Meteo

 

De atmosfeer die onze aarde omvat wordt dampkring genoemd. Vanaf het aardoppervlak is de dampkring te onderscheiden in: 

  • Troposfeer, 0-17 km. Temperatuur neemt af met hoogte

  • Tropopauze

  • Stratosfeer, 17-50 km. Temperatuur neemt toe met hoogte

  • Stratopauze

  • Mesosfeer, 50-85 km. Temperatuur neemt af met hoogte

  • Mesopauze

  • Thermosfeer/ionosfeer, 85- 700 km. Temperatuur neemt toe met hoogte

  • Thermopauze/ionopauze

  • Exosfeer, 700-800 km

 

 

De grens tussen de sferen noemen we pauze. Bijvoorbeeld de tropopauze als grens tussen troposfeer en stratosfeer. In de tropopauze bevindt zich de ‘jetstream’ of straalstroom van sterke winden waar straalvliegtuigen vaak gebruik van maken.

 

De genoemde hoogten liggen niet vast. Zo ligt de tropopauze op de noord –en zuidpool tussen de 4 en 8 km hoogte en op de evenaar tussen de 14 en 17 km. In de Troposfeer vinden we ‘het weer’ zoals we dat dagelijks ervaren. In de Stratosfeer is geen ‘weer’ hoewel de toppen van onweerswolken in de onderste regionen van de Stratosfeer kunnen doordringen.

 

 

 

De aarde staat zo’n 23,50 ‘scheef’. Door deze afwijking staan verschillende delen van de aarde naar de zon gericht, waardoor de seizoenen ontstaan. Als op het noordelijk halfrond de zomer begint, begint op het zuidelijk halfrond de winter. Dan is het ten zuiden van de zuidpoolcirkel continu donker en ten noorden van de noordpoolcirkel continu licht.

 

De zuid –en noordpoolcirkels liggen op een breedtegraad van 66,50 . Als op het noordelijk halfrond de winter begint, begint op het zuidelijk halfrond de zomer.  Op het noordelijk halfrond ligt de kreeftskeerkring op 23,50 noorderbreedte en op het zuidelijk halfrond ligt de steenbokskeerkring op 23,50 zuiderbreedte. Meer informatie over de keerkringen vindt u in het hoofdstuk Navigatie.

 

 

 

 

 

De zon verwarmt de aarde, die op haar beurt de warmte uitstraalt naar de troposfeer. De troposfeer wordt dus indirect verwarmd door de aarde en niet direct door de zon. Dit verklaart waarom de temperatuur in de troposfeer afneemt met hoogte. De aarde fungeert als een kachel. Hoe verder (lees; hoger) we van die kachel afstaan, hoe kouder het wordt.

 

 

 

 

 

Hoe minder vocht de het aardoppervlak bevat, hoe sneller het oppervlak (en dus de lucht erboven) opwarmt. Denk aan de woestijn en de zee. Het zand van de woestijn warmt sneller op dan het water van de zee. Omgekeerd geeft zand warmte ook weer sneller af dan water.

 

Convectie, subsidentie en advectie: 

Warme lucht boven het oppervlak stijgt op. De druk in warme lucht neemt af en kan daarom opstijgen. Deze verticale verplaatsing noemen we convectie. De druk neemt toe in koude lucht. Dan ontstaat daling van lucht. Dit noemen we subsidentie. Horizontale verplaatsing van bijvoorbeeld warmte, noemen we advectie. 

 

De termen 'warme lucht' en 'koude lucht' moeten worden bezien in relatie tot de omgeving waar die 'warme lucht ' of 'koude lucht' zich bevindt. Meestal wordt er bedoeld dat 'warme lucht' relatief warmer is dan de omgevingslucht terwijl absoluut gezien de temperatuur beneden het vriespunt kan liggen.

 

De dagelijkse gang is het verschil in temperatuur tussen nacht en dag. Het verschil in temperatuur tussen dag en nacht is het grootst zonder wind en zonder bewolking. De temperatuur is maximaal rond 15.00 uur en (in de zomer rond 16.00 uur) en minimaal rond één uur na zonsopkomst. De temperatuur zoals we die van het KNMI doorkrijgen, wordt in de schaduw gemeten op 1.5 meter boven de grond. 

 

  • Inversie: Temperatuur in de troposfeer stijgt met toenemende hoogte. 
  • Isothermie: Temperatuur in de troposfeer blijft gelijk met toenemende hoogte.

