In den beginne gebruikte het KNMI ook Penman voor verdamping. Begrijpelijk uiteraard gezien de enorme sprong voorwaarts die publicatie was in de hydrologie.
Een praktisch nadeel is de benodigde invoer, welke ook in de Benelux beperkt beschikbaar is. Het zou de berekeningen reduceren tot locaties als Cabauw, De Bilt (?), Veenkampen en de spaarzame flux stations als Loobos etc.
De keuze om over te stappen baar Makkink is onderbouwd door met name Henk de Bruin in "From Penman to Makkink" in het TNO verslag nr 39 "Evaporation and weather" (1987). Een pdfje is te vinden op:
https://www.nhv.nu/nieuws/cho-rapporten/
Ook de andere hoofdstukken zijn wel interessant. Het bijbehorende hoofdstuk van Feddes over gewasfactoren maakt het direct duidelijk dat Makkink een "referentie gewasverdamping" is, geen actuele/werkelijke verdamping zoals het KNMI het constant probeert te verkopen.
De uitleg van Henk de Bruin is wel correct maar niet mijn favoriet. Als je het leest lijkt het soms alsof er iets intrinsiek mis is met Penman(-Monteith). Wat mij betreft is het juist één van de meest fysische beschrijvingen, enkel te verbeteren met hogere orde (niet-lineair) aannames of iteratie.
Maar het probleem wat de Bruin aankaart is vooral de onjuiste toepassing ervan. Met name de formule parameteriseren als nat, Penman neemt impliciet al een oppervlakte weerstand van 0.0m/s aan en Penman-Monteith wordt vaak met 50 of 70 m/s als referentie verdamping gebruikt. Wanneer dat gedaan wordt, maar de overige invoer komt van gegevens die geldig zijn voor niet-potentiele omstandigheden gaat het mis. Dan ontploft het resultaat en krijg je onrealistisch hoge verdampingswaarden die je in de praktijk (vrijwel) nooit zult meten.
Je krijgt dan wat iemand als Brutsaert "apparent potential evaporation" noemt, of tegenwoordig vaak in de literatuur met de wat mij betreft verschrikkelijke term "atmospheric demand". Dat is nog steeds interessant mits je het als zodanig gebruikt, bijvoorbeeld zoals Brutsaert als één eindpunt in de complementary relationship. Doen alsof er daadwerkelijk zoveel verdampt (op grote schaal) is onjuist.
Makkink vermijd dat probleem door aan te nemen dat er vrijwel geen advectie van droge lucht is. Dat elimineert de aerodynamische term van Penman-Monteith, wat handig is vwb de genoemde invoer. Meestal is het dusdanig nat in de Benelux, en dus veel verdamping, dat die aanname best redelijk is. Het maakt het resultaat ook minder gevoelig voor de bovengenoemde mismatch in de aanname van de formule (nat) en de gebruikte invoer (droog). Ik zeg bewust minder ook Makkink is nog altijd gevoelig voor een toename van de temperatuur als gevolg van droogte. Het KNMI gaat daar wat mij betreft mee in de mist in hun Scenarios '23 waar ze met name in de droge varianten overduidelijk droogte (en dus advectie van droge lucht) hebben. Dat is goed te zien aan de afname van neerslag en luchtvochtigheid en forse toename van temperatuur. De aanname gemaakt met Makkink gaat dan net zo goed niet op en geeft een mismatch.
De aanname van Makkink ( en ook Priestley-Taylor) gaat dus enkel op als er sprake is van grootschalig veel (referentie/potentiële) verdamping. Dat drukt namelijk de temperatuur en verhoogt de luchtvochtigheid waardoor de aerodynamische (adiabatic) term in Penman-Monteith (daar zit de wind en luchtvochtigheid) vrijwel irrelevant wordt. Bij een luchtvochtigheid van 100% wordt die nul.
Ook het gebruik van daggemiddelden (of langer) geeft een afname van nauwkeurigheid als gevolg van allerlei niet-lineaire processen in PM.
Makkink lijkt theoretisch gezien erg op Priestley-Taylor, beide zitten dicht tegen de "equilibrium evaporation" aan. Makkink vermijd dan het gebruik van bodemwarmtestroom, langgolvigestraling en (~constant) albedo. Die aannames zijn best redelijk door te stellen dat de bodemwarmtestroom op dagbasis minimaal is, de netto langgolvige straling proportioneel is met globale straling (zie bijvoorbeeld de Slob formule voor NL). En het vrijwel constante albedo zit impliciet in de Makkink constante.
Met name in de context van klimaatverandering zoals Peter aankaart is de olifant in de kamer in het geval van Makkink de waarde van de constante, het KNMI gebruikt c=0.65.
Het is mij een doorn in het oog dat ze zonder het überhaupt te benoemen aannemen dat die waarde constant is met klimaatverandering, zelfs bijvoorbeeld onder SSP5-8.5 in 2100 (zie de scenarios 2023).
Vreemd genoeg is het KNMI wel bereid geweest een gevoeligheidsanalyse te maken van de erg vergelijkbare Priestley-Taylor constante (de Bruin 1983), en daarvan zijn de afgelopen decennia vele andere analyses gemaakt waardoor er een redelijk beeld ontstaat. Veel van die analyses zouden zonder moeite ook voor de Makkink constante gedaan kunnen worden, maar vrijwel niemand gebruikt Makkink en dus gebeurt dat niet.
Zelfs alleen al in Nederland is er een rijke historie op dat gebied, enkel de proefschriften van Driedonks, Jacobs en van Heerwaarden zouden al een schat aan informatie opleveren mits iemand die constante had geëvalueerd, wat super simpel is als je eenmaal de energie balans hebt in dat soort modellen.
De Deense meteorologische dienst gebruikt nu in bijna een identiek klimaat c=0.7. Het zou mij niet verbazen als die constante deze eeuw tot +/-10% verandert onder de gebruikte scenarios, wat de conclusies van het KNMI flink zou veranderen (bv Scenarios '23) aangezien de verwachte trend van verdamping van vergelijkbare orde is.
Ik vermoed dat er op de WUR zo een paar studenten te vinden zijn die dat een leuke master thesis vinden, bijvoorbeeld onder Chiel van Heerwaarden & friends. Het oudere CLASS model is er prima geschikt voor, en ook hun nieuwe MicroHH moet dat wel kunnen. Tot op heden ontbreekt de onderbouwing vanuit het KNMI vrijwel volledig. Mijn hypothese zou zijn dat dergelijke constanten slechts een gevolg zijn van de heersende omstandigheden (oppervlakte weerstand, lapse rates boven de PBL etc). Veranderen de omstandigheden (klimaatverandering!) dan verandert de waarde van de constante. Dat blijkt telkens voor Priestley-Taylor het geval te zijn, ik vermoed dat Makkink daarop geen uitzondering is.
Het afgelopen jaar, en ook eerdere droge jaren, laten duidelijk zien dat er regelmatig sprake is van advectie van droge lucht. Dat blijkt bijvoorbeeld uit verdampingsfracties op een natte lokatie als de Veenkampen van ruim boven de 0.9. En afgaande op de scenarios van het KNMI zal dat eerder toenemen dan afnemen met klimaatverandering. Ironisch (of tragisch) genoeg geeft het KNMI en de media er vooral aandacht aan op momenten dat de aannames in Makkink het minst geldig zijn.