Het is iets vroeger klaar dan verwacht en geeft de huidige stand van zaken aan. Indien de situatie in de loop van de komende weken drastisch wijzigt kom ik met een update.
Winterverwachting
Voor ik begin deze waarschuwing: dit artikel is heel lang en gedetailleerd. Uitgeprint kom ik aan 6 bladzijden. Wie internetkosten wil sparen, raad ik aan het boeltje te kopiëren, want met 1 snelle lezing is het onmogelijk alle info in het brein op te slaan.
Deze verwachting is opgedeeld in 3 delen. In het eerste deel bespreek ik de nao en haar voorspelbaarheid. In deel 2 bespreek ik de koudste 28 winters van de afgelopen 54 jaar. Daaruit zal blijken dat die winters heel wat gemeenschappelijks hadden. Tot slot overloop ik snel nog een aantal andere verbanden tussen voorbije maanden en de komende winter.
1) De nao en haar voorspelbaarheid?
Wintertemperaturen in De Bilt blijken goed te correleren met de nao. Een negatieve nao gaat meestal gepaard met een koude winter, een positieve nao met een warme winter. Veel uitzonderingen op deze regel zijn er niet, maar enige nuancering is gepast. Het teken van de nao is vooral voor de maand januari van groot belang. Sinds 1950 bedraagt de correlatie tussen nao en januaritemperatuur 0.73 (gerekend vanaf 1902 0.55). Voor december is de correlatie 0.53 (0.38), voor februari 0.55 (0.58). Het hangt er wel vanaf met welke naowaarden men aan de slag gaat. Werkend met gestandaardiseerde naowaarden (vanaf 1950) bekomt man voor december 0.51, voor januari 0.55 en voor februari 0.32.
Het lijdt dus geen twijfel dat wie erin slaagt de nao te voorspellen een streepje voor heeft bij de inschatting van de komende winter. Op het eerste gezicht lijkt de nao heel wispelturig en nauwelijks voorspelbaar. Met een beetje goede wil zijn over de jaren heen wel cycli vast te stellen, maar binnen een negatieve of positieve fase heb je altijd weer vreemde uitbijters. Zo toont het diagram op volgende link (www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/pna/mon.nao.gif) aan dat de winternao’s in de jaren 50 en 60 overwegend negatief, in de jaren 70 en 80 en eerste helft van de jaren 90 overwegend positief waren. Onmiddellijk vallen ook de vele uitzonderingsjaren op. Toeval? Ja en nee. De langjarige cycli hangen samen met de kracht van de THC (thermohaliene circulatie). Een sterkere THC bevordert negatieve naowaarden. In de jaren 70, 80 en eerste helft van de jaren 90 draaide de THC op een laag pitje. De gehele Noord-Atlantische Oceaan was toen kouder dan de decennia ervoor. In de strook tussen IJsland en Noorwegen was de temperatuur van het oppervlaktewater in de periode 1950-69 zelfs 1°C warmer dan in de periode 1970-94.
Sinds 1994 schijnt de THC dus weer aan de beterhand te zijn. Gevolgen daarvan zijn volgens William Gray in the Role of the Ocean Conveyor Belt as a Cause of Global Multidecadal Climate een toename in de frequentie van orkanen op de Atlantische Oceaan, een zwakker Azorenhoog, meer regen in de Sahel, minder El Nino’s en op termijn een globale afkoeling van de aarde. Iedereen herinnert zich nog wel het actieve orkaanseizoen dit jaar.
Er schijnt dus een negatieve naotrend te zijn. De observaties van de laatste jaren bevestigen dit. De langjarige cyclus is de winterliefhebbers dus weer gunstig gezind.
Helaas blijkt dit onvoldoende voor een accurate winternaovoorspelling. De fluctuaties van jaar op jaar kunnen vrij groot zijn. Gelukkig is er de laatste tijd veel onderzoek naar verricht. In deze prognose kan ik dan ook gebruik maken van een combinatie van drie modellen. Twee ervan voorzien een negatieve nao, een derde een positieve. Twee modellen werken met de zeewatertemperaturen in de Atlantische Oceaan, het derde met zomertemperaturen en zomersneeuwdek op het noordelijke halfrond. Daarnaast kon ik ook nog gebruik maken van het werk van Kapala en Mächel, dat beschrijft hoe een positieve nao tot stand komt.