 

 

De grijze lijn die op de grafiek de temperatuur met hoogte weergeeft noemen we Toestandskromme afgekort tot TSK.

 

 

Condensatie en verdamping: 

  • Condensatie is de overgang van damp –of gas naar vloeibare vorm. Bij dit proces komt warmte vrij. Condensatie zal optreden als warme, vochtige lucht afkoelt en het dauwpunt bereikt.
  • Verdamping is het omgekeerde proces. Bij verdamping zal vloeistof overgaan naar damp of gas. Er wordt bij verdamping warmte gebruikt.

 

De temperatuur waarbij waterdamp condenseert door afkoeling van de lucht zonder dat vocht wordt toegevoegd of onttrokken noemen we dauwpunt. Op de dauwpuntstemperatuur is de relatieve vochtigheid 100% en is de lucht verzadigd met waterdamp. Hoe dichter de temperatuur en het dauwpunt bij elkaar liggen, hoe vochtiger de lucht. Hoe groter het verschil tussen temperatuur en dauwpunt, hoe droger de lucht. Op het dauwpunt condenseert de aanwezige waterdamp in de lucht en kunnen mist en wolken zich vormen. Het dauwpunt wordt indirect afgemeten via een psychrometer. Uit het verschil tussen een thermometer en een ‘natte bol thermometer’ wordt de dauwpuntstemperatuur afgeleid. De afkorting van temperatuur = t. De afkorting van dauwpunt = td.

 

De absolute vochtigheid geeft de hoeveelheid waterdamp per m3 lucht aan. Luchtdruk is de druk die het gewicht van lucht in de atmosfeer op het aardoppervlak uitoefent. De luchtdruk wordt weergegeven in hectopascal (hPa). De gemiddelde luchtdruk is 1013 hPa of wel 1 atmosfeer.

 

Lucht kan een bepaalde hoeveelheid waterdamp bevatten. Dit is afhankelijk van de temperatuur van de lucht. Warme lucht kan meer waterdamp bevatten dan koude lucht. Bij temperaturen hoort ook een waterdampdruk, afgekort als E. Bij verzadiging –en oververzadiging (> 100% relatieve vochtigheid) van lucht zullen wolken of mist ontstaan door condensatie van waterdamp.

 

In een stabiele atmosfeer zullen luchtdeeltjes door warmte opstijgen en weer terugzakken naar hun oorspronkelijke positie. Er is dan geen of weinig temperatuursafname met toenemende hoogte: Inversie. Er is dan vaak geen turbulentie of convectie en het  zicht is vaak matig tot slecht.

 

In een onstabiele atmosfeer zullen luchtdeeltjes door warmte blijven doorstijgen in hoogte. De deeltjes zakken niet terug naar hun oorspronkelijke positie. Er is dan een temperatuursafname met toenemende hoogte. Het doorstijgen van de opgewarmde luchtdeeltjes noemen we convectie of thermiek. Er kan zich turbulentie voordoen. Het zicht is vaak goed.

 

In een adiabatisch proces tussen een systeem en de omgeving van dat systeem, wordt geen warmte uitgewisseld met de omgeving. Door expansie (bijv. opstijgen) van het systeem kan de temperatuur afnemen. Door compressie (bijv. daling) van het systeem neemt de temperatuur toe.

 

Zonder condensatie noemen we het adiabatisch proces een 'droog adiabatisch' proces, waar de temperatuur van luchtdeeltjes met 10 C per 100 meter hoogte afneemt. Bij daling van het systeem zal de temperatuur met 10 C per 100 meter toenemen. Indien er wel condensatie binnen het systeem plaatsvindt, noemen we het adiabatisch proces een 'nat adiabatisch' proces, waar de temperatuur van luchtdeeltjes met 0,650 C per 100 meter hoogte afneemt. Bij daling van het systeem zal de temperatuur met 0,650 C per 100 meter toenemen. Kortom:

  • Droog adiabatisch proces = temperatuur afname/toename met 10 C per 100 meter

  • Nat adiabatisch proces = temperatuur afname/toename met 0,650 C per 100 meter

Een ‘adiabaat’ is niets meer dan een grafische lijn die terug te vinden is op grafieken over temperaturen in vergelijk met hoogte. 

