Springerige modellen: lente of winter?

We vertellen niets nieuws als we zeggen dat er in een weersverwachting onzekerheden schuilen. Die onzekerheden zorgen ervoor dat een weersverwachting soms niet uitkomt, het loopt anders dan verwacht. Gelukkig gaat het voor wat betreft de verwachting voor morgen en overmorgen meestal wel ongeveer goed. Kijken we verder vooruit, dan groeit geleidelijk de kans dat de verwachting gaat afwijken van het werkelijk optredende beeld. Toch kan er vaak zelfs voor dag ‘6’ tot dag ‘10’ nog een redelijke verwachting worden gegeven, mits er niet al te veel details worden gegeven. Er zijn echter uitzonderingen en dan is er werkelijk geen pijl op te trekken. Die uitzondering lijkt ook nu te gelden.

De pluimverwachting

Om een indruk te krijgen van de nauwkeurigheid van de verwachting, maken meteorologen ook gebruik van de zogenaamde ‘pluim’. De pluim, geldig voor De Bilt en berekend volgens het ECMWF-weermodel, beginnend op 15 februari om 13 uur onze tijd, staat hier afgebeeld. Dit noemen we ook wel een ‘run’. We laten hier alleen de berekende temperaturen zien op anderhalve meter hoogte (boven) en op het zogenaamde 850-hPa vlak, dat is ongeveer op 1500 meter hoogte (onder). Op basis van de berekende weerkaarten kan dus worden berekend wat, steeds om de 6 uur, de temperatuur in De Bilt zal zijn. De ‘hoofdrun’ die als basis dient, wordt weergegeven met de donkerrode lijn. Ook de runs van andere weermodellen zijn in deze grafiek te zien. De gele lijn is de berekening van de UKMO, van vandaag 1 uur, en de donkerblauwe lijn die van de NCEP, ook van 1 uur vandaag.

Grote afwijkingen

Als we naar de midlange termijn kijken, zeg maar de laatste februariweek, dan zien we een enorm verschil tussen de berekening van het ECMWF en de NCEP. Volgens de NCEP blijft de temperatuur dan ’s nachts ruim boven nul en is het ’s middags bijna lenteachtig met 10 tot 13 graden. Tegelijkertijd laat de berekening van het ECMWF het ’s nachts licht tot matig vriezen en komt de temperatuur in de middag maar met moeite boven het vriespunt uit, een groot verschil dus.
Een verklaring van dat verschil zien we ook als we naar de berekende weerkaarten voor die dagen kijken. Het ECMWF berekent een krachtig hogedrukgebied boven Scandinavië, met in onze omgeving een straffe oostnoordoostenwind, waarmee koude lucht wordt aangevoerd. De luchtdruk boven Zuid-Europa is laag. De berekening van de NCEP laat echter een geheel tegengesteld beeld zien met lage druk boven de noordelijke oceaan en Scandinavië en hoge druk boven Zuid-Europa, met in onze omgeving een ‘zachte’ zuid- tot zuidwestelijke stroming. Vooral in het weekend van 24 en 25 februari is dit verschil zo extreem, als maar zelden wordt gezien, een verschil van dag of nacht! Hoe is het mogelijk dat twee weermodellen, die toch met dezelfde uitgangssituatie beginnen te rekenen, tot zo een groot verschil uitgroeien?

De controlerun

De atmosfeer gedraagt zich chaotisch. Een klein verschil in de beginsituatie kan een groot effect hebben op de (mid)lange termijn. Om een beroemde uitspraak van Lorenz te citeren: “Een vlinder die vandaag in Florida met zijn vleugels klappert, kan tot resultaat hebben dat er vijf dagen later in Texas een tornado ontstaat.”

Om een beeld te krijgen van die onzekerheid van de verwachting, wordt de hoofdrun, met dezelfde uitgangstoestand nogmaals berekend, maar nu met een iets lagere resolutie (minder roosterpunten). Dat noemen we de ‘controlerun’ en die wordt in de pluim met de oranje lijn weergegeven. We zien dat die vandaag vrijwel overeenkomt met de rode lijn, de hoofdrun, en dat is prettig, want dat betekent dat een iets lagere resolutie ditmaal maar weinig effect heeft op de uitkomsten.

Want nu komen we bij de crux van dit verhaal. De berekening wordt nu 50 maal herhaald in die iets lagere resolutie, waarbij er telkens met beleid een verandering in de beginsituatie wordt aangebracht. Al die 50 berekeningen leveren weerkaarten op die voor het punt ‘De Bilt’ een temperatuur opleveren, die min of meer hetzelfde is als de hoofd- en de controlerun, of daar juist iets tot zelfs behoorlijk van kan afwijken. Dit wordt weergegeven met de grijze lijntjes, de zogenaamde ‘members’.

