Hoe een DANA toesloeg in Spanje: 

Wat is een DANA? Wat is een straalstroom en wat heeft die er mee te maken?

Beeld uit het NOS Journaal op :29 oktober 2024, Uitleg DANA.  'De koude luchtlaag op 5 km hoogte (blauw), hangt als een soort vast zittende deksel boven het gebied.' 

Boven: Hypothetische atmosferische convectiecellen bij een niet-roterende aarde.  Bron:  https://geo.libretexts.org/Bookshelves/Oceanography/Introduction_to_Oceanography_(Webb)/08%3A_Oceans_and_Climate/8.02%3A_Winds_and_the_Coriolis_Effect. ! [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons.

Daaronder: beweging van hoge  naar lage breedtegraden (groene pijlen) gaat van een gebied met lage naar een gebied met hogere rotatiesnelheid, en buigt af en raakt "achterop" t.o.v. het vertrekpunt . Op het noordelijk halfrond altijd naar rechts. Bron: Paul Webb via Libretext; CC BY-SA 3.0).

Onder: Schets luchtdrukverdeling op aarde. Tussen polen en evenaar waaien luchtstromen van hoge- naar lagedrukgebieden. Globaal van maxima op 30 en 90 graden NB en ZB (noorder- en zuiderbreedte) naar minima op 0 graden  (= evenaar) en 40 graden NB/ZB.  De mens ervaart de luchtstromen als wind. 

Een geïsoleerde depressie op grote hoogte (Depresión Aislada en Niveles Altos, afgekort DANA) bracht hevig noodweer naar Spanje op 29/10-2024. Gebieden ten zuidwesten van Valencia en in Andalusië kregen te maken met grote hoeveelheden neerslag, gevolgd door desastreuze overstromingen.  Er vielen meer dan 230 slachtoffers. 

In het NOS Journaal werd toegelicht hoe dit type minder vaak voorkomende depressie meerdere dagen als een 'deksel' boven het getroffen gebied 'vastzat' (ronde blauwe vorm in 'still'  hierboven). De Middellandse Zee was nog vrij warm voor de tijd van het jaar, met ongeveer 20° C (rode figuur in afbeelding), wat betekent heftige luchtbeweging op en neer. Aanlandige oostenwind bracht veel opstijgende vochtige lucht landinwaarts die botste met de koude bovenlucht door aanwezigheid van de DANA. Zware wolken stegen eenmaal boven het vasteland op tegen de hellingen van het Spaanse randgebergte, waarna aan de andere kant grote hoeveelheden neerslag omlaag stroomde over veelal kale hellingen, rechtstreeks het lager gelegen bewoonde gebied in.

DANA

Een DANA, (ook wel koudeput, gota fria of cut-off low genoemd), een lagedrukgebied op ongeveer 5 km hoogte, bestaande uit koude lucht, ingeklemd tussen hogedrukgebieden. Het komt vaker voor in Spanje in voor- en najaar. Maar niet met de ernstige gevolgen van najaar 2024. Waardoor kon de DANA toen zo hard toeslaan?

Straalstroom

DANA's  in het weerbeeld zijn zeldzaam. Volgens de berichtgeving eind oktober 2024 komen ze voort uit zogeheten straalstromen, ook al iets waarover het in het dagelijkse weerbericht niet vaak gaat: krachtige winden op 9 à 10 km hoogte (in tropo- en stratosfeer).  Ook wel jet stream,  atmosferische rivier (vanwege het golvende patroon, dat doet denken aan een rivier),  of luchtstroom geheten, enkele duizenden km lang en honderden km breed. 

De straalstromen komen voor op beide halfronden (zie schets hieronder). De Subtropische straalstroom waait bij het Subtropisch Maximum op 30° noorder– en zuiderbreedte. De Polaire Straalstroom, waaruit de DANA boven Spanje losraakte, bij het Subpolair Minimum op 60° noorder– en zuiderbreedte. Beide waaien van west naar oost bij grote overgangen in luchtdruk. Deze wind beïnvloedt het weer in Europa, met depressies en neerslag. 