Het model van James Hurrel geeft een overzicht van voorwaarden die in de zomer (juli-sep) voldaan moeten zijn, wil het in de winter tot een positieve (negatieve) nao komen.
Voor een negatieve nao:
1) negatieve afwijkingen zuidoostelijk van Neufoundland.
2) Positieve afwijkingen in de Labradorstroom, nabij Zuid-Groenland en IJsland
3) Positieve afwijkingen in het subtropische gedeelte (25-35NB)
4) Negatieve afwijkingen zuidelijk van 12°NB
Voor een positieve nao:
1) sterk negatieve anomalieën in de Labrador, nabij Zuid-Groenland en IJsland
2) positieve afwijkingen van de golfstroom langs de 45ste breedtegraad.
3) Negatieve afwijkingen zuidelijk daarvan
4) Positieve afwijkingen zuidelijk van 10°NB
Uit mijn observatie van afgelopen zomer leid ik af dat net zoals vorig jaar de kans op een negatieve nao vrij groot is.
Een tweede model is dat van Rodwell en Folland. Ook dit werkt uitsluitend met zeewatertemperaturen, meerbepaald die uit de meimaand. De correlatie tussen voorspelling van het model en observatie bedraagt 0.45 en in 66% van de gevallen werd het teken correct voorspeld. Het model voorspelt een licht positieve nao voor komende winter.
Het laatste model (van Mark Saunders e.a.) werkt dus met zomertemperaturen en zomersneeuwdek op het noordelijke halfrond. Daaruit valt af te leiden dat de kans op een negatieve nao komende winter 4 maal groter is dan de kans op een positieve. Ook dit model vertoont vrij hoge correlatiecoëfficiënten (tussen 0.57 en 0.65) tussen verwachting en observatie.
Tenslotte kom ik nog even terug op de studie van Kapala en Mächel. Zich baserend op het werk van o.a. Rodwell (een der auteurs van model 2!) gaan zij ervan uit dat variaties in de zeewatertemperatuur de korte-termijn-variabiliteit van de nao slechts in geringe mate beïnvloeden en vooral belangrijker zijn op een tijdschaal van meerdere jaren tot decaden. Zij hechten voor de korte-termijn-effecten meer belang aan de variatie in de stratosferische circulatie tussen 60WL en 60OL.
Allereerst stelden zij vast dat de nao in januari sterk negatief correleerde met de temperatuur in de tropische/subtropische troposfeer en met de temperatuur in de polaire bovenste troposfeer/onderste stratosfeer. De hoogste negatieve correlatie (-0.85) werd opgemerkt beneden 850 hpa bij 25°NB en op 300 hpa bij 70°NB. Eenvoudig geformuleerd: hoe warmer de temperatuur in die regio’s, hoe negatiever de nao, hoe groter de kans op ouderwets winterweer in West-Europa.
Positieve correleerde de nao met de temperatuur in de tropische onderste stratosfeer en met het midden van de troposfeer in de gematigde breedtes (40-50°NB). Eenvoudig geformuleerd: hoe warmer die regio’s, hoe hoger de nao en hoe warmer onze winters.
Dit correlatiepatroon schijnt zich rond november in te stellen en zich door te zetten tot in maart, waarbij de verbanden het sterkst zijn in januari.
Hoe wordt een positieve nao volgens Kapal en Mächel ingeleid? Een wezenlijk bestanddeel van het mechanisme schijnt een opwarming van de zuidhemisferische/tropische hogere stratosfeer (bvb door verhoogde zonne-instraling) en/of een verwarming van de tropische onderste stratosfeer (bvb door vulkaanaërosolen). Een verhoogde thermische gradiënt in de bovenste stratosfeer tussen tropen en hogere breedtes versterkt de PNJ (poolnachtjet) en diens uitbreiding in de onderste stratosfeer. Een verwarming van de onderste tropische stratosfeer levert hier een bijkomende potentiële energie voor de versterking van de PNJ en diens intrusie in de troposfeer van de zone 50-60NB. De hierdoor intensievere troposferische stroming in de zone 50-60NB verhindert de uitbreiding van troposferische planetaire golven in de stratosfeer van de poolregio’s, waardoor de afkoeling daar nog versterkt wordt. De planetaire golven worden dan in de bovenste troposfeer versterkt in de richting van de evenaar afgeblokt en leiden blijkbaar tot een afremming van de TSJ (troposferische subtropische jet) aan de poolzijde. In de tropen verhoogt de verwarming van de stratosfeer en gelijktijdige afkoeling van de troposfeer de statische stabiliteit van de tropische atmosfeer, hetgeen zich uit in een verminderde intensiteit van de Hadleycel (verzwakte stijgbewegingen, minder hoogreikende convectie). De hoge bewolking in de tropen is gedurende een positieve naofase dan ook 3% geringer. De Hadleycel schijnt zich dan ook nog meridionaal uit te breiden, waardoor het versterkte afzinken noordelijker dan normaal plaatsvindt. Dit leidt op grondniveau tot een verschuiving naar het noorden en versterking van het Azorenhoog en het IJslandlaag.
