Wat is een vorstperiode?

Bij mijn weten bestaan er eigenlijk maar drie thermisch bijzondere tijdvakken die in de media en onder weeramateurs een aparte naam hebben gekregen: hittegolven, koudegolven en vorstperioden. Er zijn meerdere redenen waarom ik graag een definitie van een vorstperiode zou hebben:

1)  Het is naast de termen “hittegolf” en “koudegolf” één van de drie termen die gebruikt worden om een periode met bijzondere temperaturen aan te duiden. Voor een hittegolf en een koudegolf bestaat een concrete definitie, voor een vorstperiode niet.
2) Vanaf 1901 zijn er 32 officiële koudegolven geweest, waarvan slechts 2 vanaf 1990; zie hier. Daarentegen zijn er sinds het begin van de vorige eeuw 38 officiële hittegolven voorgekomen, waarvan maar liefst 11 vanaf 1990; zie hier. In ons opwarmende klimaat is het de verwachting dat het verschil tussen de herhalingsfrequentie van een hittegolf en een koudegolf alleen maar zal toenemen en dat een koudegolf nóg zeldzamer gaat worden dan hij nu al is.
3) Aan zachte winters waarin een stevige vorstperiode voorkwam (die niet aan de strenge criteria van een koudegolf voldeed) kan men toch een winterse herinnering overhouden, vaak samenhangend met het optreden van schaatsijs. Neem bijvoorbeeld de winter van 1993, met een koudegetal van 41.2 in De Bilt. Maar liefst 34.9 punten (85% van het totaal) werden geboekt tijdens een vorstperiode van 8 dagen (28 december t/m 4 januari), waarin op uitgebreide schaal geschaatst werd en een toertocht als de Blokzijler Merentocht kon worden verreden (ook Nederlandse Marathon op natuurijs te Westland). Een dergelijke vorstperiode verdient het m.i. om uit de brij van cijfers gelicht te worden.

Om dat te kunnen doen zou een vorstperiode van eenvoudig meetbare criteria voorzien moeten worden, die bovendien in redelijke mate overeenkomen met wat in het algemeen onder een vorstperiode verstaan wordt. Een dergelijke definitie zou het ook voor weeramateurs duidelijk maken wanneer ze van een vorstperiode mogen spreken en wanneer niet. Zo kan bijvoorbeeld op een objectieve manier in de jaar- en seizoensoverzichten vorstperioden gesproken worden.

Onafhankelijk van elkaar hebben Meteo Consult (MC), Cees van Zwieten en ik bedacht dat een eerste criterium voor een vorstperiode zou kunnen zijn:

1) Een reeks van tenminste 5 dagen waarop de etmaalgemiddelde temperatuur beneden het vriespunt ligt.

Meteo Consult gebruikt alleen dit ene criterium voor een vorstperiode. Ik heb voor De Bilt vanaf 1901 eens een lijst samengesteld met de vorstperioden die we volgens de Meteo Consult definitie hebben gehad. Het blijken er maar liefst 176 te zijn. Klik hier voor een lijst van deze 176 tijdvakken. Een duidelijk probleem dat ik met definitie heb, is dat perioden als 12-16 nov 1925 (3.6 Hellmannpunten) en 12-16 feb 1952 (3.7 Hellmannpunten) wél tot de vorstperioden gerekend worden en een 5-daagse periode als 3-7 dec 1933 (met 25.6 Hellmannpunten, máár Tg = 0.0°C op de 7e) niet in het lijstje voorkomt. Er is m.i. dus een betere balans nodig tussen duur (minimaal 5 dagen) en intensiteit.

Cees van Zwieten kwam met een aanvullend criterium: er moesten 3 ijsdagen in het tijdvak van minimaal 5 Hellmanndagen zitten. Klik hier voor een lijst van de 112 tijdvakken die deze definitie oplevert. Nu mis ik echter een periode als 10 t/m 17 februari 1902 (30.5 Hellmannpunten, 7x matige vorst, 3x strenge vorst, gem. Tx = +1.7°C, gem. Tn = -9.0°C), terwijl 22 t/m 26 januari 1946 (10.4 Hellmannpunten, 1x matige vorst, geen strenge vorst, gem. Tx = -0.1°C, gem. Tn = -4.3°C) wel een vorstperiode mag heten.

Ik heb gezocht naar een criterium dat uitgaat van de bijdrage aan het koudegetal tijdens de Hellmannperiode. De Hellmannsom tijdens een vorstperiode is immers het oppervlak van de etmaaltemperatuur-'curve' beneden de nullijn en een geschikte maat voor de kouproductie tijdens die periode.
Als absolute voorwaarde had ik gesteld dat alle Hellmannperioden vanaf 1901 (vorstperioden volgens de MC-definitie) waarbinnen zich 5 of meer ijsdagen bevonden (de minimale lengte van een vorstperiode) altijd een vorstperiode zouden moeten heten, ongeacht de Hellmannsom binnen die periode. Van alle Hellmannperioden vanaf 1901 met daarin 5 of meer ijsdagen (niet per se op rij) had de vorstperiode van 2 t/m 9 januari 1955 (deze bevatte zelfs 6 ijsdagen op rij) de kleinste bijdrage aan het koudegetal: 16.3 Hellmannpunten. Op die manier kwam ik op het tweede, aanvullende criterium voor een vorstperiode:

2) De som van etmaalgemiddelde temperaturen moet -16 of lager zijn.

Toevalligerwijs komt die minimumwaarde van 16 Hellmannpunten overeen met de ervaring van Cees van Zwieten, dat voor schaatsen op "buitenijs" vaak 16 Hellmannpunten nodig zijn. Hij schreef mij in een reactie op dit voorstel: "Jouw definitie, met K>=16,0, is volgens mij een zeer bruikbare. Het voordeel is, dat je daarmee vrijwel alle schaatsperioden vangt. Ik heb er wel over gedacht om die 16 in de definitie op te nemen."
Bovendien is het getal 16 bekend uit de regel van Braak m.b.t. schaatsijs.

Uiteindelijk levert de definitie van een vorstperiode met de twee bovengenoemde criteria voor De Bilt 125 vorstperioden op vanaf 1901, zie de lijst hieronder. Dat lijkt misschien veel, maar houdt nog altijd in dat 1 op de 3 winters (37/107) vanaf 1901 geen vorstperiode kende. Winters zonder vorstperiode in De Bilt waren die van 1905, 1906, 1910, 1911, 1913, 1915, 1916, 1920, 1923, 1925, 1927, 1930, 1932, 1935, 1938, 1944, 1949, 1952, 1957, 1958, 1961, 1973, 1974, 1975, 1977, 1981, 1984, 1988, 1989, 1990, 1995, 1998, 2000, 2002, 2004, 2006 en 2007.

Het bovenstaande is in een notendop de motivatie voor de op deze site gebruikte definitie van een vorstperiode:

Vorstperiode: een tijdvak van minstens vijf dagen op rij met een etmaalgemiddelde temperatuur beneden het vriespunt, waarin de som van etmaalgemiddelde temperaturen -16 graden of lager is.

Hieronder is een tabel te zien met alle vorstperioden in De Bilt vanaf 1901, volgens deze definitie. Om van een landelijke vorstperiode te spreken moet er in De Bilt sprake zijn van een vorstperiode. Is elders sprake van een vorstperiode maar niet in De Bilt, dan is het een regionale vorstperiode i.p.v. een landelijke vorstperiode. Dit in analogie met de definities van landelijke hitte- en koudegolven. Via "Vorstperioden" in het linkermenu zijn ook lijsten beschikbaar voor de overige 9 KNMI stations.