De weerman heeft binnenkort altijd gelijk

Lange tijd leek de chaostheorie een weersvoorspelling over meer dan vijf dagen te verbieden. Toch beschikt het KNMI nu ook al over tiendaagse prognoses....

MARTIJN VAN CALMTHOUT

EEN tiendaagse weersverwachting is een experiment en experimenteren moet je niet in het volle licht willen doen. Maar of het KNMI met een Amsterdams huis-aan-huis-blaadje nou het beste testmedium heeft gevonden voor zijn nieuwste innovatie, is toch een beetje de vraag. En inderdaad, zegt drs R. Mureau van de sectie Voorspelbaarheid van het KNMI, er zijn tot nog toe weinig reacties van lezers op gekomen.

Voor de weermannen is de spanning van het experiment er niet minder om. Elke maandag staat Mureau met zijn collega Ceulemans van de weerkamer voor het grote bord met weerkaartjes. Op en neer lopend, hardop denkend, delibererend, bespreken ze de zee van luchtdrukverdelingen die de computer heeft geproduceerd. Hun wekelijkse weerdans, noemt Mureau het.

Uiterst rechtsonder hangt output +240; 32 kaartjes op postzegelformaat met de keer op keer berekende verdeling voor over tien dagen. Wat het vaakst uit de computer rolt, is het meest waarschijnlijke weerbeeld voor over anderhalve week. En precies zo schrijft Ceulemans het dan op in zijn wekelijkse stukje voor 't Amsterdammertje: in termen van waarschijnlijkheden.

Tot voor kort leek het uitgesloten dat de weerman verder durfde te kijken dan een dag of vier, vijf. Op de loer lag immers de chaos-theorie, nota bene voortgekomen uit vroege computer-experimenten met weersvoorspellingen. Die theorie zegt dat het weer in principe onvoorspelbaar wordt na meer dan een kleine week, omdat minieme variaties in de begintoestand dan immense verschillen kunnen opleveren. Het is de beroemde vlinder in Tokyo, die een wervelstorm in Washington kan veroorzaken.

'Het heeft geen zin om te willen zeggen dat het dinsdag over een week in Gorinchem om half twee 's middags zal gaan regenen', zegt Mureau. 'Dat kan niet. Maar je kunt er dan nog wel een waarschijnlijkheid aan toekennen. Er is een kans van x procent dat het dan en daar regent. En een kans van y procent dat het niet regent. Binnenkort, zou je een beetje flauw kunnen zeggen, heeft de weerman dus altijd gelijk.'

Mureaus collega dr J. Barkmeijer, bij dezelfde sectie, is één van de verantwoordelijken voor het jongste waagstukje in de meteorologie. Hij kan in groot wiskundig detail laten zien hoe met beperkte rekentijd een groot aantal parallelle voorspellingen kan worden geproduceerd, die samen een steekhoudend beeld geven van de mogelijke ontwikkelingen in het weerregime.

Tests met de weergegevens van de laatste zeven jaar hebben laten zien dat de methode voor de korte termijn goed werkt. 'Het meest frequente weerbeeld dat de computer vier dagen vooruit berekent, is doorgaans ook wat er werkelijk gebeurt. Ons vertrouwen in de methode is daarom groot, ook voor de middellange termijn', zegt Barkmeijer.

Het Europese weer komt uit Reading, zo'n vijftig kilometer ten westen van Londen, waar het European Centre for Middle-range Weather Forecast (ECMWF) staat, met de krachtigste weercomputer ter wereld. Sinds drie jaar levert het centrum behalve de dagelijkse reguliere voorspellingen, voor elk van de komende tien dagen setjes van 32 parallelle voorspellingen. Sinds een jaar bestudeert het KNMI hoe het daar het best gebruik van zou kunnen maken. Hoe, zoals dat tegenwoordig ook in het weerwereldje heet, er een produkt mee is op te zetten.

De truc waarmee Reading de bekende beperkingen van de chaostheorie probeert te omzeilen, is statistiek. Uit de enorme massa's meetgegevens van weersatellieten, grondstations en ballonnen wordt een model opgesteld van het weer voor Europa op dat moment. Op grond daarvan rekent de Cray-supercomputer in Reading stapje voor stapje uit hoe de beginsituatie verder evolueert.

Barkmeijer schetst iets op het bord dat het meeste weg heeft van een bos gekookte spaghetti die aan één kant bij elkaar is gebonden. Elke sliert is de evolutie die het weer zou kunnen kiezen vanaf het beginpunt, waar alle slierten nog bij elkaar zaten. Bijna niet waarneembare verschillen in het beginpunt worden na enige tijd volledig verschillende weerregimes.