  

Op dit punt gaan we dieper in op de term convectie. Wat is convectie? De lucht stijgt op doordat het door de zon verwarmde oppervlak de warmte aan de atmosfeer afgeeft. De luchtdruk neemt af en de (relatief) warme(re) lucht stijgt op. Warme opstijgende lucht noemen we ook thermiek. Op de hoogte waar t en td gelijk zijn aan elkaar, vindt condensatie plaats en kunnen wolken ontstaan. Deze hoogte wordt ook convectief condensatieniveau genoemd. Als wolken ontstaan tijdens thermiek spreken we van natte thermiek. Zo niet dan spreken we van droge thermiek.

 

 

 

Fronten: Een front is een grens of scheiding tussen relatief warme en relatief koude lucht. 

 

We spreken van warmtefront als relatief warme lucht binnenstroomt. De warme lucht is in verhouding tot de koude lucht ‘lichter’ en zal eerst de koude(re) lucht in de hogere luchtlagen wegduwen. Pas later zal de warme lucht de lagere luchtlagen en de grond bereiken. Als de warme lucht de grond bereikt heeft spreken we officieel van een warmtefront.

 

 

 

Met het binnenstromen van de warme lucht zal de bewolking toenemen, van hoge lichte bewolking (Cirrus, stratus wolken) naar lage zware bewolking (Cumulus, Cumulonimbus wolken). Vaak ontstaat er neerslag en verminderd het zicht. In de winter kan een warmtefront ijzel veroorzaken. Een warmte front wordt op kaarten grafisch weergegeven door een lijn met aan de voorkant halve zwarte bolletjes.

 

 

warmtefront

 

We spreken van een koufront als relatief koude lucht binnenstroomt. De koude(re) lucht is naar verhouding ‘zwaarder’ dan de warme lucht en schuift onder de warme lucht door. De warme, vochtige lucht stijgt daardoor op met de vorming van stapel -of cumuluswolken als gevolg. Uit deze wolken kunnen pittige buien ontstaan met onweer en windstoten. Een koufront wordt op kaarten grafisch weergegeven door een lijn met aan de voorkant zwarte driehoekjes (puntjes).

 

 

 

Een koufront beweegt zich sneller voort dan een warmtefront en zal een warmtefront op een gegeven moment inhalen. Op dat moment ontstaat er een zgn. occlusiefront.  Een occlusie ontstaat als de koude(re) lucht, de warme lucht optilt en omhoog stuwt. De koude(re) lucht komt als het ware onder de warme lucht door en tilt de warme lucht op.

 

Koufront

 

Op de onderstaande tekening zien we dat de lijn van een warmtefront veel minder ‘scherp’ is dan van een koufront. In het warme(re) gebied ligt de 00 C lijn op een hoger niveau dan in de koude(re) gebieden. Door dit verschil ontstaan gebieden vóór een warmtefront en ook vóór een koufront waarin ijsafzetting mogelijk is. Deze gebieden noemen we ijsdriehoeken. Op de tekening zijn de ijsdriehoeken paars ingekleurd. De ijsdriehoek voorafgaand aan een warmtefront beslaat een groter gebied dan de ijsdriehoek voorafgaand aan een koufront.

 

Wat kan er gebeuren in een ijsdriehoek? Vanuit bewolking die met een front gepaard gaat valt regen naar de oppervlakte. Als de regen vanuit de relatief warme(re) lucht naar beneden valt, passeert het lucht waar de temperatuur lager is dan 00 C. De regen raakt ‘onderkoelt’. Dat wil zeggen dat regendruppels vloeibaar blijven maar de temperatuur van de druppels beneden het vriespunt ligt. De regendruppels bevriezen als ze met iets in aanraking komen, bijvoorbeeld de vleugels van een vliegtuig. Dat geeft ijsafzetting. 

 

De gratis online demo stopt hier. De volgende onderwerpen over dit examenvak worden op de Cd-rom behandeld:

 

De Wet van Buys Ballot

Lage druk en Hoge druk

Corioliseffect

Luchtdrukgradient 

Geostrofische wind

Thermisch hoge drukgebied

Thermisch lage drukgebied

Ruimen en krimpen van de wind

Grafische weergave

De schaal van Beaufort

Windshear

Soorten wolken

Ontstaan van wolken

Coalescentieproces

Wegener-Bergeronproces

De Cb

Microbursts en Downbursts

Thermisch onweer

Luchtsoorten

METAR en TAF

Begripsverklaringen

 

 

U kunt de gehele tekst bestellen via de bestelpagina.

             

Enkele illustraties van dit hoofdstuk zijn met toestemming en behoud van copyright van de maker(s)/samensteller(s) overgenomen. 

 

Met dank aan:

 

Peter Kenis en Kees Rijkee

 

 

 © L. Kuijpers