Ontstaan straalstromen

Achter het ontstaan van de straalstromen gaat een complex verhaal schuil over de wijze waarop lucht zich over de aardbol verplaatst, zij het altijd van hoge naar lage druk. Doordat er meer zonne-energie op de evenaar valt, warmt de lucht op en stijgt, en er vormt zich een lagedrukgebied. Op ongeveer 10 km hoogte beweegt de helft zich naar de Noordpool en de andere helft naar de Zuidpool, en beide koelen af. De dichte, koele lucht  vormt een hogedrukgebied, dat naar de grond zakt. Vervolgens wordt de lucht over het aardoppervlak terug gezogen naar de lage druk op de evenaar.  Op een niet-draaiende aarde zou het zo gaan. 

Echter, de aarde draait wel en daardoor beïnvloedt het Corioliseffect de luchtbeweging. Verschillende breedtegraden op aarde roteren in verschillende snelheden. Op het noordelijk halfrond vanaf de noordpool naar de evenaar van een lage naar hoge snelheid, waardoor de luchtbeweging "achterop" raakt ten opzichte van het vertrekpunt en ten westen ervan 'landt'.

De bij de evenaar opgestegen lucht, koelt af, en daalt 'al' rond de 30o breedtegraad, en keert om richting evenaar, de Hadleycel. Lucht in de Polaire cel, vertrokken vanuit de polen, verwarmt, stijgt 'al  op ter hoogte van de 60o breedtegraad, en stroomt bovenlangs terug. Daartussen liggen de Ferrelcellen, die op 30o en 60o botsen met tegemoetkomende luchtstromen..

De luchtstroming is verdeeld in drie circulatiecellen per halfrond.  Daarbinnen bewegen luchtstromen heen en weer. De luchtstroom aan de oppervlakte is de voor ons merkbare overheersende wind. Op het subpolair  minimum, de sterke overgang van relatief warme, vochtige (subtropische) en relatief koude, droge (polaire) lucht waait de polaire straalstroom, tussen de polaire cel en de Ferell cel in (zie in de schets links rode en groene pijlen, meestal op de gematigde breedte en meestal van west naar oost. 

Schets van de Polaire en Subtropische straalstromen op het Noordelijk en Zuidelijk halfrond. Bron: Wikipedia

Schets van de aarde met onder meer de namen van de cellen en de windrichtingen die ontstaan. Westerlies = westenwinden, aanwezig op de gematigde breedten.    

Schetsen van de atmosferische circulatiecellen:

1.  Ontmoeting van luchtstromen bij maxima en minima leidt tot de zones waarin lucht moet stijgen, lagedrukgebieden veroorzakend,  bovenlangs retourneert en bij nog een ontmoeting weer moet dalen, hogedrukgebieden doet ontstaan. 

Schets van overheersende windrichtingen tussen de maxima en minima, niet rechtstreeks in noord- of zuidwaartse richting maar met een afwijking naar rechts op het NH en een afwijking naar links op het ZH als gevolg van het draaien van de aarde en het Corioliseffect. 

Schets van mondiale verdeling van atmosferische circulatiecellen (zie blauwe pijlen), met uitgelicht de Ferell cel (rode pijlen). Groene pijl: locatie polaire straalstroom op noordelijk halfrond.  Bron: Geopress.

Dwarsdoorsnede van de straalstromen naar breedtegraad.. Bron: Wikipedia

Tweemaal schematische voorstelling van de afwijking die de dominante windrichting in verschillende circulatiecellen krijgt door het Corioliseffect. Bron: via Wikicommons

Schets van zones met hoge en lage druk  ------------  = maxima en minima, niet ver van  de  keerkringen . .......... = globale grens  klimaatzones ITCZ = Intertropische Convergentiezone, waar de luchtstromen uit de Subtropische maxima bij elkaar komen, in de zomerperiode aanwezig op het NH (Noordelijk Halfrond) ten noorden van de Evenaar.

 Invloeden

Waait van de polen een noordoostelijke wind, op de gematigde breedte kennen we de zuidwestelijke wind. Aanwezigheid van bergketens en land of zee heeft ook invloed op de ligging van hoge- en lagedrukgebieden.

De straalstroom wordt gevoed door opstijgende lucht in lagedrukgebieden, die vervolgens de straalstroom volgen. De beweging van luchtmassa´s in de Ferrel cel hangt deels samen met waar zich de straalstroom bevindt, zie dwarsdoorsnede links.

