Verborgen atmosferische golf boven Alaska blijkt veel krachtiger dan gedacht
Hoog boven Alaska, op tientallen kilometers hoogte, waait het soms harder dan wetenschappers dachten. Een onderzoeksteam ontdekte dat een bepaald windpatroon in de hoge atmosfeer twee keer zo sterk kan zijn als eerdere metingen lieten zien. Dat is belangrijk, want deze winden beïnvloeden onder andere hoe signalen van satellieten en radio's door de atmosfeer reizen.
Het gaat om de zogenoemde "12-uurs golf": een golfbeweging in de wind die zich elke twaalf uur herhaalt, vergelijkbaar met een getijdenbeweging maar dan in de lucht. Deze golf ontstaat onder andere doordat de zon de atmosfeer opwarmt. Het onderzoek richt zich op een laag van de atmosfeer die de mesosfeer en lagere thermosfeer heet, ergens tussen de 80 en 105 kilometer hoogte. Dat is veel hoger dan waar wij vliegen of waar het weer zich afspeelt, maar deze laag beïnvloedt wel radiogolven en satellietbanen.
De onderzoekers gebruikten een lidar, een soort laserradar die met lichtpulsen de atmosfeer aftast, bij het Poker Flat Research Range nabij Chatanika in Alaska. Ze bekeken metingen uit de winter van 2018-2019. Wat opviel: in december en januari nam de kracht van de 12-uurs golf flink toe. Op sommige dagen bereikte de wind snelheden van meer dan 130 meter per seconde, boven de 97 kilometer hoogte. Dat is meer dan twee keer zo sterk als in de rest van het jaar.
Tot nu toe werd deze golf vooral gemeten met meteorradar, een techniek die de sporen van verbrandende meteoren gebruikt om windsnelheden te schatten. Die metingen lieten wel een toename zien in dezelfde periode, maar met veel lagere waarden dan de lidar registreerde. De lidar blijkt dus gevoeliger voor lokale, sterke uitschieters die de radar mist.
Opvallend genoeg had de sterkte van de golf geen duidelijk verband met zonneactiviteit, gemeten via de zogeheten SME-index. Wel vielen de hoogste waarden samen met een zogeheten plotselinge stratosferische opwarming begin januari. Dat is een fenomeen waarbij de temperatuur in de stratosfeer, een lagere atmosfeerlaag, in enkele dagen sterk stijgt. Zulke opwarmingen kunnen ook winters op de grond beïnvloeden, bijvoorbeeld met koudegolven in Europa of Noord-Amerika.
De onderzoekers vergeleken hun metingen ook met twee computermodellen, WACCM-X en HIAMCM, die het weer in deze hoge atmosfeerlaag proberen te simuleren. Beide modellen kwamen redelijk overeen met de lidar-metingen onder de 97 kilometer. Daarboven mat de lidar echter hogere waarden dan de modellen voorspelden.
Wat betekent dit (nog) niet
Dit onderzoek is gebaseerd op metingen van één winterseizoen op één locatie in Alaska. Het zegt dus nog niets over andere plekken op aarde of andere jaren. Ook is dit een op zichzelf staand onderzoek, geen samenvatting van meerdere studies. Er is meer onderzoek nodig om te bevestigen of deze sterke windpieken vaker voorkomen en hoe ze precies samenhangen met stratosferische opwarmingen.
Voor gewone weersvoorspellingen op de grond verandert er voorlopig niets. Maar voor wetenschappers die satellietbanen berekenen of radiocommunicatie via de hoge atmosfeer bestuderen, is dit een signaal dat bestaande modellen mogelijk aangepast moeten worden.