Weercursus Jules Geirnaerdt - Wolken en wind
7. Wolken en Wind.
Op de wereld is het ongeveer half bewolkt. Waarom dat is, blijft een vraag. Waarom is het niet 2/3 bewolkt of 3/4? Het zal wel een raadsel blijven. Misschien omdat er evenveel lage- als hogedrukgebieden zijn.
Wolken.
Het voorspellen van wolken is een hekele kwestie, omdat de kwaliteit van het weer er sterk vanaf hangt. Hoewel een bewolkte dag ook zijn charme kan hebben, vooral als je zonne-allergie hebt. In de winter komen vaak bewolkte periodes voor van 4 of 5 dagen. De suggestie dat je daar depressief van wordt is niet helemaal waar. Zelfs op een bewolkte winterdag is er ruim voldoende daglicht om ons gemoed op peil te houden. Het is vooral in kantoren en in huis dat er te weinig daglicht is. Een wandelingetje of de boodschappen doen op de markt doet wonderen. Pas als u in de buurt van de poolcirkel woont, wordt het ontbreken van daglicht in de winter een medisch probleem.
Maar nu de wolken bij ons. Er zijn 2 soorten wolken.
1. Wolken door convectie. De bekende stapelwolken.
2. Wolken rond een depressie.
Stratocumuluswolken vanaf zee zijn in principe wolken uit convectie, die overblijven omdat er licht convergentie in het windpatroon is. Mochten er een licht anti cyclonaal patroon zijn of komt de wolkenpartij stil te staan, dan zullen stratocumuluswolken oplossen. En vaak is dit het geval. Niet de stratocumuluswolken zijn hardnekkig, maar het luchtdrukpatroon! Als de atmosfeer stil zou komen te staan, dan zal de meeste bewolking oplossen of hun waterdamp verliezen door neerslag. ("Vocht" in de atmosfeer is niet geheel juist. Je hoort het vaak, maar in feite is een vochtige luchtsoort rijk aan waterdamp, niet aan vocht. Vocht zit in oude huizen op de muren).
1. Wolken door convectie zijn uit het radiosonde-diagram te bepalen. Zelfs de mate van bedekking kan bepaald worden.
2. Wolken rond een depressie en gebieden tussen hoge- en lagedruk in kunnen bepaald worden met behulp van modelberekeningen. Een goede regel is dat bij een vochtigheid van 70% er kans is op bewolking of gedeeltelijke bewolking. Bij een vochtigheid van 95% of meer is er grote kans op neerslag. Per niveau kan dan bepaald worden wat het wolkenpakket zal zijn. Kijk op www.wetteronline.de of www.weeronline.nl. Op middelbaar niveau is tevens makkelijk te zien waar fronten liggen, met name op 700 millibar (Altocumulusniveau).
600 – 3000 meter – Stratocumulusniveau.
Om de hoeveelheid sluierbewolking te bepalen, moet u kijken waar de straalstroom ligt. Ten zuiden daarvan is sluierbewolking oftewel cirrus, tot aan het punt waar vrijwel geen stroming meer is.
Wind.
Dé wind is de gemiddelde wind over 10 minuten, op 10 meter hoogte. Windstoten zijn de windvlagen gemiddeld over 1 minuut, de reden waarom lokale windstoten meestal wat hoger uitvallen.
De gemiddelde wind (in knopen) is 0,5 maal de geowind. Geowind is evenredig aan de afstand van de isobaren. Boven zee is de factor 0,7. De wind die u in de computerberekeningen ziet, houdt rekening met land/zee-effecten.
• In de bocht bij een hogedrukgebied: 10- 20% erbij.
• In de bocht bij een lagedrukgebied: 10-20 % eraf!
• Rondom een storm: 30% eraf.
De werkelijke wind hangt af van de stabiliteit, ofwel het temperatuursverschil tussen de grond en 100 meter. Windstoten zijn factor 1,3 x regionaal heersende wind.
De reden waarom het bij een hogedrukgebied relatief harder waait, is dat de wind daar "uit de bocht vliegt". Bij een lagedrukgebied is het omgekeerde het geval. Daardoor staat er rond een depressie relatief minder wind en het is de reden waarom het rond een storm vaak wat minder hard waait dan het isobarenpatroon aangeeft.
De wind is op hoogte sterker, omdat hij daar minder remming van het aardoppervlak ondervindt. Op een hoogte van 1000 meter zal de wind geen remming meer ondervinden van het aardoppervlak. De wind waait daar gelijk aan de richting van de isobaren. Aan de grond maakt de wind een hoek van 20¬-40 graden met die isobaren. Altijd in de richting van het lagedrukgebied.
Bij het passeren van een lagedrukgebied gebeurt er nog iets bijzonders:
Isallobarische wind.
