Binnen zes uur dood aan een hittegolf?

Uit de Knack

De factcheck van Knack
Het Belgische blad Knack deed op 20 mei 2020 een factcheck op een uitspraak van klimaatactiviste Anuna de Wever “Over enkele jaren krijgen we hittegolven die mensen in zes uur kunnen doden”. Men kan het nalezen  op www.knack.be/nieuws/factchecker/factcheck-over-enkele-jaren-krijgen-we-hittegolven-die-mensen-in-zes-uur-kunnen-doden/article-longread-1600901.html?cel_hash=0960a4a580559e4e9bceb4a409d4d417957030b1&utm_source=Newsletter-21/05/2020&utm_medium=Email&utm_campaign=Newsletter-RNBAVUKN&

Nu bleek desgevraagd De Wever niet “binnen enkele jaren” gezegd had, maar “tegen het einde van deze eeuw”. En het gevaar bleek vooral gekoppeld aan buiten zijn en aan RCP8.5, het scenario waarin er geen maatregelen genomen werden (Business As Usual, BAU). Verder overleefde de uitspraak de check en dat werd onderbouwd met een aantal goede literatuurartikelen, waarvan ik er één uitpik, dat van MIT (Massachusetts Institute of Technology) over de Noord-Chinese vlakte.

De natte bol-temperatuur en de sterfte van de mens
Cruciaal in het verhaal is de natte bol-temperatuur. Dit moet eerst  uitgelegd worden, waartoe , zoals vaker, Wikipedia bruikbaar is.

Lucht bevat als regel waterdamp. Bij elke temperatuur hoort een maximale waterdampdruk. Daar zijn tabellen voor. Bij 20°C is de  maximale druk 23,4mBar. Meer water kan er niet bij. De lucht heet dan 100% verzadigd. Kurkdroge lucht heet 0% verzadigd en halverwege (dus 11,7mBar) heet 50% verzadigd. Het aantal mBar is de absolute vochtigheid en het % de relatieve vochtigheid.
Bij 30°C is de maximale druk 42,4mBar. Dezelfde lucht die bij 20°C verzadigd is, is dat bij 30°C dus niet.

( Door Svdmolen op de Nederlandstalige Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3256535 )

Men stelle zich nu het volgende voor.
Je hebt twee identieke thermometers, waarvan er één een katoentje om de bol heeft dat met een slangetje nat gehouden wordt vanuit een tank met water. Je blaast er dezelfde luchtstroom langs. De onbedekte thermometer geeft gewoon de temperatuur van het lucht-waterdampmengsel aan (bijvoorbeeld 30°C ).
Bi de bedekte thermometer gaat er water vanuit de katoen verdampen (niet anders dan bij wasgoed aan de lijn). Daardoor daalt de temperatuur van die thermometer en van de aanhangende katoen zolang er verdamping mogelijk is. Die verdamping houdt op als de katoen, en het microlaagje rondom de katoen, de temperatuur bereikt waarbij de luchtvochtigheid 100% is. Stel dat dat 20°C is. Dan weet je dat de absolute waterdampdruk in de lucht de 23,4mBar is die bij 20°C goed is voor verzadiging.
De passerende lucht van 30°C heeft dus een relatieve vochtigheid van 23,4/42,4 = 55%.

In deze situatie heet 20°C de natte bol-temperatuur TW. Die hangt dus af van hoe warm de lucht is en hoeveel vocht er in zit.

De natte bol-temperatuur is medisch van groot belang, omdat het katoentje een goede benadering is van de huid van een zwetende mens.
Een mens koelt zonder hulpmiddelen vooral door te zweten. Geen zweet, geen koeling en omdat de stofwisseling nog steeds warmte produceert, wordt het lichaam steeds warmer. Bij 42°C ga je binnen korte tijd dood.

Jonge fitte mensen kunnen zodoende in rust, zonder technisch ondersteunde koeling en ook in de schaduw, bij een natte bol-temperatuur van 35°C binnen zes uur sterven. Daar komt de uitspraak van de Wever vandaan.

De vraag is nu of natte bol-temperaturen van 35°C in realistische omstandigheden mogelijk worden. Het antwoord daarop is ja. De MIT-studie laat dat zien voor de Noord-Chinese vlakte. Dat is het Chinese heartland waar 400 miljoen mensen wonen en waar veel geirrigeerde landbouw plaats vindt. Irrigatie brengt extra waterdamp in de lucht.

