geheimen van meteorologische navigatie, 1 Strategie op zee De prestatiediagrammen van een Hallberg Rassy 34 en een X-412.

Transcriptie

1

2

3 geheimen van meteorologische navigatie, 1 Strategie op zee Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderingen van de omstandigheden, kan veel snelheidswinst opleveren. Niet alleen de wedstrijdzeiler profiteert daarvan, ook toerzeilers kunnen er op langere tochten hun voordeel doen. In zes afleveringen zal Wouter Verbraak, zeiler en meteoroloog, u inwijden in de geheimen van meteorologische navigatie. In het eerste deel inventariseert hij de afwegingen en technieken die daar een rol bij spelen. illustraties fred licht tekst wouter verbraak Of u nu probeert de Volvo Ocean Race te winnen of tijdens een weekendtocht zo comfortabel mogelijk uw bestemming wilt bereiken, een goed plan voorhanden hebben, is in elke situatie essentieel. Anders dan bij autorijden geldt voor zeilen dat de rechte koers tussen A en B zelden ook de snelste is. Alleen in het zeldzame geval dat de wind zowel in richting als kracht constant blijft, kunnen we in rechte lijnen denken. Veel vaker moeten we creatief zijn en af willen wijken van de kortste weg om in te kunnen spelen op veranderingen in de windcondities. Wat de beste manier is om dat te doen, kunt u pas bepalen als u de volgende vier stappen stuk voor stuk doorloopt. Ken uw boot Om te kunnen bepalen wanneer een boot snel of langzaam vaart, moet u weten hoe hij zich gedraagt onder verschillende wind- en zeecondities. Dat gedrag is door ontwerpers en zeilers vastgelegd in prestatiegrafieken of polaire diagrammen (ook wel VPP of Velocity Prediction Program genoemd, figuur 1,2 en 3). In zo n overzicht kunt u precies lezen, hoe de boot bij elke windhoek en windsnelheid presteert. Begrijp het weer Vervolgens moet u inzicht krijgen hoe de wind zich tijdens de tocht zal gedragen. U wilt niet alleen zo nauwkeurig mogelijk weten waar, wanneer en hoeveel de wind draait, maar ook welk effect dat heeft op de windsnelheid. Daarnaast is het belangrijk om de betrouwbaarheid van de weerprognoses te kennen om het risico van beslissingen in te kunnen schatten. Prestatiediagram combineren met het weer Wanneer u zowel de prestaties van de boot kent als weet hoe het weer zich ontwikkelt, kunt u een strategie bepalen. Hoewel u die taak tegenwoordig ook aan computerprogramma s kunt overlaten, is het belangrijk te begrijpen waarom we een bepaald plan willen volgen. Daarbij is de computer een hulpmiddel in plaats 60 ZEILEN figuur 1 De prestatiediagrammen van een Hallberg Rassy 34 en een X-412. van een geheimzinnige zwarte doos met pasklare antwoorden. Strategie in de praktijk Strategisch varen is een dynamisch proces dat niet eindigt na vertrek. Blijf onderweg de ontwikkelingen van het weer volgen en zet koers en snelheid van de boot telkens af tegen uw plan. Vraag u voortdurend af of bijvoorbeeld het front nog met dezelfde snelheid nadert, en of u niet te langzaam of te snel vaart voor uw voorgenomen strategie. Het polaire diagram als hulpmiddel Zodra u besluit dat de directe route niet de beste is, komt de volgende vraag om de hoek kijken: hoeveel wijkt u van de kortste weg af? De figuur 2 voornaamste variabelen die de bootsnelheid bepalen zijn de windsnelheid en de hoek van de zeilen ten opzichte van de wind. Nog zonder rekening te houden met het weer, dwingt dat u om na te denken over de snelheid van uw boot onder verschillende condities. Er varen duizenden verschillende ontwerpen rond, elk met hun eigen karakteristieke zeileigenschappen. Sommige zeilen hoog en snel aandewind, terwijl andere ontwerpen juist op een voordewindse koers optimaal zeilen. Allround ontwerpen zijn juist weer bedoeld om onder alle omstandigheden goed te presteren, zonder ergens echt in uit te blinken. Iedereen zal begrijpen dat een Open 60 andere vaareigenschappen heeft dan een gemiddeld toerjacht en dat hun strategie als gevolg daarvan ook moet verschillen (figuur 3). De Open 60 zal veel extremer reageren op veranderingen in windsnelheid en -richting. Daardoor kan zo n boot zich permitteren om relatief ver van de koerslijn af te wijken. Voor een gemiddelde toerboot zijn de opties beperkter. Veranderingen van de wind zullen een veel kleiner effect hebben op de bootsnelheid, waardoor extra afstand een grotere prijs verlangt. Maar een ding hebben zowel een Open 60 als een Hallberg Rassy gemeen; van beide boten moet

4 figuur 3 Een kleine verandering in de windrichting of -kracht heeft relatief grote gevolgen voor de bootsnelheid van een Open 60. bekend zijn hoe zij zich onder verschillende omstandigheden gedragen. Natuurlijk begrijpt u dat een boot sneller vaart bij 20 knopen wind dan met 10 knopen op de windmeter. En ook het gegeven dat een boot hoog aan de wind langzamer is dan met een knik in de schoot behoeft weinig uitleg. Met de windinstrumenten kunnen we direct de snelheid en hoek van de wind aflezen. Deze waarden zullen echter afwijken van de wind in de prognoses, omdat ze worden beïnvloed door de voorwaartse verplaatsing van de boot. Voor die vergelijking zullen we de gemeten wind moeten verrekenen met de bootsnelheid. Gelukkig kunnen de meeste instrumenten automatisch de gemeten schijnbare wind omrekenen naar ware wind. De ware windhoek wordt vaak aangeduid met de Engelse afkorting TWA (True Wind Angle). Met TWS (True Wind Speed) wordt de ware windsnelheid aangegeven. De polaire diagrammen gaan altijd uit van de ware wind. Het prestatiediagram is de gebruiksaanwijzing van de zeilen van uw boot. Op elk moment kunt u zien, welk effect een koerswijziging heeft op de snelheid. Vallen we bij 16 knopen wind met de Open 60 af van 60 naar 80 graden ware windhoek, dan belooft het diagram een snelheidstoename van 1 knoop. Diagram vertelt veel Maar ook de vorm van het diagram vertelt veel. In een oogopslag ziet u waar de lijn rond verloopt en waar hij steiler is. Een rond verloop duidt erop dat de bootsnelheid heel geleidelijk varieert en dat kleine verschillen in windhoek geen grote gevolgen hebben. Waar het diagram steile lijnen laat zien, geldt het tegenovergestelde. Daar zal een verandering van de windhoek juist heel veel invloed hebben op de bootsnelheid. Dit zijn de meest interessante delen van een polair diagram, omdat daar al met kleine afwijkingen van de directe route veel winst kan worden behaald. Het diagram van een jacht uit Open 60- klasse toont zo n steile curve in het aandewindse deel bij windhoeken tussen 45 en 55 graden. In dat gebied levert 5 graden afvallen veel snelheidwinst. Net als voor de windhoek laat het polaire diagram ook het gevolg zien van verschillende windsnelheden op de bootsnelheid. Hoe dichter de lijnen bij elkaar staan, hoe kleiner de invloed van windtoename op de bootsnelheid. Ook dit is vooral het geval in het aandewindse deel van het diagram. Daaruit valt op te maken, dat de boot bij 12 knopen wind maar weinig sneller zeilt dan bij 20 knopen. In die situatie is het belangrijker om te anticiperen op winddraaiingen, dan op zoek te gaan naar meer wind. Bij een ware windhoek van 130 of 140 graden ziet dat er echter heel anders uit. Op zo n koers figuur 4 A C ZEILEN B D zal een klein verschil in windsnelheid juist weer een groot effect op de bootsnelheid hebben. Als we de beide voorbeelden vergelijken, zien we dat het diagram van de Open 60 veel meer ruimte laat voor strategische beslissingen. In het volgende deel zullen we ons beperken tot die boot, waarmee zeker niet gezegd is dat op een toerjacht geen strategische beslissingen genomen kunnen worden. Strategie bepalen Bij routering gaat het eigenlijk maar om een allesbepalende vraag: hoe ver kunt u van de koerslijn afwijken, zonder de snelheidswinst weer te verliezen aan te veel gezeilde afstand? Tegenwoordig kunt u het antwoord op die vraag laten berekenen door geavanceerde navigatieprogramma s als Raytech Navigator, Maxsea of Deckman for Windows. Hoewel dergelijke software u een volledig uitgewerkt vaarplan aan kan bieden, beschouw ik die toch meer als een waardevol instrument dan als de enige strategiemaker. Waar het vooral om gaat, is te begrijpen hoe routeringssoftware zijn optimale route bepaalt. Basisprincipes Wie de uitgangspunten kent, kan ook zonder computer tot een bruikbare strategie komen. Er zijn een paar basisstrategieën die vrijwel altijd zijn toe te passen zonder al te veel rekenen. Stelt u zich de volgende situatie voor. We zijn op weg naar een routepunt dat op een bezeilde koers ligt. Als we de bootsnelheid buiten beschouwing zouden laten, is gijpen of overstag gaan niet nodig. Omdat we optimaal gebruik willen maken van de omstandigheden maken we echter andere afwegingen. De keuzes hangen af van de windverwachting. Op basis daarvan zijn er vier simpele scenario s denkbaar, om het traject mee te beginnen. Figuur 4 A Gelijkblijvende windrichting + toenemende windkracht = boven de directe koerslijn (naar de wind toe) B Gelijkblijvende windrichting + afnemende windkracht = onder de directe koerslijn (van de wind af) C Gelijkblijvende windkracht + windrichting verandert naar meer voorlijk = boven de directe koerslijn D Gelijkblijvende windkracht + windrichting verandert naar ruimer = onder de directe koerslijn. 61

