Een redelijk uitgebreide analyse over storm Poly (05.07.2023)

Storm Poly - Analyse

Ik heb zojuist een uur of 3 besteed aan het analyseren van zeer zware zomerstorm Poly, de storm van 5 juli 2023. Het is geen perfecte analyse, er kunnen dus fouten in zitten, maar ik heb geprobeerd om de analyse zo correct mogelijk te maken. In deze analyse ga ik in op het ontstaan van de stormdepressie, de mogelijke sting jet, de intensiteit van de storm, de frequentie van een storm zoals deze en de gevolgen van storm Poly.

Nederland had op 5 juli 2023 te maken met de zwaarste zomerstorm sinds het begin van de metingen in Nederland. Deze storm kreeg de naam Poly toegewezen. Op het hoogtepunt van de storm werd er in IJmuiden een uurgemiddelde windkracht 11 (30 m/s) gemeten in combinatie met windstoten die extreem zwaar waren. Qua windstoten werd er een julirecord behaald, qua de uurgemiddelde windsnelheid zelfs een zomerrecord.

Poly ontstond op 4 juli 2023 als een randstoring binnen een groter lagedrukgebied. Op dat moment lag de jetstream op de Benelux gericht. Daarnaast was er sprake van een ongewoon hoge SST door de recordwarme junimaand (19,3 graden Celcius), de precieze invloed van de zeer hoge SST op de ontwikkeling van een venijnige randstoring zoals Poly is nog niet onderzocht. Een hoge SST geeft wel convectieve energie af, het heeft bijvoorbeeld een belangrijke invloed op de mate van kustconvergentie. Het KNMI heeft in de guidance van 22 februari 2024 een convectie gedreven ontwikkeling van Poly niet uitgesloten, wat overeenkomt met de theorie dat het warme zeewater invloed heeft gehad op de windverschijnselen.

Het lagedrukgebied lijkt een extratropische cycloon (ETC) van het type Shapiro-Keyser. Er is een T-bone structure zichtbaar is in de synoptische kaarten (figuur 1), dit is typisch voor een Shapiro-Keyser depressie. Een Shapiro-Keyser depressie heeft een verhoogde kans op een RaCy. Een RaCy staat voor Rapid Cyclogenesis, het is het extratropische equivalent van een tropisch RI-proces. Met 24 sin φ / sin 60° wordt de criteria van een RaCy berekend. Het Φ-symbool staat voor de breedtegraad, deze is ~52 op onze breedtegraad. 24 sin 52 ≈ 0,788. (24 x 0.788)/0.788 ≈ 24. Dit houdt in dat de luchtdruk met 24 hPa/24u moet zakken om te voldoen aan de criteria voor een RaCy-proces op onze breedtegraad. Bij de ETC die verantwoordelijk is voor Poly is de luchtdruk met 25 hPa (1.012 > 987) gedaald binnen 24u, er is dus sprake geweest van een RaCy-proces.

De kans is aanzienlijk dat er sprake was van een sting jet bij Poly. Een sting jet kan zich ontwikkelen wanneer een Shapiro-Keyser depressie uitdiept. Een ETC heeft een warme conveyor belt en een koude conveyor belt. De warme conveyor belt beweegt zich gelijk aan het koufront aan het oppervlak, het stijgt dus boven het warmtefront binnen de ETC. Het vocht dat de warme conveyor belt met zich meedraagt verdampt en het wordt een cloud head. De koude conveyor belt beweegt zich gelijk aan het warmtefront op het aardoppervlak. De koude conveyor belt wikkelt zich om het koufront. Binnen de cloud head ontstaat de sting jet. Wanneer er een sting jet ontstaat, dan is er in eerste instantie sprake van een fenomeen genaamd evaporative cooling. Bij evaporative cooling koelt een luchtmassa af door verdamping. De evaporative cooling zorgt ervoor dat, binnen de cloud head, de jet van ~4 km hoogte daalt. Tijdens het daalproces komt er neerslag in de jet, dat verdampt, waardoor de jet kouder en zwaarder. De jet valt daardoor naar het aardoppervlak, een downdraft. Wanneer de jet het aardoppervlak bereikt, dan zijn exceptioneel zware windstoten (≥40 m/s) op 10 meter hoogte mogelijk.


In het geval van Poly waren er meerdere signalen die duidden op het sting jet fenomeen. Op de waterdamp kaarten was duidelijk te zien dat er een dry intrusion in het lagedrukgebied zat (figuur 2). Op de satellietbeelden is de dry slot ook te zien (figuur 3), het gebied binnen de ETC waar weinig wolken te zien is. Deze dry slot zit op dezelfde locatie als de dry intrusion. Tevens is er sprake van de kenmerkende scorpion’s tail, wat ook een indicator is van een mogelijke sting jet. Een scorpion’s tail heeft de vorm van een angel, dat is de cloud head. Daarnaast werden de zwaarste windstoten (≥32 m/s) waargenomen op het tijdstip waarbij de mogelijke sting jet aan land kwam. Het extreem intense windveld was erg kleinschalig, minder dan 100 km in omvang, wat overeenkomt met het sting jet scenario. Over het algemeen zijn er veel indicaties dat er sprake is geweest van een sting jet, wat ongekend is voor de zomer in Nederland.

