Foto van blauwe lucht met vallende muzieknoten
Foto: Frank Selten

Luisteren naar de poolwervel

21 februari 2024

Uit recent onderzoek blijkt dat de stratosferische poolwervel kan worden gemeten met onhoorbaar, laagfrequent geluid en kunstmatige intelligentie. De poolwervel is een sterke wervelwind op enkele tientallen kilometers hoogte boven het noordpoolgebied en beïnvloed ons weer aan de grond. Meer kennis van de poolwervel via geluidsmetingen maakt betere weersverwachtingen mogelijk.

Wat heeft de poolwervel met infrageluid te maken? 

Infrageluid is laagfrequent geluid dat onhoorbaar is voor mensen en kan worden gemeten op de grond met zeer gevoelige barometers (‘microbarometers’). Door meerdere microbarometers dichtbij elkaar op te stellen kan de richting van het infrageluid worden bepaald. De poolwervel speelt een belangrijke rol in de voortplanting van infrageluid: door de sterke wind blijft het geluid gevangen tussen de grond en zo’n 50 kilometer hoogte. Hierdoor draagt het geluid veel verder waardoor het tot op grote afstand van de bron kan worden gemeten. 

Uit eerdere studies is gebleken dat de richting van het gemeten infrageluid sterk is gecorreleerd aan de richting van de poolwervel. Zo was de plotselinge opwarming in de stratosfeer door het opbreken van de poolwervel in 2009 terug te zien in de metingen van de continue infrasone achtergrondruis van oceaangolven (‘microbaromen’). 

Ligging van de 3 meetstations waarop infrageluid wordt gemeten rond de Noordpool
Afbeelding 1. Infrageluid metingen rondom de Noordpool. De stations zijn onderdeel van het Internationaal Monitoring Systeem voor de verificatie van het kernstopverdrag. Elk station bestaat uit meerdere microbarometers (zwarte stippen) zodat de richting van het infrageluid kan worden bepaald. De histogrammen geven de richtingen aan waaruit microbaromen worden gemeten: deze informatie wordt gebruikt in het AI-algoritme om de poolwervel te meten.
Lijngrafieken van de wind op ongeveer 45 kilometer hoogte voor iedere dag in 2019 op basis van een weermodel en afgeleid uit infrageluid metingen.
Afbeelding 2. Een vergelijking tussen de wind op ongeveer 45 km hoogte uit het ECMWF model (blauwe curve) en schattingen vanuit infrageluid data (zwarte curve). De onzekerheden zijn aangegeven als gearceerde gebieden. Bron: Mari Eggen 2023.

Uit het infrageluid is de toestand van de poolwervel af te leiden 

Recent zijn onderzoekers in Noorwegen nog een stap verder gegaan. Ze combineerden de bestaande kennis over de gevoeligheid van infrageluid voor de poolwervel met een algoritme gebaseerd op kunstmatige intelligentie (AI). Ze trainden het algoritme met vijf jaar aan gegevens over de poolwervel uit een weermodel en infrageluid observaties van drie infrageluid stations rondom de noordpool (afbeelding 1). Na het trainen van het algoritme konden de onderzoekers op basis van alleen de metingen van infrageluid de toestand van de poolwervel goed inschatten (afbeelding 2). 

Poolwervelpluim ziet eind deze maand grote veranderingen in de poolwervel 

Het ECMWF (European Centre for Medium range Weather Forecasts) maakt ook een lange-termijn verwachting voor de wind in de poolwervel, vergelijkbaar met de weer- en klimaatpluim voor het weer aan de grond. Evenals vorig jaar rond deze tijd is in de verwachting een verstoorde poolwervel te zien en ook is de temperatuur in de stratosfeer weer aan het stijgen. Of dit zichtbaar is in de infrageluid metingen zal ik de komende tijd goed in de gaten houden. 

KNMI-klimaatbericht door Jelle Assink 

Recente nieuws- en klimaatberichten

  1. Toename broeikasgas methaan in hogere versnelling

    Wereldwijd warmt het klimaat op doordat de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer steeds verd...

    17 april 2024 - Klimaatbericht
  2. De hoofdmoot van de jaarneerslag

    Alle regen in een jaar opgeteld bedekt Nederland gemiddeld met een laag water van 85 centimeter. ...

    15 april 2024 - Klimaatbericht
  3. Onmisbare metingen op zee staan onder druk

    We gebruiken de Noordzee om te varen, te vissen en energie op te wekken. Maar wist je ook dat vee...

    10 april 2024 - Klimaatbericht
  4. Verdroging start steeds vroeger in het voorjaar

    Op 1 april start officieel het groeiseizoen. Vanaf die dag houdt het KNMI het neerslagtekort bij ...

    02 april 2024 - Klimaatbericht
Toon alle nieuws- en klimaatberichten