31 januari – 2 februari 2011 Historische sneeuwstorm

Meteorologie

Dit zeer complexe en sterke systeem dat op dinsdag 1 februari 2011 over een groot deel van het midden van het land sneeuwstormen veroorzaakte, begon zich halverwege vorige week voor het eerst in computermodellen af te tekenen. Hoewel op dat moment de modelverwachtingen sterk varieerden in termen van plaatsing en timing van dit systeem. Het duurde tot het voorbije weekend vooraleer de begeleiding begon te convergeren naar een oplossing – één die zware sneeuw, sterke winden en verlammende condities zou brengen in het noorden van Illinois en het noordwesten van Indiana. Dit zou in contrast staan met wat er tot nu toe deze winter is waargenomen. Hoewel het gebied deze winter accumulerende sneeuwval heeft waargenomen, was er al een tijd geen storm meer waargenomen vanuit het zuidwesten – een richting die in staat is om overvloedige hoeveelheden vocht in de storm op te nemen en te zorgen voor wijdverspreide zware sneeuwval.

Afgelopen 31 januari in de vroege ochtend van de 1e begon een bovenliggend systeem en bijbehorend laag aan de oppervlakte uit te stoten vanuit de zuidelijke Plains. Terwijl dit gebeurde, begonnen verschillende soorten winterse neerslag over delen van het midden van de Mississippi vallei te trekken. Ondanks enkele lake effect buien die zich dinsdag vroeg op de dag ontwikkelden, bereikte het belangrijkste gebied van accumulerende sneeuw pas na de middag de noordelijke delen van Illinois en Indiana. Op dat moment had het lagedrukgebied het zuiden van Missouri en het zuiden van Illinois bereikt terwijl het aan het verstevigen was. Een groot gebied met matige tot zware sneeuw net ten noorden van het sterke lagedruksysteem spreidde zich uit over een groot deel van het gebied. Het is gedurende deze tijd dat dit systeem verder intensiveerde toen een bovenliggende trog meer een negatieve kant begon aan te nemen met sterke drukdalingen en stijgingen aan het oppervlak.

Er waren verschillende mesokale, of kleinschalige, factoren die hielpen om meer wijdverspreide intense sneeuwval naar het gebied te brengen tussen de uren van 6PM dinsdag en 12AM woensdag. Met sterke lagedruk die door oostelijk centraal Illinois bewoog, draaide de deformatie-as of sneeuwband noordwestelijk over noordelijk Illinois. Deze deformatie-as zorgde voor sneeuwval van 1 tot 2 inches per uur over het gebied gedurende enkele uren voordat het begon te verschuiven uit de regio. De forcering op het midden- en hogere niveau was het grootst aan het begin van de avond, toen de trog op het hogere niveau noordoostwaarts over de regio trok. Later op de avond zette de forcering op laag en middelhoog niveau zich voort doordat er gedurende enkele uren sterke frontogeniticale forcering op middelhoog niveau werd waargenomen.

Radarbeeld met sterkste forcering voor zware sneeuw omlijnd

Tegen het einde van de eerste februari en in de vroege ochtend van de tweede trok het systeem snel verder weg van het oosten. Terwijl dit gebeurde, verschoof het omhullende vocht naar het oosten over noord Illinois en noordwest Indiana, wat hielp om een aanhoudende lichte tot matige sneeuwval te handhaven. Het was ook gedurende deze tijd dat de bovenliggende stroming begon te verschuiven zodat dit systeem sneeuw meer veranderde in lake effect sneeuwval. Het volgende radarbeeld laat dit zien met een band van lake effect sneeuw vanuit het noorden van Lake Michigan zuidwestwaarts naar het zuiden van Wisconsin en het noordoosten van Illinois. Ook op dit beeld zijn oppervlakte observaties langs Lake Michigan. Er zijn twee dingen op te merken bij deze waarnemingen. Ten eerste, de sterke windsnelheden, met rukwinden tot 50 MPH die werden waargenomen. Het tweede is de oriëntatie van deze waarnemingen. Instabiliteit boven het meer en een lange aanvoer zijn essentieel voor de ontwikkeling van meereffectsneeuw. Iets anders dat helpt bij de ontwikkeling van intensievere sneeuwbanden is oppervlakteconvergentie. Merk op dat verschillende gebieden langs de westelijke kusten van Lake Michigan windstrepen hebben die samenkomen boven oostelijk Wisconsin en Illinois. Dit is een indicatie dat er sterke oppervlakteconvergentie optreedt. Deze sterke convergentie hielp met dit laatste gebied van meer intense sneeuw te vallen over het noordoosten van Illinois tijdens het midden van de dag op de 2e, en dan uiteindelijk in het noordwesten van Indiana laat op de dag op woensdag als dit alles verschoven naar het oosten.