5 In de praktijk draait alles om het vinden van evenwicht tussen korte en lange termijn scenario s In het eerste voorbeeld neemt de wind toe. Laten we aannemen dat we het traject in twee uur kunnen afleggen. Tijdens het eerste uur staat er 8 knopen wind, tijdens het tweede 16. Als we ons nergens iets van aantrekken, kunnen we het hele traject onder een schijnbare windhoek van 90 graden afleggen. Kijken we echter in het polaire diagram van de Open 60 bij 8 knopen wind voor die koers, dan zien we dat we snelheid kunnen winnen door 10 graden hoger te sturen. Doen we datzelfde bij 16 knopen wind, dan zien we juist dat 20 graden afvallen weer meer snelheid oplevert. Bij die wetenschap past een strategie, waarbij we aanvankelijk iets hoger sturen om in het tweede deel wat af te vallen. Dat principe is niet moeilijk te begrijpen. De kunst is echter om te weten hoe ver we in het eerste deel van onze koers af kunnen wijken. Op langere tochten is dat probleem zo complex, dat we daar al snel de rekenkracht van een computer voor nodig zullen hebben. In ons simpele voorbeeld gebruiken we dezelfde procedure als routeringssoftware, maar doen we dat nog gewoon met de hand. 62 figuur 5 figuur 6 Uitsnede van het polair diagram van de X-412. ZEILEN Methode met isochronen Daarvoor zullen we wel het formaat van het polaire diagram moeten aanpassen. We gebruiken nu het polair diagram van een X-412. Wanneer het dezelfde schaal heeft als de kaart waarop we navigeren, kunnen we het direct zien, waar we in een uur tijd kunnen komen. Vervolgens leggen we het 0-punt van het diagram op onze positie en draaien we het zo dat de windrichting correspondeert met de werkelijke situatie (figuur 5). Als we nu de curve overtrekken in de zeekaart, weten we precies welke punten we in een uur kunnen bereiken. Zo n curve noemen we een isochroon. Op die manier zien we dat we bij een koers van 80 0 aandewind 6,5 mijl kunnen afleggen, terwijl dat op een ruime koers ten opzichte van de wind wel 8,5 mijl vanuit het startpunt is. Omdat het in ons voorbeeld aanvankelijk 8 knopen waait, zoeken we eerst de curve voor die windsnelheid op. Daarna draaien we het diagram zo, dat de windrichting overeenkomt met de werkelijkheid. De eerste isochroon construeren we eenvoudig door de curve in de zeekaart over te nemen. Vervolgens moeten we bepalen op welk punt van die isochroon we moeten zijn, om optimaal aan het tweede deel te kunnen beginnen. Daarvoor nemen we de curve voor de aangekondigde 16 knopen en draaien we het diagram opnieuw op de ware windrichting. Door het nulpunt van het diagram te schuiven over de eerste isochroon gaan we nu op zoek naar de kortste weg naar onze bestemming. Op het moment dat de 16 knopen curve zo dicht mogelijk bij uw bestemming komt, valt het hart van het diagram samen met uw vertrekpunt op de eerste isochroon. Nu weten we niet alleen hoe ver we van onze koers af mogen wijken, maar kunnen we ook de optimale koerslijnen tekenen tussen het vertrekpunt en de bestemming. Routeringsprogramma s gebruiken precies dezelfde methode, maar doen dat natuurlijk veel sneller en kijken verder vooruit. Vooral in die gevallen waarbij de uitkomst erg complex is, helpt het erg om te begrijpen hoe de software werkt. De methode die we hierboven beschreven is universeel en dus ook toe te passen op de andere drie voorbeelden. Optimale koers aan de wind Van het zeilen op binnenwater zijn we al gewend na te denken over manieren om optimaal aan de wind te zeilen. Om zo efficiënt mogelijk op ons doel af te koersen zullen we bij winddraaiingen telkens overstag gaan. In feite is dat buitengaats niet anders, met dat verschil dat veranderingen in windrichting vaak veel groter zijn en zich beter laten voorspellen. Er zijn twee opties: Figuur 7A Volgens de verwachting zal de wind wat ruimer inkomen ga overstag en vaar iets lager dan gebruikelijk ga direct overstag zodra de verwachte windshift zich aankondigt. Figuur 7B Volgens de verwachting zal de wind meer van voren komen val een paar graden af en ga direct overstag zodra de

