Sudden Stratospheric Warming in januari 2021

Het staat al een tijd op de weerkaarten en het lijkt er nu ook daadwerkelijk van te komen: Een Sudden Stratospheric Warming (SSW) in januari 2021. Komende dagen stijgen de temperaturen in luchtlagen tot 50 km hoogte uiterst snel en krijgt de Polar Vortex een sterke klap. Kunnen we de invloed daarvan al zien op de weerkaarten? Ja en nee. Verhoogt de aankomende SSW de kans op winterweer in Europa? In deze blog zetten we alles op een rijtje.

• Samen met al onze fans, volgers en weerliefhebbers zijn we op weg naar 15.000 euro in de crowdfunding!

• Volg de weerupdates op de voet via Facebook en Twitter
• Volgen jullie al de weerberichten op Youtube?
• Bekijk het weerbericht voor de komende dagen

Deelnemen aan discussie? Ben je geïnteresseerd om deel te nemen als weeramateur of liefhebber van het weer aan het weerforum? Onderaan dit artikel krijg je bliksemsnel & gratis toegang tot alle reacties. Je kan ook je eigen weerfoto’s opladen.

De Polar Vortex

Collega’s bij NoodweerBenelux hebben al meermaals geblogd over de stratosfeer, over de polar vortex en over sudden stratospheric warmings (SSW). Ik verwijs dus graag naar deze artikels voor meer uitleg.

Voor deze blog is het voldoende te vermelden dat de stratosferische polar vortex een sterke luchtstroming is rond de Noordpool in de stratosfeer die van nature van west naar oost waait. Vergelijk het met de straalstroom maar dan op 10-50 km hoogte.

Siberian Sudden stratospheric Warming

Momenteel, en we hadden het aangekondigd, is er een sudden stratospheric warming aan de gang. In tegenstelling tot wat je op het eerste zicht zou denken is het geen advectie van warme lucht die voor de opwarming zorgt, maar wel compressie van lucht.

Vanwaar komt de opwarming?

De westcirculatie van de PV wordt verstoord door een groot gebied met hoge luchtdruk boven Siberië. Hierdoor wordt de straalstroom genoodzaakt om op en neer te gaan (verticale golven, waves) waardoor bepaalde opwaartse bewegingen kunnen doorbreken naar hogere luchtlagen (van de troposfeer naar de stratosfeer). Als de verstoring sterk genoeg is, vertragen ze de westelijke stroming van de PV en “stort deze in”. Vergelijk het met een tol die als hij snel draait stabiel is, maar zodra deze vertraagt begint te schommelen tot hij omvalt.

Een krachtige vertraging van de windsnelheden veroorzaakt door hoge druk nabij Siberië (die naar boven migreert) zorgt ervoor dat de westcirculatie van de polar vortex afzwakt en omkeert. De lucht wordt dan samengeperst, “valt naar binnen”, en door de toename in druk stijgt de temperatuur met wel 50°C op een paar dagen tijd.

Denk aan een fietspomp die gloeiend heet kan worden als je lucht samenperst. Zodra de gemiddelde zonale wind op 60°N op 10hPa (30 km) oostelijk wordt, spreken we over een Major warming.

Uit bovenstaande grafiek is het duidelijk dat de opwarming momenteel veroorzaakt wordt door een golf (wave) vanuit Siberië waardoor we spreken over een “Siberian Warming”. Het andere geval is een North Atlantic Warming waarbij de opwarming, zoals de benaming het weergeeft, start boven de Noord-Atlantische Oceaan. Die laatste komt minder vaak voor (1/3 vs 2/3).

We hebben dus momenteel te maken met een Major Siberian Sudden Stratospheric Warming. De laatste keer dat dit gebeurde was in december 2018. Het Europese weermodel had in november 2020 de SSW van januari al in de smiezen, straf!

Koppeling met de troposfeer

Het weer speelt zich echter af in de troposfeer, dus we zien niet meteen het effect van deze opwarming en omkering van de winden van de PV terug op onze “normale” weerkaarten. Echter, meestal een paar weken later, druppelt het effect naar beneden, naar de troposfeer waar voornamelijk de jetstream/straalstroom wordt aangetast. Die blijft/wordt dan zwakker waardoor deze sterker gaat meanderen.

