Weer of geen Weer. Deel 2 Wolkenvorming en satellietfoto s

Transcriptie

1 Weer of geen Weer Basiskennis Meteo en Begrijpen van weerbericht en weerkaart Deel 2 Wolkenvorming en satellietfoto s voorjaar 2010, Arend Jan Klinkhamer Weer of geen weer Deel 2 V2.3 1

2 Programma Kort overzicht vorige keer Vragen Het ontstaan van bewolking Satellietfoto s van bewolking: luchtmassa s boven afwijkend oppervlak PAUZE Praktijksituatie: weerkaarten en bewolking van een week depressieontwikkeling Circulatiepatronen Weer of geen weer Deel 2 V2.3 2

3 PZV Zeezeilvereniging Website: pzv-zeezeilen.nl Deze presentatie is gemaakt als instructie voor de PZV Zeezeilvereniging PZV brengt booteigenaren en opstappers bij elkaar, de ervaring van beide varieert van beginnend opstapper tot ervaren schipper Opstappers willen kunnen zeilen brengen kennis en ervaring in Eigenaren kennis en ervaring opdoen, bijv. van tochten of opstappende ervaren schipper zoeken bemanning voor bijvoorbeeld aanbrengtochten in de vakantie Met plezier leren en uitwisselen van kennis en ervaring is basis van de vereniging Geen zeilopleiding: daarvoor zijn voldoende zeilscholen Praktijk o.a. trim- en oefenweekends; winteravonden met lezingen en praktijk Elk jaar Hemelvaarttocht 9 dagen naar Engeland met boten 250 à 300 leden uit heel Nederland; ligplaatsen idem Bijeenkomsten rond Eindhoven, activiteiten op de Noordzee, in Zeeland en op IJsselmeer Weer of geen weer Deel 2 V2.3 3

4 Samenvatting deel 1 De zonnewarmte stuurt alles Globale circulatie veroorzaakt polair front Depressies ontstaan aan polair front en verplaatsen zich gestuurd door de straalstroom De lucht waait tegen de klok rond een depressie Warmte- en koufront hebben elk een eigen weerpatroon Weer of geen weer Deel 2 V2.3 4

5 Waterdamp en waterdruppels Lucht kan water bevatten als gasmoleculen Water damp is gas bestaand uit watermoleculen Watermoleculen hechten niet aan elkaar, wel aan stof of zoutdeeltjes: condensatiekernen Hoeveelheid waterdampmoleculen in lucht is begrensd tot een maximum, dit heet verzadiging, 100% relatieve vochtigheid In verzadigde lucht condenseert water op condensatiekernen tot druppeltjes: wolken Druppeltjes zijn klein (circa 0,02 mm) en vallen héél langzaam (100m/uur): zwevende wolken Weer of geen weer Deel 2 V2.3 5

6 Warmer, dan meer water in lucht 1 kg lucht 32 gr C. 100% RV 30 g waterdamp afkoelen 1 kg lucht 9 gr C 7 g waterdamp 23 g waterdruppels Bij hogere temperatuur kan er meer waterdamp worden opgenomen voordat condensatie optreedt Water als waterdamp (gasmoleculen) in lucht: bij 32 C maximaal 30 g/kg lucht (3 gewichts-%) bij 9 C maximaal 7 g/kg lucht (0.7 gewichts-%) Bij afkoelen van verzadigde lucht van 32 C naar 9 C condenseert er dus 23 gram water per kg lucht Op de inhoud van een kajuit 0,6 liter vloeibaar water. Lucht kan dus veel water bevatten! Weer of geen weer Deel 2 V2.3 6

7 Luchtdrukveranderingen Als de druk van lucht wordt verhoogd, wordt hij warmer (compressieslag dieselmotor, fietspomp) Omgekeerd geldt dit ook: bij drukverlaging automatisch afkoeling Luchtdruk en temperatuur in de atmosfeer nemen af met de hoogte: op 5,5 km is de druk 500 hpa, op 12 km 200 hpa op 5,5 km is de temp -21 C, op 12 km -56 C Brengen we een hoeveelheid lucht omhoog, dan zal hij een lagere druk krijgen; door de uitzetting dus ook afkoelen Temperatuur Weer of geen weer Deel 2 V2.3 7