Mocht een depressie snel passeren en nadert een hogedrukgebied snel, dan zal er een overschot aan luchtdruk komen. Dit geeft extra druk op het luchtdrukpatroon, dat daar nog niet op is aangepast. Deze luchtdrukaanpassing geeft windstoten naar alle richtingen, vanuit het centrum waar de luchtdruk het sterkst stijgt.
Hierboven is de rode cirkel links goed voor 3 mbar stijging per 3 uur. Luchtdrukverandering op de weerkaar wordt aangegeven in millibar per 3 uur.
Als regel geldt:
1. Is er een luchtdrukverandering van 6 mbar per 3 uur, dan geeft dit 1 Bft. extra wind!
2. De fase van extra wind duurt meestal 2 uur en komt voor nadat een koufront 3-4 uur is gepasseerd.
6. Neerslagvorm.
Het voorspellen van de neerslagvorm is één van de meest uitdagende problemen in de meteorologie. Niet alleen sneeuw of regen, maar ook: hoe groot is de regendruppel of is er motregen? En: is er kans op woestijnzand of is ijsregen mogelijk?
Regen.
Regen bestaat uit druppels van 0,5 tot 4 mm. Grotere druppels vallen uit elkaar en kleinere druppels zijn motregen of verdampen. Regen ontstaat vooral in fronten en natuurlijk bij buien. Dit vooral bij het Wegener-Bergeron-proces. Daarbij is er een mengeling van ijsdeeltjes en waterdruppels, die elkaar doen aangroeien. Grotere druppels ontstaan vooral bij vrij hoge buienwolken. Druppels groter dan 4 mm in doorsnee zijn hagelstenen die net zijn gesmolten.
Motregen.
• Bestaat uit druppels van 0,2-0,5 mm grootte.
• Is mogelijk als de laagste wolken minder dan minder dan 300 meter hoog zijn (1000 voet).
• Gaat "over" in regen als de top van de wolk hoger dan 2500 meter is.
• Is in een wolkenlaag vanaf 600 meter mogelijk.
• Matige motregen komt voor in de warme sector.
Hagel.
• Hagelstenen kunnen 13 cm groot worden.
• En 1 kilo zwaar.
• Hebben een valsnelheid van 20-60 km per uur.
• Middelgrote hagel geeft de meeste landbouwschade.
• Grote hagel geeft de hoogste economische schade.
• "Grote hagel" is 2 cm of groter.
• Grote hagel alleen bij voorjaars- en zomeronweersbuien.
• De meeste hagel valt in het voorjaar (3 maal per maand), gevolgd door de winter.
Hagel valt met name uit buien waarvan ¾ van de wolk boven de vorstgrens ligt. In de zomer ligt de vorstgrens rond 3000 meter. De buienwolk zal dan minstens 12 km hoog moeten zijn om hagel te produceren. In de winter is het makkelijker, all is er dan vooral korrelhagel. Hagel ontstaat vooral als de wolkentop -12 of lager is, of de 700 millibar-temperatuur -12 of lager is. Maar bij een grond¬temperatuur van 5 graden valt vrijwel nooit "korrelhagel". De hagelsteen is dan te lang beneden de vorstgrens om niet te smelten. Het moet aan de grond sowieso boven nul zijn om kans op hagel te geven. Bij een temperatuur op 1500 meter (het 850-millibarniveau) van – 10 of lager valt vrijwel alle neerslag in de vorm van sneeuw. Hagel groter dan 2 cm valt alleen bij zomerse onweersbuien. Die hebben een stijgende luchtstroom die meer dan 100 km per uur bedraagt. Alleen dan kan een grotere hagelsteen in de lucht worden gehouden. De maximale stijgende luchtstroom in een zomerse bui is in ons land ongeveer 150 km per uur.
Sneeuw.
• Sneeuw ontstaat door het aan elkaar plakken van ijskristallen.
• Driftsneeuw kan beginnen bij temperatuur onder nul en een "hoge" windkracht 4 (meer dan 15 knopen).
• Een sneeuwstorm is matige of zware sneeuwen windkracht 8. Een sneeuwjacht is er vanaf windkracht 6.
Maar wanneer valt er nu sneeuw? Daartoe moeten we een onderscheid maken tussen buien en zogeheten "frontale neerslag". Bij buien is het temperatuurverval tussen grond en bovenlucht groot, bij frontale neerslag kan het aan de grond -1 zijn, en op 3 000 meter ook -1. Als de temperatuur in de tussenliggende niveaus maar onder nul blijft.
Voor sneeuw kunnen we opnieuw de temperatuur op 850 millibar te hulp roepen
• Bij buien: vanaf -7 kans op sneeuw.
• Onder de -10: vrijwel alle buien zijn sneeuwbuien.