6 Een oversteek naar Engeland We liggen in IJmuiden en willen naar Lowestoft aan de Engelse Oostkust; een koers van 270 graden. De wind komt met 3 tot 4 Bft pal uit het westen. Een directe koers naar de overkant is dus niet mogelijk. Wat is beter: eerst een slag naar het noorden maken of heeft een zuidelijke route de voorkeur? Het weerbericht is daarbij bepalend. Wordt er een winddraaiing naar het zuidwesten voorspeld, dan zal de zuidelijke route beter zijn, zeker als de wind tegelijkertijd ook toeneemt. Maken we in die situatie eerst een slag naar het noorden, dan moeten we na de windverandering opkruisen naar het zuidwesten. Beginnen we echter met een slag over bakboord, dan kunnen we het tweede deel van de tocht snel en comfortabel met een knik in de schoot afleggen. Wanneer verwacht wordt dat de wind naar het noordwesten ruimt, geldt het omgekeerde scenario en heeft de noordelijke route de voorkeur. verwachte windshift zich aankondigt. Net als in het eerdere voorbeeld met de ruime koers, kunnen we ook nu het polaire diagram gebruiken om een optimale route te berekenen. Het volgende aandewindse voorbeeld maakt dat duidelijk. Laten we aannemen dat we twee uur met 16 knopen wind te maken hebben. We zeilen over bakboord op een aandewindse koers. Ongeveer een uur na vertrek verwachten we dat de wind zo n 20 naar links zal draaien. Hoe gaan we daar mee om? Opnieuw leggen we het polaire diagram over de kaart en draaien we hem zo dat hij correspondeert met de werkelijke windrichting. Op die manier vinden we onze eerste figuur 7A figuur 7B Licht weer Een andere veel voorkomende situatie is een matige zuidelijke wind. Omdat de koers naar de overkant bezeild is, zullen de meeste zeilers kiezen voor een directe koers. Toch kan ook dan het weerbericht aanleiding zijn om andere afwegingen te maken. Bijvoorbeeld als de wind in het komende etmaal naar het zuidoosten draait en afneemt naar 2 tot 3 Bft. De meeste boten zullen slecht presteren in de combinatie van licht weer en een koers plat voor de wind. De windverandering wordt echter tijdig aangekondigd en stelt ons in staat te anticiperen. Een zuidelijke koers lijkt niet de beste keuze. We zouden hoog aan de wind moeten beginnen en na de winddraaiing varen we ruimer dan we eigenlijk willen. Kiezen we echter voor een wat noordelijker route, dan varen we nagenoeg de hele tocht met een bakstag wind. Ook in de lichtere wind tijdens het tweede deel kunnen we snel en comfortabel varen. isochroon. De twee isochroon vinden we door de schuiven met de curve, natuurlijk nadat we het diagram op de nieuwe windrichting hebben gedraaid. Op deze manier vinden we het startpunt voor het tweede deel van de route. Net als in het eerste voorbeeld vinden we de optimale koerslijn door dat punt weer met het vertrek- en eindpunt te verbinden. Opmerkelijk is dat we het eerste deel met 55 graden ware wind kunnen zeilen en het tweede deel met 45 graden. In plaats van hoog aan de wind te zeilen kunnen we dus door 10 graden lager te sturen sneller aankomen. Voor de wind De strategie voor de wind is vrijwel dezelfde als die voor aandewindse koersen. Op ruim water zal pal voor de wind echter vrijwel nooit de snelste koers zijn. Vaak zal iets hoger sturen sneller zijn, en gijpt u op de volgende winddraaiing. Er zijn weer twee situaties denkbaar. 1 Volgens de verwachting zal de wind na enige tijd wat ruimer inkomen stuur wat hoger en gijp zodra de verwachte windshift zich aankondigt. 2 Volgens de verwachting zal de wind na enige tijd meer van voren komen gijp en zeil over de nieuwe boeg iets hoger. Gijp opnieuw zodra de verwachte winddraaiing zich aankondigt. De exacte koersen kunt u weer construeren met het polaire diagram en de hiervoor beschreven methode. Theorie en werkelijkheid In voorgaande voorbeelden is de situatie erg versimpeld. We gingen ervan uit dat de windcondities alleen per rak veranderen. In werkelijkheid zal dat zelden het geval zijn, waardoor het vinden van de juiste tactiek ingewikkelder wordt. Vaak zal de wind niet plotseling maar heel geleidelijk draaien. Bovendien is de kans groot dat we met meer dan een windshift te maken krijgen. In de praktijk draait alles om het vinden van een evenwicht tussen korte en lange termijn scenario s. Als u zich realiseert dat zoiets al een probleem is voor een korte tocht op het binnenwater, begrijpt u ook hoe moeilijk het is om een strategie voor de komende vier dagen te bepalen. Als we met twee winddraaiingen te maken krijgen, zult u moeten bepalen welke de belangrijkste is en uw tactiek bepaalt. In een dergelijk geval zult u zich niet alleen moeten afvragen welke winst er per windshift te halen is, maar ook hoe groot het risico is dat het verkeerd uitpakt. Een grote windshift van 40 graden over vijf dagen kan enorme winst opleveren, maar speculeren op de betrouwbaarheid van zo n weerbericht houdt risico s in. Misschien is het daarom wel verstandiger om de winst juist te zoeken in kleine veranderingen. Maar als u zich verliest in het spel met de kleine windshifts, moet u tegelijkertijd ook weer niet het grote plaatje uit het oog verliezen. Uiteindelijk zal goede informatie en kennis van het weer uw beste hulp zijn. In het volgende nummer leest u meer over dit onderwerp. ZEILEN

7

8 geheimen van meteorologische navigatie, 2 Fronten, maak er Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, kan veel snelheidswinst opleveren. Niet alleen de wedstrijdzeiler profiteert daarvan, ook toerzeilers kunnen er op langere tochten hun voordeel mee doen. In de tweede aflevering van deze zesdelige serie bekijkt Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, alle opties rond de passage van een front. tekst wouter verbraak illustraties fred licht 90 ZEILEN

9 slim gebruik van Fronten zijn een goed voorbeeld van weersystemen waarbij een goede strategie winst oplevert. Typisch voor die weersystemen zijn een grote verandering in windrichting en verschillen in windsnelheid. Voor sommige zeilers zijn fronten een nachtmerrie, terwijl anderen er juist slim gebruik van maken. Er is een groot verschil tussen warmte- en koufronten. Hoewel ze allebei de wind doen ruimen, vragen beide types om een heel andere aanpak. De enige grote winddraaiing waar je rekening mee moet houden is het ruimen, net nadat het front gepasseerd is. Opties voor koufronten Een koufront is veel interessanter voor de strategie, omdat daarin de veranderingen van de wind vaak erg groot zijn en zich snel voltrekken. Laten we eerst eens kijken naar het patroon rond een geïsoleerd koufront, waarbij het warmtefront op grote afstand ligt. Voor het front uit staat er een zuidwestelijke stroming. Bij de nadering wordt de wind naar het zuiden afgebogen. Na de passage ontstaat er een krachtige draaiing naar het noordwesten. Op een aandewindse koers voor een koufront uit, zal de krachtige noordwestenwind achter het front Bij de eerste optie investeren we in een scenario, waarbij we vroeg door het front gaan maar dat doen onder een ongunstige koers. We zullen er dus zeker van moeten zijn dat de beloning groot genoeg is. Dit zal het geval zijn bij een groot front dat slechts langzaam naar het oosten trekt. Op een zuidelijke koers zou het veel te lang duren voor de noordwestelijke stroming wordt bereikt. Een langzaam trekkend front is dus een voorwaarde voor de eerste strategie. Tevens zullen we er van overtuigd moeten zijn, dat de noordwestenwind ook werkelijk krachtig genoeg is. Een lichte noordwester zal de investering van de slechte slag niet waard zijn. Ook zullen we goed moeten kijken naar de zeecondities achter het front. Maar al te vaak staat daar nog een zuidwestelijke deining die Het gedrag van de wind rond een warmtefront Een koufront is interessanter voor de strategie, omdat daarin de veranderingen van de wind vaak erg groot zijn en zich snel voltrekken Veel bootsnelheid in de krachtige NW wind achter het front Koufront Weinig snelheid op een aandewindse koers voor het front Warmtefront Het draaien van de wind rond een warmtefront gaat erg geleidelijk. Waar dat bij een koufront meestal niet meer dan één tot drie uur duurt, zal er bij een warmtefront wel drie tot zes uur overheen gaan. Maar juist omdat de grote shift zo lang op zich laat wachten, is het belangrijk om je te concentreren op de kleinere veranderingen rond wolken. In een typische passage van een warmtefront zal de wind in eerste instantie voor het front uit wat gaan ruimen. Met het naderen van het front zal de wind langzaam krimpen. Met de nadering van het systeem zal zich ook geleidelijk bewolking gaan vormen. Afzonderlijke wolken zullen moeilijk te onderscheiden zijn, waardoor een standaard wolkenstrategie maar moeilijk is toe te passen. Samenvattend gelden voor een warmtefront de volgende strategische uitgangspunten: Omdat de grote winddraaiing langzaam en geleidelijk gebeurt, zul je voortdurend op kleine veranderingen moeten inspelen. veel winst kunnen opleveren. Zeilend over bakboord in de zuidwestelijke wind voor het front hebben we de keuze uit drie opties. 1 We gaan overstag en proberen over stuurboord zo snel mogelijk door het front te gaan om de noordwestenwind aan de achterkant te bereiken. 2 We gaan verder over bakboord en wachten met overstag gaan op de shift naar het zuiden die aan het front vooraf gaat. 3 We gaan verder over bakboord en wachten tot de noordwestenwind arriveert. Criteria Hoewel de beste strategie zal afhangen van de precieze opbouw van het front, zijn er wel degelijk enkele criteria te geven. het onmogelijk maakt om snel te gaan. Bij de tweede strategie is de stuurboordslag veel gunstiger. Veel zal echter afhangen van de grootte van de winddraaiing naar het zuiden bij de nadering van het front. Als de shift slechts klein is valt er niet veel winst te behalen, en is een boot die eerder door het front ging in het voordeel. Dit is ook de meest behoudende en veiligste strategie, vooral als er twijfel bestaat over de windkracht achter het front. De laatste strategie, waarbij we dus volhardden in onze bakboordslag, werkt het beste als het front erg snel nadert. In extreme gevallen kunnen we ons zelfs permitteren om iets af te vallen en voor meer snelheid te kiezen. Na de snelle draaiing naar het noordwesten zullen we immers een ideale windhoek vinden achter het ZEILEN

