Midwinter of juist het begin van de winter?

Ook ruiten moeten krabben vanochtend? Het was vannacht in ieder geval flink koud, ondanks dat de winter officieel nog niet begonnen is. Pas om vijf uur vanavond staat de zon precies boven de Steenbokskeerkring, wat betekent dat de astronomische winter dan eindelijk begint.

De winter duurt nog tot 20 maart, als de zon weer recht boven de evenaar staat en de dagen en nachten overal ter wereld even lang zijn. Ondanks de redelijk lange dagen kan het in maart nog flink koud zijn. De atmosfeer is in de winter immers flink afgekoeld en heeft tijd nodig om weer op te warmen. Door het langzame opwarmen en afkoelen van de atmosfeer worden op de meeste plaatsen op het noordelijk halfrond de laagste temperaturen pas in januari en februari gemeten, in plaats van december. Het verklaart waarom de kortste dag van het jaar pas het startschot van de winter is, in plaats van het hoogtepunt.

Toch lopen de temperaturen op de meeste plaatsen niet een half seizoen achter op de daglengte. In Nederland valt het hoogtepunt van de winter ongeveer een maand na de kortste dag, dus eind januari. In de rest van Noord-Europa en bijvoorbeeld het oosten van de Verenigde Staten is dat niet anders. In Zuid-Europa beginnen de temperaturen vaak halverwege januari alweer op te lopen, maar het kan nog extremer.

Zo beleeft de westkust van de Verenigde Staten de koudste dagen van het jaar rond oud en nieuw. Op de Wikipedia-pagina over de seasonal lag wordt hier wel gewag van gemaakt, maar wordt er verder geen verklaring voor het fenomeen gegeven. Het heeft me jarenlang gefascineerd, omdat de noordwestkust van de Verenigde Staten en het uiterste zuidwesten van Canada een klimaat hebben dat qua temperatuur redelijk vergelijkbaar is met dat van ons.

Zo hebben Vancouver en Brussel nagenoeg hetzelfde temperatuurverloop. Heel gek is dat niet. Het zijn allebei zeeklimaten en de plaatsen liggen ongeveer op dezelfde breedtegraad. Alleen in de winter verschilt het temperatuurverloop aanzienlijk. Waar de temperatuur in Vancouver al vanaf het begin van het jaar stijgt, gebeurt dat in Brussel pas in de tweede helft van februari. Wat verklaart dit grote verschil?

Een hele tijd terug heb ik op internet gedetailleerde klimaatdata gevonden voor Vancouver (voor klimaatdata van Amerikaanse plaatsen moet je vaak betalen en daar heb ik geen zin in). Ik heb daarvoor twee datasets gecombineerd. De ene dataset bevat de windrichtingen per uur vanaf 1966 en de andere dataset bevat onder andere de temperatuur per dag vanaf 1937. Ik heb dus voor ruim 50 jaar gecombineerde klimaatdata.

De gemiddelde temperaturen per dag laten inderdaad zien dat het hoogtepunt van de zomer eind juli/begin augustus valt en dat de winter rond oud en nieuw piekt. Er zitten dus zeven maanden tussen de koudste en warmste dag en maar vijf tussen de warmste en koudste dag van het jaar, zoals hieronder te zien is.

Een nadeel van de dataset is dat de zonneschijnduur per dag niet is geregistreerd. Alleen van de laatste tien jaar is de bedekkingsgraad van de hemel bijgehouden, wat hoogstens als ruwe proxy voor zonneschijn gebruikt kan worden. Donohoe et al. (2020) stelt dat het niet de daglengte, maar de hoeveelheid zonne-energie is die bepaalt wanneer de hoogste en laagste temperaturen in het jaar optreden.

Dit lijkt me te kloppen voor de zomer, wanneer de zon krachtig is en de temperatuur vooral afhangt van hoeveel de zon kan schijnen. Inderdaad verklaart dit waarom de zomer bijvoorbeeld in Zuid-Europa en de westkust van de Verenigde Staten vaak pas in augustus piekt. In de winter is de rol van de zon kleiner en wordt de temperatuur meer door de windrichting bepaald, zeker voor gebieden relatief dicht bij de poolcirkel.

