Aanloop winter: wat gebeurt er in de atmosfeer?

Iedereen die onze verwachtingen voor de ultralange termijn met enige regelmaat volgt, weet dat er allerlei factoren zijn die we in de gaten moeten houden om tot een seizoensverwachting te kunnen komen. Ze hebben elk op hun eigen manier invloed op het weer bij ons en hun onderlinge samenhang bepaalt, waar het met het weer uiteindelijk naartoe zou kunnen gaan, in het seizoen dat in de verwachting centraal staat.

Van de vier seizoenen, is de winter qua drukverdeling en de factoren die daarop van invloed (kunnen) zijn het meest overzichtelijk. Dit heeft onder meer met de laagstaande zon te maken, die minder lokale effecten veroorzaakt dan bij voorbeeld in de zomer het geval is. Het gevoel onder meteorologen is dan ook dat we, als we er al eens in zouden slagen om betrouwbare seizoensverwachtingen te gaan maken, er voor de winter het dichtste bij zijn. En ook bij die verwachting gaat het gewoon nog heel vaak niet (helemaal) goed.

Nu kijken we naar wat er in de atmosfeer gebeurt

In aanloop naar de eerste versie van onze winterverwachting zullen we een aantal van de factoren, waarvan we nu eigenlijk al weten dat ze in de wintermaanden een rol gaan spelen, alvast tegen het licht houden. We keken al naar de invloed van de zon, de start van de nieuwe zonnevlekkencyclus, de zeeën en de rol van ijs en sneeuw, vandaag staat de invloed van de atmosfeer centraal; de plek waar het weer zich afspeelt.

In de vorige delen van deze korte serie zagen we al hoe de zon, de zeeën en ijs en sneeuw elk op hun eigen manier warmte in de luchtlaag om de aarde brengen, of daar (vooral in het geval van het ijs en de sneeuw) juist weer aan onttrekken. De manier waarop de aardse atmosfeer, die eigenlijk altijd in beweging is, hierop reageert, bepaalt hoe het weer er in een gebied uitziet. En dat is overal en altijd anders.

In een hogedrukgebied bijvoorbeeld daalt de lucht. Dalende lucht warmt op en droogt uit. In hogedrukgebieden is het vaak dan ook droog en zonnig weer. Dat geldt natuurlijk vooral voor de zones op aarde waar die hogedrukgebieden dominant zijn. In het verhaal over de invloed van de zon hebben we ze al benoemd: je moet dan vooral denken aan de woestijngordels die de aarde rijk is, bij ons in de buurt bijvoorbeeld de Sahara.

Als de lucht stijgt, koelt hij af en wordt vochtiger. Er ontstaat bewolking en als die dik genoeg is, valt er regen uit. Denk aan de ITCZ, die we ook in het verhaal over de invloed van de zon besproken hebben: de zone met zware regen- en onweersbuien die de zon min of meer volgt op zijn tocht door de tropen. Dit is bij uitstek een plaats waar de lucht stijgt en dus – iedere dag weer – zware regen- en onweersbuien ontstaan.

Bij ons regeren de lagedrukgebieden

De gematigde zones, waar ook Nederland bij hoort, zijn de gebieden waar de lagedrukgebieden actief zijn, zagen we in het verhaal over de invloed van de zon. Feitelijk worden ze daarbij afgewisseld door hogedrukgebieden. Het bijzondere aan de gematigde zones is dat zowel de hoge- als de lagedrukgebieden bewegen. Dit komt doordat het hier hoog in de atmosfeer hard waait. De Hadleycellen, die we eerder al hebben benoemd, worden hoog in de atmosfeer door verschillende straalstromen van elkaar gescheiden; smalle zones met een erg sterke wind. Zo heb je de subtropische straalstroom, de in de winter erg sterke straalstroom boven de gematigde breedten waar ook wij mee te maken hebben en de arctische straalstroom.

Zo’n smalle band met hoge windsnelheden, hoog boven ons, ligt feitelijk op de plaats waar verschillende luchtsoorten bij elkaar komen. De overgang van de ene naar de andere gaat in de praktijk niet geleidelijk, maar meer met een sprong. Op de grens ontstaat dan zo’n smalle strook met harde wind. Voor het weer bij ons is de straalstroom op de grens tussen polaire lucht aan de noordkant en subtropische aan de zuidkant belangrijk. Vooral in de winter zijn de temperatuurverschillen aan weerszijden groot en kan hij behoorlijk sterk zijn.

In de gematigde breedten is de straalstroom de leverancier van lagedrukgebieden. Ze ontstaan steeds weer en trekken over het noordelijke en zuidelijke halfrond naar het oosten. Tussendoor is de luchtdruk hoger en gedraagt het weer zich als in een hogedrukgebied. Met de koude lucht bij ons aan de noordkant en de warmere aan de zuidkant, is de trekrichting van zo’n lagedrukgebied bepalend voor in welke luchtsoort wij terechtkomen. En dat kan het verschil betekenen tussen de normale, zachte en incidenteel koude winters die we hebben.