8 Temperatuurafname met de hoogte De afname van de temperatuur met de hoogte is niet constant Gemiddeld is de afname 6,5 C/km Droge lucht koelt af met 10 C/km In vochtige lucht condenseert op een bepaald moment water Hierbij komt warmte vrij Vanaf het condensatieniveau daalt de temp met 6,5 C/km Temperatuurafname droge luchtbel m hpa Weer of geen weer Deel 2 V2.3 8

9 Droge lucht in standaard atmosfeer h (km) Temp-daling 6,5 C/km 4000m -11 C 3000m -4,5 C -10 C Stijgende droge bel - 10 C/km m 2 C 1000m 8,5 C 0m 15 C 0 C 10 C 20 C De standaard afkoeling in de atmosfeer is -6,5 C/km Stel een bel droge lucht aan oppervlak warmt op naar 25 C De bel gaat stijgen en koelt 10 C/km af; komt hier net boven 1 km Algemeen: In een luchtmassa die naar boven slechts langzaam afkoelt, is slechts een beperkte stijging mogelijk Weer of geen weer Deel 2 V2.3 9

10 Koude atmosfeer h (km) Stijgende droge bel - 10 C/km 4000m -25 C 3000m -14 C -10 C Omringende lucht wordt hogerop snel kouder 2000m -3 C 1000m 8 C 0m 19 C 0 C 10 C 20 C Deze lucht wordt in de hoogte snel kouder Een aan het aardoppervlak verwarmde bel blijft steeds doorstijgen Een kleine opwarming aan de grond (warme akker) is genoeg voor blijvende stijging = thermiek Algemeen: koude massa is onstabiel Weer of geen weer Deel 2 V2.3 10

11 Wolken in onstabiele massa Stijging stopt -56 C niveau Wolkenbasis: verzadiging opwarming door opp. De onderkant van de koude massa wordt boven warm aardoppervlak opgewarmd Opstijging gaat door zolang de stijgende lucht warmer (lichter) blijft dan zijn omgeving Stopt uiteindelijk in de -56 C luchtlaag In wolk komt condensatie-warmte vrij, de lucht koelt langzamer af, dit vergroot de stijgkracht! Aanvoer van koude massa, d.w.z. kouder dan bij dit aardoppervlak past Weer of geen weer Deel 2 V2.3 11

12 Wolkenvorming bij bergen Een stroming tegen een bergrug is gedwongen te blijven stijgen In de stijging koelt de lucht af Als condensatieniveau lager ligt dan de bergtop, ontstaan daar wolken In de Alpen bij maritieme (vochtige) NW stroming: regen of sneeuw De dalende lucht achter de berg warmt weer op: wolken lossen op Waarom is de wolkenbasis in de gedaalde lucht achter de berg hoger? Weer of geen weer Deel 2 V2.3 12

13 Wolken aan bergen Weer of geen weer Deel 2 V2.3 13

14 Inversie Condensatie niveau H inversielaag Bij een inversie wordt het naar boven warmer ipv kouder; warmere lucht ligt op koudere lucht Bijvoorbeeld: dalende warmere lucht in het Azoren-hoog is na daling warmer dan de lagere lucht. de temperatuur van de onderste laag wordt vooral door het (koudere) zeeoppervlak bepaald Als onderste laag vochtig is, kunnen wolken vormen, maar niet doorgroeien boven de inversie Weer of geen weer Deel 2 V2.3 14

15 Stoppen tegen een inversie Condensatieniveau 2. Groeiende Cu 3. Cu met top tegen inversielaag 4. Uitspreiden Cu tegen inversielaag 1. Groeiende Cu (duidelijk begrensd) 2. Oplossende Cu 3. Uitspreiden Cb tegen inversielaag (tropopauze) 4. Oud aambeeld, Cb-cel is al weg 5. IJzelregen (virga) Weer of geen weer Deel 2 V2.3 15

