Wolken. Het zichtbare water in de atmosfeer. Adrie Huiskamp

Transcriptie

1 Wolken. Het zichtbare water in de atmosfeer. Adrie Huiskamp Dit is het eerste artikel van een serie over wolken. Deze serie artikelen is vooral gericht op beginnende weeramateurs. Ook meer ervaren waarnemers kunnen er hun voordeel mee doen. De artikelen gaan op begrijpelijke wijze in op het ontstaan en voorkomen van de verschillende wolkensoorten. Natuurlijk komt het uiterlijk van de wolken aan de orde. En bij wat voor weertype je ze kunt zien. Wat ze vertellen over het weer dat gaat komen kan hierbij natuurlijk niet ontbreken. In de eerste artikelen ga ik in op de ontstaanswijze van wolken en op welke niveaus de verschillende wolkensoorten voorkomen. Ook komt het ontstaan van de diverse neerslagvormen aan de orde. Wolken en neerslag hebben veel met elkaar te maken. Daarna komt de natuurkundige achtergrond in beeld aan de hand van het radiosondediagram. In de vervolgartikelen ga ik nader in op de afzonderlijke wolkengeslachten, soorten, ondersoorten, verschijningsvormen en variëteiten. Tenslotte vertel ik iets over het waarnemen en coderen van wolken ten behoeve van synoptische waarnemingen. Water in de atmosfeer Wolken zijn een zichtbare vorm van water en ijs in de atmosfeer. Wolken bestaan uit kleine ijskristallen en/of waterdruppeltjes. Hoe warmer de lucht, hoe meer waterdamp deze kan bevatten. Lucht in de onderste km van de atmosfeer bevat altijd een bepaalde hoeveelheid waterdamp. Wanneer deze lucht afkoelt tot een bepaalde temperatuur raakt de lucht verzadigd met waterdamp. Dit noemen we de dauwpuntstemperatuur. Wanneer de lucht nog verder afkoelt condenseert of sublimeert het overschot aan waterdamp en wordt zichtbaar in de vorm van kleine waterdruppeltjes of ijskristallen. Deze vormen wolken. Dit proces gaat makkelijker wanneer zich in de lucht de juiste soort kleine vaste deeltjes bevinden. Deze noemen we condensatie- of vrieskernen. Er zijn ook wolken die niet uit water bestaan. Rookwolken bijvoorbeeld, maar ook lichtende nachtwolken. De laatste bestaan uit fijn meteorietenstof op 85 km hoogte. IJswolken kun je herkennen aan hun vezelige, draderige vorm. Een halo zie je alleen in ijswolken. De ijskristallen reflecteren en breken het doorvallende licht. Waterwolken hebben een meer vast omlijnde vorm. Hoe kan lucht afkoelen? Lucht kan op verschillende manieren afkoelen. Allereerst doordat de lucht in aanraking komt met een koud oppervlak. Dat kan een ijs- of sneeuwvlakte zijn, maar ook lucht vlak boven het aardoppervlak, dat s nachts door uitstraling koud wordt, koelt af. Bij deze vorm van afkoeling vormen zich vaak wolken aan of dichtbij het aardoppervlak: mist. Ten tweede koelt lucht af wanneer deze opstijgt. Bij iedere 100 m opstijging koelt onverzadigde lucht 1 graad af. Wanneer de lucht verzadigd raakt met waterdamp en er dus wolkenvorming optreedt, is deze afkoeling minder, tussen 0,6 en 0,9 graad per 100 m stijging. Bij het condenseren van waterdamp komt warmte vrij, daarom koelt verzadigde lucht minder af bij opstijging dan droge lucht. Een derde manier van afkoeling is menging van warme lucht met koudere lucht. Wanneer nu beide luchtsoorten de juiste hoeveelheid waterdamp bevatten, treedt ook condensatie op. Vliegtuigwolken ( contrails ) ontstaan op deze manier. Als laatste kunnen wolken ook zelf door uitstraling afkoelen. Hierdoor verandert de temperatuur en de gelaagdheid van de wolk. Hoe verdwijnen wolken? Het spreekt voor zich dat wanneer de lucht warmer wordt, wolken kunnen oplossen of in omvang en dikte verminderen. Lucht kan op verschillende manieren warmer worden. Het meest voor de hand liggend is dat de lucht door een warmere ondergrond (bijvoorbeeld