Graag wil ik hierbij commentaar geven op de studie van Jennifer Francis over de impact van de afname van poolijs op de circulatie boven het noordelijke halfrond. Zij stelt dat het stromingspatroon in het najaar en winter meer geblokkeerd raakt, wat bij ons een toenemende kans op koude winters impliceert. Ik denk dat dat wel wat meevalt.
Boven een ijsvrije Arctische zee ligt de temperatuur in het najaar gemakkelijker meer dan 10 graden hoger dan boven een laag zeeijs met sneeuw. Dit zou grote gevolgen hebben op de luchtdruk boven het poolgebied. Aangezien warmere lucht meer ruimte inneemt stijgt de luchtdruk in de hogere etages van de troposfeer, welke een verzwakking van de noord-zuid luchtdrukgradiënt over het noordelijke halfrond betekent en daarmee een verzwakking van de westelijke stroming.
Eerst een drietal theoretische overwegingen hierbij:
1.Aangezien de atmosfeer in het poolgebied meestal stabiel van opbouw is beperkt die opwarming zich alleen tot de onderste paar kilometers. De warmte breidt zich pas naar boven uit wanneer de natadiabaat (bij benadering) warmer is dan het temperatuurprofiel. In de onderstaande afbeeldingen wordt dit geïllustreerd met drie willekeurige soundings van het poolgebied in de herfst.
Bovenstaand is ook terug te zien in de lezing van Francis. Zeer grote afwijkingen vlak boven zeeniveau maar relatief klein op 700 hPa. In het eerste youtubefilmpje in de hoofdpost van Sebastiaan laat ze dat zien, na haar inleiding vanaf 03:10 (let ook op de schaalverdeling!)
Door opstuwing vanuit de onderste warme luchtlagen kunnen de hoge luchtlagen juist afkoelen, samen met stralingseffecten van eventuele toename van wolken en waterdamp boven de warme ijszee. Dit kan de drukverhoging op grote hoogte weer compenseren zodat er op het niveau van de straalstroom op onze breedten weinig meer overblijft. Deze studie bekijkt de 1000-500hPa diktewaarden maar je zou in dit kader 300 hPa er ook bij mogen nemen.
(Invalid img)
(Invalid img)
(Invalid img)
Figuur 1. Patroon van vertikale opwarming in enkele soundings uit het poolgebied.
a) Noord-Groenland 1 oktober 1990. Bij ruim 10 graden temperatuurstijging aan de grond beperkt de opwarming zich slechts tot 1,5 km (rode vlak). Verdere opwarming komt wel hoger (oranje vlak). De opwarming volgt de natadiabaat.
b) Zelfde plaats 1 oktober j.l. Bij een temperatuurstijging tot het vriespunt (bijna 10 graden) blijft de opwarming onder 700 hPa.
c) Spitsbergen 1 oktober j.l. Hier ligt de temperatuur op leefniveau al rond het vriespunt. Bij nog verdere opwarming richting +10 graden verspreidt de warmte zich wel over vrijwel de gehele troposfeer.
2. Aan de basis van de bevindingen in deze studie ligt een afnemend temperatuurverschil tussen noordpoolgebied en lagere breedten. Dit temperatuurverschil variëert van nature ook al heel sterk door het jaar heen. Met of zonder afsmelt van het zeeijs is het temperatuurcontrast en, het daarbij behorende drukverschil, ‘s winters nogal altijd veel groter dan in de zomer. De gemiddelde zonaliteit in de bovenlucht is in januari en februari bijna twee maal zo groot als in hartje zomer. Dat zou dan betekenen dat het stromingpatroon ’s zomers meer geblokkeerd zou moeten zijn dan in de winter. Maar is dat ook zo? Mij dunkt is het de trend in temperatuurverschil wat de stroming het meest blokkeert, dus in het voorjaar.
3. Dan worden in de berichtgeving de seizoenen nog al eens door elkaar gehaald. Er zou extreem winterweer moeten komen door de arctische amplificatie maar de ijsvrije noordpool speelt zich slechts in de herfst af. In de winter is de arctische Oceaan nog
altijd dicht gevroren en dat zal ook nog heel lang zo blijven. Welliswaar wordt het ijs dunner en laat dan meer warmte door. Maar deze energiefluxen stellen echter weinig voor vergeleken het verschil in energiefluxen tussen open zee en ijs. Het arctische effect op blokkades doet zich dan in de herfst voor en nauwelijks in de winter.
Groenland
Wat mij in het bijzonder op valt is dat de toename van de 500-1000 hPa dikte het grootst is rond Groenland (zie figuur 1 pdf). Ook de studie spitst zich verder toe op deze regio. Een groot deel gaat over blokkade vorming ter hoogte van de Noord-Amerikaanse oostkust.
