Onderzoek betwist de relatie tussen klimaatverandering en de wilde winterjetstream

Grote golven in de pooljetstream hebben de afgelopen jaren Arctische temperaturen en stormen naar gematigde gebieden van de VS gebracht. De hoge-altitude wind van de pooljetstream moduleert het weer in Europa, Azië en Noord-Amerika. In Noord-Amerika stroomt het ongeveer langs de grens van de Verenigde Staten met Canada.

Een nieuwe studie betwist het idee dat klimaatverandering de onvoorspelbare winterse gedragingen van de pooljetstream, de enorme luchtstroom van Arctische lucht die het weer in een groot deel van het noordelijk halfrond reguleert, veroorzaakt. Sinds de jaren ’90 zijn grote golven in de jetstream, in recente jaren, verantwoordelijk geweest voor abnormaal koude temperaturen en verwoestende winterstormen die diep in gebieden zoals het zuiden van de Verenigde Staten doordringen.

Wetenschappers vrezen dat een opwarmende atmosfeer, veroorzaakt door klimaatverandering, deze wilde schommelingen aanwakkert, waardoor lange dalen van bittere, koude lucht vanuit het Arctisch gebied naar beneden komen. Maar onderzoekers van Dartmouth melden in AGU Advances dat de volatiliteit van de jetstream eigenlijk misschien niet zo ongebruikelijk is. In plaats daarvan lijkt de jetstream natuurlijke, zij het sporadische, periodes van “golfvorming” te hebben ondergaan nog voordat de effecten van klimaatverandering als significant werden beschouwd.

In de eerste studie van zijn soort, hebben de onderzoekers een record samengesteld van de wintervariabiliteit van de jetstream sinds 1901 door gebruik te maken van machine learning om langetermijn klimaatgegevens te analyseren. Bijna alle eerdere studies van de jetstream richten zich op de periode sinds 1979, toen gegevens over weer- en klimaatsystemen begonnen te worden verzameld door satellieten.

De onderzoekers ontdekten dat de jetstream de laatste is van verschillende golvende periodes die zich in de afgelopen 125 jaar hebben voorgedaan. De jetstream was zelfs nog volatieler tijdens veel van deze fasen dan het vandaag de dag is, zegt Jacob Chalif, de eerste auteur van de studie en een graduate student in het lab van senior auteur Erich Osterberg, een universitair hoofddocent aardwetenschappen.

“De jetstream was vaak net zo golvend als vandaag, zo niet meer, voordat klimaatverandering een significante invloed zou hebben gehad,” zegt Chalif. “Dit roept de vraag op of klimaatverandering de jetstream nu onvoorspelbaarder maakt.”

Terwijl klimaatverandering onmiskenbaar extreme winterse weersomstandigheden versterkt, toont de nieuwe studie aan dat het waarschijnlijk niet zo is door de jetstream onvoorspelbaarder te maken, zegt Osterberg, die het Ice, Climate, and Environment Lab aan Dartmouth leidt.

De studie kan wetenschappers in staat stellen om hun focus te verleggen naar meer directe links tussen de opwarming van de aarde en extreem weer, zegt Osterberg, zoals het feit dat een warmere atmosfeer meer vocht vasthoudt, wat leidt tot grotere stormen. “Voor mij veranderen deze bevindingen fundamenteel de manier waarop ik dit probleem benader,” zegt Osterberg, die co-auteur is van een reeks eerdere studies die de jetstream als een mogelijke oorzaak van intensiverende stormen identificeerden.

“Als de jetstream niet deze kritische schakel is tussen klimaatverandering en ernstiger stormen, dan moeten we onze aandacht richten op andere verklaringen voor waarom we meer extreme weersomstandigheden zien,” zegt hij.

De hoge-altitude wind van de pooljetstream moduleert het weer in Europa, Azië en Noord-Amerika. In Noord-Amerika stroomt het ongeveer langs de grens van de Verenigde Staten met Canada. Grote golven in de jetstream zorgen ervoor dat Arctische lucht dieper doordringt in de aangename subtropen. Dit kan leiden tot ongebruikelijke koudegolven en ernstige winterstormen in gebieden waar warme en koude lucht samenkomen.