Maar ook bij frontale neerslag (als er een warmtefront of een occlusie nadert) is die temperatuur handig.
• Bij frontale neerslag: vanaf -3 grote kans op sneeuw.
• Boven de -1: alleen kans op ijzel of ijsregen.
Ook is de zogeheten "dikte tussen 1000 en 500 millibar" van belang. De dikte is een soort gemiddelde temperatuur tussen 1000 en 500 millibar. Diverse modellen laten dit getal zien. De dikte 1000-500 is vooral handig rond depressies. Een tabel:
• 518 dam bij neerslag: kans op sneeuw 90%
• 524 dam: 70%
• 526 dam: 50%
• 529 dam: 30%.
• 533 dam: 10%.
In de bergen is de dikte 1000- 500 minder bruikbaar, omdat de luchtdruk daar lager is.
Bij een noordwestelijke stroom, buien en 524 dam geen sneeuw.
Motsneeuw.
• Idem als voor motregen.
• Wolkenhoogte maximaal 300 meter.
• Wolkendikte maximaal 2000 meter.
• Kans op motsneeuw is groter aan de lijzijde van industriegebieden.
IJzel.
• IJzel "treedt op".
• Kan het "ijzelen"?
• IJzel bij bevroren grond en Temp (850) hoger dan -3.
• Bevriezing op natte weggedeelten is geen ijzel.
IJzel is een belangrijk fenomeen. Het zorgt voor gladheid op de weg, maar meestal is ijzel van korte duur. Om het te voorspellen is in principe niet zo moeilijk, hoewel de temperatuur van de lucht zeer nauw luistert. IJzel komt vooral voor bij warmtefronten en vrijwel nooit bij occlusies.
IJzel "treedt" weliswaar op, maar geldt ook als neerslag. IJzel treedt in de regel op bij de passage van fronten, maar bij een zwakke zuidelijke stroming en een hardnekkige kou kunnen ook "ij zei buien" voorkomen. Een zuidelijke stroming is vaak licht onstabiel, terwijl de kou aan de grond blijft. Regenbuien uit het zuiden kunnen dan voor dikke regendruppels met veel ijzel zorgen. Bij een westelijke stroming komt bijna nooit ijzel voor, of alleen kortdurend. Een west¬ of zuidwestenwind zorgt dan meestal voor een snelle verdwijning van de vorst. Naast de temperatuur op 850 millibar kan ook de dikte tussen 1000 en 500 millibar worden gebruikt. Bij een dikte boven de 528 dam is er alleen kans op ijzel, als het tenminste nog vriest aan de grond.
IJsregen.
IJsregen is een curiosum. Het komt zelden voor, het kenmerkt zich door het "getik" op de takken en hekken. IJsregen zijn brokjes ijs, nadat sneeuw was gesmolten was maar onderweg weer bevriest.
• Voor ijsregen geldt hetzelfde als bij ijzel, maar de natte-boltemperatuur moet onder nul zijn. Natte-bol is het gemiddelde van dauwpunt en temperatuur. IJsregen kan ook voorkomen bij temperaturen tot +4, maar dat is bijzonder.
Zand.
Zand uit de woestijn komt vooral voor in het voorjaar of de vroege zomer. Dan staat er soms een stroming vanuit Noord-Afrika. In de hoogzomer is dat meestal niet het geval en heerst er hogedruk boven de Middellandse Zee. Het zand wordt vooral boven de bergen van Marokko en Algerije naar hoge luchtlagen getransporteerd door sterke convectie. Het hangt dan van de boven stroming af of zand ook in regenbuien bij ons terechtkomt. Volg een mogelijke luchtdruk- of hoogtelijn op 500 millibar.
Dauw- of dauwval.
• Is eigenlijk geen neerslag, komt vooral door verdamping uit de grond.
• Dauw slaat neer met ongeveer 0,05 mm/uur.
• 10 uur dauw geeft een maximum van 0,5 mm neerslag.
• Dauw komt met name voor in onstabiele lucht, na een koufront.
Dauw wordt vaak gerapporteerd als "niet meetbare neerslag". Het is meestal een gevolg van een te laag opstellen van de regenmeter. Een verhoging tot 50 cm of 1 meter helpt!
Rijp.
Bevroren mist, dauw.
Weercursus Jules Geirnaerdt - Verwachtingstechnieken
5. Verwachtingstechnieken.
Het voorspellen van het weer (u mag ook "verwachten" gebruiken) is nog niet zo eenvoudig als het lijkt. Slaan we er een slag naar, kijken we naar de molshopen, of pakken we het weerspreukenboek?
