Monsoons

Op de avond van 11 juni 2015 begon het te regenen in Mumbai, India, en het hield niet op tot de volgende dag. Treinen liepen vertraging op. Een muur stortte in door het extra gewicht van het water. Er werden berichten geplaatst over het risico van aardverschuivingen in heuvelachtige gebieden van de stad. Twee mensen stierven als gevolg van de regenval. Toch heerste er een gevoel van opluchting in de stad. Zoals een nieuwsartikel in de New Indian Express het uitdrukte: “Mumbai glimlachte toen zware regenbuien de stad teisterden.”

De stad glimlachte, zogezegd, omdat deze storm een einde maakte aan een lange hittegolf. Voordat de regen begon, was het in mei zo heet dat asfaltwegen smolten. Op veel plaatsen in India zorgde de vochtigheid ervoor dat de hitte veel heter aanvoelde. Op één plaats bedroeg de hitte-index, die rekening houdt met zowel warmte als vochtigheid om aan te geven hoe heet het aanvoelt, meer dan 140°F. Nadat het begon te regenen, daalde de temperatuur toen wolken Mumbai schaduwden van de zinderende zon. Het was nog steeds warm – met hoge temperaturen boven de 80°F – maar veel koeler dan tijdens de hittegolf. Het begin van de regens begin juni betekende het einde van de droge winter en het begin van de natte zomermoesson.

Moessons zorgen voor de zeer natte zomers en droge winters die op bijna alle tropische continenten voorkomen. Een moesson is geen storm zoals een orkaan of een zomers onweer, maar een veel groter patroon van winden en regen dat een groot geografisch gebied beslaat – een continent of zelfs de hele aardbol.

Weer en klimaat verschillen sterk in de tropen en in de midden-latitudes, en het is niet alleen een kwestie van dat de tropen warmer zijn. In Europa, Noord-Amerika en andere midden-latitudegebieden ondergaan de temperaturen grote veranderingen gedurende de seizoenscyclus; weersverschijnselen in deze gebieden duren een paar dagen omdat hoge- en lagedruksystemen langzaam oostwaarts drijven en de locaties van warmere en koudere luchtmassa’s herschikken terwijl ze gaan. Hierdoor kan het de ene dag koel en regenachtig zijn en de volgende dag warm en zonnig. In tegenstelling daarmee veranderen tropische temperaturen niet veel gedurende het jaar. De seizoenscyclus boven tropische continenten wordt gekenmerkt door een schommeling tussen droge en natte perioden, veroorzaakt door moessons. Weersomstandigheden in de tropen – zoals tyfonen, onweersbuien en andere regenbuien – zijn in feite ingebed in de veel grotere moessons. Miljarden mensen leven in de moessonklimaten van Zuid-Azië, Afrika en de tropische Amerika’s, en elk voorjaar wachten zij op moessonregens die een einde zullen maken aan de winterse droogte, ook al kunnen zij ook desastreuze overstromingen veroorzaken. Vaak is er te weinig water of juist te veel.

Waar de moessons voorkomen

Als je op zoek bent naar moessons, moet je naar de tropen gaan. Daar ontstaat regen als warme en vochtige lucht opstijgt in de Intertropische Convergentiezone (ITCZ), die in een seizoenscyclus naar het noorden en zuiden schommelt, wat leidt tot patronen van uitgesproken natte en droge seizoenen (ontdek Waarom moessons voorkomen voor meer informatie over hoe dit werkt).

Moessons zijn echter niet overal in de tropen hetzelfde, omdat de specifieke locaties van continenten en oceanen van invloed zijn op de regionale patronen van wind en regen. Klassieke omstandigheden voor sterke moessons zijn te vinden waar de Indische Oceaan en de Stille Oceaan elkaar ontmoeten. Dit gebied omvat India en Zuid-Azië ten noorden van de evenaar en Australië ten zuiden van de evenaar. Sterke schommelingen tussen natte zomers en droge winters worden op die plaatsen aangetroffen als de ITCZ heen en weer beweegt over de evenaar. De Zuid-Aziatische moesson, waartoe ook de Indiase moesson behoort, is bijzonder sterk omdat de Himalaya en andere bergen de droge lucht in het noorden tegenhouden om de vochtige moessonregio te bereiken. Het seizoengebonden natte en droge gebied net ten zuiden van de Sahara-woestijn in West-Afrika en de Sahel is een ander klassiek moessongebied. Moessons komen ook in Amerika voor, maar zijn meestal zwakker dan in andere regio’s.