10 Hoe pijnlijk ook, die extra mijlen zijn te prefereren boven een te vroege slag over stuurboord waardoor je gevangen blijft in het lichtweergebied front. Als de noordwestenwind erg licht is, zal dit scenario alleen nog maar beter werken. In dat geval levert een windhoek van 120 of zelfs nog hoger, veel winst op. Inschatten van frontsnelheid We zagen al dat de snelheid van een front bepalend is voor de strategie. Tenzij we toegang hebben tot elektronische bronnen zullen we de naderingssnelheid uit weerkaarten moeten destilleren. Er zijn twee situaties waarin we aan één weerkaart genoeg hebben. In het eerste geval staan de isobaren voor het front vrijwel loodrecht op het front. We weten dan dat het front zich snel verplaatst, dat het hard waait achter het font en dat het regengebied maar klein is. Een nadeel van zo n systeem is het grote gebied met lichte wind achter het front. Niet zelden vind je de krachtige noordwester pas 30 tot 50 mijl na de passage. Hoogtekaarten Naast de twee duidelijke voorbeelden van fronten komen er talloze minder eenvoudig te definiëren varianten voor. In die gevallen zul je je beslissingen, indien mogelijk, op meer en andere informatiebronnen moeten baseren. Kaarten met de luchtdrukverdeling op grotere hoogte zijn daarvoor erg waardevol. Hoewel er weerkaarten zijn voor alle denkbare lagen van de atmosfeer, zijn het vooral de 500 hpa kaarten die laten zien hoe de grote druksystemen en hun fronten zich verplaatsen. De kracht van de 500 hpa stroming is een indicatie voor de snelheid van fronten. De kracht en richting van de hoogtestroming zal snel uit de kaart op te maken zijn. Zonder ons al te zeer te verdiepen in de geheimen van het driedimensionale weerbeeld kunnen we stellen dat lagedruksystemen en fronten aan het aardoppervlak zich met ongeveer de halve snelheid verplaatsen van de 500 hpa wind. Als we in een kaart voor 500 hpa dus een windsnelheid van 50 knopen zien, zal een front op zeeniveau zich ongeveer met 25 knopen verplaatsen. Wanneer de 500 hpa stroming erg zwak is, kunnen we dus ook verwachten dat het front zich maar langzaam verplaatst. Realiseer u dat dit slechts vuistregels zijn. Het blijft belangrijk om de verwachte ontwikkeling van een front voortdurend te toetsen aan het verloop van de barometer en de opbouw van wolken. Intensiteit Naast snelheid wordt strategie ook bepaald door de intensiteit van een systeem. Omdat weersveranderingen rond een front zich meestal erg snel voltrekken, is het vaak een goed idee om tijdig zeil te minderen. Misschien willen we zelfs wel het meest krachtige deel van het front proberen te vermijden. Grib files hebben de neiging om de wind rond een front met zo n 25 procent te onderschatten. In plaats van de beloofde 30 knopen staat er in werkelijkheid dan 35 of 40 knopen. Om de werkelijke windkracht in te schatten blijven andere bronnen dan grib files noodzakelijk. 1 A A B B Voor de passage van het koufront / Na de passage van het koufront Snel verplaatsend front We zagen al eerder dat we in zo n geval het beste onze zuidelijke koers kunnen volhouden, tot de noordwestenwind ons bereikt. De prijs om door het front te zeilen is erg groot, omdat we daarvoor een noordwestelijke koers moeten gaan voorliggen. Omdat het front zo snel nadert zal een boot die gewoon zuid blijft sturen de windshift hooguit een of twee uur later krijgen dan een boot die overstag ging. In het tweede geval zijn de isobaren aan de voorzijde van het front vrijwel parallel getekend aan het front. Dat is een indicatie van een front dat zich erg traag verplaatst. Om de noordwestelijke wind te bereiken zul je dus wel door het front moeten zeilen. Bovendien zorgt het isobarenpatroon voor een zuidenwind waardoor dat niet moeilijk is. 92 ZEILEN Luchtsoorten In feite is een front niet meer dan de grens tussen twee verschillende luchtsoorten; warme lucht aan de ene kant, koude aan de andere. Ook daar kunnen we een vuistregel aan verbinden: hoe groter het temperatuurverschil aan weerszijden van het front, hoe groter de intensiteit. Een goed voorbeeld van die laatste situatie komt geregeld voor in de winter. Voor het front staat een zuidelijke stroming met warme lucht uit de subtropen, erachter een sterke noordwestelijke stroom die koude lucht van de pool aanvoert. Hoe meer een front in een rechte lijn van west naar oost wordt getekend, hoe kleiner de temperatuurtegenstellingen tussen de twee luchtsoorten zal zijn.