De laatste 2 mogelijkheden kan natuurlijk altijd, maar wilt u per dag succes hebben, dan zult u toch een zekere theorie moeten hebben. Molshopen of weerspreuken kunnen best een voorspellende waarde hebben, maar niet in alle situaties. Bovendien is er soms geen ochtendrood om je aan vast te houden, of iets dergelijks.
Het weer bestaat uit 3 elementen, te weten temperatuur, vochtigheid en wind. Om 1 van die drie te voorspellen, moet je kijken naar 2 dingen:
1. Aanvoer van een andere luchtmassa.
2. de veranderingen ter plekke zoals buien- of mistvorming.
Mijn weer voor morgen is: . .
1. Verandering ter plekke
2. Aanvoer
∆T = δT + V x T
Meer heb je eigenlijk niet nodig. Kijk dus naar de aanvoerrichting en bedenkt wat er onderweg nog kan gebeuren. Als er een noordwestenwind is, zal het niet ineens heel droog en schraal worden. Als er een oostenwind is in het voorjaar, zal niet direct warmere lucht worden aangevoerd maar door de zonnestraling zal er wel een zekere opwarming plaatsvinden.
De computer doet in wezen niet anders. Die bekijkt op alle niveau' s wat er gebeurt en berekent met de wind en de theorie. Maar dat is voor ons te moeilijk, daar hebben we de tijd niet voor. Een van de eersten die dat wel dacht te kunnen was Lewis Richardson. Deze Engelsman bedacht in 1922 een systeem om de toekomstige toestand van de atmosfeer te berekenen. Het was echter zo bewerkelijk, dat hij 20.000 mensen nodig zou hebben om het weer alleen maar "bij te houden". Hij had zijn idee bij de overheid ingediend, maar het werd niet gehonoreerd. Later kon Richardson nog de eerste computerberekeningen in de jaren '50 meemaken.
Wij zullen het moeten hebben van de “conceptuele modellen”. We bekijken de beweging van depressies en hogedrukgebieden, die zich aan bepaalde regels houden. De straalstroom houdt zich meestal op onder het grootste wolkendek en aan de hand van de vorm van dat wolkendek kan meteen de beweging worden afgeleid. Voeg daarbij de grondkaart en we weten ongeveer wat voor weer en bewolking eraan komt. Althans op korte termijn. Ook de buienradar is handig.
Temperatuursverwachting.
Temperatuur is misschien nog wel het makkelijkst te verwachten van alle elementen. In de aanvoerrichting is de temperatuur (maximum en minimum) bekend. Als het in Berlijn vandaag +5 is en de wind is oostelijk, dan zal het bij ons morgen ook ongeveer +5 worden. Of er moet een sneeuwdek zijn of juist niet. Maar in principe probeert de temperatuur die van de vorige dag te herhalen. In de zomerperiode zal er wat bijkomen, in de winter zal de temperatuur dalen, mocht de wind uit het oosten komen. Bij een westenwind zal het kwik proberen om de temperatuur van het zeewater te verkrijgen. Bij een matige tot krachtige westenwind zal het nooit vriezen. Het dauwpunt (dat is de temperatuur waarbij de lucht 100% vochtig zal worden) is hetzelfde als in de aanvoerrichting wordt aangegeven.
Natuurlijk hebben we ook de berekeningen van de computer, en daarbij is de temperatuur van 850 millibar (dat is ongeveer 1500 meter) een handig hulpmiddel. Als het bewolkt is, is het maximum 10 graden + de temperatuur op 1500 meter. In de winterperiode kan gesteld worden dat een eerste aanzet voor het maximum 10 graden boven de 850-temperatuur ligt bij een noordwesten- of westenwind, en bijna gelijk is aan die 850¬temperatuur als de wind uit het oosten waait.
Uit het radiosondediagram kan ook de maximumtemperatuur worden bepaald. Makkelijk als de lucht bijna stilstaat. We doen dat met de "Gold-laag". Dit is de dikte van de onderste laag van de atmosfeer, die kan worden opgewarmd. In de winter is die dikte zo'n 60 mbar, in de zomer zo'n 120 mbar. Middel daartoe de temperatuur in die laag en trek een lijn naar de grond. De maximumtemperatuur is dan eenvoudig af te lezen. Deze methode was vroeger zeer belangrijk, maar we hebben bij sommige modellen nu ook directe maximumberekeningen. Maar U kunt het eens proberen. Het geeft vat op het proces van opwarming door zonneschijn. Het principe van deze "Gold¬laag" is immers een natuurkundige methode en niet onderhavig aan discussie en speculatie.
Beweging van depressies en de straalstroom.
Goed, we kunnen op de computer aflezen waar depressies komen te liggen, maar de werkelijkheid haalt berekeningen altijd in. Het is handig om satellietfoto's te gebruiken om de beweging van depressies af te lezen.
En dat kan. Er zijn 3 handige regels:
De straalstroomrichting is gelijk aan de richting van:
1. de isobaren in de warme sector.
