MaxXfan
Klimaatsontwikkelingen van de afgelopen decennia
Geschreven door: Raymond van Benthem In opdracht van: MaxXfan
Klimaat
MaxXfan
Inleiding De jaren 1990, 1999 en 2000 voeren de lijst aan van warme jaren sinds 1901. Direct daarna volgt het jaar 2002. De opwarming van het Nederlandse klimaat, die het KNMI constateerde in ‘De toestand van het klimaat in Nederland 1999’, zet daarmee onverminderd door. Deels in samenhang met het warmere weer neemt ook de hoeveelheid neerslag toe: van 1999 tot en met 2002 was het natter dan normaal. Het aantal stormen per jaar is de laatste decennia afgenomen. De deze klimaatsveranderingen en verhoogde temperaturen hebben gevolgen voor natuur en samenleving.
Temperatuur De gemiddelde jaartemperatuur is de laatste jaren hoger dan in het verleden. In ‘De toestand van het klimaat in Nederland 1999’ werd door de KNMI al een opwarming geconstateerd. De jaren na 1998 versterken dat beeld. Als de temperaturen in Nederland worden uitgesplitst naar de vier seizoenen, dan blijkt dat niet ieder seizoen in gelijke mate heeft bijgedragen aan de hoge jaartemperaturen van de laatste decennia. In figuur 1 wordt de temperatuurontwikkeling in de loop van de 20e eeuw te Bilt geïllustreerd aan de hand van een kleurcodering. Voor ieder jaar en seizoen zijn de afwijkingen weergegeven ten opzichte van het langjarig gemiddelde in het tijdvak 1961-1990. Afhankelijk van de grootte van de afwijking zijn daarbij de seizoenen ingedeeld in vijf klassen, veel kouder dan normaal, kouder dan normaal, normaal, warmer dan normaal, veel warmer dan normaal. Het figuur laat zien dat alle seizoenen in de afgelopen vier jaar (veel) warmer waren dan normaal, met uitzondering van de zomer van 2000 die normaal verliep. Met name de lentes springen eruit met 15 keer achter elkaar ‘veel warmer dan normaal’, slechts onderbroken door de lente van 1996 die kouder dan normaal verliep. De conclusie is dat de jaargemiddelde temperatuur in De Bilt de laatste decennia ondubbelzinnig een opwarming laat zien. Dit is duidelijk te zien, omdat vanaf 1988 ieder jaar (veel) warmer is dan normaal op 1991,1996 na. De stijging van de temperaturen is vooral toe te schrijven aan de winters en lentes. Helaas toont het figuur ook aan dat er geen volledige regelmaat bestaat.
Figuur 1. Afwijking van de seizoens- en jaargemiddelde temperaturen in de Bilt
Raymond van Benthem
2
Klimaat
MaxXfan
In ons klimaat komen de koudste dagen van het jaar bijna altijd voor in de winter en de warmste in de zomer, maar dat maakt het niet extreem. Pas als ze veel kouder of warmer zijn dan normaal behoren ze tot de extremen. Figuur 2 geeft het resultaat van de tellingen gebaseerd op de temperatuur in De Bilt. De grafieken geven het aantal dagen per jaar aan dat het erg koud of warm was voor de tijd van het jaar. In tegenstelling tot wat misschien zou kunnen worden verwacht, verlopen de veranderingen in het aantal koude en warme extremen per jaar niet precies tegengesteld. De grafiek van de koude dagen laat een geleidelijke afname zien, maar uit de onderste grafiek blijkt dat er sprake is van een sterke toename van het aantal warme dagen, die zich vanaf ongeveer 1975 heeft voltrokken. De sterke opwarming van de afgelopen decennia gaat dus vooral gepaard met een sterke toename van het aantal warme dagen en in mindere mate met een afname van het aantal koude dagen. Figuur 2. Het aantal relatief koude en warme dagen in de loop van de 20e eeuw. De blauwe/rode lijn is het gemiddelde van 10 jaar.