11 Stabiliteit Ook de stabiliteit van de lucht in het front is een belangrijk gegeven. Wanneer de lucht erg instabiel is, zal deze gemakkelijk op kunnen stijgen en grote wolken vormen. Die wolken zorgen er weer voor dat de intensiteit van het front toeneemt. Over het algemeen kun je stellen dat een lagedruksysteem dat zich uitstrekt tot op grote hoogte in de atmosfeer (een trog in de bovenlucht) de lucht erg onstabiel van opbouw zal maken. Als het front evenwijdig loopt met de trog zal het zich zelfs nog heviger willen manifesteren. Anderzijds zal een rug van hoge luchtdruk in de bovenlucht het tegenovergestelde effect hebben. In dat geval zal er maar weinig verticale luchtbeweging zijn, waardoor wolken veel minder kans krijgen zich te ontwikkelen. Met deze B Langzaam verplaatsend front vuistregels en een paar goede weerkaarten zult u al snel in staat zijn om de door grib files berekende wind bij te stellen. Meer overwegingen bij een koufront Anders dan bij een warmtefront, bestaan koufronten vaak uit lijnen met afzonderlijke buien. Hoe geringer de verandering van windrichting is, hoe belangrijker die buien voor de strategie zijn. In verreweg de meeste gevallen zal de winddraaiing echter snel en groot zijn. In plaats van je te concentreren op de wind rond de afzonderlijke buien is het dan beter om zo snel mogelijk door het front te varen en de noordwestelijke stroming op te pikken. Er zijn echter twee typische koufrontsituaties die een andere aanpak verlangen. De eerste kwam al zijdelings aan de orde. Het gaat daarbij om een situatie waarbij in een groot gebied achter het front slechts een lichte westnoordwestenwind staat. Vaak is dat gebied, waarin ook volop buien en regen voorkomen, zo n 50 mijl breed. Om zo snel mogelijk de krachtiger wind te bereiken, zul je over bakboord naar het westen moeten blijven zeilen. Hoe pijnlijk ook, die extra mijlen zijn te prefereren boven een te vroege slag over stuurboord waardoor je gevangen blijft in het lichtweergebied. Bij de tweede situatie gaat het min of meer om het tegenovergestelde van de eerste. De noordwestenwind is nu krachtig maar slechts direct achter het front. Verder naar het westen neemt hij snel in kracht af. In zo n situatie is het van belang om na de passage van het front snel koude lucht overstag te gaan en zo lang mogelijk dicht bij het front te blijven. De extra snelheid kan dan zelfs een afwijking van de kortste koerslijn rechtvaardigen. De laatste situatie komt het meeste voor als een koufront een hogedrukgebied doorsnijdt. warme lucht Een typische wintersituatie met aan beide kanten van het front grote temperatuurverschillen ZEILEN

12

13 geheimen van meteorologische navigatie, 3 Tactiek rond hoge- en Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, kan veel snelheidswinst opleveren, Niet alleen de wedstrijdzeiler profiteert daarvan, ook toerzeilers kunnen er op langere tochten hun voordeel mee doen. Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, behandelt in deze derde aflevering hoge- en lagedruksystemen. foto s rob bonte illustraties fred licht tekst wouter verbraak Veel weerstrategieën worden gekenmerkt door onzekerheden in de prognoses. Daardoor moeten we ons vaak noodgedwongen behelpen met statistieken. Rond hoge- en lagedruksystemen gedraagt de wind zich echter heel voorspelbaar. Dat gegeven maakt het makkelijker om zo n systeem in ons voordeel te laten werken. Waar het bij de tactiek rond grote weersystemen vooral om gaat, is de afweging tussen druk in de zeilen en de veranderingen van de windrichting. Bijvoorbeeld wanneer onze koerslijn dwars door een hogedrukgebied loopt. In dat geval zullen we de windloze kern van het systeem willen vermijden en een route kiezen waarbij we optimaal gebruik maken van de veranderingen in windrichting die veroorzaakt worden door de vorm van het systeem (afbeelding 1). Wanneer we ons uitsluitend daardoor laten leiden, zouden we zo ver mogelijk het hoog inzeilen om er na een gijp weer uit te varen. Met een dergelijke strategie komen we echter dicht bij de kern van het hoog en lopen we het risico in het windloze gebied te belanden. Als we echter alleen naar windkracht kijken zouden we zo 100 ZEILEN

14 Rond hoge- en lagedruksystemen gedraagt de wind zich echter heel voorspelbaar Afbeelding 1 Boot A kiest voor de kortste afstand, maar moet oppassen niet te dicht bij de windloze kern van het hoog te komen. Boot B denkt de extra afstand te kunnen compenseren door voor meer wind te kiezen. lang mogelijk in baan met krachtige wind verder weg van de kern moeten blijven. Het zal duidelijk zijn dat we of andere manier een balans tussen die twee moeten vinden. Op een voordewindse koers kunnen de VMG prestaties (VMG = Velocity Made Good) van de boot (2) daarvoor een goed hulpmiddel zijn. Afbeelding 3 geeft een voorbeeld van een VMG grafiek. Daaruit blijkt dat bij weinig wind zelfs een geringe windtoename onze VMG verbetert, terwijl bij dat effect bij veel wind veel minder groot is. Om die reden stellen we een Afbeelding 2 VMG is de afkorting van Velocity Made Good. Het geeft aan hoeveel effectieve voortgang er wordt gemaakt naar de bestemming. In het polaire diagram kunnen we de optimale windhoek bepalen voor aandewindse koersen. Onder die hoek bestaat er een optimale balans tussen te weinig snelheid maar een betere koers, of iets toegeven op de koers met extra bootsnelheid als tegenprestatie. Op voordewindse koersen kunnen we de VMG voor hetzelfde doel gebruiken. Als we te veel pal voor de wind zeilen, is dat goed voor onze koers maar leveren we snelheid in. rond, dan is er weinig kromming om van te profiteren en kun je beter voor winddruk kiezen. Dicht bij een van de scherpe krommingen in een hoog, draait de wind echter binnen Afbeelding 3 Uit de grafiek blijkt dat in licht weer 5 knopen meer wind de VMG enorm verbetert. Bij veel wind is de winst veel minder groot. Het instrument om de wind rond een hoog te vinden is de barometer. De windbanen rond het systeem lopen vrijwel parallel aan de isobaren. Het is zaak de druklijn te vinden waarop voldoende wind heerst zonder al te ver van de kern af te raken. Dit kan heel goed door de algemene regel voor gijpen toe te passen: Bij meer dan 10 knopen windsnelheid en wanneer de wind rechts van 80 inkomt, gijp je naar stuurboord. In alle andere gevallen blijf je over bakboord liggen. Bij minder dan 10 knopen windsnelheid en wanneer de wind Afbeelding 4 Een manier waarbij je een balans zoekt tussen snelheid en koers is regelmatig te gijpen op de kromme van de isobaren rond een hoog. Zo profiteer je zowel van de krachtiger wind als van de veranderingen in de windrichting. lagedruksystemen limiet aan de windsnelheid waaronder onze voordewindse prestaties te slecht worden. Voor de Open 60, uit onze eerdere voorbeelden, zal dat 8 knopen zijn. Met die strategie varen we in een rechte lijn het hogedruksysteem in, net zo lang tot de wind inzakt tot onder onze limiet. Op dat moment gijpen we weg van de kern en zullen we even verderop weer meer wind vinden (4). Op die manier maken we optimaal gebruik van de kromming van de isobaren rond het weersysteem. Gijpen Veel hangt af van de vorm van het hoog. Is het groot en een klein gebied juist heel veel. In dat geval kun je vaak beter wat minder wind voor lief nemen en maximaal profiteren van de windshifts (5). Als we de andere, aandewindse, kant op gaan, zijn de winddraaiingen alleen nog maar belangrijker. We gaan nog even terug naar de VMG grafiek. Voor de meeste boten blijkt daaruit dat meer dan 12 knopen wind nauwelijks nog snelheidswinst oplevert. Kies in dat geval altijd voor de windshift; ga diep het hogedruksysteem in en profiteer maximaal van de isobarenkromming. rechts van 70 inkomt, gijp je naar stuurboord. In alle andere gevallen blijf je over bakboord liggen. Fronten in een hoog In een situatie zal het wel mogelijk blijken dwars door een hogedrukgebied te zeilen. Dat is het geval als een koufront het hoog in tweeën splitst. Rond het front blijft er dan voldoende wind staan (6). Om daarvan te profiteren is het zaak zo lang mogelijk in de buurt van het front te blijven. Over het algemeen verplaatst een front zich langzaam naar het oosten. Het duwt het hogedrukge- bied voor zich uit en creëert een nieuw aan de achterzijde. Als we nauwkeuriger naar dat proces kijken, dan zien we dat het vooruit geduwde hoog langzaam oplost, terwijl het systeem daarachter juist aan kracht wint. Wat feitelijk gebeurt, is dat het front het oude hoog verplaatst naar zijn achterkant (7). Uiteindelijk zal het oude systeem helemaal oplossen en het nieuwe vanuit het westen opnieuw aangevallen worden door een volgend front, waarna de cyclus zich weer herhaalt. Hoewel in klimaatatlassen het Atlantische hoog stationair boven de Azoren wordt ZEILEN