verwarmd door de straling van de zon) wordt opgewarmd. Een andere oorzaak is een dalende luchtbeweging. Omgekeerd aan wat er bij opstijgende lucht gebeurt: bij dalende lucht warmt deze met 1 graad/100 m daling op. Ook door menging met warmere, drogere lucht kunnen wolken oplossen. Gelaagdheid van de atmosfeer. Op grond van voorgaande zou je verwachten dat wanneer je 100 m omhoog gaat, de temperatuur met 1 graad afneemt, en in wolken met ongeveer 0,6 graad/100 m. Wanneer dit zo is kan de lucht ongehinderd opstijgen en noemen we de lucht onstabiel. Toch is dit niet altijd en overal het geval. De atmosfeer kent een gelaagdheid voor wat betreft de temperatuur. De temperatuur kan ook minder snel met de hoogte afnemen. We noemen de lucht dan stabiel. De temperatuur kan zelfs toenemen met de hoogte. Dat laatste heet een inversie. Inversie betekent omkering. Omkering van de temperatuurafname met de hoogte, een toename van de temperatuur met de hoogte dus. Het principe van stabiliteit is er op gebaseerd dat warme lucht bij een bepaalde luchtdruk lichter is dan koude lucht. Dit is in overeenstemming met de Wet van Archimedes.

2 Opstijgende lucht en wolkenvorming Je zou kunnen denken dat lucht dus alleen in een onstabiele atmosfeer kan opstijgen. Toch kan lucht ook in een stabiele atmosfeer opstijgen. Dit kan gebeuren doordat twee luchtlagen over elkaar heen glijden. Soms schuift de ene luchtlaag onder de andere en tilt deze zodoende. Ook kan de lucht langs een berghelling omhoog stromen wanneer de wind in de richting van de helling waait. Ook kan een luchtlaag opgetild worden wanneer de laag eronder dikker wordt. De laag wordt dikker doordat er lucht samenstroomt (convergentie) of doordat de luchtlaag warmer wordt. (Uitzetting.) Convectieve en gelaagde wolken De twee soorten opstijging zorgen ook voor het belangrijkste onderscheid in wolkensoorten. Convectieve wolken, ook wel stapelwolken genoemd, ontstaan in een onstabiele atmosfeer. Gelaagde wolken ontstaan in een stabiele atmosfeer. Uit stapelwolken kunnen gelaagde wolken ontstaan en omgekeerd. Dit komt door veranderingen van de stabiliteit in hoogte, plaats of tijd. In het volgende artikel ga ik dieper in op stabiliteit. Beide soorten wolken kunnen tegelijkertijd voorkomen. Zowel op verschillende hoogten of aan verschillende delen van de hemel. Stapelwolken hebben altijd iets van het woord cumulus in hun naam. Wanneer je vrij zicht op de zijkant van stapelwolken hebt, herken je ze aan hun bolle vormen. De onderkant is juist vaak heel vlak. De wolkenbasis geeft dan precies de hoogte waar de condensatie begint. Gelaagde wolken hebben altijd iets van het woord stratus in hun naam. Je herkent ze uiteraard aan hun gelaagde structuur. In een volgend artikel ga ik dieper in op de naamgeving van wolken. Uit de structuur en ontwikkeling van de wolken kunnen we dus informatie afleiden over de temperatuuropbouw van de atmosfeer. Wolken en neerslag Uit sommige wolken valt neerslag. Uit de meeste wolken valt niets. Ze zijn te dun of hebben niet de juiste temperatuur. Aanhoudende stijgende bewegingen met constante aanvoer van vocht is een voorwaarde voor neerslag van enige betekenis. Een wolk die gewoon uitregent produceert maar weinig neerslag. Neerslagvorming is op microscopische schaal een gecompliceerd proces. Het heeft de wetenschap honderden jaren gekost om er inzicht in te krijgen en nog steeds zijn een aantal vragen niet opgelost. Wolkenvorming begint met het vloeibaar (of vast) worden van het vocht uit de atmosfeer. Er ontstaan kleine druppeltjes of ijskristalletjes. Deze zijn zo klein dat ze maar heel langzaam vallen. De eerder genoemde stijgende bewegingen in de atmosfeer zorgen er ook voor dat ze