Groeiende verschillen

In het begin zijn de verschillen erg klein, alle lijntjes overlappen elkaar bijna. Maar met het verstrijken van de dagen, worden die verschillen steeds groter, erg groot zelfs. Kijk bijvoorbeeld naar zondag 25 februari. De koudste berekening laat het dan ’s nachts ruim 8 graden vriezen, maar op hetzelfde moment zit de zachtste berekening op bijna 10 graden in de plus! De hoofdrun en de controlerun zitten dan eensgezind rond -4 graden maar de hoofdrun van de NCEP is een van de allerzachtste en zit rond +10 graden. Een flink verschil op die termijn is niet ongewoon, maar ditmaal is dat verschil wel erg groot en vooral omdat dit nu ook geldt voor de beide hoofdruns. Daarbij moet worden opgemerkt dat de ECMWF de hoogste resolutie heeft en dat de controlerun van de ECMWF (en dus ook alle andere grijze lijntjes) een vergelijkbare resolutie hebben als de hoofdrun van de NCEP.
Wat moet de meteoroloog hier nu mee? Op die termijn is het goed om te kijken naar het gemiddelde (de paarse lijn), maar vooral de mediaan (witte lijn) van de hele pluim. Het gemiddelde kan namelijk nog weleens door een aantal zeer zachte (of juist heel koude) members wat geflatteerd naar boven, of naar beneden worden getrokken. De mediaan is dan meer bruikbaar, die geeft namelijk het punt weer waar de helft van de hele pluim (het ensemble) warmer of kouder is. Die mediaan ligt in dit voorbeeld rond de -3 graden. De helft van de members is dus kouder dan -3, de andere helft zachter. Op basis van deze berekening zal de meteoroloog dus zeggen dat de kans groot is dat het in deze periode koud is, met ’s nachts lichte, lokaal matige vorst en dat ’s middags de temperatuur een aantal uren lang een aantal graden boven nul ligt. Daarbij wordt de berekening van de NCEP genegeerd, wat ook wordt ingegeven door het feit dat deze berekening helemaal bovenin de pluim is terug te vinden en dus nauwelijks ondersteuning krijgt.
De nieuwe hoofdrun van het ECMWF, die van 1 uur vannacht, is geheel in lijn met de run van 12 uur eerder, en zelfs nog kouder voor het weekend van 24 en 25 februari. Als die weerkaart letterlijk zou uitkomen, dan blijft ook overdag de temperatuur ruim onder nul bij een bijtende oostelijke wind. De lucht is dan zo koud op hoogte en dus onstabiel, dat er spontaan overdag sneeuwbuitjes kunnen ontstaan, die dan rond het avonduur snel uitdoven. Kortom, winterweer in optima forma, maar voorlopig is dit slechts een virtuele winter, want het moet allemaal nog wel gebeuren.

Kijkend naar de nieuwste pluim zien we, en dat mag geen verrassing zijn, dat de hoofdrun van de ECMWF, samen met de controlerun, vrijwel geheel onderin het ensemble zijn terug te vinden op 25 februari. Geen wonder, want de getoonde weerkaart is vrijwel de allerkoudste optie die mogelijk is in deze tijd van het jaar. Rond het middaguur ligt de temperatuur op rond 1500 meter hoogte boven ons land tussen -15 en -20 graden. Maar de koude members zijn wel veruit in de meerderheid en ook de mediaan is ronduit winters met lichte, lokaal matige vorst in de nacht en ochtend en middagtemperaturen van slechts iets boven nul. Ook nu zien we dat de NCEP vrijwel geheel eenzaam bovenin het ensemble is te vinden. In tegenstelling tot de berekening van de hoofd- en controlerun van de ECMWF, krijgt de hoofdrun van de NCEP vrijwel geen members met zich mee en is het raadzaam om deze, op basis van deze pluim althans, te verwerpen. Daarmee zeggen we dus niet dat het zeker is dat deze zachte visie niet gerealiseerd zou kunnen worden, maar dat de kans daarop – nogmaals, op basis van de huidige berekeningen – erg klein is.

De oorzaak van de verschillen?

Het lijkt erop dat ontwikkelingen in de stratosfeer, die grofweg een tweetal weken later doorwerken tot in de lagere atmosfeer en daarmee invloed krijgen op de vorming van en positie van de hoge- en lagedrukgebieden, hier een doorslaggevende invloed hebben. Al een paar weken zagen we aan deze ontwikkelingen dat de kans groter dan gemiddeld was dat deze, tot dusver zeer vorstarme winter, toch nog met een winterse periode zou besluiten. De diverse modellen hebben moeite met deze berekeningen en daarmee zijn de grote verschillen die we nu zien tussen de verschillende modellen, verklaard.

Gezien de berekeningen van vandaag en gisteren is echter nog niet gezegd dat het ECMWF ‘dus’ gelijk krijgt en dat de laatste week van februari winters en misschien zelfs bitter koud gaat verlopen. Een waarschuwing moet zijn dat voor gisteren juist de NCEP die nu dus zacht is, voor het winterweer ging, terwijl het ECMWF toen juist zacht was. We moeten dus ook nu nog een slag om de arm houden, wat sowieso verstandig is als we over een weersverwachting spreken voor 5 tot 10 dagen vooruit.

Bronnen: MeteoGroup, ECMWF, UKMO, NCEP.

Gerelateerde berichten:

• De computer niet altijd geloven... (10/02/15 12:34)
• Stormachtige weerkaarten (13/01/18 13:11)
• Waarom valt het weekendweer zo tegen? (12/08/16 14:15)
• Winterse lange termijn verwachtingen, wat blijft er werkelijk van over? (09/01/17 08:00)
• De onzekere mid-lange termijn (20/11/13 13:02)

Reacties:

Er zijn nog geen reacties op dit bericht.