Aanwezigheid van land, water en gebergte zorgt ervoor dat de straalstroom meandert. ‘Hoogtetroggen’ bevatten lage- en ‘hoogteruggen’ hogedrukgebieden. Zo sturen de straalstromen weersystemen aan en beïnvloeden beweging en intensiteit daarvan.

DANA blijft hangen

Tijdens de DANA van donderdag 29 oktober 2024 lag de polaire straalstroom ten noorden van Nederland. Zolang een lagedruksysteem in de baan van de straalstroom blijft, zal het met de wind mee over Europa oostwaarts voeren.

Maar een ‘zak’ koude lucht kan zich losmaken, zuidwaarts afdalen, en zelfs de warme lucht boven Spanje bereiken. Zo ook eind oktober 2024. Boven Centraal-Europa was het nog aangenaam warm weer. Maar de koude lucht, afkomstig van de noordelijke Atlantische Oceaan, met een temperatuur van onder de  -20° C, botste met de warmere Mediterrane lucht (20° C), zoals vaker in het najaar.

Er ontstond een instabiele atmosfeer met heftige op- en neergaande bewegingen. Het warme zeewater leidde tot meer verdamping, en daarmee grotere luchtvochtigheid, een toename van stijgende lucht. De koude lucht in de hogere lagen wordt zwaarder. De DANA boven Spanje hield een paar dagen aan, en lag ingesloten tussen hogedrukgebieden, kon niet weg, roterend over het betreffende gebied - in een lagedruksysteem altijd tegen de klok in - continu warme, vochtige lucht landinwaarts voerend, waar bewolking tegen het gebergte opsteeg, en in grote hoeveelheden neerslag omlaag kwam. 

Niet eerder ging een DANA boven Spanje gepaard met zoveel neerslag. Ten westen van Valencia werd op die fatale dag plaatselijk 326, 233 en 206 mm neerslag gemeten, zuidelijker 160-130, terwijl gemiddeld 30-40 mm bij een DANA gebruikelijk is. Zware overstromingen volgden.

Kale hellingen en een uitgedroogde ondergrond als gevolg van klimaatverandering  verergerde de gevolgen. Modder stroomde ondergrondse parkeergarages en kelders in de lage delen van het gebied in, waar mensen tegen de regen schuilden. Duidelijk is dat ook door klimaatverandering er zoveel neerslag is gevallen.

Bronnen: KNMI, KMI, World Meteorological Organisation , National Geographic, Geografie, Gondwana Talks, e.a.

 

  1. Polaire straalstroom. 2. Polaire straalstroom met zuidelijke lus, DANA in wording. Bron: Geopress.

Update: Opvallend diepe breuk oorzaak aardbeving Marokko 2023

Zeker is nu dat de aardbeving op 8 september 2023 in het Marokkaanse Hoge Atlasgebergte (± 3000 doden, 5500 gewonden) veroorzaakt werd door een opvallend diepe breuk in de aardkorst, ongeveer 25 kilometer diep, dieper dan algemeen verwacht voor de regio, aldus blijkt uit een eerste nader onderzoek van het National Earthquake Information Center (NEIC) van de US Geological Survey. De precieze oorzaak is echter nog niet aan te geven; deze aardbeving maakt dan ook duidelijk dat nog veel onbekend is over de aardbevingen en processen van bergvorming in dit gebied, stellen de onderzoekers.

Om wat te kunnen zeggen over wat zich er afspeelt en wat de toekomst brengt, zijn details afgeleid van seismische waarnemingen (golfgegevens), verkregen van stations wereldwijd, en satellietgegeven (veranderingen in grondvervorming). “Zo verkrijgen we het meest complete beeld, en kunnen we een model presenteren van de aardbevingsoorzaak. De seismische golven bereikten vanuit de diepte het oppervlak niet en er waren weinig naschokken. Dat maakt het moeilijk aan te geven welke breuken betrokken waren,” aldus seismoloog William Yeck van de US Geological Survey.

“Om het aardbevingsgevaar in een bepaalde regio beter te begrijpen zijn veel hulpmiddelen beschikbaar, maar elke aardbeving stelt ons voor specifieke beperkingen", legt Yeck uit. "Ons model is de best mogelijke schatting van het seismische zwaartepunt van de dieptebreuk en de locatie aan het oppervlak. Maar we weten nog niet goed wat de 'gemeenschappelijke' kenmerken zijn van aardbevingen in de Atlas, omdat er niet veel aardbevingen zijn", vervolgt seismoloog William Yeck. “De beving heeft geen oppervlaktebreuken veroorzaakt en is niet te te schrijven aan een bekende structuur.”

