Wat betekent een opwarming in de stratosfeer?
11
In de winter van 2012-2013 werd een forse opwarming in de stratosfeer gevolgd door een winterse episode later in 2013. De compacte polar vortex kreeg namelijk rake klappen waardoor de kans op een blokkade significant ging toenemen. In mensentaal hebben we voor West-Europa nood aan een geblokkeerd stromingspatroon dat de straalstroom dwingt om volledig richting het zuiden van Europa te gaan.
Op die manier kan continentale koude uit Oost-Europa via een trekpaard boven Italië naar het westen vloeien. De ideale manier om sneeuw en flinke vrieskou tot in de Benelux te krijgen. Een nuttig filmpje over de betekenis van een opwarming in de stratosfeer.
Diverse lagen in de atmosfeer
Even kort samenvatten, zonder complexe bewoordingen. De stratosfeer is slechts 1 van de luchtlagen die deel uitmaken van de atmosfeer. Wetenschappers hebben deze luchtlaag altijd al bestudeerd, maar durven er nu linken zoeken met winterweer op het noordelijk halfrond. Ze zijn er immers van overtuigd dat hogedruk- en lagedrukgebieden profiteren van de complexe processen boven de troposfeer.
Alleen zijn de effecten voor ons weer niet altijd ‘live’ zichtbaar. Er heerst een zogenaamde downwelling van een opwarming in de stratosfeer richting de troposfeer.
- Wil je meer weten over deze fysische processen of fysica in het algemeen? Het nieuwste boek van Lieven Scheire is een aanrader
Als voorbeeld nemen we de toestand van de stratosfeer in 2009. In de linkerafbeelding (1) zien we een vrij normaal ‘voetafdruk’ (2) van een compacte polar vortex. De temperatuur op 10 hPa (30 km) loopt terug tot -80 / -90°C. In de afbeelding rechts (1) zien we een flinke opwarming in de stratosfeer. Deze zorgt voor een scherp afwijkende ‘voetafdruk’ (2).
Problemen in de stratosfeer brengen winterweer
Na de forse warming in de stratosfeer blijven de effecten begin februari 2009 niet uit. In Noord-Amerika dalen de temperaturen richting -30°C en ook West-Europa ontsnapt niet aan een fikse winterprik. Op 2 februari 2009 wordt tot 20 centimeter sneeuw gerapporteerd in Londen. Volgens onze collega’s van BBC was het de meest intensieve sneeuwval in ruim 20 jaar.
- De atmosfeer is uiteraard veel meer dan enkel de stratosfeer. Ontdek welke luchtlagen er nog zijn en hun impact op het weer.
Een statistiek die toch wel kan tellen voor de sneeuwfetisjisten hier op de website. De oorzaak van dit winters weerbeeld moeten we niet alleen zoeken in de onderste luchtlaag van de atmosfeer, ook de stratosfeer heeft hier haar duit in het zakje gedaan.
Reeds in januari 2009 werd een forse opwarming berekend door quasi alle weermodellen. In amper enkele weken tijd ging het kwik in de stratosfeer tot 50 graden omhoog. Van een ‘gezonde’ setting naar een compleet verstoorde stratosfeer. Eerder in dit artikel hebben we geschreven dat er een downwelling nodig is om de effecten ook te zien op het weerbeeld.
De omkering van de windsnelheden uit westelijke richtingen naar het oosten en dat met 200 km/u konden hun effect niet missen op het weerbeeld op het noordelijk halfrond.
Waarom koelt de stratosfeer af in de winter?
Hiervoor hebben we een logische verklaring. Door het gebrek aan zonlicht vanwege de stand van de aarde kan het in deze luchtlaag fors afkoelen. Normale omstandigheden resulteren in -80°C of lager. Een (forse) opwarming en vooral een Sudden Stratopsheric Warming (SSW in de volksmond) kunnen de arctische temperaturen fors gaan compenseren. Een natuurfenomeen waar wetenschappers nog steeds mee bezig zijn hoe het wordt veroorzaakt.
Mogelijk dat de interactie met de hoeveelheid sneeuw in Rusland/Siberië in direct verband staat met de hoeveelheid zonlicht die in de stratosfeer wordt geïnjecteerd. Hier zouden we dus de link moeten leggen met de afmetingen van een sneeuwdek in het noordelijk halfrond en de kansen op een SSW later in de wintermaanden. Iets wat Judah Cohen ook analyseert.
Gezonde stratosfeer, westelijke polar night jet
Hebben we een gezonde stratosfeer met arctische temperaturen gedurende de wintermaanden, dan is de windrichting hoofdzakelijk west op enige hoogte. Dit fenomeen hebben we te zoeken in de opbouw van het lagedrukgebied boven de Noordpool. Ten zuiden van deze koude lucht is de lucht warmer en ontstaan hogedrukgebieden (bijvoorbeeld: hogedrukgebied nabij de Azoren).
De fysica toont aan dat warme lucht naar de koudere gebieden vloeit en dus haar weg zoekt naar de Noordpool. Als laatste draait de aarde om haar as die de wind van west naar oost pusht. Voilà, de westelijke polar night jet is geboren en dat levert voor West-Europa veelal een zonale luchtcirculatie op.
Opwarming in stratosfeer en haar effect
We moeten voorzichtig zijn met een uitspraak te doen dat de opwarming in de stratosfeer meteen een gunstig effect heeft voor winters weer in Europa. Er zijn namelijk nog meer factoren/parameters die hun invloed laten gelden op de weerprocessen in de onderste km.
We kunnen er niet van onderuit dat een verstoring van het ‘normaal’ patroon binnen de stratosfeer een bepalende factor is voor een hogere kans op winterse configuraties in de weermodellen. Waar dat uiteindelijk zal gebeuren is niet te zeggen. Veelal loopt Noord-Amerika weg met de prijzen en kan het daar ijzig koud worden met bakken sneeuw en stormdepressies.
Laten we even teruggaan naar de 2de afbeelding in dit artikel. De rechtse variant van de polar vortex is duidelijk gebroken en in 2 delen gesplitst. We spreken van een Polar Vortex Split. We zien ook enkele pijltjes die de windrichting aanduiden. In de rechtse afbeelding is duidelijk een oostelijke component te zien die vanuit Oost-Europa naar West-Europa geprojecteerd staat. De typische westelijke luchtcirculatie wordt grondig verstoord. Het ontstaan van een gunstig weerpatroon in de winter is een stukje groter.
Op 2 februari 2009 zorgde deze setting voor een downwelling van jewelste in de troposfeer. Noord-Amerika werd geconfronteerd met een diepe noordelijke luchtcirculatie. Arctische luchtmassa’s rechtstreeks vanaf de Noordpool konden zich ontfermen over grote delen van Amerika. De effecten voor Europa waren ook niet mis. Hieronder het archief van GFS.
Bron images: Goddard Modeling and Assimilation Office at NASA Goddard Space Flight Center.
Sommige linkjes bevatten affiliate