In het ene regime overheerst de westelijke stroming met een reeks storingen. In een andere ontstaat een blokkade boven het continent met oostelijke stromingen die vrieskou uit Moskou aanvoeren. Tot nog toe stelden meteorologen zich tevreden met het volgen van één zo'n sliert. Zonder dat ze echter konden aangeven waarom ze die ene volgden en niet een andere.

De statistiek kan hier wijs uit worden. Doorgaans, zegt Barkmeijer, tekenen zich in de bos spaghetti strengen af, groepjes vrijwel identieke ontwikkelingen naar een bepaald weerregime. De dikste streng, de grootste groep verwante voorspellingen in de familie van 32, levert het meest waarschijnlijke weerregime voor over maximaal tien dagen. De dunnere strengen blijven mogelijk, maar hebben minder kans op te treden.

Een tiendaagse voorspelling in het best haalbare detail kost zelfs de supercomputer bij het ECMWF dik twee uur rekenen. Tientallen van zulke voorspellingen zijn onmogelijk binnen een redelijk tijdsbestek te produceren. Dan is het geen voorspellen meer, dan kan het weer het zelf sneller. Vereenvoudigingen van het model en slimme keuzen kunnen de rekentijd echter fors bekorten.

Omdat het in de tiendaagse prognoses gaat om weerregimes en niet om detailvoorspellingen, wordt een grof atmosfeermodel gebruikt. In plaats van kubusjes van honderd kilometer lang, breed en hoog, wordt de gemodelleerde atmosfeer opgedeeld in blokjes met een ribbe van tweehonderd kilometer. 'Dat klinkt erger dan het is', haast Mureau zich. 'Tot 1985 was dat model het beste wat er was en niemand klaagde erover. En zeker als je alleen in weerregimes geïnteresseerd bent, is dat ruim voldoende.'

De belangrijkste slimmigheid zit echter in de geschikte keuze van variaties in de beginvoorwaarden. Met geavanceerde wiskundige technieken is na te gaan voor welke variaties het model de grootste gevoeligheden vertoont. Dat, schetst Barkmeijer, is voor te stellen als een bol in een abstracte ruimte die stapje voor stapje wordt opgeblazen.

Na een periode van vier dagen ontstaan daarbij in sommige richtingen snelgroeiende uitstulpingen, die aangeven waar de extreme ontwikkelingen zitten. Is zo'n uitstulping breed, dan is het waarschijnlijk dat die ontwikkeling zich echt zal voordoen.

Rekencapaciteit blijft echter een aanzienlijke hindernis. Het minst zint de voorspellers de beperkte hoeveelheid voorspellingen, 32 stuks, waarop zij hun vooruitzichten moeten baseren. Als daarvan meer dan driekwart in dezelfde categorie valt, spreken de getallen voor zichzelf - dan is het waarschijnlijk dat het weer zich in die richting zal ontwikkelen. Maar dertien voorspellingen met een blokkade en vijftien met een westelijke stroming is geen wezenlijk verschil. Dan kan het letterlijk vriezen of dooien.

Of de tiendaagse kansverwachting op termijn het officiële KNMI-beleid voor het weerbericht moet vervangen, is nog in studie. 'Nu doen we kort en zakelijk één uitspraak, en mensen waarderen dat. Mogelijk is er voor de zakelijke markt wel een produkt te ontwikkelen voor de middellange termijn. Een energiecentrale of een biertenthouder op een openluchtfestival zal graag meer dan een week van tevoren weten wat de kansen zijn dat het gaat vriezen of hozen. Die kunnen best uit de voeten met waarschijnlijkheden.

'Of gewone mensen dat ook zullen waarderen, moet in de praktijk blijken. Je kunt, zo luidt het geijkte grapje, nu eenmaal niet dertig procent van je paraplu mee naar het strand nemen. Maar anderzijds weet ik ook niet of het vooroordeel klopt dat de gewone man niet met het kansbegrip overweg kan. Mensen spelen tenslotte ook in de Staatsloterij.'

En bij het afscheid in de hal, kan hij het niet laten. Kijk, wijst Mureau op de talloze weerkaartjes op het bord. Na het mooie weer van afgelopen weekend is de zaak een eind ingezakt, maar er tekent zich alweer een opleving af in een aantal van de weerpostzegels uit Reading. 'Komt het zaterdag in de krant? Dat is er een gerede kans dat Erwin Kroll tegen die tijd weer mooi lenteweer gaat aankondigen.'

Martijn van Calmthout

Meer over