Wat is het effect van klimaatverandering op de baan die orkanen afleggen over de Atlantische Oceaan?

Twee types stormen

In de meteorologie onderscheiden we twee types stormen, de tropische en de extra-tropische storm. Het verschil zit in de energiebron die hen aandrijft. Bij extra-tropische stormen is dat het temperatuurverschil tussen koude polaire lucht en warme subtropische lucht. Dit temperatuurverschil is het grootst tussen 40°NB en 60°NB (en tussen 40°ZB en 60°ZB), precies in het gebied waar we (Nederland) wonen. De typische stormen in Nederland en op de Noordzee zijn dan ook extra-tropische stormen.

De energiebron voor tropische stormen is de is de warmte die vrijkomt bij de condensatie van waterdamp. Om genoeg waterdamp voor een tropische storm te produceren moet het zeeoppervlak warmer dan ongeveer 27°C zijn. Boven kouder zeewater ontstaan geen tropische stormen, en een bestaande tropische storm dooft uit als hij boven kouder water komt. Vaak gaan ze dan over naar een extra-tropische storm. Op die manier kunnen (voormalige) tropische stormen ook Nederland bereiken.

Tropische stormen komen in alle oceanen voor, maar ze worden overal met andere namen aangeduid. In de Atlantische Oceaan heten ze orkaan of (Engels) hurricane, in de Pacifische Oceaan typhoon, en in de Indische Oceaan cycloon.

Orkanen

Opstijgende lucht koelt af. Immers, hoe hoger je komt in de atmosfeer, des te kouder het wordt. Op een gegeven moment is de lucht zo koud dat de in de lucht zittende waterdamp condenseert. Waterdamp wordt vloeibaar water. Daarbij komt energie vrij, dezelfde energie die nodig was om uit het vloeibare (zee)water waterdamp te maken. Hierdoor warmt de lucht op en kan de lucht verder stijgen. Daarbij koelt de lucht uiteraard verder af, wat meer condensatie tot gevolg heeft. Als er genoeg vocht in de opstijgende lucht zit, kan dit proces tot hoogtes van wel 18 km doorgaan.

De opstijgende lucht ‘ontbreekt’ aan het oppervlak. Lucht uit de omgeving wordt aangezogen om het ‘gat’ te vullen. Omdat deze lucht ook warm en vochtig is stijgt ze op, met condensatie tot gevolg. Het proces versterkt zich zelf. Onder invloed van de rotatie van de aarde (Coriolis kracht) ontstaat een verticale draaikolk (Figuur 1). Die bestaat uit het oog (eye) en de oogwand (eye wall). In de oogwand stijgt de lucht op en draait daarbij met grote snelheid om het oog. Op het Noordelijke Halfrond is de draairichting tegen de klok in, op het Zuidelijke Halfrond met de klok mee. In de oogwand regent het extreem heftig, de windsnelheden kunnen daar meer dan 250 km/uur worden. Het oog is vrij klein, met een diameter van maar enkele tientallen kilometers. Het is daar wolkenloos en bijna windstil. Eromheen bevindt zich een groot gebied waar de lucht aan het oppervlak naar het centrum toe gezogen wordt. Deze stroming organiseert zich in spiraalvormige banden met veel wolken en regen. De wolkenbanden zijn goed te zien in Figuur 2.

De verticale draaikolk kan alleen ontstaan als de wind niet verandert met de hoogte. Anders wordt hij als het ware omver geblazen en kan de lucht niet ver genoeg opstijgen. Naast de hoge zeewatertemperatuur is dat een tweede voorwaarde voor het ontstaan van een tropische storm.
Figuur 2 toont een foto van de orkaan Florence, genomen vanaf de ISS. Het oog van de orkaan is goed te zien. Je kan er tot aan het zeeoppervlak doorheen kijken. Vergeleken met de hele orkaan is het oog zeer klein. De orkaan Florence bereikte windsnelheden (gemiddeld over 1 minuut) van meer dan 240 km/uur. Voor een vergelijking met windsnelheden in Nederland zie Box 1.
Meer over tropische stormen (in het Engels): https://www.metoffice.gov.uk/research/weather/tropical-cyclones/facts.

_{Box 1: Maximale windsnelheden in Nederland}

_{Figuur 1: Schematische voorstelling van een orkaan. Rond een vrij kleine verticale ‘zuil’, het oog, draait een enorm groot wolkensysteem, waar veel regen uit valt. In het draaiende systeem ontstaan spiraalvormige banden met extra opstijgende lucht. Deze banden zijn goed te zien in Figuur 2.}

Zeewatertemperatuur en stormbanen

Omdat een orkaan veel waterdamp nodig heeft, moet er ook veel water verdampen. De verdamping wordt groter als de temperatuur van het water toeneemt. Daarom kunnen orkanen alleen boven warm zeewater ontstaan en blijven bestaan. De grens is niet hard maar ligt tussen 27°C en 27,5°C. Boven kouder zeewater ontstaan geen orkanen, en bestaande orkanen verliezen aan kracht als ze boven kouder water komen. Ze kunnen dan overgaan naar een extra-tropische storm, maar uiteindelijk doven ze uit.

Figuur 3 toont de zeewatertemperaturen voor de warmste maand van het jaar, gemiddeld over de periode 1996-2025. Op het Noordelijke Halfrond (NH) is dat augustus, en op het Zuidelijke Halfrond (ZH) is het februari. De witte lijn geeft de 27°C-isotherm (lijn van gelijke temperatuur) aan. In Figuur 4 worden de banen van alle tropische stormen uit de periode 1945-2006 getoond. De patronen in de twee plaatjes laten grote overeenkomsten zien.