De MIT-studie
Die is public domain en te vinden op https://www.nature.com/articles/s41467-018-05252-y.epdf?author_access_token=t6nQp_IhfAfEhYGHD2PPiNRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0OlNTCn7V3lS_xMUTRD84MrjLPQIdxJVNEj43qF8pmuzHrURlUJJ1plNunWPKFEIF5FMgB59U-OM2PmsPbpstkCN8UzzeGYu_Pe-XzAQg-YDA== . Lead author is Suchul Kang uit Singapore.

( Spatial distribution of extreme wet-bulb temperature. Ensemble average of the 30-year maximum TWmax (°C) for irrigation activity and each GHG scenario: historical without irrigation activity (a), RCP4.5 without irrigation activity (b), RCP8.5 without irrigation activity (c), historical with irrigation activity (d), RCP4.5 with irrigation activity (e), and RCP8.5 with irrigation activity (f). Averages for irrigated region (IRR) and North China Plain (box in plot, NCP) are indicated in each plot. Extent of irrigated area is shown in Supplementary . TWmax is the maximum daily value from 6-h running average for each day (bias correction described in the Methods section). The figure was created using the NCAR Command Language (https://www.ncl.ucar.edu) )

Het gaat hier om computermodellen.
De Noord-Chinese Vlakte (NCP) wordt voorgesteld door de rechthoek.
HIST heeft betrekking op een gemiddelde over 1975-2005, de RCP-plaatjes op de periode 2070-2100 , waarbij RCP8.5 voor het BAU-scenario staat (er wordt geen enkele maatregel genomen) en RCP4.7 voor een ‘gematigd’ scenario staat. Beide scenario’s komen van het IPCC en worden algemeen gebruikt.
‘IRR’ boven aan het hok slaat  op modellen waarin de irrigatie wel meegenomen is, in ‘CONT’ (voor control) is de irrigatie niet meegenomen.   
Er worden zowel uitspraken gedaan voor alle geïrrigeerde gebieden als voor de NCP.
Elke dag wordt  TWmax bepaald als zijnde het hoogste gemiddelde over een verschuivend tijdvenster van 6 uur. Met ‘Extreme TWmax ‘ wordt de allerhoogste TW bedoeld op een dag op één tijdstip, dus zonder middelingsperiode van zes uur (dus de piekwaarde op die dag). Fysiologisch is een gemiddelde over 6 uur relevanter.
De kleuren in de grafiek geven de over dertig jaar gemiddelde waarde van de extreme TWmax (dus van de dagelijkse piekwaarden), per afzonderlijk pixel. (Zoals het er in het artikel staat, zit in dat gemiddelde ook de winterperiode, maar dat klinkt onwaarschijnlijk. Bedoeld is waarschijnlijk het gemiddelde over juni, juli, augustus en september, zie verderop. Het artikel is af en toe een beetje slordig.)
De cijfers in elk van de zes hokken ontstaan als de 30-jaar gemiddelde van de extreme TWmax ook nog eens over alle pixels gemiddeld wordt (de resultaten zijn dan dus twee keer ingedikt). ‘Irr’ onderaan het hok betekent dat ruimtelijk gemiddeld is over alle nu geïrrigeerde gebieden, ‘NCP’ onderaan het hok betekent dat ruimtelijk gemiddeld is over de NCP.

Dus de cijfers onder in het hok rechtsboven moeten gelezen worden als volgt:
Als alle gebieden die nu geïrrigeerd zijn, niet geïrrigeerd zouden zijn, zou de piekwaarde van TW, gemiddeld over alle dagen van 2070 tot 2100 en gemiddeld over alle pixels van het nu geïrrigeerde gebied, en op basis van het BAU-scenario, 31,6 °C zijn. Idem in de NCP 30,9 °C .

Na al dit detailgepeuter kunnen er enkele eenvoudige vaststellingen tot stand komen.

