Stratosferische beschouwingen

Omdat er binnen de diverse media nogal wat  wordt "geroep-toetert" over de Polar Vortex, eerst nog maar eens even kijken wat dat nou precies is  Daarna een korte beschouwing over de interessante ontwikkelingen op termijn zoals de weermodellen daar mee op de proppen komen! 

Polar vortex
De beleving van het weerbeeld vindt altijd plaats aan de grond, want daar houden wij mensen ons meestal op. Maar het zijn juist de patronen hoog in de atmosfeer die sturend zijn voor de ontwikkelingen aan de grond. De zogenaamde ‘polar vortex’ vormt een belangrijk onderdeel van het omvangrijke complexe systeem in onze atmosfeer dat resulteert in ons weerbeeld aan de grond. De ‘Polar Vortex’ wordt gevormd door koude lucht rondom de polen,  vanaf 5 kilometer boven het aardoppervlak. Deze aanwezigheid van kou levert lagedrukwerking op in de bovenlucht.

Polar Vortex 17 november

Er dient onderscheid gemaakt te worden tussen enerzijds de troposferische polar-vortex (TPV) en anderzijds de stratosferische polar-vortex (SPV). Met de stratosferische polar-vortex wordt de eigenlijke polar-vortex bedoeld, een traag systeem welke zich manifesteert  in de stratosfeer op 12 tot 30 km hoogte ( 100 hPa tot 10 hPa). Zowel op langere als ook op kortere tijdschalen blijken de stratosfeer en de troposfeer gekoppeld te zijn. Zo leiden bv variaties in de stratosferische westenwinden enkele weken later tot soortgelijke variaties in de tropoferische westenwinden.

Rossby golven
Anderzijds kunnen de Rossby-golven zich tot in de stratosfeer voortbewegen (bergen, hogedrukgebieden) met als het gevolg dat ook de stratosferische jetstream gaat ``zwingen``. De windsnelheden nemen gedurende de daaropvolgende 2 tot 3 maanden gestadig af met als gevolg dat de polar-vortex zo instabiel wordt dat warme lucht tot in de hogere atmosfeer boven de Noordpool doordringen kan.

Rossby- (of planetaire) golven

Deze opwarming van de stratosfeer (major warming) leidt tot het uiteenvallen (2 helften) van de polar-vortex (een zgn. polar-vortex split). Boven het noordelijk halfrond zien we een overgang naar meer meridionale atmosferische stromingen (blokkades) met transport van koude arctische luchtmassa’s tot zuidelijke breedtegraden. Dit vindt plaats boven zowel de USA als boven Europa.

Algemeen kan men stellen;
-een sterke TPV leidt tot sterke westenwinden (zonaal) / positieve fase AO-NAO
-een zwakke TPV leidt tot verhoogde blokkades (meridionaal) / neg fase AO-NAO

Zwakke Polar-Vortex (kou)

Sterke Polar-Vortex (warm)

Slingerende straalstroom: afwisseling
Op de grens tussen deze zeer koude bovenlucht en de warmere lucht bevindt zich een relatief smalle zone waarin over een relatief kleine afstand grote temperatuursverschillen bestaan. Op (en als gevolg van) die scherpe overgang vinden we de straalstroom terug, de zone waarin zich de meest actieve depressies aan de grond ontwikkelen.

Goed tot zover duidelijk, of misschien toch niet ?
De oorzaak van "(sudden)stratospheric warmings" (SW) mag dan wel min of meer bekend en er zijn al boeken vol over geschreven en vele studies aan gewijd, het is en blijft echter een nogal technische materie die vooral ook de nodige (theoretische)kennis van de basis van de dynamica van de atmosfeer (quasigeostrofische benadering) vereist. Daarbij komt ook nog eens dat de neerwaartse werking van bijvoorbeeld de SSW (sudden stratospheric warmings) op de lagere atmosfeer (troposfeer) veel minder goed dynamisch wordt begrepen. Ofschoon het meeste van wat er in de stratosfeer gebeurt het gevolg is van de ontwikkelingen in de troposfeer geldt hetzelfde ook voor hetgeen zich in de andere richting afspeelt. We moeten dan dus ook zeer voorzichtig zijn met het 1 op 1 terugkoppelen van dit soort ontwikkelingen in beide richtingen. Veel eerder zal het een opstapelen van 1 op 2 dan wel 3 onzekerheden worden.

Feit is echter dat de stratosfeer in aanloop naar de winter en tijdens de wintermaanden door het ontbreken van zonlicht in het poolgebied steeds verder en verder afkoelt . Daarmee wordt de Polar Vortex steeds krachtigere en tegelijkertijd nemen ook de temperatuursverschillen tussen Pool en het subtropische hoog (en dus ook de sterkte van de zonale stroming -jetstream) verder toe .  Dit leidt ertoe dat we met een positieve AO gekoppeld met een extreem positieve NAO. De afgelopen wintermaanden kenmerkten zich juist door bovenstaand ontwikkelingen en daarmee de zachte winter in west Europa

"Ommekeer" in de maak
De afgelopen dagen zien we echter toch wel opvallende veranderingen optreden in zowel de troposfeer als ook in de stratosfeer. Deze veranderingen hebben vooral te maken met een zgn verhoogde wave-1 wave-2 activiteit welke ervoor zorgen dat de troposfeer en ook de stratosfeer zullen gaan opwarmen in plaats van afkoelen. Met name voor de stratosfeer is deze zgn wave-1 en wave-2 activiteit van belang. Een hoge wave-1 activiteit kan de vortex van de pool af duwen (displacement) en een SSW veroorzaken. Een verhoogde wave-2 activiteit kan er uiteindeliijk voor zorgen dat het tot een PV split komt. Anders gezegd: in plaats van een toename van de sterkte van de PV zwakt deze af. Dit zal vervolgens onherroepelijk resulteren in een neg. fase AO-NAO)

Vanaf 500 hPa tot op het niveau van 30 a 50 hPA zien we de komende periode (10 dagen) dus markante veranderingen plaatsvinden (split) die erop zouden kunnen wijzen dat het alom vertrouwden stromingspatroon op de schop gaat en we met belangrijk kouder weer (winter) te maken zullen gaan krijgen.

 

 Anomalie 500hPa drukvlak

Split 100hPA 17-11

Het is overigens alweer lang geleden dat we zo vroeg in het jaar een markante stratosferische opwarming mochten mee maken (heb nu even de jaartallen niet paraat). Mocht het de komende tijd inderdaad zo gaan komen dan biedt dit sinds langere tijd eindelijk weer eens wat perspectief voor de winter omdat de opwarming "bovenin" zich over de gehele linie van de komende winter zou kunnen "vastzetten"! Wordt vervolgd zullen we maar zeggen:  Fijne avond. 

@Alpenweer Twitter

Johann Geers,

Termen (Oberwallis, Zwitserland)