2. De straalstroom ligt op de scheiding van het cirrusscherm en de opklaringen.
3. De straalstroom gaat recht over het occlusiepunt. Daar waar de sterkste luchtdrukdaling optreedt.
We kunnen hiermee snel zien of een depressie snel nadert of niet, ook zonder berekeningen! Een langgerekt cirusscherm duidt op een snellopende depressie, een kort scherm op een langzaam lopende depressie.
Verplaatsingsrichting algemeen.
In het algemeen zullen depressies eerst van west naar oost trekken en dan naar noordoost of zelfs noord. In het voorjaar en najaar willen depressies nogal eens rechtdoor naar het oosten gaan, maar ook dan is dat zeldzaam.
Een ander verhaal is het als depressies uit Frankrijk komen. Die zullen vaak zuid-noord trekken, of zelfs van zuidoost naar noordwest. En dit ook onverwacht. Ieder voorjaar komen er enkele onverwachte regendagen voor, en ook in het najaar van 2003 waren er een aantal gevallen. Eén van de modellen die dit het best voorspelt, is het Amerikaanse AVN-model of MRF-model. Neem in deze twijfelgevallen in het voorjaar altijd het model wat het meeste regen geeft.
De reden van dit verschijnsel is overigens, dat het land in deze periode even warm of iets warmer dan het zeewater. In andere woorden: de atmosfeer voelt geen verschil tussen zee en land, en depressies kunnen ook boven land nog ontwikkelen. De computer onderschat dit vaak, vandaar dat er vaak onverwacht regen valt. In Amerika zijn deze storingen aan de orde van de dag en zij hebben hun berekeningen daar min of meer op afgestemd.
In de winter is het continent koud en depressies zullen zich niet verder ontwikkelen en afbuigen naar het noorden. De uitspraak van: "Als deze situatie in de winter zou komen", met een storing uit het zuiden en een zwakke noordenwind, is dan ook onzin. Het gebeurt niet in de winter. De enige keer dat een depressie met veel regen en sneeuw wel rechtdoor het continent op ging was het 13 en 14 februari 1979. Dat was een toevalstreffer. Het is een bekende fout, om te denken dat specifieke weerkaarten in elk seizoen kunnen voorkomen.
Fronten.
Dan nog iets over fronten. We hebben kou- en warmtefronten, en occlusies. Hoe actief zijn die fronten en hoe verhouden die zich tot elkaar? Wel, koufronten zijn in de regel actiever dan warmtefronten. Tenminste, in onze omgeving want in wezen is er geen verschil. Ook bij warmtefronten kan onweer voorkomen. Maar meestal gaat aan een koufront een warme periode vooraf die buien intensiveert. Warmtefronten geven in de regel meer regen, zeker bij een westelijke stroming. Bij warmtefronten is meer kans op sneeuw, ijzel en ijsregen. Bij koufronten is meestal regen.
Occlusies zijn aparte gevallen. Er is weinig scheiding tussen luchtmassa' s, wat de kans op sneeuw groter maakt. Occlusies gaan vaak langzamer, doordat de straalstroom ten zuiden ligt. Vaak gaan occlusies ook langzamer dan de modellen aangeven. Neerslag is bij en rondom occlusies licht of gematigd.
Verder is er nog een trog-front. Dit is in feite niets anders dan een periode met verhoogde buiigheid. Een trog komt een periode van 6 tot 12 uur na een koufront als een depressie aan het passeren is. Cluster- of groepsbuien zijn vaak het kenmerk, soms ook vergezeld gaand van storm.
Hogedrukweer.
Rondom een hogedrukgebied is het vaak rustig weer. Er zijn geen fronten en er is geen storm. Dat hogedrukgebieden krachtig zijn is niet helemaal waar. Lagedrukgebieden zijn even krachtig, de kracht van hogedrukgebieden uit zich vooral in de periodes van blokkades: dan is een hogedrukgebied dominant op de weerkaart en depressies zijn klein en bevinden zich op de rand van de kaart. Het is ook subjectief: mooi weer kan standvastig zijn, maar buiig weer is hardnekkig! Een standvastige depressie klinkt ook niet zo lekker. Enfin. Hogedrukgebieden zijn gewoon tegenhangers van depressies. De atmosfeer is altijd bezig met gaten te vullen, en als dat te krachtig gaat is er een hogedrukgebied.
Belangrijk is de bewolking rond een hogedrukgebied, en hardnekkige mist of nevel. Mist is vooral een zaak van vochtigheid en temperatuur, bewolking kan aan de randen van hogedrukgebieden oplossen.
