Hittegolf

Een hittegolf wordt gedefinieerd als een langdurige periode van buitensporig warm weer, die een aanzienlijke afwijking vertegenwoordigt van het typische klimaat van een regio voor die tijd van het jaar. Hittegolven worden vooral gekenmerkt door abnormaal hoge maximumtemperaturen overdag en gaan vaak gepaard met hoge minimumtemperaturen 's nachts. Deze aanhoudende hitte, zelfs 's nachts, is een cruciale factor in het versterken van de gevolgen.

Specifieke definities van hittegolven variëren aanzienlijk, afhankelijk van de geografische locatie, het lokale klimaat en het beoogde doel van de definitie (bijvoorbeeld voor waarschuwingen voor de volksgezondheid versus meteorologische gegevens). Een veelgebruikte meteorologische drempel vereist echter dat temperaturen aanzienlijk boven het lokale seizoensgemiddelde blijven gedurende een periode van ten minste 2 tot 5 opeenvolgende dagen. Wat "significant boven het gemiddelde" is, kan worden gekwantificeerd door:

• Overschrijding van een bepaald percentiel van historische temperaturen (zoals het 90e of 95e percentiel).
• Overschrijding van specifieke absolute temperatuurdrempels die lokaal relevant zijn.

Hittegolven worden meestal geassocieerd met stationaire hogedruksystemen in de atmosfeer, ook wel "warmtekoepels" genoemd. Deze systemen veroorzaken het zinken van lucht. Als deze lucht daalt, wordt ze samengeperst en warmt ze op. 

Bovendien onderdrukken hogedruksystemen actief de vorming van wolken en neerslagDit leidt tot ononderbroken en intense zonnestraling die het oppervlak bereikt, waardoor de grond en de lucht erboven verder opwarmen. De stagnerende aard van het hogedruksysteem beperkt ook de horizontale luchtcirculatie, waardoor koelere luchtmassa's de regio niet kunnen binnendringen en de warmte voor langere tijd effectief wordt vastgehouden aan het oppervlak.

In stedelijke gebieden wordt deze situatie vaak verergerd door het stedelijk hitte-eiland effect. Gebouwde omgevingen, zoals asfalt en beton, absorberen en houden warmte effectiever vast dan omliggende natuurlijke landschappen. Dit resulteert in hogere lokale temperaturen, die vooral 's nachts merkbaar zijn, waardoor de gezondheidsrisico's verder toenemen en de vraag naar koeling toeneemt.

Hoe hittegolven zich manifesteren

De ervaring en impact van een hittegolf zijn niet uniform, maar variëren aanzienlijk op basis van specifieke meteorologische omstandigheden en de lokale omgeving:

Intensiteit overdag

De duidelijkste manifestatie is de ervaring van uitzonderlijk hoge maximumtemperaturen overdag. Deze temperaturen kunnen veel hoger oplopen dan de typische zomertemperaturen, soms tot 40°C (104°F) of zelfs hoger in veel gematigde en subtropische gebieden. 

De intensiteit van directe zonnestraling speelt ook een grote rol, vooral onder de heldere hemel die kenmerkend is voor hogedruksystemen.

Nachtelijke warmte

Een cruciaal en vaak onderschat aspect van een gevaarlijke hittegolf zijn verhoogde minimumtemperaturen. Wanneer de nachttemperaturen hoog blijven, worden zowel het menselijk lichaam als veel ecosystemen beroofd van voldoende verlichting. 

Dit vermindert het vermogen van het lichaam om af te koelen en te herstellen van de hittestress overdag, waardoor het risico op hittegerelateerde ziekten en sterfte aanzienlijk toeneemt, vooral tijdens langdurige gebeurtenissen. Tropische nachten, waar de temperatuur niet onder 20°C (68°F) zakt, kunnen bijzonder stresserend zijn.

Vochtigheid

Het vochtgehalte in de atmosfeer heeft een grote invloed op de manier waarop warmte wordt waargenomen en op de algehele impact ervan:

• In vochtige klimaten: Hittegolven worden vaak gekenmerkt door hoge dauwpunten. Een hoge luchtvochtigheid belemmert het vermogen van het lichaam om zichzelf af te koelen door zweten en verdamping, waardoor de omstandigheden aanzienlijk heter en drukker aanvoelen dan de luchttemperatuur alleen suggereert. Dit effect wordt vaak gekwantificeerd met behulp van de hitte-index of "voelt aan als" temperatuur.
• In droge gebieden: Terwijl de luchtvochtigheid laag is, worden hittegolven gedomineerd door intense zonneschijn en zeer hoge luchttemperaturen. De lage luchtvochtigheid kan leiden tot snelle verdamping van oppervlakken en lichamen, maar de intensiteit van de hitte kan nog steeds extreem gevaarlijk zijn en het risico op uitdroging is hoog. Droge hitte verhoogt ook aanzienlijk het risico op bosbranden.

