~~ for Dutch scroll down ~~

"Climate models," NIOZ PhD researcher Tim Hermans says, "are computer programmes that allow you to simulate the future climate and how changes in, for example, the atmosphere and the ocean, affect the height of the sea level. They take all kinds of different factors into account, such as whether ocean currents change or accelerate, and whether the ocean water shrinks or expands as a result of temperature changes. Factors in the atmosphere also have an influence: they affect, for example, wind direction and air pressure. The sea level change is the sum of all factors in that complicated calculation."

Low resolution due to limiting computing power
Scientists worldwide have now developed dozens of climate models. They all use them to make their own sea level projections - the translation of the model's results into the expected sea level at some point in the future.

But what these models do not do is zoom in on regions. Hermans: "The models all simulate the global climate, which requires a lot of computing power. To limit the computing power required, most models have a low resolution. In a global model, therefore, you cannot take all the details into account, so processes that take place on a smaller scale than the model's resolution cannot be solved directly."

Refining global models
In his PhD research, Hermans has refined some of the global models in recent years. On Thursday 7 July he will defend his thesis. "The model I used has a much higher resolution and focuses on sea level rise in the North Sea region during the 21st century. The original climate models are so coarse-grained that they do not even take into account the English Channel. While such a passage does have an impact on a regional scale."

Hermans' regional model shows that refining the global models influences the sea level projections intensively. Furthermore, the seasonal differences in the expected sea level around 2100 will be affected if you take the Channel into account. "Along the coast of Belgium, the Netherlands, Germany and Denmark, the sea level will rise more in winter and spring than in summer and autumn. This is partly because the regional wind direction will change in the coming century. In the winter it will come even more from the southwest than it does now and in the summer it will come even more from the northeast."

Different results for narrow straits
Hermans tested his results by looking at the reliability of historical simulations. "Based on the sea level simulations of the past 30 years, I can say that regional models are more accurate." This also applies to other areas of the world with narrow straits. "Regional models are also used, for example, for the Mediterranean Sea and for the seas east of China."

According to Hermans, it is important to start using these regional models, which take into account narrow straits and small-scale processes in the ocean, to get a better picture of the changing sea level during the rest of this century. Seasonal variations in sea level change may also play an important role. "The IPCC's sea level projections do not yet take the seasonal cycle into account.”

Hermans himself will soon be doing research into the influence of sea level change on extreme water levels. In August, he will start a postdoctoral research at the Institute for Marine and Atmospheric Research (IMAU) at Utrecht University.

Zeespiegelveranderingen beter te voorspellen met regionale modellen

De huidige klimaatmodellen zijn te grofmazig voor kustzeeën zoals de Noordzee. Onderzoeker Tim Hermans ontwikkelde een regionaal model dat beter geschikt is om de verwachte zeespiegelstijging in de Noordzee te voorspellen dan de nu gebruikte mondiale modellen.

“Klimaatmodellen”, vertelt PhD-onderzoeker van het NIOZ Tim Hermans, “zijn computerprogramma’s waarmee je simulaties kunt maken van het toekomstige klimaat, en hoe veranderingen in bijvoorbeeld de atmosfeer en de oceaan de hoogte van de zeespiegel beïnvloeden. Ze houden rekening met allerlei verschillende factoren, zoals oceaanstromingen die veranderen of versnellen, en of het oceaanwater krimpt of uitzet als gevolg van temperatuursveranderingen. Ook factoren in de atmosfeer hebben invloed: zij beïnvloeden bijvoorbeeld de windrichting en de luchtdruk. De zeespiegelverandering is de som van alle factoren in die ingewikkelde rekensom.”

Lage resolutie door beperkte rekenkracht
Wetenschappers wereldwijd hebben inmiddels tientallen klimaatmodellen ontwikkeld. Daarmee doen ze allemaal hun eigen zeespiegelprojecties – de vertaling van de uitkomsten van het model in de verwachte zeespiegel op een bepaald moment in de toekomst.

Maar wat die modellen eigenlijk allemaal niet doen, is inzoomen op regio’s. Hermans: “De modellen simuleren allemaal het wereldwijde klimaat, wat veel rekenkracht kost. Om de benodigde rekenkracht te beperken hebben de meeste modellen een lage resolutie. In een mondiaal model kun je daarom niet met alle details rekening houden, waardoor processen die zich afspelen op een kleinere schaal dan de resolutie van het model niet direct kunnen worden opgelost.”

Mondiale modellen verfijnen
Hermans heeft in zijn promotieonderzoek de afgelopen jaren enkele van de mondiale modellen verfijnd. Donderdag 7 juli verdedigt hij zijn proefschrift. “Het model dat ik heb gebruikt, heeft een veel hogere resolutie en richt zich op de zeespiegelstijging in de Noordzee-regio gedurende de 21e eeuw. De oorspronkelijke klimaatmodellen zijn zo grofmazig, dat ze zelfs geen rekening houden met het Kanaal tussen Engeland en Frankrijk. Terwijl zo’n doorgang op regionale schaal wel degelijk invloed heeft.”

Uit het regionale model van Hermans blijkt dat het verfijnen van mondiale modellen een aanzienlijke invloed heeft op de zeespiegelprojecties die daaruit volgen. Ook de seizoensverschillen in het verwachte niveau van de zeespiegel rond 2100 worden beïnvloed als je rekening houdt met het Kanaal. “Langs de kust van België, Nederland, Duitsland en Denemarken zal de zeespiegel in de winter en de lente meer stijgen dan in de zomer en de herfst. Dat komt onder andere doordat de regionale windrichting de komende eeuw zal veranderen. In de winter zal die nog meer dan nu uit het zuidwesten komen en in de zomer nog meer uit het noordoosten.”

Andere uitkomsten bij nauwe zeestraten
Hermans heeft zijn uitkomsten getoetst door te kijken naar de betrouwbaarheid van historische simulaties. “Op basis van de zeespiegelsimulaties van de afgelopen 30 jaar kan ik zeggen dat regionale modellen nauwkeuriger zijn.” Dat geldt ook voor andere gebieden op de wereld met nauwe zeestraten. “Regionale modellen worden bijvoorbeeld ook gebruikt voor de Middellandse Zee en voor de zeeën ten oosten van China.”

Het is volgens Hermans van belang om die regionale modellen, die rekening houden met nauwe zeestraten en kleinschalige processen in de oceaan dan ook te gaan gebruiken om een beter beeld te krijgen van de veranderende zeespiegel gedurende de rest van deze eeuw. Daarbij kunnen ook seizoensverschillen in zeespiegelverandering een belangrijke rol spelen. “De zeespiegelprojecties van het IPCC besteden nu nog geen aandacht aan de seizoenscyclus.”

Hermans zelf gaat binnenkort onderzoek doen naar de invloed van zeespiegelverandering op  extreme waterstanden. Vanaf augustus start hij met postdoc-onderzoek bij het Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek (IMAU) aan de Universiteit Utrecht.