De geanimeerde kaart hieronder laat zien hoe de neerslag varieert gedurende een typisch jaar. De meeste neerslag valt in de tropen en schommelt met de seizoenen ten noorden en ten zuiden van de evenaar. Deze seizoensgebonden verschuiving in de plaats van de tropische neerslag wijst op een verschuiving in de plaats van de ITCZ en is de reden waarom er op tropische continenten verschillende natte en droge seizoenen zijn.

Azië, India en Australië

Met ’s werelds sterkste moessons strekt dit gebied zich uit van de Zuid-Chinese Zee tot in de Indische Oceaan en omvat het Azië en het noordelijke uiteinde van Australië. Van juni tot september valt de zomermoesson in Zuid-Aziatische landen als Vietnam, Thailand, Cambodja, Bangladesh, Laos, India en Pakistan. Van december tot februari verplaatsen de moessonregens zich ten zuiden van de evenaar naar Australië, terwijl Zuid-Azië droge moessonomstandigheden kent. Er is zelfs een Oost-Aziatische moesson die in de zomer regen brengt in China, Japan en Korea, maar deze wordt veroorzaakt door een ander type windpatroon dat samenhangt met de straalstroom.

De Amerika’s

Moessonwinden in de tropische delen van Noord-Amerika, Midden-Amerika en Zuid-Amerika zorgen ervoor dat de hoeveelheid neerslag varieert met de seizoenen, zelfs in gebieden waar neerslag overvloedig is en regenwouden goed gedijen. Van juni tot augustus, de zomermaanden op het noordelijk halfrond, valt er ten noorden van de evenaar meer neerslag in Costa Rica, Nicaragua, Panama en het westen van Mexico. Van december tot februari valt er ten zuiden van de evenaar meer regen in Brazilië. De Noord-Amerikaanse moesson brengt vocht van de warme wateren van de Stille Oceaan naar het zuidwesten van de VS, maar de meeste regen valt in Mexico, en de Amerikaanse staten Arizona en New Mexico liggen in de periferie van de moesson. Deze gebieden zijn over het algemeen droog, maar kunnen genoeg regen krijgen om een natuurbrand te blussen als er in de zomer vochtige moessonwinden waaien. Een gebied met zomerse neerslag langs de oostkust van de VS wordt geassocieerd met wat sommigen een mid-latitude versie van moessonregen zouden kunnen noemen.

Afrika

Tijdens de zomer op het noordelijk halfrond ligt de Intertropische Convergentiezone (ITCZ) boven Afrika ver ten noorden van de evenaar, net ten zuiden van de Sahara-woestijn in een gebied dat bekend staat als Sub-Saharisch Afrika. Vochtige winden waaien vanaf de Atlantische Oceaan en produceren regen zodra zij West-Afrika bereiken in landen als Mali, Niger, Ghana en Ivoorkust. Tijdens de zomer op het zuidelijk halfrond ligt de ITCZ ten zuiden van de evenaar en brengt regen naar zuidelijke Afrikaanse landen als Zimbabwe, Tanzania, Zambia, Malawi, Mozambique en Uganda. Ondertussen wordt Afrika ten zuiden van de Sahara bijzonder heet en droog in de winter wanneer lucht van hoog in de atmosfeer naar de grond daalt als onderdeel van de Hadley-circulatie.

Waarom moessons gebeuren

“De moessonwinden zijn formeel aangekomen in de stad,” vertelde de directeur-generaal van het Regionaal Meteorologisch Centrum van Mumbai, V.K. Rajeev, de Indiase pers op vrijdag 12 juni 2015, na een volle nacht met regen.

Hij verwees naar de winden, hoewel mensen zich meer zorgen maakten over de regens die net waren begonnen. Dat komt omdat moessonregens worden gecontroleerd door de wind en, in het algemeen, door de manier waarop lucht zich door de tropische atmosfeer beweegt, die dramatisch verandert aan het begin en einde van elke zomer.