Hogedrukgebieden kenmerken zich vooral door een anticyclonaal patroon van de wind. De lucht gaat daar met een bocht doorheen en de bewolking wordt als het ware "uit elkaar getrokken". Zie de bijbehorende afbeeldingen. Is de stroming recht of zelfs naar elkaar toe, dan zal laaghangende bewolking de neiging hebben om zich te handhaven of toe te nemen. Middelbare of hoge bewolking is er rond een hogedrukgebied meestal niet. Staat een hogedrukgebied enkele dagen stil, dan is er vaak wel wat sluierbewolking. Soms wordt dat verward met weersveranderingen.
4. De structuur van de atmosfeer.
We hebben de bewegingsleer van de atmosfeer in het kort gehad. Om daar de verschijnselen beter bij de begrijpen, moeten we zien hoe de druk, de temperatuur, en de luchtvochtigheid op een bepaalde plaats is verdeeld over diverse luchtlagen. Immers, ons weer is het belangrijkst en niet dat van mijn buurman. Als hij of zij een sneeuwdag kan noteren, hoeft dat bij mij nog niet het geval te zijn.
Luchtdruk.
Van de 3 elementen druk, temperatuur en vochtigheid is druk het makkelijkst: die heeft een bescheiden invloed op het weer. Hoewel je aan de luchtdruk (en vooral de luchtdrukverandering) kan zien of er sprake is van lage- of hogedruk. Meer van belang is of de wind naar elkaar toe waait of juist uit elkaar, waardoor wolken eventueel oplossen. Het enige wat nuttig is, is om nog op te merken dat de druk met de hoogte daalt.
De gemiddelde luchtdruk op zeeniveau is bijna 1015 millibar, ofwel 1015 hectoPascal. Ofwel 760 mm kwikdruk. Op 5,4 km hoogte is de luchtdruk de helft van die aan het oppervlak. Op 10 km hoogte een kwart, en op 15 km 1/10 van de luchtdruk op zeeniveau.
Temperatuur.
De temperatuur gaat in de onderste 11 km meestal omlaag. De eerste laag is de "troposfeer", de laag waarin het weer zich afspeelt. Daarna komt de stratosfeer, waarin de temperatuur stijgt met de hoogte. De stratosfeer is daardoor zeer stabiel. In de stratosfeer bevindt zich ook de ozonlaag, rond een hoogte van 40 km. Mocht de stratosfeer doormengd zijn, dan zou ozon snel afbreken en zou het leven op de grond vrijwel onmogelijk zijn. Zeker voor ons. "Ozonlaag" is overigens een naam die de kleine hoeveelheid ozon teveel eer doet. Mocht de hoeveelheid ozon alleen aan de grond voorkomen, dan zouden we een ozonlaag overhouden van 0,3 mmo Maar goed, het heeft een nuttige functie.
Na de stratosfeer volgt de mesosfeer en daarna de thermosfeer of ionosfeer. Daar vinden fenomenen als poollicht plaats. Uiteindelijk is er de exosfeer en daar is van temperatuur eigenlijk geen sprake meer. In de ruimte is vrijwel geen materie, lucht of gas, maar alleen nog straling. Mocht de achtergrondstraling worden omgezet in temperatuur, dan is daar een temperatuur van 3 graden Kelvin, ofwel 3 graden boven het absolute nulpunt.
We concentreren ons uiteraard op de troposfeer. De hoogte daarvan varieert van zo'n 6 km in winterse situaties met zware buien tot 15 km op een warme zomerdag. De temperatuur in de troposfeer -of de "weerlaag" - wordt samen met de dauwpuntstemperatuur weergegeven in het radiosonde-diagram. De temperatuur is altijd de vaste lijn, het dauwpunt (de temperatuur die de lucht moet krijgen om 100 % vochtig te zijn) is gestippeld. Het dauwpunt is per definitie lager of gelijk aan de temperatuur.
Op een radiosonde-diagram zijn een 4-tal hulplijnen.
1. De lijn van temperatuur. Die loopt recht van rechts onder naar links-boven. (blauw).
2. De lijnen van stijgende lucht, die lopen recht naar links en naar boven. Dit geeft de temperatuur weer die luchtbellen krijgen als ze opstijgen, zonder dat er stapelwolken ontstaan. (zwart).
3. De lijnen van gelijke vocht-vermenging, de mengverhouding. Deze lopen recht naar boven en een beetje naar links. Ze geven aan wanneer een luchtbel 100% vochtig wordt en er dus stapelwolken ontstaan. (rood).
4. De lijnen van de stijging van stapelwolken. Die lopen krom van beneden naar boven en naar links. Deze zogeheten "nat-adiabaat" geeft de temperatuur van de stijgende stapelwolk aan. Mocht de stapelwolk warmer blijven dan de lucht op de hoogte waar hij is, dan kan de wolk door blijven stijgen, en er eventueel een bui komen. (groen).