15 Het instrument om de wind rond een hoog te vinden is de barometer getekend, zijn ook hogedrukgebieden dynamische systemen waarin luchtbewegingen een rol spelen bij de tactiek. In het nieuwe hoog dat zich achter het front ontwikkelt, bevindt zich een absoluut windloos gebied. Dat ligt altijd op de uiterste zuidwestelijke rand van het koufront. Op satellietfoto s is dit vaak te herkennen als een haak aan het eind van de wolkenband. Het midden van die haak markeert het gebied zonder wind. De optimale strategie bestaat er dus uit, dat we het front opzoeken, daar zo lang mogelijk bij blijven en tijdig afbuigen om aan het windloze Afbeelding 5 In hogedrukgebieden met sterk gebogen isobaren moeten we rekening houden met grote veranderingen in windrichting. In zo n situatie kunnen we ons permitteren diep in het hoog door te dringen. Wanneer de druklijnen rondom echter rond en vloeiend verlopen zal de windrichting veel minder veranderen. In dat geval is het voordeliger om in de krachtiger wind verder weg van het centrum te blijven. makkelijker vermeden kan worden. Een nadeel is weer dat lagedruksystemen zich veel sneller verplaatsen. Daardoor is het moeilijker om jezelf in een goede uitgangspositie te manoeuvreren. Voor we onze strategie bepalen, moeten we eerst weten of we met een op zichzelf staand systeem te maken hebben, of dat het om een afgeleid laag gaat. Afbeelding 8 laat een hoofdlaag zien met een secundair laag in het zuiden. In een dergelijke situatie ligt er een grote zone met weinig wind in het overgangsgebied tussen het hoofdsysteem en het secundaire laag. Bij een op zichzelf staand laag ontbreekt zo n windloos gebied aan de noordkant van het systeem. Praktijkvoorbeeld We willen van Kaap Finisterre naar de Azoren, een zuidwestelijke koers. Er ligt een laag op onze koerslijn. We kunnen kiezen uit drie mogelijkheden (afbeeldingen 9 en 10): 1 We passeren ten noorden van het laag 2 We passeren ten zuiden van het laag 3 We gaan dwars door het laag ke strategie, maar we zullen wel zeker moeten weten dat de noordwestenwind sterk genoeg is. Als dat niet het geval is, ontstaat de weinig aantrekkelijke situatie waarbij we met weinig wind op een ruime koers terecht komen. En is de wind toevallig nog wat noordelijker dan noordwest dan zijn we al helemaal niet blij. Net als bij een hoog, willen we gebruik maken van de kromming van de isobaren. Vooral als het laag zich langzaam verplaatst zal dat voordelen hebben. De meest voordelige ware windhoek na het passeren van het systeem vind je zo dicht mogelijk bij de kern, maar ook bij een laag zal de wind daar zwak zijn. Opnieuw gaat het dus om de afweging tussen snelheid en windrichting. In de praktijk van deze strategie zeilt u bij een oostelijke wind over stuurboord naar het zuidwesten. Wanneer de wind onder de 8 knopen komt, (of een andere door u bepaalde kritische waarde) gijpt u, om over bakboord weer van het centrum weg te varen. Mogelijk moet u meerdere keren gijpen om zo strak mogelijk om de kern te sturen en toch wind te houden. Afbeelding 6 Rond een front dat een hoog doorsnijdt staat voldoende wind. In de optimale strategie zeil je naar het zuiden in de noordwestelijke stroming achter het front, waarbij je ervoor zorgt dicht bij het front te blijven. Zorg er wel voor dat je niet in het windloze gebied zuidwest van het front verzeild raakt. Afbeelding 7 Wanneer een koufront een hogedrukgebied aanvalt, zal het oude hoog aan invloed verliezen, terwijl het nieuwe, aan de achterzijde, juist aan kracht wint. In feite wordt het oude hoog verplaatst naar het nieuwe. Afbeelding 8 Randstoringen ontstaan meestal ten zuiden van het hoofdsysteem. In het gebied tussen de twee systemen overheerst lichte wind. gebied te ontsnappen. Bij het verlaten van het front is het meestal niet te vermijden dat we een kleine hogedruk uitloper, zuidelijk van het front, moeten passeren. Over het algemeen zal dat echter ruimschoots opwegen tegen het voordeel van de kortere weg dwars door het hoog. Lagedrukgebieden De uitdaging bij lagedrukgebieden is dezelfde als bij hogedruksystemen. Hoewel fronten het vaak ingewikkelder maken, gelden nog steeds dezelfde uitgangspunten. Een groot verschil ten opzichte van een hoog is wel dat de kern veel kleiner is en daardoor Bij de eerste mogelijkheid maken we gebruik van de oostelijke en zuidoostenwind om ten noorden van het laag te komen. Wanneer we dat gepasseerd zijn, komen we in een noordwestelijke stroming terecht die ons snel weer op koers brengt. Dit is duidelijk een aantrekkelij- Zuid langs Bij de tweede optie gaan we zuidelijk langs het laag en zullen we, kruisend in de zuidwestelijke wind, maar langzaam voortgang maken. Anderzijds stelt het ons wel in de gelegenheid om te profiteren van de kleine windshifts rond het front ten 102 ZEILEN

16 Afbeelding 9 Drie manieren om met een lagedruk gebied om te gaan: 1. Een noordelijke route. 2. Een zuidelijke route. 3. Dwars door het midden. zuiden van het laag (aflevering 2). Optie 2 komt alleen in beeld als de wind te zwak is voor de eerste optie en we aan de wind tenminste nog wat snelheid kunnen maken. Door de kern Bij de derde en laatste optie gaan we dwars door de kern van het laag. Vreemd genoeg, zou dat nog wel eens heel goed kunnen uitpakken. Deze strategie komt in aanmerking als de zuidelijke route afvalt door te harde wind en de noordelijke route door te weinig druk in de zeilen. Het gevaar van optie 3 schuilt zonder twijfel in het passeren van de windloze kern. We moeten ons er daarom van verzekeren dat het laag snel genoeg oostwaarts trekt. Randstoringen Afbeelding 11 Een deuk in een bestaand koufront kan het begin zijn van een nieuw lagedruksysteem. De uitdaging bij lagedrukgebieden is dezelfde als bij hogedruksystemen Secundaire lagedruksystemen zijn in de Noord- Atlantische Oceaan een veel voorkomend verschijnsel. Ze ontwikkelen zich over het algemeen snel en vrijwel zonder waarschuwing. Meestal vormen ze daarom eerder een gevaar voor onze strategie dan een welkome aanvulling. De kenmerken van een secundair laag zijn: 1 Een lichtweer gebied tussen het Afbeelding 10 De wind achter het laag is te noordelijk en te zwak. De wind aan de voorzijde van het systeem is te krachtig en te zuidelijk. Oplossing: ga door het centrum! hoofdlaag en het secundaire systeem. 2 Krachtiger noordwestelijke stroming aan de zuidwestkant van het hoofdlaag. 3 Krachtiger zuidwestelijke tot zuidelijke stroming aan de oostzijde van het hoofdlaag. Grib files laten de effecten van een secundair laag zelden zien. Opnieuw zal hun informatie dus moeten worden bijgesteld voor je een strategie bepaalt. In de meeste gevallen passeert u het hoofdlaag met een strategie voor fronten in uw achterhoofd. Wanneer zich op dat moment een secundair laag aankondigt, zullen er vrijwel altijd nieuwe afwegingen nodig zijn. Met de krachtiger zuidwestenwinden aan de zuidkant van het eerste laag zal het aantrekkelijk zijn om zo snel mogelijk de noordwestenwind achter het front te zoeken. Indicaties Er zijn twee situaties die een indicatie kunnen zijn voor het vormen van secundaire lagedruk systemen. In het eerste geval vertraagt het koufront, dat tot dan toe met gelijke snelheid met het laag meetrok, om uiteindelijk zelfs helemaal tot stilstand te komen. Op dat moment zullen er kleine deuken op het koufront ontstaan (11) Het zijn die plekken waarop zich een nieuw laag kan ontwikkelen. Niet zelden is er al 24 uur nadat de eerste indicatie op de weerkaart verscheen, een volgroeide nieuwe depressie ontstaan. Over het algemeen zal dat tweede laag zich verplaatsen langs het front waarin het ontstond. Een andere typische voedingsbodem voor een secundair front is in de koude lucht achter het hoofdfront. Dit gaat speciaal op als de koude lucht rechtstreeks van de pool wordt aangevoerd, terwijl de warme lucht aan de andere kant van het front uit de subtropen komt. Waar de twee luchtsoorten elkaar ontmoeten ontstaat een erg instabiele luchtsoort, waarin zich heel makkelijk een nieuw laag ontwikkelt. Dit laag zal in een baan om het hoofdlaag verplaatsen en daarbij de vorm van het moedersysteem volgen. Deze lagen ontwikkelen zich erg explosief en zijn zeker iets om nauwkeurig in de gaten te houden ZEILEN

