De straalstroom speelt met ons winterweer

Kouderecords in Zweden en ook bij ons is de eerste vorstperiode van deze winter een feit. De kou kwam niet geheel onverwacht. Een verstoring van de stratosferische poolwervel eind december was een voorbode. De invloed hiervan op de straalstroom zorgt voor een uitbraak van koude poollucht, eerst in Europa en later in deze week volgens de verwachting ook in Noord-Amerika. Ook in een opwarmend klimaat blijven kouderecords optreden, ze worden alleen veel zeldzamer.

Poolwervel is de diepvries van de aarde 

Ons weer wordt gedomineerd door een enorme wervel rond de Noordpool, een soort "supertornado". De krachtige westenwinden aan de rand van deze wervel noemen we ook wel de straalstroom. Ze zijn het krachtigst aan de top van troposfeer, de onderste 10 kilometer van de atmosfeer. 

In de winter ontstaat er ook een poolwervel in de laag erboven, de stratosfeer (afbeelding 1). De poolwervel is een soort vrieskist: de lucht binnen de wervel verliest warmte door uitstraling naar het heelal en tijdens de winter ontbreekt zonlicht om de lucht op te warmen. In een stabiele poolwervel kan warmere lucht van buiten de wervel, de wervel niet binnendringen.  Zo kan de temperatuur op 30 kilometer hoogte tot wel onder de -80 graden dalen.   

Poolwervel is niet stabiel 

Een paar keer per winter raakt de wervel in de stratosfeer sterk verstoord, beweegt van de pool af, verzwakt en breekt soms in stukken op. Deze verstoring plant zich langs de stratosferische wervel naar beneden voort en beïnvloedt in de troposfeer de ligging van de straalstroom. Het gevolg is dat de koude lucht aan de grond een aantal dagen later ook van de pool af beweegt. Op 3 januari leidde zo'n uitbraak van koude poollucht tot een kouderecord in Zweden en op 8 januari tot de eerste vorst van het jaar in Nederland. Volgens de verwachting stroomt later in de week ijskoude poollucht uit over de Verenigde Staten (zie animatie). Dit keer breekt de stratosferische poolwervel volgens de verwachting net niet in tweeën. Het opbreken van de wervel gebeurt gemiddeld maar eens in de twee à drie winters. Een klassiek patroon werd gevolgd in de winter van 2021: de poolwervel splitste in januari, waarop begin februari een koudeperiode volgde met zeven ijsdagen in De Bilt 

Animatie van de straalstroom in de troposfeer (links) en de poolwervel in de stratosfeer (rechts). Kleuren geven de temperatuur weer, links aan de grond op 2 meter hoogte, rechts op 30 kilometer hoogte. De wind waait langs de lijnen van west naar oost en harder waar de lijnen dichter op elkaar liggen. De lijnen zijn de hoogte van het 500 hPa drukvlak (links, rond 5 kilometer hoogte) en het 10 hPa drukvlak (rechts, rond 30 kilometer hoogte). De plaatjes vanaf 7 januari 2024 zijn gebaseerd op de ECMWF weersverwachting van 6 januari 2024.