De winter in Nederland, in Europa en ook in Noord Amerika is stevig ingezet. Hoe komt het zo koud, terwijl een gemiddelde  Nederlandse winter toch een kwakkelwinter is?  Vanwege de geografische ligging van Nederland wordt het weer sterk bepaald door de luchtsoort die ons land binnenstroomt. De fysische eigenschappen van die luchtsoort worden grotendeels bepaald door de omstandigheden in het zogenaamde brongebied van de luchtsoort, en de omstandigheden "onderweg". Iedereen weet dat het veel uitmaakt of de wind van zee komt of van het land, of hij uit het oosten komt of uit het westen, enzovoort.

De vraag welke luchtsoort ons land binnenkomt wordt beantwoord door luchtdrukverdeling. De ligging van hoge- en lagedrukgebieden bepalen de windrichting en daarmee de luchtsoort. De geografische verdeling van de drukgebieden is niet willekeurig maar verloopt volgens bepaalde patronen. Daardoor ontstaan trends die soms kort zijn (dagen tot weken) en soms langer (maanden tot jaren en zelfs nog langer)

Voor de huidige kou zijn enkele verschijnselen verantwoordelijk . De eerste heeft te maken met de situatie van bovenkant troposfeer en onderkant stratosfeer boven het Arctische gebied.  Het gaat daarbij om de zogenaamde Arctic Vortex .

Bron:  The Arctic Climate System  (Serreze + Barry, 2005)

De Arctic Vortex is een langdurige  grootschalige luchtcirculatie in de bovenlucht van de Noordpool. De Vortex wordt gevormd door koude lucht  hoog in de atmosfeer, vanaf 5 kilometer boven het aardoppervlak. Deze aanwezigheid van kou levert lagedrukwerking op in de bovenlucht, waardoor rond de Vortex een sterke stroming in de bovenlucht ontstaat met extreem koude lucht.

De Arctic Vortex is gekoppeld aan een ander atmosferisch fenomeen, de Arctische Oscillatie  (AO). Dat is een samenstel van twee tegengestelde druksituaties op hogere breedten. De Arctische Oscillatie heeft de sterkste invloed op het weer in Europa en Noord Amerika gedurende de late herfst en de winter. In de andere jaargetijden zijn de invloeden veel minder uitgesproken.

De positieve fase van deze oscillatie bestaat uit sterke hogedrukgebieden in de buurt van de Azoren en diepere lagedrukgebieden boven IJsland, waardoor grote hoeveelheden zachte lucht ver naar het noorden wordt gebracht. Deze situatie boven het noorden van  de Atlantische Oceaan wordt ook wel een positieve fase in de NAO genoemd (Noord-Atlantische Oscillatie). Momenteel wordt de NAO wel als een regionale variatie van de AO gezien.

Als de AO negatief is, verandert de drukverdeling op hogere breedten, en wordt de sterke westenwind in de bovenlucht, die de Arctic Vortex begeleidt, veel zwakker. Je kunt die band van sterke westenwinden het beste vergelijken met een strak aangetrokken "korset", waarbinnen de extreem koude lucht is opgesloten. Als die winden op een bepaald moment zwakker worden kan de kou boven de Noordpool als het ware niet meer in bedwang worden gehouden. Door deze veranderingen kunnen grote hoeveelheden zeer koude lucht tot ver naar het zuiden zakken.

Bron:  NSIDC 

De bovenbeschreven variatie in luchtdrukverdeling op hogere breedte verloopt in fases. De Noord-Atlantische Oscillatie oscilleert als regionale afgeleide van de Arctische Oscillatie op hetzelfde ritme op en neer als de AO.  Als we de NAO-index, een afgeleide van de AO, op de figuur hieronder bekijken , dat zien we dat sinds eind november er sprake is van een sterk negatieve index.  De bovenbeschreven situatie met koude arctische lucht die boven Noord Amerika en Europa sterk naar het zuiden zakt doet zich al een aantal weken voor, en blijft nog steeds hardnekkig aanwezig.

Bron:  NOAA

Wanneer we kijken naar de NAO index vanaf  1860  (figuur hieronder) dan valt op dat tijdens koude winters de NAO-index veelal negatief was. Voorbeelden zijn de winters van de jaren '40 en de winters van 1956, de koude jaren '60, 1979 en 1996. Vaak blijft de NAO-index enige jaren achtereen relatief laag. Mede daarom komen koude winters vaak in clusters voor.

Een fraai voorbeeld van deze correlatie  is ook dat van de 15 Elfstedentochten die gereden zijn sinds 1909 er 11 plaats vonden in een winter met   een negatieve NAO-index. Van de 4 tochten die gereden zijn in een winter met positieve NAO-index waren er 2 in winters met een NAO-index van +0,2 respectievelijk +0,1. Een sterk verband dus!

Vanaf het begin van de jaren tachtig is de NAO-index, met uitzondering van 1996, 1997 en 2001,  altijd hoog tot zeer hoog geweest , hetgeen resulteerde in een groot aantal zeer zachte winters. Dat beeld kwam goeddeels overeen met het beeld dat de AO de laatste decennia gaf: lage luchtdruk boven de Noordpool, en bovennormale wintertemperaturen in grote delen van de USA en Europa. Maar de afgelopen jaren is de NAO-index aan het dalen.

Bron:  NCAR

Bovenstaand grafiekje toont het verloop van de NAO-index vanaf 1990 tot en met de winter van 2008/2009, plus een trendlijn. De trend is duidelijk. Als zonnecyclus 24 ook nog even uitblijft, kan dat tot een fraaie afkoeling leiden. Toenemende kansen op Elfstedentocht(-en)  de komende jaren! 

Voor meer details zie www.klimaatgek.nl