamping.

Het verschil tussen een "potential evaporation (verzadigde omstandigheden)" en " apparent potential evaporation (advectie van droge lucht)" is relatief makkelijk te zien als je wereldwijde resultaten bekijkt.

Zuiver potentiële verdamping is energie gelimiteerd, en is daarmee (vrijwel) volledig ongevoelig voor luchtvochtigheid (=100%), wind etc (de aerodynamische term uit Penman-Monteith). Daarom is die het hoogste in de tropen vanwege de hoge instraling en het lage albedo.

De apparent potential evaporation is het hoogste in de Sahara vanwege de ook hoge instraling (maar hoger albedo!) maar vooral de hele lage luchtvochtigheid.

De resultaten van Milly & Dunne (2017) laten dat goed zien. Penman is de standaard voor apparent potential en Priestley-Taylor voor bijvoorbeeld de potential. Zie de figuur hieronder, en let bijvoorbeeld op tropen (Congo) vs woestijn Sahara. Kortgezegd is een maat voor "potential" in de tropen hoger, en "apparent potential (met advectie van droge lucht)" hoger in de Sahara. Iets als Thornthwaite is erg slecht gedefinieerd in deze, maar lijkt mij meer "apparent potential".

Overigens is het gebruik van enkel werkelijke verdamping lastig als je geïnteresseerd bent in een kwantificering van droogte, ondanks dat het wel de betere maat is wat mij betreft. De interpretatie van de response vraagt een bepaalde context. Vaak aan het begin van een droogte (of net ervoor) gaat de verdamping omhoog als gevolg van veel zon & warmte, maar als dat aanhoudt neemt het uiteindelijk af wanneer de aanvoer van water een beperking wordt. Dus in die zin begrijp ik de drang naar potentiële/referentie verdamping wel, echter vragen die een vergelijkbare context/nuance wat mij betreft.

Daarom vindt ik de "complementary relationship" zoals bijvoorbeeld toegepast door de eerder genoemde Zhang & Brutsaert (2021) een handig raamwerk waarbij je zowel actuele als potentiele bekijkt. Dat illustreert heel goed of er sprake is van een verandering in ariditeit, dan divergeren (droger) of convergeren (natter) ze. Veranderen beide in een vergelijkbare richting dan is de oorzaak iets anders, zoals een verandering in beschikbare energie. Bij meer zon gaan beide omhoog, bij minder wind beide omlaag etc.

Als dat het raamwerk is, al is het enkel conceptueel, kan je vrijwel onmogelijk de fout van het KNMI maken.