De rol van de windrichting op de temperatuur blijkt voor Vancouver nog verrassend lastig vast te stellen. In Nederland is de windrichting gedurende de dag redelijk constant. Vanwege de westcirculatie op onze breedtegraden komt de wind doorgaans uit het westen of zuidwesten en wordt er zachte lucht van zee aangevoerd. Niet in Vancouver! De wind komt daar verrassend genoeg vaak juist uit het oosten en kent een vrij duidelijke dagelijkse gang, waarbij de wind overdag wat meer naar het westen draait.

Dit heeft hoogstwaarschijnlijk met de vorming van thermische hoge- en lagedrukgebieden te maken. In het onderstaande plaatje hoop ik de situatie van de Amerikaanse westkust redelijk schematisch te schetsen:

Het scherpe contrast tussen de oceaan en de door bergketens van de oceaan afgeschermde binnenlanden zorgt ervoor dat de wind door de vorming van thermische hoge- en lagedrukgebieden vaak van koudere naar warmere gebieden stroomt. Inderdaad komt de wind overdag relatief vaker uit het westen, als het zeewater relatief koel is ten opzichte van het continent, hoewel de oostenwinden ook dan dominant blijven.

Ik heb getracht het verschil in kaart te brengen door te kijken naar wat ik de westcomponent noem; de mate waarin de wind uit het westen komt. Een westenwind (270°) heeft een westcomponent van 1 en een oostenwind (90°) heeft een westcomponent van -1. Noorden- en zuidenwinden hebben een westcomponent van 0. Voor alle dagen in het jaar heb ik in de onderstaande figuur de gemiddelde westcomponent overdag (tussen 6:00 en 18:00) en ’s nachts (tussen 18:00 en 6:00 dus) weergegeven.

Overdag waait de wind het hele jaar door iets minder vaak uit het oosten dan ’s nachts. De wind waait met name in het vroege voorjaar (maart en april) wat vaker uit het westen, waardoor er wat meer wind vanaf zee wordt aangevoerd. Deze stijging wordt in februari in gang gezet, wat dus kan verklaren waarom de sprokkelmaand gemiddeld zachter is dan december en januari. Dat blijkt echter niet het geval te zijn. Zelfs mijn verfijndste model slaagt er niet goed in het temperatuurverloop nauwkeurig te modelleren.

Het model overschat de temperatuur aan het eind van de herfst en het begin van de winter (november/december) en onderschat de temperatuur aan het eind van de winter (februari). In de zomer treedt iets soortgelijks op. Mei en juni zijn kouder dan voorspeld, terwijl augustus juist warmer is.

Gelukkig is hiervoor een verklaring voorhanden, namelijk de zogenaamde June Gloom, de zeewind die ontstaat op het moment dat het continent al flink is opgewarmd, terwijl de oceaan nog relatief koud is. In onze contreien wordt dit fenomeen gekscherend Europese moesson genoemd. De aanvoer van betrekkelijk koude en vochtige lucht (meer wolkenvorming en dus minder zonneschijn) verklaart waarom het begin van de zomer op onze breedtegraden relatief koud is ten opzichte van later in het seizoen. Helaas heb ik in mijn dataset niet de beschikking over het aantal zonuren per dag, waardoor ik het effect niet kan kwantificeren.

Wel biedt het optreden van de June Gloom mogelijk een verklaring voor de betrekkelijk lage temperaturen die aan het eind van het najaar optreden aan de Amerikaanse westkust. Ook dan zijn er tussen het continent en de oceaan grote temperatuurstegenstellingen, maar dan omgekeerd aan die in de zomer. Wellicht gebeurt dan het omgekeerde en ontstaat er in die tijd juist vaak een straffe aflandige wind die veel koude lucht aanvoert. Omdat de windsnelheid niet goed in de dataset zit, is ook dit helaas lastig na te trekken, maar het kan een nette verklaring zijn voor een jarenlang mysterie.

Om terug te komen op de vraag in de titel: op sommige plaatsen is het al bijna midwinter, maar wij moeten klimatologisch gezien nog even op het hoogtepunt wachten. Of de winter nog moet beginnen? Nee, dat is drie weken geleden al gebeurd volgens de weerkundigen. Aangezien december soms al de koudste maand van het jaar is, sluit ik me daar graag bij aan.