Sneeuwrijke aanloop richting krokus en wat is de rol van de stratosfeer?

De voorbije week zag het er in de modelruns dikwijls niet goed uit voor de noordelijke Alpen. Een dikke zuidwestcirculatie op de kaarten ging de neerslaghoeveelheden er beperkt houden. Maar stilaan mag er toch hoop gekoesterd worden. Het Russisch hoog is dan eindelijk toch van plan om zijn biezen te pakken, waardoor aanstormende NOM’s de komende tijd makkelijk de weg naar Midden-Europa gaan vinden. Wil dat dan zeggen dat de zuidföhn er uit gaat? Nee, dat niet. Maar we krijgen wel een meer afgewisselde föhn. De ene dag zuid, de daaropvolgende noord. Sneeuw dus, maar hou wel rekening met een stevige wind die soms ongemeen hard kan uitpakken.

De zuidkant heeft nog steeds de sneeuwrijkste papieren, de komende 24 uur blijft het daar trouwens nog rustig door sneeuwen. Maar de noordkant gaat regelmatig zijn graantje meepikken bij een sterk op en neer slingerende sneeuwgrens. Voor de allerlaagste dalen in noordelijk Oostenrijk blijft de kleur in hoofdzaak groen. Maar iets hogerop kan ook daar steeds meer sneeuw gaan vallen. In het avondbericht ga ik hier uitgebreid op in gaan. Maar in dit bericht wil ik het over iets anders hebben. Vanwaar nu dat andere weerpatroon? Het antwoord moeten we hogerop zoeken. In de stratosfeer.

Het voorbije weekend deelde reageerder Peet in de reacties deze plaat die voor komend weekend een sterk opgewarmde stratosfeer laat zien op zo’n 30 km hoogte. Hij vroeg zich af of dat in de loop van deze maand tot een winters weerpatroon kan leiden voor de Lage Landen. Dit artikel (H/T Breunis) licht een tipje van de sluier. Ook ik had het in vorige berichten al over een poolwervelsplit in januari. Maar wat is die poolwervel juist, en hoe kan dat bij ons tot winterweer of net anti-winterweer leiden? 

Sterk vereenvoudigd gezegd. De poolwervel is het gebied boven de poolgebieden in de stratosfeer (8 tot 50 km hoogte, tot zelfs nog hoger in de mesosfeer) waarin stevige westenwinden waaien. Een soort van straalstroom dus, maar dan nog hoger in de lucht, en over een veel grotere dikte. Ze ontstaat telkens in het winterhalfjaar wanneer heel het poolgebied in de duisternis zit. Door het gebrek aan zonlicht en UV-stralen koelt het gebied sterk af. En door het contrast met de warmere lucht op de meer gematigde breedten ontstaat er een frontale botsingszone waarin de lucht snel begint te bewegen. In de loop van de lente warmt de stratosfeer terug op en verdwijnt die poolwervel weer. Nu zal je dus geen poolwervel boven de Zuidpool vinden.

In normale omstandigheden is die poolwervel redelijk cirkelvormig en blijft die koude lucht erbinnen gevangen. Maar soms komen er onregelmatigheden in de stratosfeer voor, die die wervel …

… van vorm doet veranderen, ze doet verplaatsen, ze doet splitsen, of gewoon sterk in kracht doet afnemen. In zo’n geval kan die warmere lucht vanuit het zuiden de poolgebieden binnendringen, terwijl de koude poollucht net naar het zuiden kan bewegen.

In zo’n situatie zaten we de voorbije weken. Denk maar aan de ijskoude winter in de Verenigde Staten. Alleen was de split niet krachtig genoeg en ook net niet goed georiënteerd om het ook in West-Europa te laten winteren, terwijl het in Oost-Europa en de VS net stenen uit de grond vroor door de rechtstreekse import van arctische lucht.