Hoe hittegolven worden geclassificeerd

Gezien de regionale verschillen is er niet één algemeen aanvaarde definitie of classificatiesysteem voor hittegolven. Meteorologische en volksgezondheidsinstanties classificeren of beschrijven hittegolven echter gewoonlijk aan de hand van een combinatie van de volgende criteria:

1. Maximale temperaturen:
   
   • De intensiteit wordt vaak gedefinieerd door hoeveel de dagelijkse maximumtemperatuur een bepaald percentiel van de historische temperatuurverdeling voor die specifieke datum of periode overschrijdt (bijv. overschrijding van het 90e of 95e percentiel over een klimatologische referentieperiode van 30 jaar). Deze relatieve drempel helpt om rekening te houden met regionale klimaatverschillen.
   • Sommige definities hanteren ook absolute temperatuurdrempels (bijvoorbeeld meer dan 35°C, 40°C of zelfs hoger gedurende een bepaald aantal dagen), vooral in regio's waar zulke temperaturen relatief zeldzaam zijn.
   • De specifieke drempel die wordt gekozen, hangt vaak af van de kwetsbaarheid van de lokale bevolking en infrastructuur.
2. Minimumtemperaturen:
   
   • Steeds vaker bevatten definities van hittegolven, vooral die welke gericht zijn op de resultaten voor de volksgezondheid, criteria voor hoge nachtelijke minimumtemperaturen.
   • Aanhoudende warme nachten zijn een kritieke factor in het verergeren van hittestress bij kwetsbare bevolkingsgroepen door fysiologisch herstel tijdens de slaap te verhinderen. Metingen zoals het aantal opeenvolgende nachten boven een bepaalde temperatuurdrempel (bv. 20°C of 25°C) worden vaak gebruikt.
3. Duur:
   
   • Voor een hittegolf is meestal een minimumaantal opeenvolgende dagen nodig waarop aan de temperatuurcriteria wordt voldaan. Dit varieert gewoonlijk van 2 tot 5 opeenvolgende dagen, maar sommige definities kunnen een langere minimumduur vereisen.
   • Gebeurtenissen van langere duur zijn over het algemeen gevaarlijker en hebben meer impact. Sommige hittegolven, vooral diegene die verband houden met hardnekkige atmosferische blokkeringspatronen, kunnen een week, twee weken of zelfs langer aanhouden, wat leidt tot cumulatieve stress op systemen en bevolkingen.
4. Samengestelde indicatoren:
   
   • Om een vollediger beeld te krijgen van hittestress, maken sommige instanties gebruik van indices die meerdere factoren combineren zoals temperatuur, vochtigheid en duur. Voorbeelden zijn onder andere:
     
     • De hitte-index: Combineert de luchttemperatuur en de relatieve vochtigheid om de "gevoelstemperatuur" voor het menselijk lichaam in te schatten.
     • De natteboltemperatuur (WBGT): Een maat die wordt gebruikt om het effect van temperatuur, vochtigheid, windsnelheid en stralingswarmte op mensen in te schatten, vaak gebruikt voor gezondheid op het werk en sport.
     • De factor overtollige hitte (EHF): Houdt rekening met zowel de intensiteit van de hitte als de acclimatisatie van de bevolking aan de recente temperaturen.

Invloed van hittegolven

Hittegolven hebben wijdverspreide en vaak ernstige gevolgen in verschillende sectoren:

Menselijke gezondheid

De meest directe en ernstige gevolgen zijn die voor de menselijke gezondheid. Blootstelling aan extreme hitte kan leiden tot een reeks hittegerelateerde aandoeningen, van mildere aandoeningen zoals warmte-uitslag en kramp tot ernstigere en mogelijk fatale aandoeningen zoals hitte-uitputting en een hitteberoerte. 

Hittestress kan ook reeds bestaande gezondheidsproblemen verergeren, vooral hart- en vaatziekten, ademhalingsaandoeningen en nieraandoeningen, wat leidt tot meer ziekenhuisopnames en sterfte.

Kwetsbare groepen worden onevenredig zwaar getroffen, waaronder:

• De ouderen
• Zuigelingen en jonge kinderen
• Zwangere vrouwen
• Personen met chronische ziekten
• Buitenwerkers en sporters
• Bevolking met een laag inkomen zonder toegang tot adequate koeling
• Zij die sociaal geïsoleerd zijn

Zoals eerder benadrukt, draagt langdurige nachtelijke hitte in grote mate bij aan sterfte als gevolg van hitte, omdat het lichaam 's nachts niet kan herstellen.

Landbouw

Hittegolven vormen een grote bedreiging voor de productiviteit van de landbouw:

• Schade aan gewassen: Hittestress kan schade toebrengen aan gewassen in verschillende ontwikkelingsstadia, waardoor de opbrengst daalt en de kwaliteit achteruitgaat. Het kan cruciale processen zoals bestuiving, zaadzetting en vruchtontwikkeling verstoren.
• Stress bij vee: Vee lijdt onder blootstelling aan hitte, wat kan leiden tot verminderde gewichtstoename, verminderde melk- of eierproductie, voortplantingsproblemen en verhoogde sterfte.
• Timing is cruciaal: hitte tijdens gevoelige groeistadia (zoals bloei of graanvorming bij gewassen) kan bijzonder schadelijk zijn en leiden tot aanzienlijke economische verliezen. Hitte verhoogt ook aanzienlijk de vraag naar water voor irrigatie en vee.