Er zit een patroon in de wind.

Lucht beweegt zich door de tropische atmosfeer in een patroon dat de Hadley-circulatie wordt genoemd – warme lucht stijgt in de buurt van de evenaar, stroomt naar de polen, en daalt dan weer terug naar het aardoppervlak in de subtropen. De lucht stroomt langs het aardoppervlak van de subtropen naar de evenaar en dan begint de lus weer opnieuw.

Zonlicht, en de energie die het naar de aarde brengt, is de drijvende kracht achter de Hadley-circulatie. Zonlicht verwarmt land- en oceaanoppervlakken nabij de evenaar. Het opgewarmde oppervlak geeft energie af aan de atmosfeer, in de vorm van warmte en verdampt water. De lucht die aan de evenaar werd opgewarmd, en de waterdamp die ze bevat, stijgt op en verspreidt zich in de bovenste atmosfeer, ongeveer 10-15 kilometer boven het aardoppervlak. In de richting van de polen koelt deze lucht af en daalt neer naar het aardoppervlak in de subtropen, op 30 graden noorder- of zuiderbreedte van de evenaar. Als de lucht stijgt in de buurt van de evenaar en dan naar de polen stroomt, laat het een gebied met minder luchtmoleculen achter bij de evenaar. Dit is een gebied van lage druk omdat er een kleinere luchtmassa overblijft boven de evenaar. Lucht uit de subtopgebieden, ten noorden en ten zuiden van de evenaar, stroomt binnen om de ruimte op te vullen, waardoor de lus van de Hadley-circulatie wordt voltooid. Het gebied bij de evenaar met lage druk en convergerende, stijgende winden wordt de Intertropische Convergentiezone (ITCZ) genoemd. Waterdamp condenseert als lucht opstijgt en afkoelt in de ITCZ, waardoor wolken worden gevormd en als regen vallen. De ITCZ is vanuit de ruimte te zien als een band van wolken rond de planeet.

Als de aarde niet zou draaien, zouden de winden vanuit het noorden en zuiden rechtstreeks naar de Intertropische Convergentiezone waaien. Maar de aarde roteert – maakt elke dag een volledige draai om haar as – waardoor de wind op het noordelijk halfrond naar rechts draait en op het zuidelijk halfrond naar links. Dit betekent dat lucht die nabij het aardoppervlak naar de evenaar stroomt, ook naar het westen stroomt en wat wij de “passaatwinden” noemen, uitmaakt. Deze winden waren belangrijk voor de wereldhandel in de tijd toen goederen nog met zeilschepen tussen de continenten werden vervoerd. Het effect van de draaiing van de aarde op de winden wordt het Coriolis-effect of de Corioliskracht genoemd. Het beïnvloedt ook de beweging van oceaanstromingen en de draairichting in orkanen. Bewegingen die zich over honderden tot duizenden kilometers uitstrekken voelen de Corioliskracht. Kleinschaligere verschijnselen zoals tornado’s worden er niet door beïnvloed. (En in tegenstelling tot wat de legende doet geloven, is de richting waarin het water ronddraait in een toilet dat doorgespoeld wordt, te wijten aan het ontwerp van het toilet, omdat toiletten veel te klein zijn om de Corioliskracht te voelen.)

De manier waarop de passaatwinden naar het westen draaiden op hun weg naar de evenaar was van groot belang voor George Hadley, een 18e-eeuwse Britse jurist die zich meteorologie bezighield. Hij stelde voor dat het de draaiing van de aarde was die ervoor zorgde dat de winden naar de evenaar draaiden. Hij kwam met wat in wezen de eerste algemene theorie van de atmosferische circulatie was. In de loop der jaren hebben andere wetenschappers deze ideeën verfijnd en verder ontwikkeld, maar Hadley had wel een aantal basisprincipes correct. Vandaag de dag is de Hadley-circulatie in de tropen vernoemd naar George Hadley.

De Hadley-circulatie blijft niet het hele jaar door op dezelfde plaats, maar varieert met de seizoenen. Dit is de sleutel om te begrijpen waarom veel tropische gebieden over de hele wereld patronen van natte moessonzomers en droge winters hebben. De seizoensveranderingen in de Hadley-circulatie creëren de moessons van de wereld.