Raymond van Benthem
3
MaxXfan
Klimaat
Klimaat in de toekomst De wereldgemiddelde temperatuur is sinds 1860 met ongeveer 0,6oC toegenomen. Zo’n sterke, snelle opwarming is in de laatste duizend jaar waarschijnlijk niet eerder toegenomen. Het is opmerkelijk dat zes recente jaren (1995, 1997, 1998, 2001, 2002 en 2003) in ieder geval de warmste jaren waren sinds 1860 en waarschijnlijk zelfs in de laatste duizend jaar. Uitgaande van aannamen over de toekomstige uitstoot van broeikasgassen en binnen de beperkingen van de wetenschappelijke kennis over het klimaatsysteem heeft het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) in zijn derde klimaatrapport het volgende beeld geschetst van de ontwikkelingen van het mondiale klimaat in de 21e eeuw. De wereldgemiddelde temperatuur zal in de periode 1990-2100 verder stijgen met 1,4 tot 5,8oC. De temperatuurtoename boven de continenten van het noordelijk halfrond zal tot 40% sterker zijn dan boven de zee. De waterkringloop intensiveert waardoor er wereldgemiddeld gezien meer en heviger neerslag wordt verwacht. Uitgaande van de wereldgemiddelde temperatuurprojecties van het IPCC heeft het KNMI een drietal klimaatscenario’s ontwikkeld voor het Nederlandse klimaat in het jaar 2100. Hieronder vindt u de resultaten. Lage schatting Temperatuur Gemiddelde zomerneerslag Zomerverdamping Gemiddelde winterneerslag Jaarlijks maximum van de 10-daagse winterneerslagsom in Nederland Herhalingstijd van 10-daagse som die nu eens per 100 jaar voorkomt (=> 140 mm) Zeespiegelstijging
Hoge schatting
+ 1oC + 1% + 4% + 6% + 10%
Centrale schatting + 2oC + 2% + 8% + 12% + 20%
47 jaar
25 jaar
9 jaar
+ 20 cm
+ 60 cm
+ 110 cm
+ 4 tot 6oC + 4% + 16% + 25% + 40%
Figuur 3. Klimaat scenario’s voor Nederland in 2100 op basis van het derde IPCC rapport.
De verwachte toename van de neerslag zal gepaard gaan met een toename van de kans op perioden met extreme neerslag en de kans op natte jaren. Tegenover de kleine toename van de gemiddelde zomerneerslag staat een sterkere toename van de verdamping in de zomer, met grotere kans op verdroging tot gevolg.
Raymond van Benthem
4
MaxXfan
Klimaat
Invloed van klimaat op de koeien Waarom is klimaat zo belangrijk? Bij een comfortabele temperatuur presteren melkkoeien het best. Beneden de -5oC kost het de koe energie om haar lichaamstemperatuur op peil te houden. Boven de 20 oC gaat ze energie verbruiken om af te koelen. Vanaf ongeveer 25oC daalt de voeropname. De uiteindelijke gevoelstemperatuur hangt natuurlijk samen met andere aspecten zoals wind en luchtvochtigheid. Melkgevende koeien produceren veel warmte die ze moeten afvoeren om niet oververhit te raken. Dit doen ze voornamelijk via hun luchtwegen door vocht te verdampen in de longen. De huid speelt hierbij een kleinere rol in de afkoeling. Voor een goede warmte afvoer mag de luchtvochtigheid van de inademinglucht daarom niet te hoog zijn. Bij het stijgen van de staltemperatuur en de luchtvochtigheid, kunnen de koeien hun warmte moeilijker aan de omgeving afstaan. Ze gaan zweten en worden gevoeliger voor tocht, waardoor de weerstand tegen ziekten afneemt. Tevens nemen ze minder voer op en gaan ze minder produceren om zo de warmteproductie te verlagen. Ook het welzijn van de koeien wordt negatief beïnvloed door hoge temperaturen. Zuchtende, puffende dieren en condens op wanden, constructies en daken zijn signalen van onvoldoende luchtverversing. Ook blijven benauwde koeien liever staan, soms met de voorpoten hoger dan de achterpoten. Zo drukken de ingewanden minder op het middenrif en kan de koe gemakkelijker ademen. Luchtverversing in de buurt van de kop is belangrijk. Om de productie te optimaliseren en het welzijn te verhogen, is het dan ook belangrijk een stalklimaat te creëren dat overeenkomt met de eisen die het dier stelt. Belangrijk daarbij zijn luchttemperatuur, relatieve luchtvochtigheid en luchtsnelheid. Temperatuur Om de gemiddelde temperatuur in Nederland iets verder uit te splitsen, heb ik voor de laatste drie jaar het aantal ijs-, vorst-, warme, zomerse en tropische dagen op een rij gezet. Deze waarden zijn vergeleken met de norm. Zie figuur 4.