Dramatische golven in de jetstream kunnen ook de poolvortex naar het zuiden sturen, wat de massa van onder nul lucht is die rond de Noordpool cirkelt en een populaire term is geworden voor periodes van gevaarlijk koude temperaturen. Verschillende wetenschappelijke studies hebben gesuggereerd dat de huidige golvigheid van de jetstream het resultaat is van klimaatverandering. Het valt samen met recordhoge concentraties broeikasgassen in de atmosfeer, een duidelijke toename in de intensiteit van extreem weer, en de afname van zee-ijs in het Arctisch gebied sinds de jaren ’90, zegt Chalif.

Maar het Dartmouth-team ontdekte dat de laatste uitgesproken golvende periode rond 1979 begon te pieken. Dat betekent dat satellietobservaties van de jetstream begonnen toen het systeem een meer normale periode inging, waardoor golvende periodes na 1979 abnormaal leken, zegt Osterberg.

De studie van Dartmouth ontdekte dat het opwarmingsgat, dat zich concentreert in het zuidoosten, het resultaat was van een sterke golvende periode in de jetstream die een glijpad creëerde voor Arctische lucht om routinematig naar het gebied te stromen tijdens de wintermaanden. Het opwarmingsgat veroorzaakte een gemiddelde daling van de wintertemperaturen van meer dan 2 graden Fahrenheit die begon rond 1958, met koudere dan verwachte winters die aanhielden tot het einde van de jaren ’80.

“De jetstream leek een directe link tussen wereldwijde klimaatverandering en extreem weer met grote stormen, maar we wisten niet echt wat er voor 1979 was gebeurd,” zegt hij. “Het creëerde deze schijn van een ongebruikelijke trend, maar als je het volledige plaatje ziet, zie je dat het niet zo ongebruikelijk is. Er waren periodes die golvender waren dan wat we nu zien.”

De onderzoekers ontdekten dat een nog sterkere golvende periode die van de jaren ’60 tot de jaren ’80 duurde de belangrijkste drijfveer was van het opwarmingsgat, een periode van 30 jaar met abnormaal koele wintertemperaturen in de Verenigde Staten. Geconcentreerd in het zuidoosten van de Verenigde Staten, veroorzaakte het opwarmingsgat dat de gemiddelde wintertemperaturen meer dan 2 graden Fahrenheit (1.3 graden Celsius) daalden vanaf ongeveer 1958. Koudere winters dan verwacht hielden aan tot het einde van de jaren ’80.

Trevor Partridge, een co-auteur van de studie die zijn Ph.D. in aardwetenschappen aan Dartmouth voltooide, meldde voor het eerst in een paper uit 2018 dat hij leidde met Osterberg als co-auteur dat deze onvoorspelbare fase samenviel met het opwarmingsgat. Partridge, nu een fysisch wetenschapper bij de U.S. Geological Survey, suggereerde in die studie dat golvigheid in de jetstream het opwarmingsgat boven het Zuiden in de winter deed parkeren. Dit zou een glijpad hebben gecreëerd voor Arctische lucht om routinematig naar het gebied te stromen.

De nieuwe studie in AGU Advances bevestigt dat uitgesproken golven in de jetstream bijdroegen aan tweederde van de koeling van het opwarmingsgat van 1958 tot 1988. Gedurende die tijd, melden de onderzoekers, leidden periodieke veranderingen in de golvigheid van de jetstream rechtstreeks tot fluctuaties van de gemiddelde wintertemperatuur in het zuidoosten. “We vonden dat er een link was tussen het opwarmingsgat en de variabiliteit van de jetstream decennia voordat klimaatverandering een significante invloed zou hebben gehad,” zegt Chalif. “Het komt terug op het idee van klimaatchaos – er is zoveel dat ons weer dagelijks en jaarlijks beïnvloedt.”

“Dat is waarom het ontwikkelen van dit record van 125 jaar zo nuttig is,” vervolgt Osterberg. “Wanneer je slechts een dunne schijf van het record bekijkt zoals we eerder deden, is het moeilijk om volledig te begrijpen wat er gebeurt.”