Cruciaal in dat verhaal is de connectie, ofwel koppeling, tussen troposfeer en stratosfeer. Indien geen koppeling dan zal er ook geen effect te zien zijn. Op basis van de verticale plots is de stratosferische polar vortex en de troposfeer momenteel wel gekoppeld. Dat betekent dat deze een uitwerking zal hebben. De koppeling is te zien aan de windanomalie die van 10 mb (hPa) naar beneden aanwezig blijft (onderstaande video, blauwe kleur) wat duidt op oostenwind ipv westenwind (rode kleur).

Hoe gebeurt de koppeling

Het uitwerken van de stratosferische fluctuaties op de troposfeer gebeurt via dezelfde troposferische golven. De golven in de troposfeer die van west naar oost bewegen worden namelijk aanhoudend omhoog gestuurd (tegen het Siberisch hoog). In contact met de oostcirculatie van de PV geraken deze welvingen niet meer verder maar worden ze afgebroken.

Daarmee versterken ze de oostelijke component opnieuw. Bovendien nemen ze de oostelijke component mee naar beneden (naar de troposfeer) waardoor geleidelijk de oost-circulatie van de stratosfeer uitbreidt naar de troposfeer. De impact op het weer kan vanaf dan starten.

Onderstaande animatie toont het druppelen van de negatieve anomalie (blauw-paars) van de stratosfeer naar de troposfeer.

Impact op het weer

We zien dus wel een (zwakke) koppeling waardoor we ook verwachten dat de effecten zich zullen laten zien op de weerkaarten. Typisch zeggen we 4-6 weken, maar aangezien er nu reeds een koppeling is, verwachten we de effecten te kunnen zien tijdens de tweede helft van januari.

De grootste markante verandering lijkt zich te gaan afspelen in de Noordelijke Pacifische Oceaan waar een anticycloon zich zal vestigen op de plaats waar afgelopen weken een cycloon persistent aanwezig was. Dit patroon komt bovendien overeen met een La Nina patroon. Het verhoogt de kans op kouder weer in Noord-Amerika.

Een tweede verandering (of persistentie) kenmerkend voor de SSW is een hogedrukblokkade rond de Noordpool en rond Groenland. Echter, onderzoek toonde aan dat deze blokkades bij een North-Atlantic Warming veel standvastiger zijn.

Bij een Siberian Warming (die we nu hebben) zijn er meer variaties veroorzaakt door Rossby-waves. Ruggen en cyclonen wisselen elkaar in dat geval meer af boven de Noord-Atlantische Oceaan. Dit komt niet overeen met een constante NAO-configuratie, maar met een vaker voorkomen van NAO-.

Dus, als we echt consistent kouder weer willen zien in Europa, lijkt een North-Atlantic Warming beter. Evenwel verhoogt een Siberian Warming de kans op periodieke blokkerende hogedrukruggen wel. Bij voorgaande gelijkaardige SSW kwamen de meest negatieve NAO- configuraties voor tussen dag 20-40 na de SSW.

Bovendien starten we de SSW momenteel met een reeds geblokkeerd patroon over een groot deel van het noordelijk halfrond. Het ontbreken van een westcirculatie aan de onderkant van de stratosfeer kan (atypisch) de SSW tegenwerken. De oostcirculatie kan dan onvoldoende versterkt worden waardoor we sneller terug evolueren naar een gezonde, normale PV.

Het is ook cruciaal waar de sister vortices (delen van de polar vortex) terecht gaan komen. Het Europese weermodel duwt een deel van de PV richting Scandinavië waardoor de Noord-Atlantische straalstroom mogelijk versterkt wordt door een groter temperatuurcontrast. In dit geval krijgt West-Europa juist geen kouder weer (Noord-Europa wel).

Conclusie?

Het staat vast dat de sudden stratospheric warming in januari 2021 er komt, die is immers bezig. Het effect daarvan op het weer, afspelend in de troposfeer, is echter nog niet duidelijk. Als je mijn visie vraagt op basis van de wetenschappelijke onderzoeken tot nu toe en welke richting de weermodellen ons nu sturen, denk ik dat we weinig langdurig winterweer in Europa gaan krijgen door de SSW.

Het lijkt ,zoals vaak blijkt met een Siberian Warming, te gaan om een verhoogde kans op koude prikjes. Denk aan ruggen op de Atlantische Oceaan die voortbewegen.

Noord-Europa (Scandinavië) lijkt een grotere kans te maken op zeer streng winterweer, alsook Noord-Amerika. Uiteindelijk, als de brongebieden markant kouder worden is er minder nodig om de koude tot in de Benelux te brengen … Let’s see!