Gevolgen van een koudeput in de zomer zijn niet te onderschatten
0
Recent onderzoek toont aan dat de globale weermodellen nog steeds moeite hebben met het verwachten van de intensiteit van temperatuurextremen in winter en zomer. Dit geldt in het bijzonder voor het verwachten van koude dagen in onze zomer. Heeft dit te maken met een onderschatten of overschatten van de amplitude van de Rossby-golven en daarmee een te kleine of juist te grote noord-zuid uitwisseling van warmte en koude?
Eerder onderzoek
Aanleiding tot dit onderzoek is het toenemend aantal weerextremen. Worden deze extremen wel goed verwacht? Eerder onderzoek toonde al aan dat de intensiteit en duur van temperatuur extremen samenhangt met de amplitude van Rossby-golven in de straalstroom.
Wanneer de amplitude van een grote Rossby-golf niet goed verwacht wordt, heeft dat vanzelf gevolgen voor de synoptische ontwikkelingen stroomafwaarts, dus ten oosten van deze golf.
Koude en warme dagen in de temperatuur op 850 hPa
In dit nieuwe onderzoek gebruikte men de temperatuur op 850 hPa (T850) en meridionale wind op 300 hPa (v300) uit ECMWF ERA5 reforecasts, GEFS reforecasts en ECMWF operationele verwachtingen. De validatie gebeurde enkel op synoptische schaal (2×2 graden).
Eerst worden per seizoen, winter of zomer, de dagen met T850 extremen gedefinieerd: de dagen waar T850 behoort tot de koudste 10% of de warmste 10% van de ERA5 klimaatset voor die datum. Met de v300 wordt ook een maat voor de amplitude van de Rossby-golf (op 300 hPa) berekend.
Resultaten en analyse
Eerste resultaat, zie figuur hierboven: de GSS (1 = perfect, 0 = zonder waarde) voor dagen met T850 extremen in de winter is duidelijk hoger (beter) dan die in de zomer, en dit ondanks het feit dat T850 in de winter meer varieert dan in de zomer. Bij de koude extremen is dit verschil nog wat groter dan bij de warme extremen. Dit geldt voor alle verwachtingen van +12 tot +240.
De gemiddelde fout in de T850 (dus gemiddeld over alle, niet alleen de koude of warme, dagen) vertoont een bijpassend patroon, zie figuur hierboven. In de zomer is het in de verwachting in de noordelijke gebieden te koud en in de subtropen te warm. De verwachte noord-zuid T850 temperatuur gradiënt is dus te klein. Dat klopt met teveel koude extremen in het noorden en te veel warmte extremen in het zuiden. Dit zou kunnen wijzen op te weinig zuid-noord warmte advectie en noord-zuid koude advectie.)
Kijken we naar de standaard deviatie van de T850, zie figuur hierboven, dan is die in de verwachting in de zomer kleiner dan in de analyse, wat ook wijst op een afzwakking van de T850 extremen in de zomer. De onderzoekers zien alle resultaten niet alleen in de ERA5 reforecast, maar ook bij de GEFS reforecast en bij de operationele ECMWF verwachtingen.
De gevonden fout in de T850 blijkt inderdaad gekoppeld te zijn aan een te zwakke meridionale v300 in de zomer. Meer in detail: de slechtere score van de verwachtingen voor T850 bij warme extremen in de winter op hoge breedte en die bij koude extremen in de zomer op gematigde breedte zijn beide gekoppeld aan een zwakkere dan normale v300.
Gevolgen van een koudeput
De resultaten van het onderzoek suggereren dat onderschatting van de meridionale wind (behorende bij een onderschatting van de amplitude van de Rossby-golven) een fout introduceert in de verwachting van (koude) extremen in onze zomers. Ikzelf voeg daar aan toe: hierbij hoort ook een onderschatting in de regenextremen in onze zomers!
Want dat is wel duidelijk: koud weer in de tegenwoordige zomers hoort vaak niet alleen bij een lage T850 maar tegelijk bij een ‘koudeput in de bovenlucht’. En zo’n koudeput brengt, doordat de atmosfeer en de zeegebieden warmer zijn geworden, meer neerslag.
Verder onderzoek is nodig om uit te zoeken hoe dit komt, en waar de globale weermodellen verbeterd moeten worden. Mogelijk ligt de oorzaak bij het ontstaan van diepe convectie, typisch voor de zomer. Diepe convectie kan met de huidige modelresolutie van globale weermodellen helaas nog niet expliciet meegenomen worden, terwijl deze onweerscomplexen wel degelijk de hogere atmosfeer verstoren.
Referentie van de paper:
Doensen, O., Fragkoulidis, G., Magnusson, L., Riemer, M. & Wirth, V. (2024) Medium-range predictability of temperature extremes and biases in Rossby-wave amplitude. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1–13. Available from: https://doi.org/10.1002/qj.4875