Meteorologie
Het weer in Nederland
Het weer in Nederland wordt veelal bepaald door cyclonen (lage drukgebieden) die vanuit de atlantische oceaan langs of over Nederland komen. Om te begrijpen hoe deze ontstaan, waarom ze vanuit de oceaan komen en welke invloed ze hebben, worden eerst algemenere begrippen besproken.
De globale circulatie.
Op de polen is het koud en op de evenaar is het warm. Koude lucht is zwaarder dan warme lucht - ruwweg gezegd - zodat de polen een hoge drukgebied zijn en de evenaar een lage drukgebied is. De lucht zou daarom van de polen over het aardoppervlak naar de evenaar stromen en via hoge luchtlagen weer terug, ware het niet dat de aardrotatie deze stroming zo sterk afbuigt (Coriolis-kracht) dat een ingewikkelder stroming ontstaat. Er ontstaan drie 'cellen', in plaats van één, zie figuur 1. Deze stromingen worden zo door de aardrotatie afgebogen dat gemiddeld de winden waaien zoals in figuur 2 is getekend.
Luchtmassa's en fronten.
De heersende winden vanuit de noordpool voeren grote hoeveelheden koude lucht aan naar zuidelijker gelegen gebieden. De 'Westerlies' voeren warme, vochtige lucht uit sub-tropisch gebieden aan. Deze luchtmassa's kunnen met elkaar in botsing komen. Het gebied waar ze dan langs elkaar stromen, heet een front. Vaak ligt er zo 'n front in de noord-westelijke atlantische oceaan. De fronten zijn vaak niet stabiel en er kunnen cyclonen uit ontstaan die dan door de 'Westerlies' in noord-oostelijke richting worden gevoerd. Meestal gaan ze in de zomer bovenlangs Nederland, in de winter onderlangs en in het voorjaar en de herfst over Nederland heen: 'maartse buien' en 'herfststormen'.
De levenscyclus van cyclonen.
Bij een front 'wrijft' de warme luchtmassa in oostelijke richting langs de koude luchtmassa.
Hierbij kan in het front een 'golf' ontstaan, zie figuur 3,die zich verder ontwikkelt, waarbij zich in de top van de golf een lage drukgebied vormt. Een gebied van warme lucht zit nu tussen twee fronten in. Het voorste front heet een warmtefront: warme lucht duwt koude weg. Analoog heet het achterste een koufront. Het koufront beweegt sneller dan het warmtefront, mede omdat koude lucht zwaarder is dan warme. Als het koufront het warmtefront heeft ingehaald,
ontstaat een occlusiefront, de combinatie van een koufront en een warmtefront, zie figuur 4. Hierbij kruipt de koude, zwaardere lucht onder de warme, lichtere lucht waardoor de totale zwaartekrachtsenergie van het systeem daalt. De vrijgekomen energie wordt omgezet in kinetische energie: wind. Na verloop van tijd raakt het occlusiefront zijn energie kwijt en is de cycloon uitgeraasd.
Ten westen van een cycloon echter, krijgt de koude luchtmassa de kans om verder naar het zuiden te zakken en daar te botsen met warme zeelucht, zie figuur 5. Opnieuw kan een cycloon ontstaan. Zo komen cyclonen vaak in families van twee tot zes cyclonen voor, waarbij de voorste het meest ontwikkeld is. Terwijl de cyclonen naar het noord-oosten bewegen, kan een cycloonfamilie vrij stil liggen: vooraan sterven de cyclonen uit, achteraan ontstaan nieuwe.
Het passeren van een cycloon.
Eerst is er koude lucht boven koude grond. Dit kan zonnig weer betekenen. Het naderende warmtefront is wigvormig. Daarom verraadt het zich al vroeg door de wolken die het produceert: eerst hoge, dunne 'veegwolken' (cirrus), later egaler (cirrostratus) en steeds lager (altostratus) en dikker (stratus), tot langdurige regen toe (nimbostratus). Als het warmtefront voorbij is, zit er warme, vochtige lucht boven de koude grond. Dit kan mist en motregen veroorzaken. Door menging met hogere luchtlagen kunnen ook hogere wolken ontstaan (stratus, stratocumulus), meestal zonder neerslag. Het naderende koufront meldt zich veel korter tevoren met snel opbouwende regenwolken (nimbus), omdat het front minder wigvormig is. Hierdoor duurt de neerslagperiode korter, maar kan wel veel heftiger zijn. Ook kan veel wind verwacht worden. Als ook dit front voorbij is, is de beurt weer aan de koude luchtmassa. Deze komt over vochtige, warmere bodem aan, waardoor de onderste luchtlaag warmte en vocht opneemt en instabiel kan worden. Dit kan voor 'bloemkoolwolken' (cumulus) met blauwe lucht ertussen en voor buien (cumulonimbus) zorgen.