17

18 geheimen van meteorologische navigatie, 4 Uitwisseling Ook boven een Hollandse plas zijn op een fraaie zomerdag de opstijgende luchtbellen goed te herkennen. Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, kan snelheidswinst opleveren. Zowel wedstrijdzeilers als toerzeilers kunnen er hun voordeel mee doen. Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, behandelt in deze vierde aflevering het effect op de wind van land, zee, dag en nacht. foto ruud kattenberg illustraties fred licht tekst wouter verbraak Al de hele dag staat er met 10 knopen een rustige zeilwind. Met het zakken van de zon dient zich echter de vraag aan wat de beste strategie voor de nacht is. Blijven we dicht bij de kust om te profiteren van het landeffect of moeten we juist wat verder naar buiten? Dicht bij de kust staat misschien een gunstige stroming en kunnen we mogelijk inspelen op lokale effecten, maar lopen we ook het risico dat de wind in de vroege ochtenduren helemaal wegvalt. Hoe komt het dat de wind dicht bij de kust s nachts over het algemeen minder is? En is dat altijd het geval of zijn er situaties waarbij de wind ook s nachts gewoon blijft doorstaan? Om op die vragen een antwoord te vinden zullen we ons moeten verdiepen in een mechanisme dat uitwisseling wordt genoemd. In de atmosfeer neemt de windsnelheid toe met de hoogte. Terwijl er op 1000 meter hoogte een heel krachtige stroming staat, kan de wind aan het aardoppervlak maar heel licht zijn. Dit komt omdat wind steeds meer weerstand ondervindt naarmate hij dichter bij het ruwe aardoppervlak komt. Ook boven zee speelt dat effect een rol, al zal daar de weerstand wel veel kleiner zijn dan boven land. Een typisch windprofiel ziet er ongeveer zo uit als in afbeelding 1. Interessant is dat dit profiel in de loop van de dag verandert. In de middag zijn de verschillen in windkracht het kleinst. Van de 20 knopen op 1000 meter hoogte zullen er op 10 meter nog steeds 15 over zijn. In de vroege ochtend liggen de uitersten juist ver uit elkaar. Van dezelfde 20 DE STANDAARD TOENAME VAN DE WIND INRELATIE TOT DE HOOGTE Afbeelding 1. In de laagste 1000 meter van de atmosfeer neemt de windsnelheid geleidelijk toe met de hoogte. Aan de grond is de wind minder krachtig door de wrijving van het aardoppervlak. knopen op een kilometer hoogte blijven er dan op 10 meter nauwelijks 5 over. We zien dus dat de hoogtewind gedurende de dag gelijk blijft, terwijl die aan de grond juist sterk varieert. Het geheim van dat proces schuilt in het men- 106 ZEILEN

19 gen van de lucht. Als het hele luchtpakket goed door elkaar geschud is, kan de wind op 1000 meter gemakkelijk de grond bereiken. Anderzijds zal in een situatie waarbij lucht nauwelijks wordt gemengd, er maar heel weinig uitwisseling plaatsvinden tussen de grond en hogere luchtlagen. In dat geval zal er aan de grond veel minder wind staan. Lucht gaat koken Om het fenomeen van uitwisseling beter te kunnen begrijpen, kijken we eerst welke mechanismen dat verschijnsel bevorderen of juist tegengaan. Allereerst hebben we te maken met verwarming. We kunnen dat heel goed vergelijken met het koken van water. Als we water verhitten in een pan, verwarmen we de bodem waarna deze zijn hitte afgeeft aan het water dat uiteindelijk zal gaan koken. Iets dergelijks gebeurt ook in de atmosfeer. De zon verwarmt het aardoppervlak dat op zijn beurt de lucht erboven verwarmt. Vergelijkbaar met water zal die lucht gaan koken waarbij grote bellen hete lucht willen opstijgen. Een goed voorbeeld is de cumulusbewolking die op een zomerdag boven het warme land ontstaat. Maar ook op kleinere schaal stijgen er voortdurend luchtbellen op. Het mengen van lucht is gebaseerd op het principe dat warme lucht lichter is dan koude. Net als bij een heteluchtballon zal de warme lucht net zo lang stijgen tot het in eenzelfde temperatuur terecht komt. Maar waar dat bij een ballon heel geleidelijk gaat, zal de opwarming van lage luchtlagen veel sterker zijn en met een dynamisch proces waarbij luchtbellen voortdurend stijgen en dalen. Belangrijk is dat de dalende bellen niet alleen koudere lucht meenemen maar ook meer wind transporteren. En dat is precies waar zeilers in geïnteresseerd zijn (afbeelding 2). Windvariaties begrijpen Hoe meer lucht er wordt verwarmd, hoe krachtiger het beschreven mechanisme zich manifesteert. Maar ook het omgekeerde is waar. Hoe meer lucht afkoelt, hoe minder lucht mengt, hoe zwakker de wind aan het aardoppervlak. We kunnen nu ook de windvariaties gedurende een etmaal begrijpen. s Nachts koelt het aardoppervlak immers af en is er nauwelijks sprake van uitwisseling. In de ochtend verwarmt de zon het aardoppervlak echter en zal de lucht boven de grond onstabiel worden om langzaam te gaan koken. Omdat de verwarming op dat moment nog gering is, stijgen en dalen luchtbellen alleen in de onderste 100 meter. Als de lucht later op de dag warmer wordt, bereiken de luchtbellen geleidelijk grotere hoogtes. In de late middag kan de stijgende lucht wel 2000 meter bereiken en wordt er wind van die hoogte mee naar beneden genomen (afbeelding 3). Na zonsondergang, koelt het aardoppervlak weer af, en zal het uitwisselingsproces zwakker en zwakker worden. In de vroege ochtend is de afkoeling het grootst en de lucht erg stabiel. Omdat er dan nauwelijks uitwisseling plaats vindt zal de wind zwak zijn. afkoeling tegen gegaan door de temperatuur van het zeewater, en kunnen we meer wind verwachten. STRATEGIE Afbeelding 4. Wanneer het land in de loop van de dag steeds meer opwarmt, zal er door uitwisseling van lucht meer wind ontstaan aan de kust. s Nachts koelt het land af en is er nog maar nauwelijks opstijgende lucht. Verder uit de kust is dan meer wind te verwachten. Voorwaarden Afbeelding 4 laat de variaties zien van de wind bij dag en nacht. Voor goede wind moet aan twee voorwaarden worden voldaan. Opstijgende lucht is de eerste, een absoluut sleutelwoord voor het uitwisselingsproces. HET MECHANISME VAN UITWISSELING Afbeelding 2. De zon verwarmt het aardoppervlak dat op zijn beurt warmte afgeeft aan de lucht. Warme lucht is lichter dan koude lucht en zal daardoor willen opstijgen. Het resultaat is dat er warme luchtbellen opstijgen, terwijl koude luchtbellen dalen. UITWISSELING GEDURENDE DE DAG Afbeelding 3. Met het geleidelijk warmer worden van het aardoppervlak, worden luchtlagen tot op steeds grotere hoogte gemengd. De dalende lucht transporteert wind van grote hoogte naar beneden. In de loop van de dag zal de wind dus toenemen. turbulenter verlopen. Natuurlijk kan er aan de oppervlakte geen luchtledige ontstaan en moet de opgestegen lucht vervangen worden. Dat gebeurt doordat koudere lucht neerdaalt vanuit hogere luchtlagen. We hebben dus te maken Voor onze strategie betekent het dat het risicovol is om tussen 4 en 6 in de vroege ochtend, al te dicht onder de kust te zijn. Boven land zullen er dan maar weinig luchtbewegingen zijn die wind veroorzaken. Verder uit de kust wordt De tweede voorwaarde is dat de wind op 1000 meter hoogte krachtig genoeg moet zijn. Met 5 knopen bovenwind kan de menging nog zo goed zijn, maar veel wind aan de grond zal er niet ontstaan. De wind op 1000 meter varieert enorm ZEILEN