Het zijn de verschillen die het hem doen

De grote lijn is altijd wel bekend, maar het zijn hier de verschillen die het hem doen. Meestal worden de Nederlandse winters door een aanhoudende westcirculatie gedomineerd en maakt koude lucht alleen een kans als de wind tussendoor ook eens even een tijdje uit het noorden of oosten waait. Dit is een situatie die zich de laatste jaren steeds minder vaak lijkt voor te doen. Wat nog weleens gebeurt, is dat lagedrukgebieden een winter lang ineens een heel andere koers dan anders volgen, en bij voorbeeld langere tijd veel zuidelijker dan normaal uitkomen. In dat geval kan ook Nederland toch nog voor langere tijd in de koude lucht aan de noordkant ervan terechtkomen en beleven we ineens wel een (relatief) koude winter.

Om de lagedrukgebieden voor wat langere tijd naar het zuiden te kunnen duwen, zijn hogedrukgebieden nodig, óf boven het Poolgebied, óf boven Scandinavië. De eerste variant met hogedrukgebieden boven het Poolgebied hebben we de laatste jaren nog wel een aantal keren gezien, de tweede variant komt nauwelijks meer voor. Voor de winters bij ons is het dus meestal bepalend wat zich in het hoge noorden afspeelt en hoe onze straalstroom daar op reageert. Hoe zuidelijker die terechtkomt, hoe groter bij ons de kans op winterweer.

In een chaotisch systeem, waarin alles met elkaar samenhangt, is het natuurlijk heel lastig om ver van tevoren al te weten hoe de straalstroom zich in het winterseizoen zal gaan gedragen. Toch kennen we inmiddels een flink aantal factoren die hierbij zo hun invloed kunnen hebben en weten we ook steeds beter wat voor gevolgen je dan mag verwachten. We hebben het al over de invloed van de zeeën gehad. In de voorbije winter leken bij voorbeeld vooral de watertemperaturen van de Indische Oceaan en die langs de evenaar op de Grote Oceaan tussen Peru aan de ene kant en Australië en Indonesië aan de andere kant een grote invloed op het weer bij ons te hebben. Ze wakkerden de straalstroom alleen maar aan en de westcirculatie wist van geen wijken meer. Het gevolg was dat de winter op een groot deel van het Noordelijke Halfrond uitzonderlijk zacht verliep.

Vergeleken met die voorgaande winter, is de situatie zowel op de Indische Oceaan als op de Grote Oceaan 180 graden gekeerd.

Zouden deze twee gebieden ook de komende winter dominant zijn, dan kon er weleens een heel ander beeld uit de bus komen. Meestal is het echter niet zo eenvoudig. Iedere winter kent zijn eigen, dominante factoren en die kunnen jaarlijks flink van elkaar afwijken. Zo wordt de komende winter ook invloed van het op gang komen van de nieuwe zonnevlekkencyclus verwacht, we hebben het daar in het verhaal over de invloed van de zon al even over gehad. Verder is een straalstroom boven de evenaar, die periodiek van oost naar west en dan weer terug naar oost draait, van belang en wordt rekening gehouden met de temperaturen op de noordelijke helften van de Grote Oceaan en van onze Atlantische Oceaan. De resultante van dit krachtenspel zal een voorkeurspositie voor de straalstroom in de komende winter opleveren. En daar hangt alles vanaf.

Zelf volgen

Voor mensen die het willen volgen, zijn er twee interessante indices die iedere dag worden bijgewerkt en in de toekomst worden doorgerekend. Het gaat om de NAO-index, die iets zegt over het drukverschil tussen IJsland en de Azoren, en de AO-index, die iets vertelt over de drukverdeling in het Noordpoolgebied. Onder normale omstandigheden zal de luchtdruk bij IJsland lager zijn dan boven de Azoren. Op ons deel van het Noordelijke Halfrond is in dat geval sprake van een westcirculatie en de NAO-index is positief. Volgen de lagedrukgebieden om wat voor reden dan ook eens een tijdje een wat zuidelijkere koers, dan daalt de luchtdruk bij de Azoren en stijgt de luchtdruk bij IJsland. De NAO-index kan dan negatief worden. De grootste kansen op winterweer zijn er in Nederland bij een negatieve NAO-index, maar een garantie biedt die niet.

De AO-index vertelt iets over de drukverdeling in het Poolgebied. Is de luchtdruk er gemiddeld gesproken laag, dan is de AO-index positief. De kans op koud winterweer bij ons is dan niet zo groot omdat de lagedrukgebieden de koude lucht goed binnen de poolcirkel weten te houden. Dat was de situatie gedurende de afgelopen winter. Gaat de luchtdruk in het poolgebied om wat voor reden dan ook omhoog, dan zal de AO-index negatief worden. En neemt de kans op uitbraken van kou naar het zuiden toe. Ook dan biedt dit geen garantie, want de vraag is vervolgens wel waar die koude lucht dan uiteindelijk precies terecht komt. Wel is het leuk om beide indices gedurende de winter te volgen. Je krijgt dan veel meer een gevoel voor wat er aan de hand is.

In het volgende (en laatste) verhaal in de aanloop naar onze eerste versie van de winterverwachting zullen we nog stilstaan bij hoe je van al deze facetten tezamen een samenhangende seizoensverwachting kunt maken.