De winden veranderen gedurende het jaar.

In december en januari wordt het zuidelijk halfrond sterker door de zon verwarmd dan het noordelijk halfrond, zodat de warmste lucht – de lucht die opstijgt in de ITCZ – iets ten zuiden van de evenaar te vinden is. Winden van het noordelijk halfrond waaien over de evenaar in de richting van de ITCZ. In juni en juli wordt het noordelijk halfrond sterker verwarmd door de zon, zodat de ITCZ en de stijgende warme lucht iets ten noorden van de evenaar liggen en de winden vanaf het zuidelijk halfrond over de evenaar waaien om de ITCZ op het noordelijk halfrond te bereiken.

Als de ITCZ in de loop van het jaar van plaats verandert, veranderen ook de winden en de regens en de plaats waar het natte moessonweer zich voordoet.

Houd in gedachten dat de Corioliskracht op de evenaar van richting verandert: De wind draait naar rechts op het noordelijk halfrond en naar links op het zuidelijk halfrond. Dus wanneer lucht over de evenaar stroomt van het koude winterhalfrond naar de ITCZ op het zomerhalfrond, ondervindt het een verandering in de Corioliskracht. Hierdoor draaien de passaatwinden om en waaien ze naar het westen op het winterhalfrond en naar het oosten op het zomerhalfrond. Deze seizoensgebonden omkering van de winden was historisch zeer belangrijk voor de handel tussen Afrika en Azië; schepen voeren ’s winters van Azië naar Afrika en voeren dan terug wanneer de zomermoesson de wind van west naar oost deed draaien.

De zomermoesson is waar mensen vaak aan denken bij moessonomstandigheden: grote hoeveelheden regen. Maar de wintermoesson, waarin droge omstandigheden overheersen, maakt ook deel uit van het patroon. Tijdens de winter daalt lucht over tropische continenten als het deel van de Hadley Circulatie dat buiten de ITCZ ligt. Dalende lucht veroorzaakt hogedruk, en maakt wolken en regen ongewoon. De droge omstandigheden tijdens de winter kunnen zelfs tot droogte leiden als ze te intens zijn of te lang aanhouden.

Moessons worden beïnvloed door de geografie.

Geografie beïnvloedt de hoeveelheid regen die een gebied ontvangt als de ITCZ door de seizoenen beweegt. Tijdens de winter op het noordelijk halfrond ligt de ITCZ bijvoorbeeld ten zuiden van de evenaar en vallen de moessonregens in Noord-Australië. De winden op laag niveau waaien zuidwaarts in de richting van de ITCZ en nemen vocht op wanneer ze over de warme, tropische oceaan bewegen.

Tijdens de zomer op het noordelijk halfrond ligt de ITCZ ten noorden van de evenaar en vallen er moessonregens in India en andere delen van Zuid-Azië doordat de winden vanaf de tropische oceaan noordwaarts naar het land waaien, terwijl het noorden van Australië te maken krijgt met zeer droge omstandigheden doordat de lucht daalt.

De locatie van moessonregens wordt beïnvloed door het feit dat land de warmte niet zo goed kan vasthouden als de oceaan. Wanneer intens zomerzonlicht het land raakt, wordt de energie geabsorbeerd en snel teruggeleid naar de atmosfeer. Wanneer het zonlicht in de zomer de oceaan raakt, wordt de zonne-energie door het water vastgehouden en kan het zich naar beneden vermengen en tientallen tot honderden meters onder het oppervlak worden opgeslagen. Dit betekent dat in de zomer de lucht boven het land meer wordt verwarmd dan de lucht boven de oceaan, waardoor de ITCZ naar landgebieden verschuift. In regio’s waar continenten ten noorden of ten zuiden van de evenaar liggen, zoals in Azië en Australië, zorgt dit ervoor dat de ITCZ tijdens het zomerseizoen verder van de evenaar verschuift.

Wat beïnvloedt de hoeveelheid regen?