Buien zien aankomen
Een regenbui is een korte periode waarin het hard regent. Als er niet net een koufront passert, komt een bui meestal voort uit een donderwolk (cumulonimbus).
Het onstaan van donderwolken.
Door opwarming van de onderste luchtlaag door zonnewarmte of doordat koude lucht boven warme grond komt, kan de luchtlaag onstabiel worden en op gaan stijgen. Met de hoogte neemt de druk af, waardoor de lucht uitzet en afkoelt (omgekeerde fietspomp-effect). Door
condensatie ontstaan zeer kleine waterdruppeltjes die een wolk vormen. Bij deze condensatie komt warmte vrij waardoor de lucht steeds verder kan stijgen en de wolk zich tot grote hoogte kan ontwikkelen. Op zo'n 10 km hoogte stuit de wolk tegen de 'tropopauze' en breidt zich nog slechts horizontaal uit. Intussen is het op die hoogte zo koud (-40 ºC) dat de waterdruppeltjes bevriezen tot kleine ijskristallen. Omdat de wolk zich niet verder vertikaal ontwikkeld, zakken de ijskristallen buiten de wolk naar beneden. Dit is te zien als het 'aanbeeld' boven een forse donderwolk, zie figuur 6.
Het onstaan van regen.
Waar waterdruppeltjes en ijskristallen samen voorkomen, kunnen de ijskristallen groeien ten koste van de waterdruppeltjes door het verschil in dampspanning. Als
de ijskristallen groter worden, dalen ze in de wolk, tegen de omhoog gaande luchtstroom in. Onderweg kunnen ze smelten en botsen ze met andere ijskristallen en waterdruppeltjes (coalescentie) waardoor de druppels steeds groter worden. Grote druppels kunnen 'kapot waaien' en weer met de luchtstroom mee naar boven genomen worden. Zo raakt de wolk verzadigd met regen, sneeuw en hagel tot de wolk instabiel wordt. Dan klapt de wolk in elkaar: de neerslag komt ineens naar beneden en sleurt koude lucht mee vanuit de hoogste delen van de wolk, zie figuur 7.
Regenbuien kunnen ook ontstaan uit minder duidelijk ontwikkelde wolken, maar meestal is de aanwezigheid van ijskristallen een vereiste.
Regen valt vaak 'schuin' uit een wolk omdat hogere luchtlagen meestal sneller bewegen. Bij kleine buitjes lijkt de wolk hierdoor vaak al bijna voorbij te zijn als het begint te regenen: 'De regen zit in het staartje van de wolk' is een uitdrukking.
Regen zien aankomen.
Als er voldoende gaten in de bewolking zitten, is een forse donderwolk goed te herkennen aan het 'aanbeeld' bovenop. Minder duidelijk ontwikkelde wolken die regen produceren zijn meestal toch te herkennen door dat de vereiste aanwezigheid van ijskristallen zich laat zien door vaag begrensde wolkvegen om de scherp begrensde bloemkoolwolk heen. Als de wolken niet goed te zien zijn (bos, bebouwing) is het snel opsteken van een koude wind meestal een teken voor een forse bui: het is de koude lucht die met de neerslag naar beneden komt vallen.
Onweer
Onweer bestaat uit bliksem en donder. Bliksem is de 'vonk' tussen geladen delen van een wolk of tussen wolk en grond, donder is het geluid dat de bliksem maakt door het snelle uitzetten van de lucht door de warmte van de bliksem. In een onweerswolk is een ladingsverdeling ongeveer zoals in figuur 8 getekend: in de wolk zit een gebied van negatieve lading en een paar kilometer hoger een gebied van positieve lading. Grote deeltjes (druppels of kristallen) tussen de ladingsgebieden in vallen naar beneden. Kleine deeltjes worden door de luchtstroom in de wolk naar boven geblazen.
Het grote deeltje is door het elektrische veld tussen de ladingsgebieden gepolariseerd, zie figuur 9: aan de bovenkant negatieve lading, aan de onderkant positieve lading. Bij een botsing van een groot en een klein deeltje, botst het kleine deeltje op de onderkant van het grote deeltje en neemt daarbij wat positieve lading over. De negatieve lading blijft achter in het grote deeltje. Beide deeltjes vervolgen hun weg, zodat steeds meer lading gescheiden wordt. Bliksem maakt kortstondige kortsluiting tussen de ladingsgebieden.
In het allereerste begin, als de wolk zelf nog geen ladingsgebieden heeft, is het het aardelektrisch veld dat de grote deeltjes polariseert.
>>
Meer
>>