16 Samengevat: stabiel en instabiel Luchtmassa die naar boven snel kouder wordt is onstabiel: Een stijgende verwarmde bel blijft lichter dan omgevende lucht, blijft dus stijgen De bel stijgt door tot aan relatief warmer wordende laag Luchtmassa die naar boven langzaam kouder wordt is stabiel: Een stijgende verwarmde bel wordt al gauw even koud als de omringende lucht: stijging stopt daar Vuistregel: warme massa is meestal stabiel, koude massa is vaak onstabiel Condensatie (wolkenvorming) vergroot stijgkracht Weer of geen weer Deel 2 V2.3 16

17 Regen, hagel en sneeuw Wolken ontstaan als de lucht verzadigt raakt met waterdamp, en heel kleine wolkendruppeltjes ontstaan Neerslag ontstaat als de wolkendruppeltjes samenklonteren en sneller gaan vallen Voor neerslag van betekenis is ijs in de wolk nodig; daarvoor moet de temperatuur beneden -12 C zijn Kleine ijsdeeltjes zweven; pas bij voldoende grootte wordt de valsnelheid zo groot dat ze uit de wolk vallen Soms verdampt neerslag alweer voordat het de aarde bereikt: virgae Weer of geen weer Deel 2 V2.3 17

18 Programma Het ontstaan van bewolking Satellietfoto s van bewolking: luchtmassa s boven afwijkend oppervlak Praktijksituatie: weerkaarten en bewolking van een week depressieontwikkeling Circulatiepatronen Weer of geen weer Deel 2 V2.3 18

19 Bewolking en fronten Wolkenpatronen verraden fronten, depressies en koude massa Voorbeelden aan de hand van satellietfoto s Weer of geen weer Deel 2 V2.3 19

20 Depressie 13 mei 1987 Situatie volgens het boekje: niet al te diepe depressie; goed aanwezige warme sector, deels geoccludeerd Aanvoer van polaire maritieme lucht van achter de depressie uit het gebied tussen IJsland en Groenland (brongebied) Hoe ziet het wolkenpatroon er nu uit? Weer of geen weer Deel 2 V2.3 20

21 Satellietfoto (VIS) 13 mei 1987 Beide fronten en de occlusie goed zichtbaar (foto in zichtbaar licht) Open cellen van hoge cumulus bij O, meer gesloten cellen van minder hoge Cu bij C S: overgang van stratocumulus naar cumulus wolkenlaag Boven Engeland (E) cumulus die boven het Kanaal oplost (afkoeling onderin stopt de stijging) Boven continent (N) eerst cumulus, dan cumulonimbus In mei is het water koud en het land overdag warm! Afstand meten: 5 = 300M = 550 km Weer of geen weer Deel 2 V2.3 21

22 Weerkaart en satellietfoto naast elkaar Let op de grote afstand van de hoge bewolking voor het warmtefront en de occlusie: een front is heel vlak! Weer of geen weer Deel 2 V2.3 22

23 Conclusies weerkaart en satellietfoto Luchtmassa s uit verschillende brongebieden goed te onderscheiden Koude polaire massa Vochtige warme maritiem tropische massa in warme sector Veranderingen in weer ontstaat doordat luchtmassa boven een deel aardoppervlak komt met andere temperatuur en/of vochtinhoud Weer of geen weer Deel 2 V2.3 23

24 Sterke stijging = open cellen Thermiek veroorzaakt wolken De stijgende lucht moet ook weer naar beneden: wolken verdampen in de dalende lucht door opwarming Foto voor kust Angola SE passaat N van hogedrukgebied Gaten in de wolkenlaag = gesloten cellen Bij sterkere daling rondom de cumulus = open cellen Weer of geen weer Deel 2 V2.3 24

25 Wolkenstraten Wolkenstraten vaak bijna parallel aan de windrichting Ontstaan door parallelle Horizontal Convective Rolls In de opstijging tussen de Rolls ontstaat de bewolking Stijging = bewolking Daling = open sky Weer of geen weer Deel 2 V2.3 25

26 Storm 27 October 2004 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 26

27 Storm 27 October 2004 Temperatuurverdeling op 500 hpa Grens blauw naar groen is polair front (temp-verschil = drukverschil!) Een hoogtetrog van koude lucht Depressie ligt aan de oostflank ervan x Weer of geen weer Deel 2 V2.3 27