Het Atlasgebergte in Noord-Afrika strekt zich uit van het zuidwesten van Marokko tot het noorden van Tunesië. Door de botsing van de Afrikaanse en Euraziatische plaat, al zo´n 80 miljoen jaar gaande, is de bergketen ontstaan, inmiddels bestaande uit pakketten geplooide afzettingen. De continentale plaatgrens loopt tussen Spanje en Marokko. De aardbeving vond op enige afstand ten zuiden hiervan plaats, in het westelijk deel van de Atlas.

 

Aardbevingsactiviteit in het Atlasgebergte. Oranje cirkels: Al Haouz (2023). cPaarse cirkel: hoofdschok.  Blauwe cirkels: naschokken. Witte lijnen: bekende actieve breuken. Roze driehoeken: seismische stations. Inzet: Locatie aardbeving (6.8 op de schaal van Richter) op de wereldkaart. Bron: Morocco earthquake had unusual deep slip, according to new modeling,, W. Yeck e.a. The seismic Record.

De onderzoekers geven aan dat hun onderzoek de voordelen illustreert van regionale en nationale netwerken. Als de nationale standaarden voor gegevensuitwisseling worden aangehouden, zijn seismische gegevens vanuit de hele wereld te delen.

Bron: Morocco earthquake had unusual deep slip, according to new modeling,, W. Yeck e.a.  Rapid Source Characterization of the 2023 Mw 6.8 Al Haouz, Morocco, Science Daily/The seismic Record, 2023; 3 (4), 15/12/2023, 

357 DOI: 10.1785/0320230040

De gebeurtenissen van deze omvang zijn niet onverwacht in het Atlasgebergte. Maar het is opmerkelijk dat de aardbeving in Al Haouz plaatsvond in een regio met goed beschreven oppervlaktebreuken die een erkend seismisch gevaar vormen en waarop risicomodellen voor Noord-Afrika zijn gebaseerd. 

Aardbevingen voorspellen: Waar: Ja. Wanneer: Nee

1. Aardbevingen, zoals op 8 september 2023 in Marokko, doen zich soms ver van plaatgrenzen voor. De aardbeving in de Hoge Atlas laat zien dat platen ook intern deformeren: de in honderden tot duizenden jaren opgebouwde spanning in een breuk in de aardkorst (overschuiving), waarbij oudere gesteenten boven jongere worden geduwd, in de langzaam bewegende Afrikaanse plaat, was te groot geworden. Zie paarse stip.

2. Afghanistan, aan de rand van de Himalaya, ligt op de Euraziatische plaat, en is gevoeliger voor aardbevingen. Hier zijn vele actieve maar nauwelijks bestudeerde breuken. In de regio komen zware aardbevingen voor doordat de Indische en Arabische plaat vanuit het zuiden tegen de Euraziatische plaat aanduwen, en de spanning, net als in Marokko, op 11 oktober tot een aardbeving leidde. Zie oranje stip.

3. Beide aardbevingen spelen zich af in een onrustige zone waarbij de Afrikaanse plaat naar het noorden beweegt, als het ware draaiend rond een as, gelegen ten zuidoosten van de Azoren (zie groene stip), niet heel ver van Marokko, en in de buitenbocht sneller dan dicht rond de as. Afrika nadert landen als Afghanistan en Turkije met 5-6 mm/jaar. Bij Marokko is dat met 2-3 mm/jaar een stuk langzamer. Kortom: in het noordwesten van Afrika bouwt de spanning langzamer op dan in het oosten, in Zuid-Azië. 

Bronnen: Geografie.nl, Bernd Andeweg, 13 sept. 2023. D. van Hinsbergen, X, 8 okt. 2023. Vox.com, Urmair Irfan, 11 okt. 2023. PBS Newshour, PBS.org, Jaime Toro, The Conversation, 14 okt, 2023. VUB.be, Mathieu Kervyn, 18 okt. 2023.<a href="https://nl.freepik.com/vrije-vector/tektonische-platen-en-landvormen_38415085.htm">Afbeelding van brgfx</a> op Freepik

(bewerkt)