Hoe worden die onregelmatigheden veroorzaakt? Wel, er zijn een drietal mogelijkheden. De eerste heeft te maken met het groter worden van de planetaire golven die ofwel vanuit de onderste atmosfeer (troposfeer) of net langs de bovenkant (mesosfeer) de stratosfeer binnendringen. Wanneer een luchtdeeltje in de straalstroom of in de poolwervel rond de aarde draait, gaat die in ideale omstandigheden gewoon rechtdoor gaan en blijft die dus even hoog ten opzichte van de grond. Maar door omstandigheden, bijvoorbeeld door een snelheidsverschil met de luchtlaag er net boven of onder, kan dat deeltje een soort van golfbeweging beginnen maken. Op en neer zoals in de rups op de kermis, of zoals de golven in de zee. Soms wordt die golfbeweging zo groot dat die golf omslaat en breekt, en dus even naar beneden beweegt. Die dalende beweging zorgt voor een lokale opwarming en dus verstoring in die poolwervel, waardoor die van plaats of vorm verandert. Op bovenstaande plaat zie je dat de golfbeweging sinds eind 2013 vooral aan de bovenkant van de stratosfeer heel groot is geweest, soms tot 2 km hoog. En dat die brekende golven nu al tot op 30 kilometer hoogte zijn genaderd. Daarom zie je dus die opwarming op de kaart die Peet eergisteren postte.

Een tweede mogelijkheid in het veranderen van de poolwervel heeft gewoon te maken met een hoeveelheid warmte (Eddy Heat) die vanuit de zuidelijkere breedtegraden rechtstreeks naar de polen wordt gebracht. Op deze grafiek kan je zien dat die hoeveelheid getransporteerde warmte begin januari bijna record hoog was. 

De derde mogelijkheid is het aardmagnetisch veld en de invloed van de zonnewind hierop. Zoals je wellicht weet zitten we momenteel in een (weliswaar klein) zonnemaximum met dus regelmatig enkele zonnestormen. Komen die geladen deeltjes van de zon in ons magnetisch veld, dan worden die naar de polen afgebogen. Daar veroorzaken zij het poollicht in de thermosfeer. Maar een aantal van die deeltjes dringt door tot in de stratosfeer om die daar dan op te warmen. En een in de meteorologische wereld gekend gevolg daarvan is dat de poolwervel wat meer richting Groenland opschuift, met Noord-Amerika dan in een koude luchtstroming en Europa dan aan de andere kant van die wervel aan de zachte kant. Eigenlijk ongeveer zoals de huidige situatie.

Je ziet het al. Er is geen eenduidig antwoord, want alles hangt nu eenmaal aan mekaar vast. Zoals steeds zijn er meerdere factoren in het spel die mekaar kunnen versterken of net verzwakken. Maar over een element moet ik het nog zeker hebben. Waarom zet die bovenaan opgewarmde stratosfeer niet door tot in de lagere etages en in de troposfeer zoals je op bovenstaande plaat kan zien? Want vorig jaar lukte het bijvoorbeeld wel. Volgens mij ligt het antwoord hierop bij de QBO (Quasi-biennial Oscillation). Momenteel zit die in een positieve fase, met dan sterke westenwinden boven de evenaarsgebieden in de lagere stratosfeer. En in zo’n situatie is de straalstroom en poolwervel boven onze hoofden sterker dan normaal. Zo sterk zelfs dat de verstorende elementen die ik daarnet aangehaald heb niet sterk genoeg zijn om die poolwervel volledig af te kunnen breken. Die positieve QBO en sterke straalstroom/poolwervel was ook de reden dat ik (en ook Hajo) in oktober zo pessimistisch was over de winterkansen van dit jaar. De Frederic-doctrine (als die tegen eind november / begin december nog zo sterk is wordt het niets deze winter), weet je nog? Achteraf is het natuurlijk altijd makkelijk praten, maar voorlopig lijkt het wel te kloppen.

Afsluitend nog even naar de stratosfeer verwachting kijken. De komende week gaat de poolwervel terug wat meer normaliseren, al is die nog niet perfect cirkelvormig. De split gaat er uit waardoor de snedigste kantjes van de Noord-Amerikaanse winter geleidelijk aan verdwijnen, op het uiterste noorden van de VS na. En ook de kleine rug boven Noord-Europa verdwijnt, waardoor ook het Russisch hoog het moeilijk krijgt om stabiel op zijn plaats te blijven zoals in de voorbije weken het geval was. En zo komen we terug bij het begin van het bericht. NOM’s krijgen het dus steeds makkelijker om tot diep in het Europese vasteland door te dringen. De aanloop richting krokus wordt dus echt wel neerslagrijk in de Alpen. En de laaglandwinter? Zet die nog maar even in de koelkast.