28 27 october 2004: dynamisch Laag Bij dezelfde isobarenafstand is stroming langs linksom gekromde isobaren zwakker dan rechtsom (ander evenwicht centrifugaalkracht en Coriolis) Wind waait parallel aan polair front Door omkering van isobarenkromming in de bovenlucht versnelt daar de stroming vanaf A : Er gaat meer lucht weg dan er wordt aangevoerd Het tekort wordt uit onderste lagen weggetrokken De depressie diept uit Actieve depressies ontstaan vaak aan de oostkant van een hoogtetrog A L A Weer of geen weer Deel 2 V2.3 28

29 Herhaling: het frontvlak Warme lucht Dun grensvlak Koude lucht aardoppervlak Warme lucht is lichter, gaat gemakkelijk boven koude lucht liggen Afkoeling warme lucht op grensvlak: wolkenvorming Helling is 0.5 tot 2 graden, ofwel 1:25 (koufr.) tot 1:100 (warmfr.) 1:45 10 km 450 km Weer of geen weer Deel 2 V2.3 29

30 Wolken in een warmtefront Breed gebied van cirrus tot front Weer of geen weer Deel 2 V2.3 30

31 Wolken in en achter een actief koufront Dalende lucht: gebied zonder wolken Buien voor het front Weer of geen weer Deel 2 V2.3 31

32 Wolkenformaties: 9 februari 1988 Aanvoer van koude lucht over de Atlantische Oceaan Gebieden bij A, B en C worden in de volgende satelliet-foto s toegelicht Weer of geen weer Deel 2 V2.3 32

33 Satellietfoto Atl. Oceaan 9 feb 1988 Foto is in drie passages opgebouwd (100 min. verschil) Depressies en fronten herkenbaar Toenemende wolkenvorming B-C van NW naar SE Frontbewolking is circa 400 km breed Details van A, B en C volgen. Weer of geen weer Deel 2 V2.3 33

34 Detail A, bij Labrador NW wind uit Labrador over 120 km koud zeeijs Bij L-L begint wolkenvorming door opwarming boven zeewater M-M: wolkenstraten van Cumulus Bij N-N duidelijk ontwikkelde wolkenstraten; boven 55 N koudere wolken-toppen (IR foto, kouder = witter) Weer of geen weer Deel 2 V2.3 34

35 Detail B, midden op Atl. Oceaan Lucht met andere temperatuur en vochtigheid geeft ander bewolkingspatroon Gesloten honingraat celpatroon; dit treedt op bij convectie tot beperkte hoogte Waarneming aan boord: wolkenbanden of buienlijnen in afwisselende richtingen Weer of geen weer Deel 2 V2.3 35

36 Detail C, ten ten W van het Kanaal Wittere wolken, dus kouder en hoger Elke wolkenvlek is circa 50 km diameter. Midden onder de wolk lijkt het volledig bewolkt Meer open celpatroon; de sterkere daling rondom de hoge grote cumulonimbus (Cb) wolken houdt rond de hele omtrek de convectie tegen. Weer of geen weer Deel 2 V2.3 36

37 Opwarmende arctische massa NW stroming achter een L ten oosten van Groenland In Davis Strait nog een gesloten ijsdek Boven water begint opwarming en verdamping van zeewater Dit veroorzaakt wolkenvorming Hoe sterker de thermiek hoe opener de wolkenstructuur Waar de twee flows bij elkaar komen onstaat versterkte stijging, dus meer wolken Weer of geen weer Deel 2 V2.3 37

38 Engeland en Ierland, 29 juni 1982 Zomerfoto: Land in juni warmer dan water, wolken vormen boven land door opwarming Boven de koudere Ierse Zee en de Noordzee lost de bewolking weer op Band met hoger vochtgehalte zichtbaar ten W van en boven midden-ierland Weer of geen weer Deel 2 V2.3 38

39 Programma Het ontstaan van bewolking Satellietfoto s van bewolking: luchtmassa s boven afwijkend oppervlak PAUZE Praktijksituatie: weerkaarten en bewolking van een week depressieontwikkeling Circulatiepatronen Weer of geen weer Deel 2 V2.3 39