Infrastructuur

Hittegolven zetten kritieke infrastructuur zwaar onder druk:

• Elektriciteitsnetten: Staan onder immense druk door de stijgende vraag naar elektriciteit voor airconditioning en koeling, waardoor het risico op stroomstoringen en black-outs toeneemt.
• Vervoer: Wegen kunnen verzakken en smelten, spoorrails kunnen kromtrekken door thermische expansie wat leidt tot snelheidsbeperkingen en vertragingen, en start- en landingsbanen van vliegvelden kunnen worden aangetast, wat gevolgen heeft voor vliegoperaties.
• Watervoorziening: Systemen kunnen onder druk komen te staan als de vraag naar water toeneemt voor drinkwater, irrigatie en koeling, vooral als hittegolven samenvallen met droogte of deze verergeren.

Bosbranden en ecosystemen

Hoge temperaturen verhogen de verdampingssnelheid aanzienlijk, waardoor het bodemvocht en de vegetatie uitdrogen. Dit creëert omstandigheden als een tondeldoos en verhoogt het risico op en de intensiteit van bosbranden aanzienlijk. 

De brandweerindex wordt vaak gebruikt om het risico op bosbranden tijdens hete en droge omstandigheden te controleren en te voorspellen, omdat het factoren zoals temperatuur, windsnelheid, vochtigheid en beschikbaarheid van brandstof integreert.

• Aquatische ecosystemen: Zijn kwetsbaar als de watertemperatuur stijgt, wat leidt tot lagere opgeloste zuurstofniveaus, die vissen en ander waterleven kunnen stressen of doden.
• Terrestrische ecosystemen: Ervaren hittestress op planten en dieren, mogelijk leidend tot afsterven van vegetatie en veranderingen in gedrag en verspreiding van soorten.

Hittegolven en droogte

Hittegolven en droogteperioden zijn vaak met elkaar verbonden, waardoor gevaarlijke, samengestelde extreme gebeurtenissen ontstaan die meer impact hebben dan elk fenomeen afzonderlijk:

Droogte versterkt hittegolven

Als de grond droog is door droogte, wordt er minder zonne-energie gebruikt voor verdamping (latente warmte) en gaat er meer energie naar het verwarmen van de lucht (voelbare warmte). 

Door dit gebrek aan verdampingskoeling kan de oppervlaktetemperatuur veel hoger oplopen dan boven een vochtige bodem, waardoor de intensiteit van de hittegolf toeneemt.

Hittegolven kunnen droogtes verergeren

Omgekeerd zorgen de hoge temperaturen en de verhoogde zonnestraling tijdens een hittegolf voor een aanzienlijke toename van de verdamping van landoppervlakken en watermassa's en een toename van de transpiratie van planten. 

Dit leidt tot een snellere uitputting van bodemvocht en oppervlaktewatervoorraden, waardoor de bestaande droogte verergert of zelfs een droogte begint.

Terugkoppellussen en samengestelde gevolgen

De wisselwerking tussen hitte en droogte kan positieve terugkoppelingen creëren. Een hittegolf droogt het landschap uit, waardoor de daaropvolgende hittegolf nog heter wordt. 

Deze cyclus wordt steeds zorgwekkender door de klimaatverandering. De combinatie van extreme hitte en waterschaarste is bijzonder gevaarlijk voor de landbouw, de watervoorraden en de ecosystemen, en kan leiden tot het op grote schaal mislukken van oogsten, ernstige watertekorten en een verhoogde boomsterfte, met aanzienlijke gevolgen voor de economie en het milieu. 

In sommige regio's kunnen langdurige en intense hittegolven - vooral die welke gepaard gaan met hardnekkige blokkerende hogedruksystemen - een primaire oorzaak zijn van het ontstaan of verergeren van droogte doordat ze het vermogen van het systeem om de toegenomen verdampingsvraag aan te kunnen overweldigen.

De gevolgen van hittegolven begrijpen en aanpakken

Samengevat is een hittegolf veel meer dan een paar hete dagen. Het is een complex meteorologisch fenomeen dat voornamelijk wordt aangedreven door aanhoudende hogedruksystemen, gekenmerkt door langdurige perioden van abnormaal hoge temperaturen, met inbegrip van cruciaal verhoogde nachtelijke minima. 

De definitie varieert per regio, maar wordt meestal geclassificeerd aan de hand van temperatuurdrempels (absoluut of relatief), duur en soms samengestelde indices. De gevolgen van hittegolven zijn aanzienlijk en verstrekkend en hebben invloed op de menselijke gezondheid, de landbouw, kritieke infrastructuur en natuurlijke ecosystemen. 

Bovendien zijn hittegolven onlosmakelijk verbonden met droogte en versterken ze vaak elkaars effecten in gevaarlijke samengestelde gebeurtenissen. 

Inzicht in de veelzijdige aard van hittegolven en hun interacties met andere klimaatextremen is essentieel voor effectieve voorspellingen, paraatheid voor de volksgezondheid, planning van infrastructuur en het opbouwen van klimaatbestendigheid in een opwarmende wereld.