home > oorzaken > uhi-effect

De invloed van verstedelijking

Het urban heat island effect in Berlijn
Afbeelding 1: Het urban heat island effect in Berlijn
Het is al lang bekend dat de temperatuur in stedelijke gebieden gemiddeld hoger is dan in landelijke gebieden. Door dit zogenaamde hitte-eilandeffect of urban heat island-effect kan het gemiddelde verschil in temperatuur tussen stad en platteland wel oplopen tot 5°C. Door de toename in bebouwing en bestrating in de omgeving van weerstations rapporteren die nu mogelijk hogere temperaturen dan in de tijd dat ze geplaatst werden. Ook in de omgeving van het KNMI-weerstation in De Bilt is er sinds de start van de metingen in 1901 veel bebouwing bijgekomen. Dit kan mogelijk een deel van de gemeten temperatuurstijging verklaren.

Het hitte-eilandeffect hangt samen met sterke verstedelijking van de laatste decennia. De grote hoeveelheden steen, beton, asfalt en staal in de dichtbebouwde omgeving absorberen veel meer warmte dan een natuurlijke omgeving en geven deze warmte in de nacht weer vrij. Door het ontbreken van veel beplanting is er ook minder afkoeling door verdamping van vocht. Verder wordt er in een bebouwde omgeving relatief meer energie verbruikt, wat ook kan bijdragen aan het effect. Een eenvoudig plaatje van verschillende meetstations in Berlijn op een willekeurige dag aan het eind van de nacht illustreert de verschillen duidelijk. Hoe dichter bij de stad, hoe hoger de temperatuur.

Omvang uhi-effect

In het onderzoek dat in de omgeving van Berlijn in 2018 is uitgevoerd door het Instituut voor Meteorologie aan de Vrije Universiteit (Huidong Li et al., 2018), is het UHI-effect gekwantificeerd door te kijken naar de temperatuur op basis van satellietmetingen (MODIS) in relatie tot de mate van verhardingsgraad van het oppervlak. Een landelijk gebied heeft daarbij een maximaal natuurlijke ondergrond en het centrum van een grote stad heeft een vrijwel 100% verhard oppervlak door bestrating en bebouwing.

Er blijkt een redelijk lineair verband tussen het UHI-effect en de verhardingsgraad. Afhankelijk van het tijdstip op de dag bedraagt het gemiddelde jaarlijkse verschil tussen de 4,1 en 5,7°C. Dit betekent dus dat het centrum van een grote stad gemiddeld circa 5°C warmer is dan een vergelijkbare plek op het platteland. Dit plaatst de opwarming van de aarde van de afgelopen 40 jaar van 0,5°C direct in perspectief: het UHI-effect is een factor 10 groter.

In België is in 2015 op basis van satellietmetingen een beeld gemaakt van de temperatuur aan de grond. Uit deze studie in opdracht van het MIRA blijkt ook hier een sterk verband te bestaan tussen de verhardingsgraad van een stad en de sterkte van het hitte-eilandeffect aan de grond: gemiddeld kan 66% van de nachtelijke temperatuurverschillen tussen de steden in Vlaanderen hierdoor verklaard worden. Het uhi-effect blijft niet beperkt tot de stadskernen, maar is -weliswaar in mindere mate- ook te zien in omliggende plaatsen.

Het urban heat island effect in België
Afbeelding 2: Het urban heat island effect in België

Impact op de temperatuurmetingen

Het is duidelijk dat het uhi-effect substantieel is. De vraag die opkomt is of het uhi-effect een deel van de gemeten opwarming van de aarde kan verklaren. Veel van de weermeetstations staan immers in een omgeving waar nu vaak veel meer bebouwing en bestrating is dan bij het begin van de metingen.

Een belangrijke indicatie dat het Urban Heat Island-effect mogelijk invloed heeft op de temperatuurmetingen, is het steeds groter wordende verschil tussen de gemeten temperatuur boven land en die boven zee. In de volgende grafiek op de website Wood for Trees is dat goed te zien. Het verschil is al opgelopen tot 0,5°C. Er kunnen uiteraard ook andere oorzaken zijn die dit verschil verklaren, maar het is opmerkelijk dat de oppervlaktetemperaturen boven land en zee lange tijd gelijk oplopen en dat pas vanaf 1980 er geleidelijk aan een steeds groter verschil komt tussen de meetwaarden. Bovendien zijn sinds 1979 ook temperatuurreeksen op basis van de UAH-satellieten beschikbaar. In de grafiek zijn deze waarden in een blauwe lijn weergegeven. Deze volgt nauwkeurig het verloop van de gemeten temperatuur boven zee, wat aannemelijk maakt dat er een afwijking in de landmeting zit.