40 Weerpatroon week van dag tot dag Weerkaarten en wolkenpatronen in de praktijk: niet exact volgens het boekje Het weer over een aantal dagen heeft een bepaald patroon De hiervoor behandelde ontwikkelingsgang van de depressie komt een aantal keren terug De weerkaarten: Combinatie van weerkaart en satellietfoto Amerikaanse kaarten: geven ook tekst en verplaatsingsrichting Elke 6 uur een weerkaart Bewolking: alleen koude (ijs-)wolken (infra-rood opname; ook s nachts) Bron: Weer of geen weer Deel 2 V2.3 40

41 Kerndruk L Groenland IJsland Noorwege 600 M Spanje Middel Zee Mercator-projectie! Let op de patronen, niet op alle details. Weer of geen weer Deel 2 V2.3 41

42 De waarnemingen (stuurlui) zijn niet allemaal even nauwkeurig, er moet worden uitgemiddeld. Stationary Kerndruk van het hoog: 1034 Scheepswaarneming van wind en druk: 260 = , 25 knopen; de isobaar is aangepast Isobarendruk: 24 = 1024 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 42

43 Rode pijl: verwachte PZV verplaatsing in 24 h Let op dit laag met zijn warme sector Blokkere Hoog Bewolking op variërende afstand achter het front Stationnair front evenwijdig aan isobaren: = inactief Datum tijd Weer of geen weer Deel 2 V2.3 43

44 Twee kernen zijn PZV versmolten Dit laag 1011 hpa is bijna stationair Weer of geen weer Deel 2 V2.3 44

45 Koufront wordt stationair Weer of geen weer Deel 2 V2.3 45

46 Hetzelfde gebied uit weerkaart Met Office Verschillen tussen weerkaarten US en UKMO: andere projectie drukverdeling gelijk fronten anders Weer of geen weer Deel 2 V2.3 46

47 Frontenanalyse verschilt vaak tussen de weerdiensten. Gebruik zoveel mogelijk één bron! Analyse UKMO Weer of geen weer Deel 2 V2.3 47

48 Rapidly intensifying Nieuw laag ontwikkelt zich in een golf aan het front van L 961 bij IJsland Weer of geen weer Deel 2 V2.3 48

49 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 49

50 L bij IJsland vult PZV langzaam op 9 hpa lager 12 uur later: kerndruk is 9 hpa lager; warme sector nu duidelijk Weer of geen weer Deel 2 V2.3 50

51 Hoog i hier we nu SW stromin 6 uur later: kerndruk is weer 9 hpa lager Trekrichting L is parallel aan isobaren in de warme sector Hoog blokkee boven Centraa Europ Weer of geen weer Deel 2 V2.3 51

52 6 uur later: kerndruk is 11 hpa lager Weer of geen weer Deel 2 V2.3 52

53 Rapidly intensifying, dus aan het polair front Veel win tussen b kerend H naderend Nieuw L, volgt het voorgaande L. Weer of geen weer Deel 2 V2.3 53

54 Hurricane force Storm Stationair front (meestal evenwijdig aan isobaren) Weer of geen weer Deel 2 V2.3 54

55 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 55

56 Ontwikkelende PZV randdepressie Weer of geen weer Deel 2 V2.3 56

57 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 57

58 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 58

59 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 59

60 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 60

61 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 61

62 isobarensprong aan het koufront Weer of geen weer Deel 2 V2.3 62

63 Nieuw L Weer of geen weer Deel 2 V2.3 63

64 het verhaal herhaalt zich.. Weer of geen weer Deel 2 V2.3 64

65 Terug in de uitgangssituatie van 8 januari met koud blokkerend hoog. Depressies lopen ten W van Noorwegen naar de N. IJszee Weer of geen weer Deel 2 V2.3 65

66 Conclusie Een depressiefamilie ontstond langs het polair front dat van SW naar NE lag De depressies ontwikkelden zich vergelijkbaar en volgden ongeveer in elkaar spoor (=ligging polair front) Les voor weerkaartinterpretatie: Wil je weten wat een depressie doet, let op zijn voorganger! Het weer verloopt vaak in patronen: dit is een typisch winterpatroon 8 jan 11 jan 13 jan Weer of geen weer Deel 2 V2.3 66

67 Vragen? Weer of geen weer Deel 2 V2.3 67