niet naar beneden vallen. Er zijn er twee belangrijke manieren waarop neerslag gevormd kan worden. De eerste is coalescentie, ofwel samensmelting. Door turbulentie, kleine werveltjes in de lucht, botsen de druppeltjes met elkaar en smelten samen. Ook worden kleine druppeltjes, door sneller vallende grotere druppeltjes opgeslokt. Coalescentie is het proces van neerslagvorming in wolken die alleen uit waterdruppeltjes bestaan. Motregen vormt zich door middel van coalescentie. Figuur 1. Coalescentie In wolken die uit waterdruppeltjes en ijskristalletjes bestaan vormt zich neerslag door middel van het Wegener-Bergeron proces. Dit proces, genoemd naar de ontdekkers ervan, is gebaseerd op twee natuurkundige principes. Het eerste is dat wolkendruppeltjes meestal niet meteen bevriezen wanneer de temperatuur onder nul is. Dit noemen we onderkoeld water. Tot -10 o C bevriezen ze vrijwel nooit, bij temperaturen lager dan -40 o C zijn er alleen nog ijskristalletjes. In het temperatuurgebied tussen -10 en -40 o C komen zowel wolkendruppeltjes als ijskristalletjes voor. Het tweede principe is dat onderkoelde waterdruppeltjes bij dezelfde temperatuur makkelijker verdampen dan ijskristalletjes. Het water stroomt daardoor in de vorm van waterdamp van de druppeltjes naar de ijskristalletjes. Die laatste groeien ten koste van de druppeltjes. Wanneer een onderkoeld druppeltje in aanraking komt met een ijsdeeltje bevriest het druppeltje onmiddellijk. De ijskristallen groeien uit tot sneeuwvlokken en vallen uiteindelijk naar beneden. Vrijwel alle neerslag in Nederland ontstaat op deze manier. Figuur 2. Wegener-Bergeronproces Wanneer de luchtbewegingen heftig zijn, zoals in stapelwolken, botsen de waterdruppeltjes vaker met de ijskristallen en vormen zich compacte neerslagvormen: Korrelsneeuw, korrelhagen en hagel. Wanneer de temperatuur in de luchtlagen dichtbij het aardoppervlak boven nul is smelt alles en regent het. Grote hagelstenen ontstaan doordat de stenen enkele malen door een sterke stijgende luchtstroom in de bui omhoog worden geblazen waarbij iedere keer een laagje ijs wordt afgezet. Ook kunnen kleinere steentjes aan grotere vastvriezen. Dit zorgt voor karakterstieke, puntige hagelstenen.

3 Wolken: De verticale structuur van de atmosfeer Adrie Huiskamp In dit deel van de serie over wolken ga ik dieper in op de verticale structuur van de atmosfeer. De verticale structuur van de atmosfeer voldoet aan een paar eenvoudige natuurkundige wetten. Deze wetten bepalen het temperatuurverloop met de hoogte in en buiten wolken. Het temperatuurverloop met de hoogte geeft aan of lucht stabiel of onstabiel is. Processen als convectie en wolkenvorming kunnen worden verklaard uit de temperatuuropbouw van de atmosfeer. Ik leg een en ander uit aan de hand van het radiosondediagram. Dit is een grafiek van het verloop van de temperatuur en vocht met de hoogte op één bepaalde plaats. Het radiosondediagram kan als een grafische rekenmachine worden gebruikt. Dit maakt het een uitermate krachtig hulpmiddel bij de analyse van de verticale structuur van de atmosfeer Stabiliteit We kennen een stabiele en onstabiele atmosfeeropbouw. Meestal kijken we naar een hoeveelheid lucht met een bepaalde temperatuur en vochtigheid op een gegeven hoogte. Dit noemen we een luchtdeeltje. De atmosfeer is stabiel wanneer een luchtdeeltje een grotere dichtheid heeft (we noemen dit voor het gemak zwaarder ) dan zijn omgeving. Het omgekeerde geldt voor onstabiel, een luchtdeeltje is dan lichter dan zijn omgeving en stijgt dus op. Droog- en natadiabaten Wanneer lucht opstijgt koelt deze af en zet uit. Dat komt doordat de luchtdruk afneemt. Bij het uitzetten verricht de lucht arbeid, daarom koelt ze af. Als