20 Afbeelding 5. Hogedruksystemen produceren over een groot gebied een dalende luchtstroom die het stijgen en mengen van lucht bemoeilijkt. van dag tot dag. Alleen gedetailleerde weersinformatie kan ons iets vertellen over de windkracht op die hoogte. Al eerder benadrukten we de rol van de zon. Niet in alle gevallen zal warme lucht echter kunnen opstijgen. We herinneren ons allemaal wel warme zomerse dagen waarop er nauwelijks wind stond. Om dat te kunnen begrijpen moeten we ons verdiepen in de algemene stabiliteit van de lucht. Rond hogedruksystemen of ruggen van hoge druk is de atmosfeer vaak heel stabiel. De systemen produceren een constante neerwaartse luchtbeweging die zo krachtig is dat stijgende lucht, zelfs in de subtropen nauwelijks een kans krijgt (afbeelding 5). Waar zich zo n situatie voordoet is de werkelijke wind vaak veel minder dan uit de weerkaarten valt te concluderen. Het omgekeerde gebeurt rond fronten en lagedruksystemen. Daarin heerst juist een constante opwaartse stroming. De grote wolken die rond die systemen voorkomen zijn een goede indicatie voor de onstabiele en stijgende lucht. Voor uitwisseling is onstabiele lucht erg gunstig en zo kan er ook zonder grote opwarming een krachtige neerwaartse stroming ontstaan. Dat is de reden dat computerberekeningen de wind rond fronten en lagen nog wel eens willen onderschatten (afbeelding 6). Een specifiek deel van een laag waarin de lucht onstabiel is, is de koude lucht achter een koufront. In dat gebied komen talloze buien voor en zorgt de neerwaartse stroming voor een krachtiger oppervlaktewind dan de isobaren aangeven. Houd er daarom rekening mee dat er in het noordwestelijke deel van een laag zo n 10 tot 15 knopen meer wind staat dan computerprogramma s berekenen. Ook in het algemeen geldt dat 108 Afbeelding 6. In de buurt van lagedruksystemen en fronten in het bijzonder, heeft de lucht de neiging te willen stijgen. Dit stimuleert de uitwisseling en brengt wind van grote hoogte naar beneden. computermodellen uitwisseling niet altijd op de juiste waarde weet te schatten. Voor de juiste strategie blijft het dus nodig om uitwisseling te betrekken bij uw eigen inschatting van de te verwachten omstandigheden. Hoogtewinden DWARSDOORSNEDE VAN DE ATMOSFEER Afbeelding 7. Deze afbeelding berekent de wind voor een periode van vijf dagen in september. De verticale as geeft de hoogte boven het aardoppervlak aan in hpa hpa komt overeen met zeeniveau, 500hPa met 5000 meter. Wij zijn geïnteresseerd in de wind op 900 hpa (900 meter). Gedurende de periode zien we een grote variatie in windsnelheid. Afbeelding 7 laat voor de 20ste september een zwakke wind zien op 900 meter. Twee dagen later staat er een krachtige wind. Als de overige condities gelijk blijven, zal er op de 22ste dus ook op zee meer wind staan. Heel waarschijnlijk zal er op die dag in werkelijkheid ook meer wind staan dan in de prognoses. Op de 20ste kan er juist iets te veel wind voorspeld zijn. Met onze kennis kunnen we de prognoses echter bijstellen en meenemen in onze strategie. LANDWIND Afbeelding 8. In een typische zomersituatie strijkt een warme wind over het water. Het relatief koude water koelt de wind af waardoor het uitwisselingsproces wordt geremd. Hoe langer de baan van de wind over het water, hoe meer hij afkoelt. Verder van land zal er dus minder wind staan. De verschillen zijn over een gebied van 100 tot 1000 meter merkbaar. Nu we weten hoe we de algemene stabiliteit van de lucht kunnen inschatten, zullen we meer te weten moeten komen over de kracht van de hoogtewind. Omdat uitwisseling onder normale omstandigheden plaatsvindt tot op een hoogte tussen 900 en 1500 zijn we vooral geïnteresseerd in de wind op dat niveau. Jammer genoeg maken meteorologen het ons daar enigszins moeilijk, omdat ze de hoogte boven zeeniveau niet in meters maar in luchtdruk aangeven. Dat is echter geen probleem wanneer we weten dat luchtdruk afneemt met hoogte. Een luchtdruk van 1000 hpa komt overeen met het aardoppervlak en een druk van 500 hpa met 5 kilometer daarboven. De meter wind vinden we in het hpa vlak. Op het internet vindt u daar een overvloed aan kaarten voor. De meest duidelijke kaarten geven een dwarsdoorsnede van de atmosfeer, waardoor we de wind op verschillende hoogtes kunnen zien (afbeelding 7). Warm en koud water Uitwisseling gebeurt niet alleen op grote schaal maar kan zich ook afspelen binnen een gebied dat niet groter is dan 100 tot 1000 meter. De lokale verschillen die dat veroorzaakt zijn heel belangrijk voor de strategie. Een dergelijk plaatselijk verschijnsel vindt u bijvoorbeeld in gebieden met koud water dicht bij de kust. In het voorjaar gebeurt het geregeld dat warme lucht vanaf het land zich boven het nog koude zeewater verspreid. Als we dezelfde principes als hiervoor hanteren, kunnen we verwachten dat het koude water de lucht erboven afkoelt en er weinig uitwisseling is. Hoe verder uit de kust, hoe meer de warme lucht afgekoeld raakt. Het gevolg is dat de lucht verder op zee stabieler zal zijn dan dicht bij de kust. Voor de wind betekent dat, dat hij steeds lichter zal worden als we verder van het land verwijderd raken.