Hoe kan de wintervoorspeller hier zijn voordeel mee doen? Via een simpel trucje. Kijk naar de zeewatertemperatuur van de Atlantische Oceaan op 25°NB. Door de traagheid waarmee de temperatuur daar wijzigt is het mogelijk een eindje in de toekomst te kijken. Momenteel (begin nov) zijn de temperaturen er bovennormaal, hetgeen de kans op een negatieve nao in de komende weken sterk verhoogt. Voor de stratosfeer beschik ik enkel over de waarden van oktober. MSU4 (bestrijkt de stratosfeer tussen 35 en 10 km hoogte, zwaarste weging op 18 km) geeft aan dat de zuidpool te warm is, de strook noordelijker tot de tropen veel te koud, de tropen normaal, en de subtropen van de NH te koud. Op zich is dit geen slechte uitgangssituatie, maar november zal indicatiever zijn. MSU3 (bestrijkt de grens van troposfeer en stratosfeer tussen 0 en 25 km hoogte, zwaarste weging op 10 km) vertoont een gelijkaardig beeld. Begin december verschijnen de gegevens van november. Dan volgt een update.
2) Analyse van de 28 koudste winters van de afgelopen 55 jaren.
Toevallig stootte ik op een lijst met zeewatertemperaturen tussen 5-20°NB/60-30WL. Toen ik naar de afwijkingen keek viel mij meteen op dat in de jaren 50 en 60 de afwijkingen overwegend positief waren, in de jaren 70, 80 en eerste helft van de jaren 90 overwegend negatief, daarna weer positief. En meer: onmiddellijk zag ik dat de warmste winters bijna allemaal negatieve afwijkingen hadden, de koudste bijna allemaal positieve.
Ter verduidelijking geef ik eerst een opsomming van die 28 koudste winters sinds 1951 met tussen haakjes voor de wintermaanden eerst de afwijkingen van de zeewatertemps, dan de maandgemiddelden, daarna eventueel extra uitleg. Een 0 bij de zeewatertemps betekent een afwijking = < 0.05°K. Wie wil, kan eerst de conclusies onderaan de opsomming lezen.
50/51 (+,+,-) (-1.2/4.1/4)
52/53 (+,+,+) (1.5/1.4/2.5) (uiterst positieve afwijkingen)
53/54 (+,+,+) (5.3/0.4/-0.3)
54/55 (-,-,-) (5.5/0.3/0.3) (MW in jan)
55/56 (+,+,+) (4.8/2.2/-6.4) (uiterst positieve afwijkingen)
57/58 (+,+,+) (3.1/2.2/3.8) (MW in jan en uiterst positieve afwijkingen)
58/59 (+,+,+) (4.5/1.6/0.7)
61/62 (+,+,+) (1.7/3.5/2.8)
62/63 (+,+,+) (-0.7/-5.3/-3.4) (uiterst positieve afwijkingen)
63/64 (+,+,+) ((-1/0.7/3.5)
64/65 (-,-,-) (2.2/2.5/2)
65/66 (+,0,+) (4.4/0.4/4.1)
67/68 (-,-,-) (3.4/2.2/1.4) (MW in jan)
68/69 (+,+,+) (0/4.6/0.2)
69/70 (+,+,+) (-1.4/0.6/1.1) (MW in jan en uiterst positieve afwijkingen)
70/71 (0,+,-) (2.4/2.3/3.8) (MW in jan)
77/78 (-,+,+) (5/3/1.1)
78/79 (-,+,+) (1.8/-3.2/-0.9)
80/81 (+,+,+) (3.6/2.7/1.5)
81/82 (+,+,0) (-0.7/1.1/2.8)
83/84 (+,0,-) (3.8/3.4/2) (El Cichon in 82)
84/85 (-,-,-) (4.3/-3/-0.6) (MW in jan)
85/86 (-,-,-) (5.7/2.4/-3.6)
86/87 (-,-,-) (5.1/-2.7/2.1) (MW in jan)
90/91 (+,0,0) (4.2/3.2/-0.8)
95/96 (+,+,+) (-0.9/-0.1/0.6) (uiterst positieve afwijkingen)
96/97 (+,+,+) (0.6/-1.2/6.2)
02/03 (0,+,0) (2.9/2.5/1.8)
Ter verduidelijking: van de laatste 54 winters hadden er 28 overwegend positieve afwijkingen in de zeewatertemps en daarvan waren er 22 aan de koude kant.