Convectie.
Grofweg gebeurt er bij de vorming van stapelwolken (dat noemen we "convectie" of "natte convectie") het volgende:
1. De zon verwarmt de aarde. Het temperatuurprofiel past zich in de onderste niveau's aan.
2. Bij voldoende opwarming is komt de luchtbel zo hoog dat de temperatuursdaling zorgt voor 100% vochtigheid. Er vormt zich een kleine stapelwolk.
3. De stapelwolk voelt nu of hij kouder is dan de omgeving en zal dan wel of niet doorstijgen. Gaat dit stijgingsproces door, dan volgt druppelvorming en eventueel een bui. De wind op een hoogte van 700 millibar bepaalt ongeveer de treksnelheid en de richting van een bui, althans van buien in het zomerhalfjaar.
Dynamisch weer.
Ook kunnen we uit het radiosonde-diagram aflezen welke wolkensoorten er zoal zijn bij en rond een depressie, en hoe "dynamisch" het weer rond een lagedrukgebied is. Daar waar de lijnen dicht bij elkaar liggen, zal de lucht geheel of bijna verzadigd zijn en wolkenvorming treedt op. Ook als de lucht niet geheel verzadigd is, zullen zich wolken vormen. Dat dan in plukken, vooral op midden¬of Altocumulusniveau.
De wind op hoogte.
Als de wind op hoogte gering is, mag ervan worden uitgegaan dat wolkenvorming lokaal is en er tussen de stapelwolken door ook opklaringen zijn. Is er minder dan 10 knopen wind, dan zijn opklaringen gegarandeerd. Als er tenminste niet teveel vocht in de lucht is. Staat er meer wind, dan zal bewolking zich uitbreiden en zich vaak handhaven. Het voorbeeld van stratocumulus-bewolking vanaf zee is berucht. Boven zee of boven land is er sprake van "lichte convectie" en door een gematigde wind zal die bewolking zich uitspreiden en hardnekkig zijn. Uit het windprofiel kan tevens de mogelijkheid voor windhozen worden afgeleid. Daarvoor moet de wind toenemen met de hoogte en bovendien met de wijzers van de klok meedraaien. In Nederland komt dit maar een enkele keer voor. Soms is er wel sprake van een sterke wind op niveau en dan kan er zwaar onweer voorkomen. Eventuele neerslag zal dan niet in de stijgende luchtstroom van de bui vallen, en daarmee de voeding niet blokkeren. Doordat onweersbuien met een straalstroom vaak een klein lagedrukgebied rond zich maken, zullen buien in de omgeving minder kans maken.
Probeer eens enkele radiosonde-diagrammen te bekijken op:
http://www.infomet.fcr.es/raob/ of op
http://imkpc3.physik.uni-karlsruhe.de/wz/pics of ook via www.westwind.ch.
De laatste site is ook een prima verzameling van links naar allerlei modellen, waarnemingen en berekeningen.
Weercursus Jules Geirnaerdt - Hoe werkt het weer?
3. Hoe werkt het weer?
Hoe gaat die ontwikkeling van stilstaande atmosfeer naar het patroon met hoge- en lagedrukgebieden en stabiele zones, en buien en zonnige gebieden?
Denk nog eens aan de platenspeler en bedenk daarbij dat er kleine gebieden zijn met hoge en lage luchtdruk. Wind zal uit de hogedrukgebieden waaien, naar alle kanten. Maar steeds wordt de lucht naar rechts afgebogen. Tot slot ontstaat er een circulatie rond het hogedrukgebied. Tenminste, als de wind niet geremd wordt, en bij het aardoppervlak is dat natuurlijk het geval. Als de wind niet geremd is, zal hij precies rond het hogedrukgebied waaien. We noemen dat geostrofie. Rond een lagedrukgebied is het andersom. Wind waait naar de kern van het lagedrukgebied (althans dat probeert hij) maar door de draaiing van de aarde zal hij om het lagedrukgebied heen gaan waaien. Dit tegen de wijzers van de klok in. Mocht u op het zuidelijk halfrond wonen, dan kijkt u "tegen de onderkant van de platenspeler" en zal de wind rond een depressie met de wijzer van de klok meedraaien. In de bovenlucht waait de wind bijna gelijk aan de isobaren (of de hoogtelijnen), aan de grond waait de wind lichtjes "uit" het hogedrukgebied en "naar de depressie toe".
Op naar een actief lagedrukgebied.
