Veranderingen in de kracht, positie en meandering van de straalstroom
De straalstroom is een band van sterke windsnelheden op een hoogte van ongeveer 10 kilometer die weerspatronen wereldwijd beïnvloedt. De straalstroom is in de afgelopen decennia mogelijk afgezwakt of meer gaan meanderen als gevolg van de snelle opwarming van de Noordpool ten opzichte van de rest van de wereld. Als onderdeel van de Bacheloropleiding Bodem, Water & Atmosfeer deed ik onderzoek naar trends in de eigenschappen van de straalstroom tussen 1940 en 2020.Een zwakkere of meer meanderende straalstroom zou kunnen leiden tot meer extreem weer op het Noordelijk Halfrond. Dan gaat het niet alleen om droogte en hitte, maar ook langere perioden met uitzonderlijk nat weer. Dat komt vooral doordat een zwakke, meanderende straalstroom persistente weerpatronen in de hand werkt. Het is daarom nuttig om te weten of en hoe de straalstroom de afgelopen decennia is veranderd.
Uitdagingen
Hoewel er veel wetenschappelijke interesse is in de invloed van Arctische Amplificatie - de snelle opwarming van de Noordpool - op extreem weer in de gematigde breedtegraden, zijn er een aantal uitdagingen. Enerzijds is het nauwkeurig beschrijven van de eigenschappen van de straalstoom gecompliceerd. Anderzijds was er tot voorkort slechts een beperkte hoeveelheid historische weerdata beschikbaar. Sinds maart 2023 is de dataset met historische weergegevens van ERA5 echter uitgebreid tot het jaar 1940.
Hoewel de straalstroom wordt gekenmerkt door een krachtige wind op hoogte, is het bepalen van het 'pad' van de straalstroom o.b.v. windsnelheden lastig. Doordat de windsnelheid- en richting overal ter wereld anders zijn kan geen unieke lijn worden gevolgd rondom de Aarde, iets dat wel nodig is voor de analyse van de meandering van de straalstroom.
Beschrijven van de locatie
Om het pad van de straalstroom te benaderen wordt een isohypse - een lijn van gelijke hoogte van een drukvlak - voor het geopotentiaal op 5,5 kilometer hoogte gebruikt. De methodologie hierachter is nogal gecompliceerd, maar er zijn verschillende formules getest om te kijken welke isohypse het beste overlapt met de hoge windsnelheden op ongeveer 10 kilometer hoogte, zie hieronder.
Een voorbeeld van een isohypse geplot als contourlijn bovenop een kaart van het Noordelijk Halfrond met de windsnelheid op 10 kilometer hoogte. De roodachtige kleuren geven hoge windsnelheden aan, iets waar de straalstroom door wordt gekenmerkt.
Toename in kracht en meandering
Voor ieder tijdstip tussen 1940 en 2020 - met een interval van 6 uur - zijn de gemiddelde windsnelheid op 10 kilometer hoogte en de gemiddelde breedtegraad van de coördinaten langs de isohypse bepaald. De hoeveelheid meandering is berekend door te kijken naar de lengte van de isohypse en deze te delen door de omtrek van de Aarde. Een waarde van '1' betekent dus dat de straalstroom volledig recht is zonder enige meandering en bij een waarde van '2' is de lengte van de straalstroom twee keer zo lang als het rechte pad.
Trends in de jaarlijks gemiddelde kracht, (noord-zuid) positie en meandering van de straalstroom wereldwijd.
Door het gemiddelde van de eigenschappen per jaar te bepalen kan een trendlijn worden geconstrueerd, waarvan ook de significantie kan worden bepaald. In de figuur hierboven is - op volgorde van boven naar beneden - te zien dat op jaarbasis:
- De gemiddelde kracht van de straalstroom (wereldwijd) significant is toegenomen;
- Er géén duidelijke trend in de (noord-zuid) positie van de straalstroom te zien is;
- De gemiddelde meandering van de straalstroom (wereldwijd) significant is toegenomen.
Verschillen tussen de seizoenen
Voor de lente, zomer en herfst zijn de trends vergelijkbaar met die op jaarbasis. Kortom, een significante toename van de kracht en meandering en geen duidelijke trend in de positie (noord-zuid) van de straalstroom. Wel is in de zomer de toename in de kracht het minst sterk terwijl de toename in meandering het grootst is.
Voor de lente, zomer en herfst is er een significante toename van de kracht en meandering te zien, maar geen duidelijke trend in de positie van de straalstroom.
Voor de winter is er wel een verschil. Dan is er géén duidelijke trend in de hoeveelheid meandering. Wel is er een significante trend naar een zuidelijkere positie van de straalstroom. Zie ook de trendlijnen hieronder, alleen met data voor de (meteorologische) winter.
Trends in de kracht, (noord-zuid) positie en meandering van de straalstroom wereldwijd voor de meteorologische winter (december, januari en februari).
Conclusie
De resultaten van de trendanalyse bevestigen dat de meandering van de straalstroom over het algemeen lijkt toe te nemen, maar tonen tegelijkertijd een toename in de kracht van de straalstroom. Dat is wellicht te verklaren doordat de temperatuurverschillen tussen de Noordpool en de tropen - waar de straalstroom door wordt gedreven - op hoogte niet kleiner worden maar juist toenemen.
De resultaten zeggen alleen iets over het wereldwijde gemiddelde, dus de trends correleren met extreme weerssituaties in een bepaald gebied is lastig. Toch liggen de resultaten wel redelijk in lijn met wat je zou verwachten voor ons land.
In de zomer - en in iets mindere mate ook de lente en herfst - lijkt de straalstroom juist vaker geblokkeerde weersystemen te kunnen veroorzaken.
In de winter is er géén toename in meandering en een forse toename in de kracht van de straalstroom, waardoor het weerbeeld nóg zonaler lijkt te worden met vaker zachte westenwinden en meer regenzones. In de zomer - en in iets mindere mate ook de lente en herfst - lijkt de straalstroom juist vaker geblokkeerde weersystemen te kunnen veroorzaken.