De gemeten temperatuur boven land stijgt sneller dan die boven zee
Afbeelding 3: De gemeten temperatuur boven land stijgt sneller dan die boven zee en ook sneller dan op basis van satellietmetingen. Bron: WoodforTrees

Het IPCC stelt in haar rapporten dat de verstedelijking en wijzigingen in landgebruik reële invloed hebben op de temperatuurmetingen, maar acht het onwaarschijnlijk dat ongecorrigeerde uhi-effecten een invloed hebben gehad van meer dan 10% op de door haar gerapporteerde temperaturen (IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, pag 189). Het IPCC houdt er dus rekening mee dat bij sommige meetstations gecorrigeerd moet worden voor het effect. Het hierboven weergegeven kaartje van België maakt ook aannemelijk dat dit nodig is.

Nederlandse temperatuurmetingen

Vanuit het KNMI zijn verschillende onderzoeken in het verleden uitgevoerd naar het uhi-effect. Het onderzoek van Brandsma et al. van 2003 en het latere onderzoek in 2010 hebben vooral gekeken naar de advectie (warme wind) van omliggende steden (met name Utrecht). De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat het opwarmend effect daarvan ongeveer 0,1°C (2003), respectievelijk 0,14°C (2010) bedroeg. Een en ander heeft erin geresulteerd dat het KNMI in de maandelijkse temperatuurreeks van De Bilt een correctie voor stadswarmte heeft opgenomen van 0,11°C per eeuw. In 2016 heeft het KNMI echter ook een andere homogenisatie doorgevoerd, waarbij de temperaturen van voor 1950 juist zijn verlaagd, dus precies tegengesteld aan wat je zou verwachten.

In Nederland wordt dus gecorrigeerd voor het UHI-effect, maar het is de vraag of dat in voldoende mate gebeurt. In het onderzoek van Brandsma is Soesterberg als referentie gebruikt. In de omgeving van Soesterberg is de bebouwing ook toegenomen, maar minder dan in de omgeving van De Bilt. In Soesterberg zijn meetgegevens beschikbaar over de periode van 1951 tot 2007. Opmerkelijk is dat in die periode (zelfs inclusief de homogenisatie van 0,11°C per eeuw) de gemiddelde temperatuur in De Bilt met 0,60°C per eeuw sneller is toegenomen dan in Soesterberg. Dat komt overeen met meer dan 30% van de totale temperatuurstijging in De Bilt.

De bebouwing rond De Bilt in 1900
Afbeelding 4: De bebouwing rond De Bilt in 1900
De bebouwing rond De Bilt in 2018
Afbeelding 5: De bebouwing rond De Bilt in 2018

De waarde van 0,11°C per eeuw lijkt ook erg klein ten opzichte van de grote verschillen tussen stad en platteland die hierboven bij het Duitse en Belgische onderzoek naar voren zijn gekomen. Het KNMI heeft dan ook alleen gekeken naar de advectie vanuit Utrecht. Uit het meer recente Duitse en Belgische onderzoek komt naar voren dat juist de verhardingsgraad in de omgeving van het meetpunt bepalend is voor de stijging van de temperatuur. Uit een vergelijking van de twee landkaarten (van 1900 en nu) is direct te zien hoeveel er in 120 jaar in De Bilt en omgeving aan bebouwing en bestrating is bijgekomen.

Ook voor de omgeving van het weerstation van het KNMI in De Bilt is een warmtekaart beschikbaar op basis van de MODIS-satellietmetingen. Hieruit blijkt het UHI-effect voor het weerstation in De Bilt ongeveer 0,54°C te bedragen. Ook dit is een belangrijke aanwijzing dat het KNMI op dit moment te hoge temperaturen rapporteert.

Warmte-eiland-effect voor het weerstation van het KNMI in De Bilt
Afbeelding 6: Warmte-eiland-effect voor het weerstation van het KNMI in De Bilt

Conclusies

De temperatuurverschillen door het Urban Heat Island-effect zijn groot. Indien de bebouwing en bestrating ook in de omgeving van weerstations is toegenomen, leidt dat tot metingen die een te hoge opwarming veronderstellen. Het feit dat de gemeten temperatuur boven land sneller toeneemt dan de temperatuur boven zee is hiervoor een belangrijke indicatie. Voor het weerstation van het KNMI in De Bilt lijkt dit ook zo te zijn. Uit de vergelijking met het referentiestation Soesterberg en uit satellietmetingen blijkt een UHI-effect van ruim 0,5°C, veel meer dan waar nu rekening mee wordt gehouden.