Je kunt je afvragen: Waarom uit de arctische amplificatie zich rond Groenland?
De data die J.Francis voor haar studie gebruikt heb ik niet bij de hand maar wel data van de NAO-index. Hoewel De Noord-Atlantische Oscillatie een groter gebied omhelst vangt het de patronen in haar studie ook voor een groot deel op. Je zou kunnen spreken van de westelijke NAO die een dalende trend laat zien. Hoewel hier een klimatologisch aanvaardbare termijn wordt gebruikt gaat de NAO-index verder terug, te beginnen vanaf 1950.
In onderstaande figuur2 de 5-jarige gemiddelden van de NAO van alle vier seizoenen. Deze index beweegt zich nogal grillig. In de lente een piek rond 1990. In de winter, na een dal eind jaren ’60 een enorme stijging tot begin jaren ’90 om vervolgens weer af te dalen naar normaal. In de herfst lijkt zich een langzame daling af te tekenen en in zomer valt de scherpe daling van de laatste jaren op. In figuur3 concentreren we ons op de herfst en de winter. Verder vergelijk ik de periode vanaf 1950 met de periode die Francis hanteert (vanaf 1970 of 1980). In de herfst is er over een langere termijn ook een daling te bespeuren. Maar in de winter is de trendlijn vanaf 1950 stijgend i.p.v. dalend. Vanaf 1980 is de NAO trend weer sterk dalend. Vergelijk onderstaande afbeeldingen met fig3 uit de studie van Francis. Het lijkt me niet dat je de drukstijging rond Groenland en oost-Canada in de laatste winters in verband mag brengen met het smelten van de noordpool.
(Invalid img)
Figuur 2. NAO-index per seizoen. 5-jarige gemiddelden over 1950 t/m 2012 (herfst t/m 2011).
(Invalid img)
Figuur 3.NAO-index(5-jarig gemiddelde) herfst en winter 1950 t/m 2011/2012 en vet 1980 t/m 2011/12, inclusief trendlijnen. Trends gebaseerd op jaarlijkse NAO-waarden (herfst en winter).
Wat de multideceniale trends in NAO-index en Jennefers patronen wel verklaart is een ander verhaal. Waarschijnlijk spelen hier processen in de stratosfeer een rol maar ook de PDO kan worden genoemd. Die laatste is na een warme fase in de jaren ’80 en ’90 in een koude fase belandt. Ik heb al enig correlatie gevonden met de NAO voor november en het effect van de PDO op het aandachtsgebied van deze studie lijkt me niet minder te zijn.
Ons winterweer
Willen we naar de effecten van de ‘Arctic Amplification’ op het weergebeuren bij ons kijken dan is het belangrijk te vermelden dat deze studie vooral gericht is op Noord-Amerika. Daarnaast blijkt uit mijn betoog dat de invloed van verdwijnend poolijs zich in de eerste plaats beperkt tot de herfst. In dit seizoen is Koning Winter aanvankelijk nog nergens te bekennen. Eventueel extreem winterweer mag alleen later in november en in december met ‘de smeltende Noordpool’ in verband worden gebracht. In januari en februari zijn de effecten grotendeels uitgewerkt.
Verder richt de studie zich op Noord-Amerika. De patronen kunnen grotendeels ook met de westelijke NAO-index worden omschreven. Voor ons winterweer is de oostelijke NAO van belang. Wanneer de hoogtestroming aan de andere kant van de Oceaan uitwaaierd wil die stroomafwaarst, aan onze kant, nogal eens weer convergeren. Dat houdt dus een normale of sterke straalstroom over West-Europa in.
Conclusie
De effecten van het smeltend van arctisch zeeijs op de luchtstroming is voor de herfst goed verdedigbaar zowel op basis van theorie als op basis van de bevindingen van Francis. Opvallend daarbij dat het zich juist ter hoogte van de Oost Amerika/Groenland openbaart waar dan geen sluitende verklaring voor kan worden gegeven. Voor de winter kan het niet worden aangetoond. De trends in dikte anomaliëen over Noord-Amerika, die Jennefer heeft gevonden, zouden ook net zo goed een onderdeel kunnen vormen van grillige multidecenniale patronen. Ook op theoretische gronden is de koppeling van het arctische zeeijs met de atmosfeer niet zo sterk, ook niet in de toekomst. Gezien het aandachtsgebied van deze studie biedt het maar weinig perspectief voor de winterliefhebbers bij ons.
Victor
Quote selectie