Bostonians hebben misschien gemopperd over het uitgraven van bijna 2 voet sneeuw nadat een historische sneeuwstorm eind januari 2022 het noordoosten teisterde, maar het had geen verrassing moeten zijn. Dit deel van de VS heeft de afgelopen decennia veel van dit soort stormen gezien.

Meer dan een eeuw aan betrouwbare weersgegevens laten zien dat veel van de zwaarste sneeuwval in het noordoosten sinds 1990 heeft plaatsgevonden, waaronder zeven van de top 10 in zowel Boston als New York.

Tegelijkertijd zijn de winters in de Mid-Atlantische Oceaan en het noordoosten sinds het einde van de 19e eeuw met ongeveer 4 graden Fahrenheit (2,2 C) opgewarmd.

Hoe kan de golf van grote sneeuwstormen worden verzoend met ons opwarmende klimaat? Ik ben een atmosferische wetenschapper. Laten we eens kijken naar een belangrijke natuurkundige wet en enkele theorieën die de veranderingen kunnen helpen verklaren.

Warmere lucht, meer vocht

Ten eerste kan warmere lucht meer vocht vasthouden dan koude lucht.

Zie de atmosfeer als een spons. Lucht bevat ongeveer 4% meer waterdamp voor elke extra graad Fahrenheit temperatuurstijging (dat is ongeveer 7% per graad Celsius). De natuurkundige wet die deze relatie verklaart, staat bekend als de Clausius-Clapyron-relatie.

Deze verhoogde luchtvochtigheid draagt ​​bij aan de intensivering van de waterkringloop. Het noordoosten en het midden van de Atlantische Oceaan zijn natter geworden - niet alleen in de winter, maar ook in de lente, zomer en herfst. Naast meer totale neerslag gedurende een seizoen en een jaar, voedt het extra vocht ook extreme gebeurtenissen, zoals intensere orkanen en overstromingen. Het noordoosten heeft een toename van meer dan 50% gezien in de zwaarste neerslaggebeurtenissen in de afgelopen decennia, de grootste toename van alle regio's in de VS.

In de vroege jaren 1900 waren de winters in het noordoosten doorgaans gemiddeld rond de 22 graden Fahrenheit. Nu is 26 graden de officiële nieuwe "normale" temperatuur, gedefinieerd als het gemiddelde over 1991-2020. Een paar recente winters waren meer dan 30.

In het noordoosten hebben we dus een omgeving die is opgewarmd, maar vaak nog steeds onder het vriespunt ligt. Anders gezegd:regio's in de wereld die koud genoeg zijn om te sneeuwen, zijn nu voldoende opgewarmd om te worden bezocht door stormen die in staat zijn meer vocht vast te houden en te laten vallen. In plaats van intense stortbuien zoals Louisiana de laatste tijd heeft gezien, krijgt de regio zware sneeuwval.

De opwarmende oceaan speelt een rol

De sneeuwstorm van januari werd gevoed door oceaanwater in de westelijke Atlantische Oceaan dat warmer is dan normaal. Dat maakt ook deel uit van een consistent patroon.

De oceanen hebben meer dan 90% van de extra warmte geabsorbeerd die toe te schrijven is aan de stijgende broeikasgassen in de atmosfeer door menselijke activiteiten, met name de verbranding van fossiele brandstoffen. De oceanen bevatten nu meer warmte-energie dan ooit sinds de metingen zes decennia geleden begonnen.

Wetenschappers onderzoeken of de opwarming van de aarde een vertraging kan veroorzaken van de oceaantransportband van stromingen die water over de hele wereld transporteren. Satellietbeelden en oceaanmetingen laten zien dat warmere wateren zich hebben "opgestapeld" langs de oostkust, een mogelijke indicatie van een vertraging van de Atlantische Meridional Overturning Circulation.

Vocht dat uit oceaanwater is verdampt, levert veel van de energie voor zowel tropische als extra-tropische cyclonen op middelhoge breedtegraden, algemeen bekend als nor'easters.

Het noordpoolgebied heeft ook invloed op het sneeuwpatroon

Terwijl tropische stormsystemen voornamelijk worden gevoed door warm water, halen nor'easters energie uit scherpe temperatuurgradiënten waar koude en warme luchtmassa's elkaar ontmoeten. De frequentie van uitbraken van koude lucht is een ander aspect van klimaatverandering dat kan bijdragen aan de recente toename van extreme sneeuwval.

Recent onderzoek heeft gesuggereerd dat een opwarmend Noordpoolgebied, inclusief afname van Arctisch zee-ijs en sneeuwbedekking, het gedrag van de polaire vortex beïnvloedt, een band van sterke westenwinden die zich elke winter in de stratosfeer tussen ongeveer 10 en 30 mijl boven het noordpoolgebied vormt. De wind omsluit een grote poel van extreem koude lucht.

Wanneer het noordpoolgebied relatief warm is, is de polaire vortex meestal zwakker en gemakkelijker verlengt of "rekt", waardoor extreem koude lucht naar het zuiden kan zakken. Afleveringen van het uitrekken van de poolvortex zijn de afgelopen decennia aanzienlijk toegenomen, wat soms heeft geleid tot ernstiger winterweer op sommige plaatsen.

Arctische versterking, de verhoogde opwarming naar ons noorden, kan, paradoxaal genoeg, helpen om koude lucht naar de oostkust te brengen tijdens verstoringen van de polaire vortex, waar de koude lucht kan interageren met warmere, vochtige lucht uit de warmer dan normale westelijke Atlantische Oceaan. De meest recente gestrekte polaire vortex-gebeurtenis hielp om de belangrijkste ingrediënten voor de historische sneeuwstorm samen te brengen.

Wat staat ons te wachten?

Wereldwijde klimaatmodellen voorspellen een toename van de meest extreme sneeuwval in grote delen van het noordelijk halfrond met toekomstige opwarming. In sommige andere delen van de wereld, zoals West-Europa, zal de intensivering van de hydrologische cyclus meer winterregen dan sneeuw betekenen als de temperatuur stijgt.

Voor de oostkust van Noord-Amerika, evenals voor Noord-Azië, wordt verwacht dat de wintertemperaturen nog steeds koud genoeg zullen zijn voor stormen om zware sneeuwval te veroorzaken - in ieder geval tot halverwege de eeuw. Klimaatmodellen suggereren dat extreme sneeuwval in de tweede helft van de eeuw zeldzamer, maar niet noodzakelijk minder intens zal worden, naarmate meer stormen regen produceren.

De sterke toename van krachtige noordoostelijke winterstormen is een verwachte manifestatie van een opwarmend klimaat. Het is een ander risico waar de VS zich op zullen moeten voorbereiden, aangezien extreme gebeurtenissen vaker voorkomen bij klimaatverandering.