Mathematics of Planet Earth

Transcriptie

1 Wintersymposium KONINKLIJK WISKUNDIG GENOOTSCHAP Mathematics of Planet Earth ZATERDAG 11 JANUARI 2014 UNIVERSITEIT VAN UTRECHT Academiegebouw (bij de Dom)

2 MATHEMATICS OF PLANET EARTH Het Wintersymposium 2014 van het Koninklijk Wiskundig Genootschap heeft deze keer als thema: Mathematics of Planet Earth (MPE2013). Onder deze noemer zijn in 2013 wereldwijd meer dan 100 instellingen en organisaties voor onderzoek en onderwijs actief. Een centrale vraag is: Wat is de rol van wiskunde bij het vinden van oplossingen voor de vele grote uitdagingen die er nu zijn? Voor Nederland was de opening van MPE tijdens de Nationale Wiskundedagen 2013; het Nieuw Archief voor Wiskunde, van september 2013, is helemaal gewijd aan MPE. Het wintersymposium op 11 januari 2014 vormt een afsluiting voor docenten. In dit symposium gaat de aandacht, na een inleiding op modellen, vooral uit naar uitdagingen die met water te maken hebben. Ferdinand Verhulst (Universiteit Utrecht) verzorgt een inleiding: Modellen in alle maten. Leo Maas (NIOZ, Universiteit Utrecht) vertelt over Zwaartepuntsdynamiek van de oceaan en onderwatergolven. Geert Lenderink (KNMI) spreekt over Neerslagextremen in een opwarmend klimaat: van waarnemingen en conceptuele modellen tot klimaatprojecties. Carel Eijgenraam (CPB) geeft een voordracht over: Efficiënte normen voor de bescherming van dijkringgebieden tegen overstromen. VOOR WIE? Het symposium is in de eerste plaats bestemd voor (aankomende) docenten wiskunde in het voortgezet onderwijs, maar ook andere belangstellenden zijn van harte welkom. VERDER zijn er verschillende stands aanwezig, o.a. van Epsilon Uitgaven, waar men voor een alleszins redelijke prijs Nederlandstalige uitgaven van hoge wiskundige kwaliteit kan kopen. PLAATS EN TIJD Het symposium wordt gehouden in het Academiegebouw van de Universiteit Utrecht, bij de Dom van Utrecht. Op zaterdag 11 januari 2014 is de zaal open vanaf 9.30 uur. Koffie en thee staan dan klaar. Het programma start om uur en eindigt ca uur. AANMELDING U wordt verzocht zich van tevoren on-line aan te melden via de website van het Koninklijk Wiskundig Genootschap ( wat doet het KWG congressen en symposia ). De kosten voor het symposium zijn 25 voor KWG-leden en 30 voor nietleden, lunch, koffie en thee zijn bij de bijdrage inbegrepen. U kunt zich desgewenst eerst online inschrijven als lid van het KWG. Uw bijdrage moet vóór 29 december 2013 worden overgemaakt op rekeningnummer NL41 INGB van het KWG te Amsterdam, onder vermelding van Wintersymposium 2014 (u ontvangt geen acceptgiro). U kunt zich ook nog na 29 december opgeven, maar dan wordt de bijdrage met 3 verhoogd en bestaat, gezien de grote belangstelling van de afgelopen jaren, het risico dat het symposium vol is. CERTIFICAAT Het is mogelijk om een certificaat van deelname te ontvangen. Indien u dit wenst kunt u dit bij de on-line aanmelding kenbaar maken door uw geboortedatum in te vullen. Nadere inlichtingen: Jenneke Krüger jenneke.kruger@gmail.com m:

3 PROGRAMMA Ontvangst met koffie en thee Inleiding: Modellen in alle maten. Ferdinand Verhulst Universiteit Utrecht Zwaartepuntsdynamiek van de oceaan en onderwatergolven. Leo Maas Universiteit Utrecht, NIOZ Pauze met koffie en thee Neerslagextremen in een opwarmend klimaat: van waarnemingen en conceptuele modellen tot klimaatprojecties. Geert Lenderink KNMI Lunch Efficiënte normen voor de bescherming van dijkringgebieden tegen overstromen. Carel Eijgenraam Universiteit Tilburg, CPB

4 MODELLEN IN ALLE MATEN Ferdinand Verhulst Universiteit Utrecht Het is nogal verwarrend dat het woord 'model' in veel betekenissen wordt gebruikt. In alle gevallen gaat het echter om een metafoor, dat wil zeggen een beschrijving van de werkelijkheid in termen van andere dingen. Bijvoorbeeld een differentiaalvergelijking voor de beweging van een voetbal. Of een poëtische beschrijving als: "zij waadde door een zee van tranen". De werkelijkheid zelf wordt hier min of meer beschreven, maar zelf is deze uniek en onvervangbaar. Hoeveel we van het model verwachten hangt af van het doel en de stand van de wetenschap. We zullen onderscheiden: o Globale modellen, vaak behoudswetten. o Conceptuele modellen, bijvoorbeeld het twee-dozen model voor de N-Atlantische oceaan-circulatie. o Lokale en tijdgebonden modellen zoals de weervoorspelling of het probleem van dijkverhoging. o Lange termijn en wereldomvattende modellen.