Als voorbeeld bekijken we de Noord-Atlantische Oceaan in detail, waarbij we water dat warmer is dan 27°C als ‘warm water’ aanduiden. Vanaf de Afrikaanse kust strekt zich een smalle strook warm water westwaarts uit (Figuur 3, rode cirkel). In deze strook beginnen veel orkanen. Dat is te herkennen aan de vele blauwe lintjes in het omcirkelde gebied in Figuur 4. Ze worden dan door de passaatwinden meegevoerd in westelijke richting. Tegelijk hebben ze de neiging om noordwaarts af te buigen. Ook dat is weer een gevolg van de draaiing van de aarde.

Verder naar het westen wordt het water nog warmer, en worden de stormen krachtiger (overgang naar geel en rood in Figuur 4). De stormen trekken verder westwaarts de Caribische Zee en de Golf van Mexico binnen, of ze volgen een meer noordoostwaartse koers op de Atlantische Oceaan. Dit wordt mogelijk omdat het gebied met warm water zich ook in deze richting uitstrekt. Uiteindelijk verlaten de stormen het gebied met warm water en worden langzaam zwakker.

Opvallend aan Figuur 4 is het ontbreken van orkanen in een brede strook langs de evenaar en in de Zuid-Atlantische Oceaan voor de kust van Brazilië. Is het water daar dan niet warmer dan 27°C? Jawel (Figuur 3), maar de orkanen hebben ook het effect van de draaiende aarde nodig. En dat effect is, misschien tegen je intuïtie in, in de buurt van de evenaar heel klein. Het effect is te klein om een orkaan te ondersteunen. Voor de kust van Brazilië verandert de wind bovendien te zeer met de hoogte, zodat orkanen zich er niet kunnen ontwikkelen.

_{Figuur 2: Foto van orkaan Florence op 11 sept 2018, gemaakt vanaf het International Space Station. De orkaan beweegt op dit moment op de Atlantische Oceaan noordwestwaards in de richting van de kust van North en South Carolina, waar hij op 14 september aankwam. Toen deze foto gemaakt werd, bereikte de orkaan windsnelheden van 240 km/uur. Gelukkig voor de bewoners van de Carolinas werd de wind zwakker voordat de orkaan ‘landfall’ maakte, maar ze werd nog wel groter. Goed te zien is het ‘oog’, het centrum van de orkaan. Je kunt een indruk van de grootte van de orkaan krijgen door haar te vergelijken met het meer dan 600 km lange eiland Hispaniola (Haïti en Dominicaanse Republiek) links onderin de foto (rode ovaal). Bron: NASA, gedownload van https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Florence_2018-09-11_1750Z.jpg op 25 maart 2026.}

_{Figuur 3: Klimatologie van de zeewatertemperatuur in augustus voor het Noordelijke Halfrond, en februari voor het Zuidelijke Halfrond, gemiddeld over de periode 1996-2025. De witte lijnen zijn de 27°C-isothermen over dezelfde periode. De blauwe lijnen zijn dezelfde isothermen, maar voor de periode 1951-1980. Met name boven de Atlantische Oceaan is de 27°C-isotherm duidelijk noordwaarts/zuidwaarts verschoven. De oceaan is warmer geworden. Afzonderlijke jaren kunnen veel warmer zijn. De oranje lijnen zijn de 27°C-isothermen voor augustus 2024, het tot nu toe warmste jaar in de Noord-Atlantische Oceaan, en februari van hetzelfde jaar. De in de tekst genoemde strook met warm water voor de kust van Afrika is rood omcirkeld. Bron: ERA5 [1, 2]}

_{Figuur 4: Baan en sterkte van alle tropische stormen in de periode 1945-2006. TD = tropische depressie, de voorloper van orkanen; TS = tropische storm; getallen: orkaansterkte volgens de Saffir-Simpson schaal. De strook met warm water voor de kust van Afrika waar veel orkanen ontstaan is rood omcirkeld. Bron: http://worldlywise.pbworks.com/f/1271606555/histroictracks.gif.}

Uitzichten voor de toekomst

Door de klimaatverandering warmt de oceaan op. De gebieden met warm water zullen poolwaarts groeien. Dit proces is al aan de gang. Deze blauwe lijnen in Figuur 3 laten de ligging van de 27°C-isothermen zien in de periode 1951-1980. Het is duidelijk dat de gebieden met warm water sinds die periode gegroeid zijn.Het is goed om te beseffen dat Figuur 3 een langjarig gemiddelde weergeeft. Afzonderlijke jaren kunnen er behoorlijk van afwijken. Het warmste jaar tot nu toe in de Atlantische Oceaan was 2024. De 27°C-isothermen in februari (ZH) en augustus (NH) van dat jaar worden in Figuur 3 weergegeven door de oranje lijnen. Het gebied met warm water reikt veel verder noordoostwaarts (zuidoostwaarts op het ZH) dan in het klimatologisch gemiddelde.Het gebied met warm water zal dus groter worden en verder naar het noorden (op het NH) reiken. Orkanen beginnen dan pas verder noordelijk af te zwakken en zullen dus ook verder noordwaarts kunnen trekken. De eerste tekenen van deze verandering hebben we al gezien. In 2017 bereikte de orkaan Ophelia de Ierse kust (https://en.wikipedia.org/wiki/Hurricane_Ophelia_(2017)), en in 2024 beukte de orkaan Kirk tegen de kust van Frankrijk (https://en.wikipedia.org/wiki/Hurricane_Kirk_(2024)). Formeel waren beide toen geen orkanen meer. Ze waren overgegaan in extra-tropische stormen, maar dat maakte hun impact er niet minder om.Of er in de toekomst ook orkanen voor de kust van Brazilië kunnen ontstaan is onduidelijk. Zeker is dat het water ook daar warmer wordt, maar of de wind ook minder gaat veranderen met de hoogte is de vraag.