  1. Een Chinese boer loopt in 2070 in het BAU-scenario dodelijke risico’s als hij zes uur buiten werkt. Weliswaar geeft de kaart de piekwaarde per dag en niet het zes uur-gemiddelde per dag, maar daar staat tegenover dat de boer bepaald niet in rust is.
  2. De irrigatie voegt aan de hoogste TW-piek (dubbel ingedikt) ongeveer 0,3 tot 1°C toe (de  bovenste min de benedenste rij)
  3. De klimaatverandering voegt in het ‘gematigde scenario’ in een eeuw 1,8°C toe (middelste plaatje minus linkse plaatje).  De klimaatverandering voegt in het ‘BAU-scenario’ in een eeuw 3,0°C toe (rechtse plaatje minus linkse plaatje).
  4. De analyse spreekt over jonge, fitte personen in onbeschermde toestand buiten die bij een zes uur-gemiddelde TW van 35°C met bijna 100% kans zullen overlijden. Aangenomen mag worden dat minder jonge en fitte personen al bij een lagere zes-uur gemiddelde TW dan 35°C met grote waarschijnlijkheid zullen overlijden. De Amerikaanse NOAA noemt 30°C al ‘extreem gevaarlijk’.

Het MIT-artikel presenteert zijn resultaten ook op een andere wijze, namelijk per Chinese stad. Eigenlijk heb je daar voor politiek en bestuur meer aan. Dat ziet er als volgt uit:

Histogram of daily maximum wet-bulb temperature in 16 cities over Eastern China. Histogram of the JJAS season of TWmax (°C) for each GHG scenario’s ensemble: historical (black), RCP4.5 (blue), and RCP8.5 (red). The histogram bin interval is 1.0 °C and the values on the y-axis indicate the number of exceedances. Values indicated within each plot represent the 50th and 95th percentile event thresholds. TWmax is the maximum daily value from 6-h running average for each day (bias correction described in the Methods section). The figure was created using the NCAR Command Language (https://www.ncl.ucar.edu), but the background image was obtained from NASA Visible Earth

Ook dit vraagt voor niet-geleerden enige uitleg. Voor het gemak heb ik daartoe het hok van Sjanghai uitvergroot afgedrukt.
Op de horizontale as staat TWmax (dus het op een dag hoogst optredende gemiddelde van TW over een opschuivend zes uur-interval).
In het bestand zijn meegenomen alle dagen in de maanden juni, juli, augustus en september (jjas) en dat over een periode van 30 jaar. Het bestand telt dus 122 dagen/y * 30 y waarden.
Op de verticale as staat het aantal keren in 30 jaar dat de TWmax -waarde bereikt wordt van de bijbehorende temperatuur op de horizontale as. Dit is een logarithmische schaal (103 = 1000, 102 =100, halverwege deze is ongeveer 300, 100=1, enz).
De zwarte trapjesgrafiek (‘histogram’) stelt op dezelfde wijze als hiervoor aangeven de historie voor, de blauwe het ‘gematigd’ scenario en de rode het BAU-scenario.
Lees dit dus nu als volgt:

  • Van 1975 t/m 2005 was TWmax  in Sjanghai ongeveer 300* tussen de 19 en 20°C
  • Van 1975 t/m 2005 was TWmax  in Sjanghai 1* of minder tussen de 33 en 34°C
  • Van 1975 t/m 2005 was TWmax  in Sjanghai ruim 1000* tussen de 26 en 27°C
  • Van 1975 t/m 2005 zal TWmax  in Sjanghai in het ‘gematigde’ scenario ongeveer 8* tussen de 34 en 35°C liggen
  • Van 1975 t/m 2005 zal TWmax  in Sjanghai in het BAU-scenario ongeveer 150* tussen de 34 en 35°C liggen, en ongeveer 80* tussen de 35 en 36°C (dus dodelijk als je zes uur onbeschermd buitenshuis bent), en ongeveer 8* tussen de 36 en 37°C
  • De 25.0 onder 50% betekent dat TWmax  50% van de dagen historisch onder de 25°C zat
  • De 29.0 onder 95% betekent dat TWmax  95% van de dagen historisch onder de 29°C zat
  • De 32.7 onder 95% betekent dat TWmax  in het BAU-scenario in de jaren 2070-2100 5% van de dagen boven de 32.7°C zal zitten

Men kan zich voorstellen dat de Chinese regering dit soort trends met aandacht volgt.

De geleerden noemen in de afsluitende discussie in het artikel ook gebieden als rond de Perzische Golf en in Zuid-Azie als nu al  bedreigend. En ze spreken nog maar eens de noodzaak uit om tegen de klimaatopwarming te strijden.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.