De ontwikkeling van de gemiddelde geopotentiëlen op 500 hPa boven Europa laat de voorbije decennia een algemene stijgende trend zien. Deze ontwikkeling vormt een van de verschijnselen op hoogte die samenhangen met de opwarming van de troposfeer, in een context waarin Europa sneller opwarmt dan het mondiale gemiddelde.
Het niveau van 500 hPa bevindt zich ongeveer op 5 tot 6 kilometer hoogte. Wanneer de troposfeer opwarmt, zet de luchtkolom uit. Bij eenzelfde drukniveau komt het overeenkomstige isobare oppervlak daardoor gemiddeld op een grotere hoogte te liggen.
Met andere woorden: wanneer het 500-hPa-vlak tegenwoordig hoger ligt dan vroeger, weerspiegelt dit voor een deel de opwarming van de atmosferische kolom eronder.
Dit betekent echter niet dat het geopotentieel overal in Europa en op elk moment in dezelfde mate stijgt. De ontwikkeling uit zich in afwijkingen en trends die verschillen naargelang de regio, het seizoen en de heersende atmosferische configuratie.
De stijging van het gemiddelde geopotentieel mag niet worden opgevat als een eenvoudige, uniforme verhoging van de atmosfeer. Tegelijkertijd treden veranderingen op in de algemene circulatie, onder meer in de frequentie, intensiteit en persistentie van bepaalde atmosferische patronen.
Een van de opvallendste aspecten betreft de anticyclonale ruggen en blokkeringssituaties. Wanneer deze zich langdurig boven of in de omgeving van Europa installeren, kunnen de geopotentiëlen op 500 hPa uitzonderlijk hoge waarden bereiken.
In de zomer kan een krachtige rug leiden tot een omvangrijk gebied met hoge druk in de hogere luchtlagen, gekoppeld aan grootschalige dalende luchtbewegingen, vaak heldere omstandigheden en sterke zonnestraling. Door de subsidentie wordt de lucht in de onderste luchtlagen samengedrukt en verder opgewarmd, waardoor hoge temperaturen kunnen aanhouden of zelfs worden versterkt.
Dit mechanisme geeft soms de indruk van een werkelijk ‘atmosferisch deksel’: warme lucht hoopt zich op in de onderste luchtlagen, terwijl de anticyclonale circulatie de vernieuwing van de luchtmassa beperkt.
Toch moeten twee verschillende fenomenen van elkaar worden onderscheiden.
Enerzijds verhoogt de klimaatopwarming van nature de gemiddelde hoogte van drukvlakken, waaronder het 500-hPa-vlak.
Anderzijds bepaalt de atmosferische circulatie de ruimtelijke en temporele verdeling van deze geopotentiëlen. Een bijzonder krachtige rug kan lokaal waarden op 500 hPa veroorzaken die ver boven het klimatologische gemiddelde liggen.
Vooral de combinatie van beide factoren is van belang: een gemiddeld warmere troposfeer creëert een achtergrond waarin hogere geopotentiëlen voorkomen, terwijl bepaalde circulatiepatronen deze anomalie boven een bepaalde regio kunnen concentreren en gedurende meerdere dagen kunnen handhaven.
Deze ontwikkeling is niet overal op het continent gelijk.
De stijgende trend is doorgaans bijzonder duidelijk in de zuidelijke delen van Europa en het Middellandse Zeegebied, waar zij past binnen de context van een versterking en noordwaartse uitbreiding van de subtropische hogedrukgordel.
Ook boven Centraal- en West-Europa is de stijging van de gemiddelde geopotentiëlen duidelijk zichtbaar, maar zij gaat gepaard met een sterke variabiliteit in de atmosferische circulatie. Juist in deze regio kunnen de afwisseling tussen langdurige ruggen, blokkeringen en depressietrekkingen voor zeer uitgesproken weerscontrasten zorgen.
Verder naar het noorden, met name boven de Britse eilanden, Scandinavië, IJsland en de Arctische gebieden, is het signaal genuanceerder en sterker afhankelijk van het seizoen en van de ontwikkeling van de grootschalige circulatiepatronen.
Het belang van deze ontwikkeling wordt vooral duidelijk wanneer we kijken naar de Europese hittegolven.
Een zware hittegolf is uiteraard niet uitsluitend het gevolg van een hoog geopotentieel op 500 hPa. De intensiteit ervan wordt bepaald door de volledige atmosferische configuratie: de positie en sterkte van het hogedrukgebied, de oorsprong van de luchtmassa, zuidelijke advectie, de toestand van de bodem, de vochtigheid in de onderste luchtlagen, de hoeveelheid zonnestraling en de duur van de blokkering.
Wanneer deze factoren echter samenvallen, vormt een uitzonderlijk hoog geopotentieel op 500 hPa een uitstekende aanwijzing voor de aanwezigheid van een krachtige subtropische rug of een sterke anticyclonale blokkering.
In een reeds opgewarmde atmosfeer kunnen dergelijke configuraties vervolgens temperaturen aan het aardoppervlak veroorzaken die aanzienlijk hoger liggen dan vroeger, vooral wanneer warme lucht vanuit het zuiden wordt aangevoerd en de bodem voorafgaandelijk sterk is uitgedroogd.
De stijging van de geopotentiëlen op 500 hPa boven Europa moet dus worden beschouwd als een van de kenmerken van de thermische verandering van de troposfeer, maar vormt op zichzelf geen bewijs voor een permanente verandering van de atmosferische circulatie.
Het werkelijke klimaatsignaal ontstaat uit de wisselwerking tussen een warmere troposfeer, gemiddeld hogere geopotentiëlen, de dynamiek van anticyclonale ruggen en blokkeringen, en de ontwikkeling van de straalstroom.
Het is deze combinatie die ons beter helpt begrijpen waarom bepaalde periodes van extreme hitte in Europa tegenwoordig een opmerkelijke intensiteit en duur kunnen bereiken.
En juist op dit schaalniveau moeten we een van de sleutels zoeken tot het begrijpen van de recente evolutie van het Europese zomerweer.
https://climate.copernicus.eu/esotc/2022/atmospheric-circulation
https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-021-06069-0