Wat is toch die zonaal gemiddelde zonale wind?

Het wordt vaak aangehaald als het over de stratosfeer gaat: de zonaal gemiddelde zonale wind of zonal mean zonal wind, afgekort met mean u.

Maar wat is het nou precies? Het klinkt raar, met twee keer "zonaal" in de term. Ik ben zelf geen natuurkundige, maar hieronder een gesimplificeerde poging. Ongetwijfeld hebben andere aanvullingen en verbeteringen!

Wind kun je beschrijveen als een vector, dat wil zeggen een lijnstuk in de ruimte van punt A naar punt B. Het geeft dus niet alleen een locatie aan, maar ook richting en sterkte. Als je het beginpunt A vervolgens op de oorsprong (O) van een assenstelsel zet, dan kun je een vector (blauw, v met pijltje) ontbinden in een horizontale (hieronder groen, Vx) en verticale component (rood Vy).

In de meteorologie heet de horizontale component zonaal (u) en de verticale component meridionaal (v). Hier komt dus de term "zonale wind" vandaan: de zonale component van de wind. Is de wind volledig parallel met de breedtgraden, dan is de zonale component dus verre weg het grootst. Omgekeerd: is de wind volledig parallel met lengtegraden (dus noord-zuid), dan is de meridionale compenent het grootst.

Welnu, de tweede "zonaal gemiddelde" in de term duidt erop dat we het gemiddelde nemen van alle zonale componenten op alle punten op een specifieke breedtegraad langs de hele planeet. In de figuur hieronder zie je dat weergegeven: we kijken dus naar de zonale component (u) op een zonale baan die over de hele globe gaat.

Om tot een SSW te komen moet dus het gemiddelde van alle zonale componenten over een bepaalde breedtegraad (bijvoorbeeld 60 of 65NB) negatief zijn. En negatief betekent in ons assenstelsel hierboven dat de vectoren naar links wijzen. Dit gemiddelde is wat je ziet op de grafieken die wij hier vaak laten zien, zoals onderstaand voor 65NB. 

Nu dit hopelijk wat duidelijker is, is het misschien ook makkelijker voor te stellen dat hoewel de gemiddelde zonaal gemiddelde wind negatief is, de vortex toch nog kan bestaan. Namelijk, als de vortex verplaatst is, en dus niet mooi met de kern boven de Noordpool ligt, dan krijgt de wind op sommige plekken een meridionale of zelfs negatief zonale component. En dit is zeker zo wanneer dit in combinatie is met een gebied met hoge druk. Hoe dichter die hogedruk namelijk met de kern boven de pool komt de liggen, des te sterker wordt het aandeel negatieve zonaal gemiddelde zonale wind. Hieronder heb ik dat even aangegeven met slechts vier punten op het NH, in werkelijkheid wordt het natuurlijk over veel meer punten berekend, afhankelijk van de resolutie van het betreffende weermodel. Nb, de wind in de stratosfeer is vrijwel geostrofisch, dwz parallel aan de isobaren (geen vrijwing met het aardoppervlak). 

We kunnen dit ook doen voor elke hoogte (y-as) en voor elke breedtegraad (x-as), en die grafieken zien er zo uit. Blauwe kleuren geven een negatieve (oostelijke) zonaal gemiddelde zonale wind aan. 

Het snelle afnemen (en eventueel toenemen) van de zonaal gemiddelde zonale wind komt dus niet alleen door de sterke van de vortex (of: vortexrestant) maar ook door zijn positie. Het is belangrijk om naar het hele hoogteprofiel en de kerntemperatuur van de vortex te kijken, want dat is de energie waar de vortex op teert, figuurlijk gesproken.