Volgende conclusies dringen zich op: van de 28 koudste winters in de afgelopen 54 jaar hadden er dus 22 een positieve afwijking in de temperatuur van het zeewater, 6 een negatieve, maar van die 6 kenden 4 winters een major warming in januari. De twee valsspelers zijn de winters van 64/65 en 85/86. Hieruit concludeer ik dat de watertemperaturen tussen 5-20 NB en 60-30WL geen voorspellende waarde hebben (in 6 van de 28 gevallen met te warm zeewater volgde een zachte winter, in 66/67, 87/88, 97/98, 99/00, 01/02, 03/04), maar wel een voorwaarde zijn voor een koude winter. Is deze voorwaarde niet voldaan, kan alleen een hele speciale forcering zoals een major warming de winter nog redden. Voor de twee uitzonderingen (64/65 en 85/86) moeten we de dynamiek en chaos van de atmosfeer verantwoordelijk stellen. Het viel me op dat in jan 86 in de stratosfeer er een strook van Oost-Siberië naar Alaska en van Groenland tot Europa te warm was, terwijl de evenaar neutraal bleef. Dat kan geholpen hebben.
Ook krijg ik de indruk dat een major warming dubbel kan werken. Een MW in dec of jan kan een in potentie kansrijke winter ook om zeep helpen (57/58, 70/71, 87/88, 01/02, 03/04).
De situatie momenteel bevordert opnieuw een koude winter. Sinds juli 2003 zijn de temperaturen in de box 5-20N, 60-30W sterk boven normaal. Daarenboven zijn de Atlantische zeewatertemperaturen 0-20Z in de loop van oktober te koud geworden. Dit leidt tot een combinatie met extra impuls. Vergelijkbare winters: 50/51, 51/52, 53/54, 55/56, 58/59, 61/62, 62/63, 69/70, 70/71, 77/78, 78/79, 80/81, 81/82, 96/97 en 01/02. Na schrapping op basis van de zonnecyclus hou ik volgende drie winters over: 52/53, 61/62, 62/63. Trek zelf uw conclusies. Begin december volgt een update.
3) Andere verbanden
Alwin Haklander vond vorig jaar een verbazend statistisch verband tussen de gemiddelde zonale windsnelheid op 20-30 NB en 140-180 OL in december en de gemiddelde wintert° in het jaar daarop. Een ruwe correlatieberekening van mijn hand leerde me dat die gemiddelde windsnelheid een correlatiecoëfficiënt haalde van -0.46 voor dec, -0.41 voor januari en -0.14 voor februari. Opvallend is ook dat deze windsnelheid veel minder goed correleert met de nao, wat doet vermoeden dat er een zekere onafhankelijkheid bestaat tussen deze twee grootheden. In december 2003 bedroeg de gemiddelde windsnelheid 26.2 m/s. Dit is beneden het gemiddelde en doet dus weinig goeds vermoeden. Daarom heb ik in de poll ‘slechts’ 98 Helmannpunten ingegeven. En ook daarom acht ik een strenge winter onwaarschijnlijk. Uit mijn hierboven vermelde winters schrap ik dus 62/63.
Op de site van alertes-meteo.com geeft Stéphane Fievet een overzicht van allerlei regels, gedistilleerd uit data van Parijs (1874-1945) en Centraal Europa (1761-2000).
Zo zou een te warme julimaand in 65% van de gevallen een te koude januari geven. Als het rond 25-07 te warm was volgt met 60% kans eveneens een koude januari.