Ijsdagen (max. temp. lager dan 0,0 graden) Vorstdagen (min. Temp. Lager dan 0,0 graden) Warme dagen (max. temp. 20 graden of hoger) Zomerse dagen (max. temp. 25 graden of hoger) Tropische dagen (max. temp. 30 graden of hoger)
Norm
2003
2002
2001
Gemiddeld
8
10
6
3
6
58
56
40
66
54
77
116
97
89
101
22
46
18
24
29
3
11
4
6
7
Figuur 4. Aantal ijs-, vorst-, warme, zomerse en tropische dagen t.o.v.de norm van de laatste 3 jaar in Nederland
Raymond van Benthem
5
MaxXfan
Klimaat
Uit deze tabel blijkt duidelijk dat het aantal dagen met een maximale temperatuur hoger dan 20 graden de laatste drie jaar hoger is dan normaal. Vooral de laatste 2 jaar is het aantal warme en zomerse dagen fors hoger dan de norm. Gemiddeld over de laatste drie jaar zijn er per jaar 6 ijsdagen, 54 vorstdagen, 101 warme dagen, waarvan 29 zomerse dagen en waarvan 7 tropische dagen. De jaargemiddelde temperatuur in De Bilt is in 2003, 2002 en 2001 uitgekomen op respectievelijk 10,3oC, 10,8oC en 10,4oC tegen een langjarig gemiddelde van 9,8 oC. De comfortzone van melkvee ligt tussen de -5oC en de 20oC. De temperatuur in de stal is gemiddeld 0-5oC hoger dan de buitentemperatuur, dus zal extra ventileren vanaf een buitentemperatuur van 20oC al lonend zijn. Dit zou betekenen dat er 101 dagen in het jaar extra geventileerd zou moeten worden. Temperatuurverloop over de dag ’s Nachts daalt de temperatuur tot een uur of 6-7. Op dit tijdstip wordt de laagste temperatuur van de dag gemeten. Daarna begint de temperatuur weer te stijgen tot een uur of 2 ’s middags, waarna de temperatuur na een uur of 4 weer daalt. Hier wordt dus de hoogste temperatuur gemeten. In onderstaande tabel staan het aantal uren per jaar dat de temperatuur boven de 20oC uit komt en er dus extra geventileerd zou moeten worden. Dit om hittestress te voorkomen.
Warme dagen (max. temp. 20 graden of hoger) Zomerse dagen (max. temp. 25 graden of hoger) Tropische dagen (max. temp. 30 graden of hoger)
Aantal dagen per jaar 72
Aantal uur per dag 10
Aantal uur per jaar 720
22
12
264
7
14
98
Totaal
1082
Figuur5. Aantal uren per jaar temperatuur boven de 20oC Dit zou dus betekenen dat er 1082 uur per jaar extra geventileerd zou moeten worden.
Relatieve luchtvochtigheid Lucht kan slechts een beperkte hoeveelheid vocht bevatten en die hoeveelheid hangt af van de temperatuur. De relatieve luchtvochtigheid geeft aan hoeveel waterdamp de lucht bij de heersende temperatuur bevat, dus hoe vochtig het is. Luchtvochtigheid is van grootbelang voor het welzijn van koeien, omdat koeien warmte moeten afvoeren, wat ze doen door vocht te verdampen via de longen. Wanneer de lucht zeer vochtig is en een hoge temperatuur heeft, zal een koe niet voldoende warmte kunnen afvoeren, waardoor hittestress kan ontstaan. Gemiddeld varieert de relatieve luchtvochtigheid in Nederland in de lente en zomer, van 82,5% in het noordwesten tot 77,5% in het zuidoosten. In de herfst en winter varieert de relatieve luchtvochtigheid van 85% tot 92,5%. Omdat de temperaturen dan lager zijn, heeft de relatieve luchtvochtigheid in de herfst en winter, niet zoveel invloed op het welzijn van de koeien dan in de lente en zomer.
