De toestand

Veel weeramateurs zijn winterliefhebbers pur sang. Hoe kouder en sneeuwrijker, des te beter. Wanneer na de zomerse zonnewende de dagen langzaam maar onverbiddelijk beginnen te lengen, komen ook de eerste voorzichtige speculaties over de komende winter.
In dit artikel stellen we de vraag: is er verband tussen activiteit van de zon en winters in Nederland? De zon volgt een ongeveer 11-jarige cyclus in haar activiteit, waarbij in een soort golfbeweging het aantal zonnevlekken eerst toeneemt tot een piek en daarna weer vermindert tot een dal, waarna een nieuwe cyclus begint. We zitten momenteel aan het eind van zo’n dal, het begin van zonnecyclus 24, maar de weg omhoog lijkt ditmaal erg traag te gaan.

Om iets zinnigs te kunnen zeggen over een mogelijk verband tussen activiteit van de zon en winters in Nederland, moeten we gegevens uit het verleden bekijken. Vanaf 1750 beschikken we over cijfers van beide, dus we starten daar en eindigen in de laatste winter (2010/2011).
Voor de winters nemen we de temperatuurreeks van Labrijn, te vinden op de site van het KNMI. Voor de zonnevlekken gebruiken we de reeks van het SIDC. Van beide reeksen worden telkens de maanden december, januari en februari gemiddeld tot een wintergetal.
Vooraf moet opgemerkt worden dat we onder significant verstaan: statistisch significant op 95% niveau.

Om een mogelijk verband te bekijken maken we allereerst een spreidingsdiagram met daarin een lineaire lijn die het best een soort gemiddelde tussen alle punten weergeeft (trendlijn).

Wat opvalt is de enorme spreiding tussen koudere en zachtere winters bij ongeveer alle waarden van de zonnevlekken (SSN). Alleen bij een erg hoge SSN lijken zachtere winters vaker voor te komen, maar het aantal is erg beperkt.
De trendlijn laat zien dat bij extreem hoge SSN de wintertemperatuur ongeveer een graad hoger is dan bij zeer lage SSN. Dat schijnt bedriegt, mag blijken uit het feit dat de helft van alle winters een SSN heeft van minder dan 50 (mediaan is 42,6; gemiddelde is 51,2). Het verschil tussen een winter met een minimaal SSN en een ‘gemiddelde’ winter is 0,1 à 0,2 graden.
De trendlijn blijkt verder statistisch niet significant te zijn (voor de liefhebbers: adj. R2 0,006 en p-waarde 0,11). Oftewel: er is geen verband tussen zonnevlekken en wintertemperatuur.

Maar wacht even. Mogen we de winters van een paar honderd jaar geleden wel zomaar vergelijken met de winters nu? Nee, alle temperaturen zijn immers veranderd door klimaatverandering; het gemiddelde (‘normaal’) is dus niet stabiel over de jaren. Een winter die 200 jaar geleden vrij normaal was, is nu wellicht koud.
Daarom een diagram van alle winters door de jaren heen, met in het rood een kromme die zo goed mogelijk het gemiddelde voor de betreffende tijd weergeeft (voor de liefhebbers: gemaakt met een LOESS functie, span=0,75).

We zien dat de gemiddelde wintertemperatuur heden ten dagen zo’n 2 graden hoger ligt dan rond 1800. Om daarvoor te compenseren trekken we die kromme met gemiddelden af van de ‘ruwe’ wintertemperaturen. We krijgen dan voor elke winter een temperatuurafwijking van het (voor de betreffende tijd geldende) gemiddelde. Nu zijn de temperaturen van vroeger eerlijk te vergelijken met die van nu.

Voordat we verdergaan, moet nog een andere vraag beantwoord worden. Bevat de reeks wintertemperaturen een (gedeeltelijke) autocorrelatie? Dat wil zeggen: gebeurt het vaak dat bv. een koude winter gevolgd wordt door opnieuw een koude? Dat blijkt niet zo te zijn:

Alles tussen de blauwe stippellijnen is niet significant. Enkel lijkt er een (vaag negatief) verband te zijn tussen de temperatuur in jaar x en die in jaar x+4. Vooralsnog negeer ik dat, om de berekeningen verder niet te ingewikkeld te maken. Maar het staat eenieder natuurlijk vrij dit mee te nemen in speculaties over komende winters.

Goed, autocorrelatie is er niet, en we hebben de ruwe temperaturen vervangen door afwijkingen van de ‘normale’ wintertemperaturen. Dit levert het volgende beeld op, opnieuw met een trendlijn.

Omdat de reeks aangepast is aan klimaatverandering, is de trendlijn een stuk vlakker geworden. Het verschil tussen minimale en maximale SSN is nu nog maar een halve graad. Het verschil tussen minimale en gemiddelde SSN is ongeveer 0,1 graad.
De trend is wederom niet significant (adj. R2 0,0005 en p-waarde 0,29).

Maar misschien moeten we alleen kijken naar de jaren met de minste zonnevlekken, en is daar wel een verband te zien? De 25% jaren met de minste zonnevlekken tonen het volgende beeld:

Helaas, jaren met minimale zonnevlekken lijken zelfs een fractie warmer te zijn dan jaren met wat meer vlekken. Ook nu is er geen significante trend (adj.R2 -0,009 en p-waarde 0,53).

Eindconclusie: het aantal zonnevlekken heeft geen significant effect op de wintertemperatuur in Nederland.