Bekijk een stilstaand front zonder bijzondere lagedruk of hogedruk in de buurt, bijvoorbeeld boven de oceaan. Dit is het grondfront, waarbij kou langzaam van pool naar evenaar probeert te gaan (uiteraard is ook de zeewatertemperatuur van belang, maar dat ligt in elkaars verlengde). In de bovenlucht ligt de overgang van warm naar koud noordelijker, zodat de straalstroom een stuk ten noorden van het grondfront ligt. Eens begon de straalstroom ook gewoon van zuid naar noord te waaien, maar door de draaiing van de aarde moet deze van west naar oost. Ofwel: de hogedruk rechts houden.
"Er was eens een straalstroom" is wel een goede uitspraak, maar slaat de spijker niet helemaal op de kop. De straalstroom is een gevolg van temperatuursverschillen en de draaiing van de aarde. Anders gezegd, de straalstroom gaat niet zomaar zijn eigen gang.)
Kleine depressies proberen groot te worden, en zullen rond het front een kleine circulatie op gang brengen. Aan de voorkant van de depressie wordt meer warme lucht naar het noorden gestuurd en dit versterkt daar de straalstroom. Aan de achterkant word koude lucht naar het zuiden gevoerd en ook daar wordt de straalstroom versterkt. Bovendien komt de straalstroom in de richting zuidwest-noordoost te liggen. De depressie zal die koers volgen (hoewel die door haarzelf is veroorzaakt!). Bij voldoende temperatuurstegenstellingen zal de depressie uitdiepen en de straalstroom uit zichzelf versterken. Er komt nu een duidelijk patroon met kou- en warmtefront, en isobaren. De tegenwerking van de ontwikkeling is, dat de wind naar het lagedrukgebied toe probeert te waaien, waardoor de ontwikkeling en uitdieping geremd wordt. Ook spontaan kan de ontwikkeling tot stand komen en het front terugvallen in de oude positie.
In het volwassen stadium van de depressie zal er naast kou- en warmtefront ook een "occlusie" zijn. Dit is het stadium waar de fronten elkaar hebben ingehaald. De occlusie verplaatst zich langzaam en zal niet zo actief zijn als het kou- en warmtefront. Verder is er een groot gebied met isobaren rond de depressie.
De straalstroom loopt in dat gebied overigens altijd over het kruispunt van kou-, warmfront, en occlusie. Dit punt heeft het occlusiepunt en is het meest actieve deel van de depressie. Het waait en regent er hard, het zicht is er slecht, en de luchtdrukdalingen zijn er het sterkst. Verder is de "warme sector" bekend. Dat is die taartpunt onderaan de depressie, tussen warmte- en koufront in. Het zicht is daar matig, het waait stevig en constant, en er is vaak motregen. Het bekende druilerige weer is vrijwel altijd in de warme sector te vinden.
Als er een occlusie is, is de depressie-ontwikkeling in principe over het hoogtepunt heen. Aan de noordkant stroomt nu vrij zachte lucht om de kern heen, en de straalstroom achter de depressie zal uiteindelijk niet sterker worden. Wel kan er nog storm aan de linkerzijde van de depressie zijn, dat heeft dan te maken met extra buiigheid en een extra "duw" van het aankomende hogedrukgebied. Daarover meer in het hoofdstuk "Wolken en Wind". Het is nu een kwestie van enkele dagen dat de depressie gaat opvullen. Zij heeft haar taak vervuld: aan de voorkant is extra warmte naar het noorden getransporteerd, in het zog is koudere lucht richting evenaar gegaan. Dat wij ondertussen regen en storm hebben gehad, is van minder belang. Hoewel een doorwaaidag ook geen kwaad kan.
Fronten kunnen soms 3000 km lang worden en in een mooi en duidelijk patroon op de weerkaart liggen. Dat is vooral rond die 40e-60e breedtegraad. In het Middellandse Zeegebied zijn fronten wat minder duidelijk. Vaak splitst een stuk van de straalstroom af naar het zuiden, waar boven de Middellandse Zee ook lagedrukgebieden ontstaan. Het bijbehorende wolkenpatroon is minder klassiek, maar de bewegingswetten zijn hetzelfde. Dit geldt niet voor het tropische weer, wat zich kenmerkt door groepen met buien en kleine lagedrukgebieden die zich langzaam verplaatsen. Ook het polaire weer kent zijn eigen karakteristieken, die meestal onafhankelijk van de straalstroom zijn. Want die is daar afwezig. Het ontstaan van een "polar low" heeft ook niets met de straalstroom te maken, integendeel.
Op de gematigde breedten zijn er in de regel 3-6 grotere depressies op 1 halfrond. Op het noordelijk halfrond meestal wat meer, op het zuidelijk halfrond meestal wat minder. Zie de figuren. Het aantal koppels van lagedruk-hogedruk op 1 halfrond noemen we het "golfgetal".
Merk ook op dat de werking van het weer iets anders is dan de bekende watercyclus, die bepaalt hoe water verdampt uit zee en neerslag op land en dan weer terugvloeit naar de zee.