Radarbeeld met meereffect/versterkte sneeuw omlijnd

Bliksem

Hoewel bliksem niet iets is waar je aan denkt als je het over winterweer hebt, werd het dinsdag overal in de regio waargenomen, en nam het in de late nacht van 1 februari echt in frequentie toe. De onderstaande afbeelding toont blikseminslagen die door het Lightning Detection System over de hele VS zijn waargenomen

Blikseminslagen van wolk naar grond

Dus wat veroorzaakte de bliksem in de regio op 1 februari? Voor de ontwikkeling van onweersbuien in het voorjaar zijn verschillende componenten nodig: lift of forcering, vochtigheid en onstabiliteit. Deze componenten kunnen ook besproken worden bij winterse bliksem. Met een sterke hoogtetrog en frontogenese op middenniveau ontbrak het deze keer zeker niet aan forcering. Dit systeem was ook in staat om een goede hoeveelheid vocht aan te trekken terwijl het over het centrale deel van het land evolueerde, wat zorgde voor de tweede component. De enige component die overblijft om te bespreken, en die goede verticale beweging voor ladingsscheiding, of voor het potentieel voor bliksem zou blijven leveren, is instabiliteit. De afbeelding hieronder is een dwarsdoorsnede van de atmosfeer rond 18 uur dinsdagavond voor gebieden in Madison, Wisconsin zuidwaarts tot Champaign, Illinois met het vliegveld Ohare gecentreerd op het scherm. Het doel van dit beeld is om de onstabiliteit die aanwezig is boven noord Illinois en noordwest Indiana zo goed mogelijk te beschrijven. De ononderbroken stroomlijnen zijn in wezen de verticale beweging die wordt veroorzaakt door systeem schaalforcering en frontogeniticale forcering op middenniveau. Het beeld op de achtergrond is onze onstabiliteit voor deze gebeurtenis. De blauwe kleuren, net boven de beste verticale beweging, zijn de gebieden van deze beste onstabiliteit. Deze onstabiliteit helpt elke verticale beweging sneller en gemakkelijker te stijgen, wat dan weer helpt bij de productie van sneeuwval en ladingsscheiding, of bliksem. Met zomerse onweersbuien, wat kan gebeuren wanneer dit allemaal aanwezig is, is dat hagel de grond kan bereiken. Nu hebben we het natuurlijk over de wintertijd, dus zou je denken dat het niet nodig zou zijn om hagel te vermelden. Maar er waren verschillende waarnemingen in het gebied van hagel die samen met de sneeuw viel.

Model geanalyseerde dwarsdoorsnede van de atmosfeer met de nadruk op de belangrijkste meteorologische ingrediënten voor zware sneeuwval

Wind

Niet alleen bracht dit sterke lagedrukgebied zeer zware sneeuwval over de regio, maar het zorgde ook voor een opzet voor zeer sterke wind die hielp bij de verblindende sneeuwstormomstandigheden. Een versterkende en onstabiele hoogtetrog zorgde voor een uitdieping van een sterk laag aan de oppervlakte terwijl het noordoostwaarts trok over delen van het Midwesten. Met dit uitdiepende laag vanuit het zuiden en een sterke hogedrukrug naar het noorden, ontstond er laat op de dag op 1 februari een sterke drukgradiënt over het Midwesten. Deze druklijnen, of isobaren, lagen dicht opeengepakt over een groot deel van de regio, in het bijzonder het noorden van Illinois en het noordwesten van Indiana. Deze dicht opeengepakte isobaren in combinatie met dit sterke lagedrukgebied waren een aanwijzing voor de kans op zeer krachtige winden tijdens deze gebeurtenis.

Weerkaart van 12 uur ’s nachts op 2 februari 2011 met infraroodsatelliet eroverheen

Er waren verschillende andere aspecten aan dit systeem die ook hielpen bij de zeer hoge windsnelheden in het gebied op 1 februari. Eén daarvan had te maken met het midden- en hogergelegen deel van dit systeem. Dit dynamische systeem bracht zeer sterke stroming met zich mee op alle niveaus van de atmosfeer, inclusief niveaus net buiten het oppervlak.

De beelden hieronder zijn opnieuw geanalyseerde peilingen, of verticale atmosferische profiel plots, van de ERA-5 dataset. Deze zijn voor een punt in de buurt van O’Hare Airport. Het eerste deel van dit beeld waar we ons op moeten concentreren is aan de rechterkant, waar windstrepen de windsnelheid en -richting aangeven op verschillende niveaus van de atmosfeer. De windstrepen geven aan dat winden van ongeveer 50 tot 60 MPH zich op slechts een paar duizend voet boven de grond bevinden. Met een goed gemengd onderste deel van de atmosfeer, zoals te zien is aan het thermische en vochtige profiel, kunnen deze windsnelheden gemakkelijk worden overgebracht naar het oppervlak, en dat is precies wat er dinsdagavond laat gebeurde. Gebieden langs de kust van Lake Michigan zagen ook sterkere winden door het feit dat deze winden uit het noordoosten kwamen, wat een onbelemmerde stroming recht van het meer gaf.

Hergeanalyseerde sondering voor 15:00 uur op 1 februari 2011 (aanvangstijd sneeuw)	Geanalyseerde herbepaling voor 20.00 uur op 1 februari 2011 (zware sneeuw en ongelooflijk harde wind)	Geanalyseerde herbepaling voor 14.00 uur op 2 februari 2011 (aanhoudende zware sneeuw en ongelooflijk harde wind)
Geanalyseerd op basis van de ERA-5-dataset.