5 ZWAARTEPUNTSDYNAMIEK VAN DE OCEAAN EN ONDERWATERGOLVEN Leo Maas Universiteit Utrecht, NIOZ Als gevolg van temperatuur- en zoutgehalteverschillen is de oceaan doorgaans stabiel gelaagd in dichtheid. Hier zullen twee eenvoudige modellen besproken worden die de dynamiek van zo n gelaagde oceaan proberen te vangen. Het eerste, globale model formuleert de dynamiek van de oceaan in termen van de bewegingen van diens zwaartepunt. In de bewegingsloze, stabielgelaagde oceaan bevindt dit zwaartepunt zich recht onder het midden van het bekken, maar verwarming van de oceaan rond de evenaar en afkoeling nabij de polen drijven het zwaartepunt poolwaarts, hetgeen tot een interessante dynamiek kan leiden. Het tweede model beschouwt het gedrag van verstoringen van een stabiel en uniformgelaagde oceaan. Deze verstoringen uiten zich in de vorm van onderwatergolven. Deze golven lopen de diepzee in, reflecteren aan bodem en oppervlak en kunnen uiteindelijk, als gevolg van hun anormale voortplantingsgedrag, localiseren op specifieke locaties, golfaantrekkers genaamd.

6 NEERSLAGEXTREMEN IN EEN OPWARMEND KLIMAAT: VAN WAARNEMINGEN EN CONCEPTUELE MODELLEN TOT KLIMAATPROJECTIES Geert Lenderink KNMI Het wordt algemeen aangenomen dat het harder gaat regenen in een warmer klimaat. Deze verwachting berust op het feit dat warmere lucht meer waterdamp kan bevatten met ongeveer 7 % per graad. Waarnemingen van de extremen in de neerslagintensiteit geven echter een verband aan dat ongeveer 2 maal zo sterk is als verwacht. Dit verband wordt voornamelijk gevonden voor regen die uit convectieve (stapel) wolken valt. Met eenvoudige conceptuele modellen wordt onderzocht of en hoe we dit verband kunnen begrijpen. Daarna wordt in weer- en klimaatmodellen gekeken of dit verband gereproduceerd kan worden, en worden projecties voor de toekomst besproken.

7 EFFICIËNTE NORMEN VOOR DE BESCHERMING VAN DIJKRINGGEBIEDEN TEGEN OVERSTROMEN Carel Eijgenraam Universiteit Tilburg, CPB Absolute veiligheid tegen overstromen is vooral aan de kust onmogelijk. Bij het kiezen van de veiligheidsnorm ( hoogte van de dijk ) is het daarom onvermijdelijk om een maatschappelijke afweging te maken tussen de kosten van meer investeren en de opbrengst in de vorm van een lagere kans op overstromen. De auteur heeft een methode ontwikkeld die zowel antwoord geeft op de vraag wanneer te investeren, als op de vraag hoeveel dan te investeren. Het goedkoopste is om de verwachte schade bij overstroming ( = kans x gevolg) binnen grenzen te houden die afhangen van de investeringskosten. Hieruit is een veiligheidsnorm af te leiden. Omdat economische groei de schade bij overstroming verhoogt, is in de loop der tijd een daling van de overstromingskansen (= stijging van de veiligheid) nodig om de verwachte schade binnen de perken te houden. De normen voor overstromingskansen in de Waterwet zijn echter al meer dan 50 jaar constant. De minister van Infrastructuur en Milieu heeft aangekondigd in 2014 met een voorstel te komen, mede gebaseerd op deze resultaten, om in 2017 nieuwe veiligheidsnormen in te voeren.

8 PROFIELEN VAN DE SPREKERS Ferdinand Verhulst, (emeritus) hoogleraar Dynamische Systemen in Utrecht, studeerde astrofysica en wiskunde aan de Universiteit van Amsterdam. Hij werkte enkele jaren bij de Technische Universiteit Delft, vanaf de jaren 70 was hij verbonden aan de Universiteit Utrecht. In 1985 richtte hij de uitgeverij Epsilon op, tot 2005 een eenmansbedrijf. Ferdinand Verhulst is erelid van het KWG. Homepage: Leo Maas, werkzaam bij het Nederlands Instituut voor Zee Onderzoek (NIOZ), is sinds 2007 tevens hoogleraar in Dynamica van oceaan golven, aan de universiteit van Utrecht. Hij studeerde fysische oceanografie aan de Universiteit van Utrecht. Op onderzoeksgebied is Leo Maas vooral geïnteresseerd in theorie, experimenten en observaties in het veld van oceanografische en dynamische processen in vloeistoffen. Homepage: Geert Lenderink, werkzaam als onderzoeker bij het KNMI, studeerde wiskunde aan de Technische Universiteit Delft en is gepromoveerd aan de Universiteit van Utrecht op veranderingen in oceaanstromingen en klimaat. Hij combineert gegevens uit observaties met experimenten met weer en klimaatmodellen, onder andere met het doel om klimaatscenario s voor Nederland te maken. Zijn huidige onderzoek richt zich op de afhankelijkheid van extreme neerslag van temperatuur en vochtigheid. Homepage: Carel Eijgenraam studeerde econometrie aan de Universiteit van Amsterdam. Zijn werk voor het CPB ontving veel waardering, bijvoorbeeld de ontwikkeling van optimale beslissingsregels voor de omvang en het tijdstip van dijkverhogingen en zijn internationaal baanbrekend werk op het gebied van waterveiligheid en waterveiligheidsbeleid. Hij is voor zijn verdiensten op inhoudelijk en persoonlijk vlak benoemd tot Officier in de Orde van Oranje-Nassau. Zie ook: Een link naar de presentatie staat op deze pagina.