Er is van jaar tot jaar variatie in de hoeveelheid moessonregen tijdens de zomer. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat tijdens El Niño-omstandigheden, wanneer de Stille Oceaan in de buurt van de evenaar bijzonder warm is, er tijdens de zomermoesson in India doorgaans minder regen valt. Tijdens La Niña-condities, wanneer de Stille Oceaan koel is, valt er tijdens de zomermoesson meer regen in India. Hoewel dit een algemeen patroon is, kan het niet worden gebruikt om precies aan te geven hoeveel regen er in een bepaalde zomer in India zal vallen. De sterkste El Niño-gebeurtenis in de 20e eeuw (1997-1998) had zelfs weinig effect op de Indiase moesson. Er moeten dus ook andere invloeden zijn op de hoeveelheid neerslag. Dit is een gebied waarop actief onderzoek wordt verricht.

Klimaatverandering kan moessons veranderen.

Volgens de meeste computersimulaties van het klimaat op aarde in de komende 50-100 jaar zal de regenval in de meeste moessongebieden toenemen naarmate het klimaat opwarmt als gevolg van de stijgende niveaus van broeikasgassen in de atmosfeer, zoals kooldioxide. In natte gebieden zal de regen waarschijnlijk toenemen naarmate het klimaat opwarmt, omdat warme lucht meer water kan vasthouden; als de winden niet veranderen, zal meer waterdamp in de atmosfeer meer regen produceren in de ITCZ. Boven de oceaan, waar de atmosfeer overvloedig van water wordt voorzien, is dit zeer waarschijnlijk, maar het is minder duidelijk hoe de hoeveelheid regen boven land kan veranderen als het klimaat opwarmt. Of de winden voldoende zullen veranderen om een groot effect op de neerslag te hebben, is eveneens onduidelijk. Tijdens het droge seizoen zal het land naar verwachting droger worden omdat de verdamping van het land in een warmer klimaat zal toenemen.

Terwijl de neerslag verandert als gevolg van de wereldwijde klimaatverandering, is er ook sprake van natuurlijke variabiliteit van jaar tot jaar. Andere veranderingen in de hoeveelheid neerslag kunnen worden veroorzaakt door luchtverontreiniging (zoals kleine deeltjes die vrijkomen bij de verbranding van kolen, olie en gas). De hoeveelheid moessonregen die elk jaar valt is zeer variabel, volgens regenregistraties in India die sinds de jaren 1880 zijn verzameld. In delen van India is de moessonregens sinds 1950 enigszins afgenomen. In de Filippijnen en andere gebieden in het westelijke deel van de noordelijke Stille Oceaan is de hoeveelheid moessonregen toegenomen. Zwakke moessonregens veroorzaakten in de jaren zeventig en tachtig droogte en hongersnood in grote delen van Afrika, maar de moessonregens in West-Afrika hebben zich sindsdien enigszins hersteld. Er zijn dus aanwijzingen dat de moessons veranderen, maar onderzoekers onderzoeken nog hoe de hoeveelheid moessonregens in de toekomst door klimaatverandering zal worden beïnvloed.

Moessons hebben gevolgen voor mensen

Gevolgen voor landbouw en economie

Boeren in moessongebieden zijn afhankelijk van de natte zomermaanden om gewassen te verbouwen. De moesson brengt echter niet altijd dezelfde hoeveelheid regen met zich mee, en variaties in de regen hebben gevolgen voor de landbouw en de economie.

In 2009 viel er bijvoorbeeld heel weinig regen tijdens de zomermoesson in India. In sommige gebieden viel slechts de helft van wat normaal is in het natte seizoen en konden de boeren hun gewassen niet planten. Veel dieren werden verkocht voor een fractie van wat ze normaal waard zouden zijn geweest, omdat de boeren wanhopig waren.

