Winterweerpatronen in Noord-Amerika worden bepaald door veranderingen in de polaire vortexwinden hoog in de atmosfeer, maar de meest significante koudegolf wordt waarschijnlijker beïnvloed door de tropen, wetenschappers hebben gevonden.

Een team onder leiding van de Universiteit van Reading voerde de allereerste studie uit om te bepalen hoe de vier belangrijkste winterweerpatronen in Noord-Amerika zich gedragen, afhankelijk van de sterkte van de stratosferische polaire vortex. Dit is een lint van wind en lage druk dat het noordpoolgebied omcirkelt op een hoogte van 10-50 km, koude lucht naar binnen opsluiten.

Het staat al vast dat de windkracht van de vortex het weer in Europa en Azië beïnvloedt, en de studie onthulde dat het ook een sterk effect heeft op drie van de vier belangrijkste winterweerpatronen in Noord-Amerika, voorspellers een extra hulpmiddel bieden om potentieel invloedrijk weer in de winter te begrijpen.

De studie, gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , bleek ook dat, anders dan in Europa, de meest extreme koudegolf die heel Noord-Amerika treft, zal niet snel optreden na een zwakke draaikolk. In plaats daarvan, de vorm van de vortex en de omstandigheden in de tropen werden geïdentificeerd als sterkere invloeden van deze omstandigheden.

Simon Lee, atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Reading en hoofdauteur van de studie, zei:"Ondanks de meest extreme koudegolf die in Noord-Amerika wordt ervaren, wordt deze vaak beschreven als 'uitbarstingen van polaire vortexen, ' onze studie suggereert dat vortexsterkte niet als een oorzaak moet worden beschouwd.

"We weten dat een verzwakte polaire vortex ervoor zorgt dat koude lucht vanuit het noordpoolgebied over Europa en Azië stroomt, maar we ontdekten dat dit verrassend genoeg niet het geval is aan de andere kant van de Atlantische Oceaan.

"In feite, ons werk suggereert dat we eigenlijk naar het zuiden moeten kijken naar de omstandigheden rond de evenaar, in plaats van naar het noorden naar het noordpoolgebied, voor de oorzaken van deze wijdverbreide vrieskou in Noord-Amerika.

"Onze resultaten lieten zien dat de sterkte van de polaire vortex nuttige informatie geeft over de waarschijnlijkheid van de meeste weerpatronen in de VS en Canada verder van tevoren, inclusief enkele potentieel storende temperatuurveranderingen of zware regenval. Hoe nauwkeuriger de informatie die populaties hebben over aanstaande weersveranderingen, hoe beter ze zich kunnen voorbereiden."

Een van de duidelijkst gesuggereerde effecten van een sterke vortex was een kans van 10-15% op extreem koude omstandigheden in westelijke delen van Noord-Amerika, inclusief Alaska, maar mildere omstandigheden in de centrale en oostelijke delen van de VS.

Een ander weerpatroon dat meestal neutrale of sterke wervelwindsnelheden volgt, brengt temperaturen van 5°C boven normaal en natter weer in het oosten van de VS.

De uitzondering in de resultaten was dat het weerpatroon geassocieerd met de hoogste kans op de meest voorkomende extreme kou in Noord-Amerika, waarin de gemiddelde temperatuur in het midden van de VS meer dan 5°C onder normaal ligt, bleek niet sterk afhankelijk te zijn van een zwakkere vortex, zoals het in Europa doet.

Ze ontdekten dat wijdverbreide extreme kou vaker voorkomt wanneer een hogedrukgebied zich uitstrekt tot aan Alaska, en de polaire vortex strekt zich uit naar Noord-Amerika en duwt koude Arctische lucht naar het zuiden in de lagere atmosfeer.

De wetenschappers zeggen dat de invloed van de stratosfeer op weerpatronen, en hoe dit interageert met langetermijnweerpatronen in de tropen zoals El Niño, moeten verder worden bestudeerd en in prognoses worden opgenomen om de nauwkeurigheid ervan te verbeteren.