Het resultaat was dat er in IJmuiden een uurgemiddelde 11 Beaufort (30.3 m/s tussen 8:00 en 9:00) werd gemeten met windstoten van ~40.6 m/s. Het KNMI heeft de 30.3 m/s afgerond naar 30 m/s en de ~40.6 m/s afgerond naar 41 m/s. In IJmuiden was er sprake van de zwaarste storm sinds 25 januari 1990 op basis van de combinatiefactor windstoten (3s-periode) en de uurgemiddelde windsnelheid. Ook op Schiphol (~32.6 m/s) en de Houtribdijk (~36.0 m/s) werden er extreme windstoten gemeten voor de zomermaanden. Het hoogste tien-minuut gemiddelde dat werd gemeten bij Poly was 31.4 m/s. Het een-minuut gemiddelde ligt vaak ongeveer 14% hoger dan het tien-minuutgemiddelde. 31.4 m/s + 14% ≈ 35.8 m/s, het een-minuut gemiddelde was dus een ruime windkracht 12. De Saffir-Simpson schaal (windschaal voor tropische cyclonen) hanteert het een-minuut gemiddelde. Als Poly een tropische cycloon was geweest, in plaats van een extratropische cycloon zoals alle lagedrukgebieden in Nederland, dan was Poly zeer waarschijnlijk geclassificeerd geweest als een categorie-1 orkaan.

Met een eenvoudige extrapolatie kan de frequentie van een storm zoals Poly berekend worden. Omdat de kwaliteit van het AWS-systeem en de geografische dekking vroeger minder was, is dit geen daadwerkelijke frequentie, het is slechts een indicatie. In 114 jaar tijd (sinds 1910) zijn er 68 stormen gemeten in Nederland die een uurgemiddelde van tenminste 10 Beaufort hadden. Daarvan waren er 4 zware stormen in de zomermaanden juni, juli en augustus.


27 augustus 1912: een windsnelheid van 27 m/s (10 Bft.) als uurgemiddelde.
12 augustus 1914: een windsnelheid van 26 m/s (10 Bft.) als uurgemiddelde.
25 juli 2015: een windsnelheid van 25 m/s (10 Bft.) als uurgemiddelde.
5 juli 2023: een windsnelheid van 30 m/s (11 Bft.) als uurgemiddelde.

Er zijn 4 zomerstormen geweest met een uurgemiddelde van tenminste 25 m/s, 3 zomerstormen met een uurgemiddelde van tenminste 26 m/s, 2 zomerstormen met een uurgemiddelde van tenminste 27 m/s en 1 zomerstorm met een uurgemiddelde van tenminste 30 m/s. Door het aantal jaren van de meetreeks te delen door het aantal events dat een bepaalde windsnelheid heeft overschreden kan de herhalingstijd worden uitgerekend. 114/4 = 28,5 jaar, 114/3 = 38 jaar en 114/2 = 57 jaar. Een zomerstorm met een uurgemiddelde van tenminste 25 m/s doet zich statistisch gezien iedere 28,5 jaar voor, een zomerstorm met een uurgemiddelde van tenminste 26 m/s statistisch gezien iedere 38 jaar en een zomerstorm met een uurgemiddelde van tenminste 27 m/s statistisch gezien iedere 57 jaar. Ongeveer een exponentiële toename van de herhalingstijden dus.


Door middel van deze herhalingstijden kan er een eenvoudige extrapolatie toegepast worden:
38/28,5 ≈ 1.33.
37.58 ≈ 1.5
(1.5 + 1.33)/2 ≈ 1.42
De tijdsfactor is ongeveer 1.42 per toename van 1 m/s op basis van de herhalingstijden.
57 x 1,42 ≈ een herhalingstijd van 80.9 jaar (28 m/s).
80.9 x 1.42 ≈ een herhalingstijd van 114.9 jaar (29 m/s).
114.9 x 1.42 ≈ een herhalingstijd van 163.2 jaar (30 m/s).

Op basis van deze eenvoudige extrapolatie, zonder rekening te houden met de meetkwaliteit en de geografische dekking in het verleden, komt een zomerstorm zoals Poly dus eens in de 163.2 jaar voor in Nederland. Hierbij heb ik alleen rekening gehouden met de hoogste uurgemiddelde windsnelheid die zijn gemeten tijdens de zware zomerstormen die zich hebben voorgedaan in het verleden en de zeer zware storm van 5 juli 2023.

Over het algemeen kan gezegd worden dat het voordoen van een ETC met vergelijkbare windsnelheden zeer zeldzaam is, wellicht een once-in-a-lifetime event. Diverse records zijn verbroken tijdens Poly waaronder de hoogste juliwindstoot, de hoogste juliwindstoot, de hoogste windstoot in de zomer in IJmuiden, de hoogste windstoot in juli op Schiphol, de hoogste storm gerelateerde windstoot op Schiphol, de hoogste windstoot in de zomer op de Houtribdijk, de hoogste uurgemiddelde windsnelheid tijdens de zomer, het hoogste luchtdrukgradiënt tijdens een storm en er zijn nog wel wat meer records die verbroken zijn. De gevolgen van Poly waren groot. In de loop van de ochtend van 5 juli 2023 kwam het maatschappelijke leven tot een stilstand, er werd voor tenminste €50.000.000 euro aan schade gemeld, tienduizenden mensen zaten tijdelijk zonder stroom, meerdere mensen raakten zwaargewond en er overleed 1 persoon in Nederland door de storm.