Van tarwe en rijst tot groenten, katoen en thee, Indiase boeren verbouwen een breed scala aan gewassen en het land gebruikt meer land voor gewassen dan enig ander land in de wereld (215 miljoen hectare). Gewassen zijn afhankelijk van regen en in India valt meer dan driekwart van de jaarlijkse regenval in de vier maanden van het zomerseizoen met de moesson. Maar in jaren waarin er minder regen valt dan gewoonlijk, sterven de gewassen op het veld of kunnen ze helemaal niet worden geplant. Bekijk de grafieken links om te zien hoe de hoeveelheid graangewassen die de boeren in India produceren (waaronder tarwe, rijst en gerst) zich verhoudt tot de hoeveelheid regenval. Meer dan de helft van de Indiase bevolking werkt in de landbouw, en de moessonregens zijn rechtstreeks van invloed op hun inkomen en levensonderhoud. De landbouw is goed voor meer dan 15% van het Bruto Binnenlands Product (BBP) van India, wat betekent dat wanneer de oogsten mislukken door te weinig regen, de economie daaronder lijdt.

Terwijl te weinig regen tijdens de zomermoesson de boeren op het land in benarde omstandigheden kan brengen, kunnen te veel regen en te harde wind de kustwateren onveilig maken, waardoor vissers in heel Zuid-Azië niet naar zee kunnen gaan om de vis te vangen waarvan zij voor hun inkomen afhankelijk zijn.

Moessonregens kunnen worden benut voor de opwekking van waterkracht, een waardevolle energiebron. Waterkracht levert momenteel 25% van India’s elektriciteit. Reservoirs worden gevuld tijdens de moessonregens in de zomer, waarna het water geleidelijk wordt vrijgelaten door dammen, die turbines laten draaien om het hele jaar door elektriciteit op te wekken. In de jaren dat er weinig moessonregens zijn, worden de reservoirs niet bijgevuld, waardoor de hoeveelheid hydro-elektrische energie die gedurende het jaar wordt geproduceerd, beperkt is.

Moessons en gezondheid

Omdat regio’s met een moessonklimaat duidelijk natte en droge seizoenen hebben, zijn ze vatbaar voor overstromingen en droogtes, die beide gevaarlijk zijn voor de gezondheid.

Tijdens zomermoessons kan hevige regenval overstromingen veroorzaken. Het krachtige overstromingswater kan slachtoffers verdrinken en gebouwen beschadigen, waardoor mensen zonder huis en kwetsbaar voor de elementen komen te zitten. Tijdens de zomermoesson van 2014 zijn in Pakistan en India bijna 300 mensen om het leven gekomen door aardverschuivingen en het instorten van huizen. De moessonoverstromingen in Australië in 2011 veroorzaakten ongeveer 4,5 miljard dollar schade.

De belangrijkste gezondheidsrisico’s tijdens het zomermoonseizoen zijn ziekten als cholera, dengue, chikungunya en malaria, evenals maag- en ooginfecties. Elk jaar, wanneer het zomermoonseizoen nadert, bereiden de Indiase ziekenhuizen zich voor op grote aantallen patiënten met deze ziekten.

Wanneer waterzuiveringssystemen door overstromingen in gevaar komen, kunnen ziekten als cholera zich verspreiden via onzuiver drinkwater. Ook broeden muggen die ziektes overbrengen in open containers die zich met regenwater vullen – van grote watertonnen en vijvers tot kleine kokosnootschalen. Muggen die malaria, dengue en chikungunya verspreiden, komen veel voor in de tropen. Omdat muggen meer plaatsen hebben om zich voort te planten tijdens de zomerse moessonregens, zijn er meer muggen. Dat leidt tot meer muggenbeten die ziekten verspreiden.

Tijdens de winter bieden wolken zelden schaduw en kan het droge landoppervlak niet afkoelen door verdamping, zodat hittegolven veel voorkomen. Minstens 2500 mensen stierven in een grote hittegolf die in 2015 over India trok, en meer dan 1000 stierven ongeveer een maand later door een hittegolf in Pakistan. De temperaturen in New Delhi bedroegen bijna 50°C. Water is schaars in deze tijd van het jaar, waardoor door water overspoelde ziekten veel voorkomen; deze ziekten verspreiden zich wanneer er te weinig water is voor een goede hygiëne.

Meningitis, waaraan een op de tien slachtoffers overlijdt, verspreidt zich tijdens het droge seizoen in Afrika ten zuiden van de Sahara wanneer woestijnstof in de lucht komt en wordt ingeademd. Gewoonlijk daalt het aantal gevallen bij de eerste moessonregens.