Raymond van Benthem
6
MaxXfan
Klimaat
Bij een openfront-stal of een stal met grote luchtinlaten, zal de relatieve luchtvochtigheid bijna gelijk zijn aan de relatieve luchtvochtigheid van buiten. Bij een stal met kleine luchtinlaten en een geïsoleerd dak, zoals het Voermelkbedrijf van Praktijkonderzoek Veehouderij, is de relatieve luchtvochtigheid in de stal gemiddeld 10% lager dan op het High-tech-bedrijf. De bouw van de stal heeft dus veel invloed op temperatuur en luchtvochtigheid in de stal. Luchttemperatuur en relatieve luchtvochtigheid hangen nauw samen. Vandaar dat ze ook gecombineerd worden tot THI (Temperature Humidity Index). Deze index kan dienen als indicatie voor hittestress. THI = 0,81T + RV(decimalen)(T-14,4) + 46,4. Bijvoorbeeld: THI = 0,81*28 + 0,25*(28-14,4) + 46,4 = 72,48 (≤ 74, dus geen probleem) Temperature Humidity Index 35 34 33
Temperatuur (Celsius)
32 31 30 29 28 27 26 25 24 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Relatieve Luchtvochtigheid (%)
Geen probleem
Opletten
Gevaar
Noodsituatie
Figuur 6: Temperature Humidity Index.
In figuur 6 wordt de TH-index voor rundvee weergegeven bij verschillende temperaturen en relatieve luchtvochtigheden. In de grafiek worden vier categorieën onderscheiden, namelijk: - Opletten (75-78) Betekent dat er voorzorgsmaatregelen nodig zijn om de THI te verlagen en daarmee productie verliezen te voorkomen. - Gevaar (79-83) Betekent dat er maatregelen getroffen moeten worden om productieverliezen te voorkomen. - Noodsituatie (>84) Betekent dat een gevaarlijke situatie is ontstaan. Alle handelingen die stress kunnen veroorzaken, moeten tot het minimum beperkt worden. Er moet voldoende lucht langs de dieren stromen, er moet schaduw zijn en er moet een uitstekende watervoorziening aanwezig zijn. - THI (>100) Betekent dat de kans bestaat dat er dieren dood gaan.
Raymond van Benthem
7
Klimaat
MaxXfan
In Nederland wil het wel eens voorkomen dat we in de gevarenzone terechtkomen. Deze situaties komen slechts gedurende een deel van de dag voor. Daarentegen kan er wel een productiedaling verwacht worden, wanneer een warme periode meerdere dagen aanhoudt. Hoge luchttemperatuur in combinatie met een hoge relatieve luchtvochtigheid kan aanleiding zijn voor productiedaling. Daarnaast heeft langdurig hittestress nadelige gevolgen voor de reproductie.
Luchtsnelheid Jaarlijks varieert de windsnelheid in Nederland van 7,0-7,5 m/s in het westen tot 3,5-4,0 m/s in het oosten. Luchtbeweging kan bijdragen aan de afvoer van warmte maar kan ook tocht veroorzaken. Tocht ontstaat door een te hoge luchtsnelheid ( >0,5 m/s) in combinatie met een verschil tussen binnen- en buitentemperatuur van meer dan 5oC. Net als bij temperatuur en luchtvochtigheid, speelt bij luchtsnelheid ook de bouw van de stal een grote rol. Als voorbeeld nemen we het High-tech-bedrijf van PV die open zijkanten heeft van 4 meter met windbreekgaas ervoor. Op dit bedrijf is de luchtsnelheid in de stal, afhankelijk van de windrichting, gemiddeld 15-30% lager dan de luchtsnelheid buiten. Op het Voermelkbedrijf bedraagt de luchtsnelheid in de stal slechts 5-10% van de luchtsnelheid buiten. Uiteraard speelt windrichting een belangrijke rol bij ventilatie, maar ook de oriëntatie van de stal t.o.v. andere gebouwen of bomen kan het stromingspatroon in de stal beïnvloeden. Als vuistregel wordt aangehouden dat de stal, bij een rookproef, binnen 3 minuten weer rookvrij moet zijn om van een goede luchtverversing te spreken.
Raymond van Benthem
8
Klimaat
MaxXfan
Referenties -
Prof. Dr. Joost de Jong, Hoofddirecteur KNMI en Prof. Dr. Gerbrand Komen, Hoofd Klimaatonderzoek en Seismologie, De toestand van het klimaat in Nederland 2003, April 2003
-
Hendrik Jan van Dooren en Klaas Blanken, Praktijkonderzoek Veehouderij, Stalklimaat op High-techbedrijf goed voor elkaar, Oktober 2001
-
Rob Sluiter, Klimatologische Dienst, Weersoverzichten, 2001, 2002 en 2003
-
www.KNMI.nl
Raymond van Benthem
9