Is het te warm tussen 01-08 en 08-08, dan volgt een koude en sneeuwrijke winter in 60 % van de gevallen. Wordt augustus in zijn geheel te warm, dan wordt februari in 65 % van de gevallen te zacht.
Op een anticyclonale herfst volgt in 60% van de gevallen een anticyclonale winter. Is de herfst te nat, worden 60 op 100 winters ook te nat. Is oktober of november te koud, dan volgt in 81 % van de jaren een te zachte of normale lente of maartmaand. Was het te warm rond 29 september, dan wordt de loop van dec, jan, feb en maart met 70% kans te warm.
Is de temperatuur in oktober meer dan 1.5°C kouder dan normaal volgt in 70% van de gevallen een te zacht of normale winter ( 85% als er ook nog sneeuw in het laagland viel). Was de temperatuur in oktober 1.5°C boven normaal, dan is er 60 % kans op een te koude winter, 85% als ook de 1e decade te zacht (en te droog) verliep.
Is het tussen 9-11 en 16-11 zacht, depressionair en winderig, mag met 60% waarschijnlijkheid in de tweede helft van december een anticyclonaal en te koud weertype verwacht worden. Is het te koud tussen 1-11 en 8-11, dan wordt met 80 % kans januari te warm.
Indien de eerste 8 dagen van december koud en sneeuwrijk verlopen, blijft het met 70% kans te koud tot kerstmis.
Is het te koud rond 6 januari en valt er sneeuw, dan wordt januari in 80 % van de gevallen te koud. Is januari zeer koud/zeer warm volgt 60 op de 100 keer een zeer koude/zeer zachte februari.
Houd bij de interpretatie van de gegevens wel in het achterhoofd dat een winter in Europa 2 op 3 keer aan de zachte kant is, dus wanneer er een 60% kans op een koude winter staat is dit echt wel een stuk boven de normale kans. Wees ook voorzichtig met het gebruik van de gegevens. De statistiek geldt voor Centraal Europa en Parijs, niet voor de Benelux. Mijn eigen analyse leert me dat de indicaties elkaar hier en daar tegenspreken, met een lichte voorkeur voor te koud.
We mogen vanzelfsprekend ook de klimaatopwarming niet uit het oog verliezen. Die dempt mogelijke kou met enkele tienden. Ook de negatieve ervaringen van de voorbije jaren kunnen niet zomaar onder de mat worden geveegd.
Daarnaast zijn er ook een aantal suspecte methodes die via een complex samenspel van regels aan de hand van het voorbije jaar een uitspraak proberen te doen over de komende winter. Uit plaatsbesparing laat ik die voor wat ze zijn. Meestal zijn er weinig of geen verificaties van de voorspelde waarden te bespeuren. Over het algemeen wijzen de meeste van die methodes wel op een koude winter.
4) Slot
Ik zie een winter met kansen. Een eindeloze wc met veel wind en regen lijkt me onwaarschijnlijk. Ik verwacht in de periode dec – half maart minstens 3 stevige oceaanblokkades. Een winter van het type 52/53 lijkt me op basis van de huidige situatie het waarschijnlijkst. Indien die situatie in de loop van de komende weken nog wijzigt (af en toe in het verleden waren er soms grote verschuivingen op relatief korte termijn) zal ik dit natuurlijk melden.
5) Bronnen
Berekening gemiddelde zonale wind en verband met t° winter De Bilt, Alwin Haklander (waarvoor dank)
Winterdata De Bilt sinds 1901, Cees van Zwieten (ook hier past een dankwoord) en knmi
North Atlantic Oscillation Forecast for Winter 2004/05 by Drs Mark Saunders and Adam Lea, UCL (dank aan John Heydanus voor de link)
A seasonal bridge for winter to winter variability of the nao: role of Atlantic summer sea surface temperatures, C Cassou, L Terray, C Dreser, M Drevillon, J Hurrel, National Center for Atmospheric Research
Ein möglicher Einflussmechanismus auf die interannuelle Variabilität der Nao im Winter, Kapala und Mächel
Sunspots, the QBO, and the stratospheric temperature in the north polar region, K Labitzke
Decadal –Scale nao forecast based on solar motion cycles, dr Th Landscheidt
http://www.cpc.ncep.noaa.gov
https://www.fnmoc.navy.mil
Quote selectie