je een band leeg laat lopen voelt de uitstromende lucht en het ventiel daarna koud aan. Wanneer een luchtdeeltje opstijgt koelt dit 1 graad/100 m af. Dit noemen we een droogadiabatisch proces. Adiabatisch betekent dat er geen energie aan de lucht wordt toegevoegd of onttrokken. Bij een daling van de lucht gebeurt precies het omgekeerde, de lucht wordt samengedrukt en warmer. Vergelijk het met een fietspomp. Deze wordt warm wanneer je een band oppompt Wanneer de lucht verzadigd is komt condensatiewarmte vrij. Hierdoor koelt de lucht minder dan 1 gr 100/m af. Dit noemen we een nat- of verzadigd adiabatisch proces. De afkoeling ligt, afhankelijk van de temperatuur, ergens tussen 0,6 en 0,9 gr/100 m. Hoe kouder de lucht, hoe groter de afkoeling. Koude lucht kan minder vocht bevatten en er komt dus ook minder condensatiewarmte vrij. Wanneer de temperatuur in de atmosfeer zodanig afneemt dat deze voor droogadiabatische opstijging stabiel is maar voor nat-adiabatische opstijging onstabiel is, noemen we de atmosfeer voorwaardelijk onstabiel. Het radiosondediagram Op sommige meteorologische waarneemstations (in Nederland De Bilt) worden 2 of 4 maal dagelijks bovenluchtwaarnemingen gedaan. Dit gebeurt door een doosje met instrumenten aan een ballon op te laten. Dit noemen we een radiosondemeting. Radio omdat de metingen via een radiografisch signaal aan het grondstation worden doorgegeven. De sonde geeft waarnemingen van druk, temperatuur en relatieve vochtigheid door. Uit deze 3 parameters kan de hoogte worden berekend. Ook wordt de positie van de ballon bepaald. Uit de drift van de ballon kan de windrichting en snelheid worden bepaald. De metingen worden verwerkt in het grondstation en via een bulletin in zgn. TEMP-code verspreid. Daarom wordt een radiosondewaarneming ook wel een TEMP genoemd. De waarnemingen worden uitgezet in een thermodynamisch diagram. Op de verticale as daarvan staat de hoogte of druk, op de horizontale as de temperatuur of een afgeleide daarvan. In Nederland wordt het diagram in figuur 1 wordt gebruikt. Het is een Θ S - P diagram, de horizontale as is de potentiële natteboltemperatuur Θ S, de verticale as de druk P. De lijnen op het diagram hebben de volgende betekenis: Fig. 1. Thermodynamisch diagram. -Drukvlakken. De druk neemt met de hoogte af, dus de verticale as is evenredig met toenemende hoogte. -Isothermen, lijnen van gelijke temperatuur. -Mengverhouding, dit is de hoeveelheid vocht in de lucht. Uitgedrukt in g waterdamp per kg lucht. -Natadiabaten, lijnen van gelijke potentiële natteboltemperatuur, Θ S. De temperatuur van luchtdeeltjes die

4 verzadigd opstijgen volgt deze lijn. -Droogadiabaten, lijnen van gelijke potentiële temperatuur, Θ. De temperatuur van luchtdeeltjes die onverzadigd opstijgen (of dalen) volgen deze lijnen. Op het radiosondediagram wordt de gemeten temperatuur en dauwpunt uitgezet. Deze lijnen noemen we de toestandskromme. Ten behoeve van het maken van weersverwachtingen wordt ook de Uitvoer van een atmosfeermodel uitgezet als ware het een radiosondwaarneming. Dit noemen we ook wel een progtemp. Constructies op een radiosondiagram Op het radiosondediagram kunnen verschillende processen grafisch worden weergeven. Dit betreft o.a. het condenseren van lucht en stijging van de temperatuur wanneer de lucht opwarmt door instraling. Het convectief condensatieniveau is het niveau waarop condensatie optreedt wanneer lucht met een bepaalde temperatuur en dauwpunt droog-adiabatisch opstijgt. Vanaf het CCN stijgt de lucht nat-adiabatisch op. Op het radiosondediagram kunnen we het CCN bepalen door vanaf de grond de droogadiabaat te volgen die overeenkomt met de temperatuur van de lucht. Deze snijden we dan vervolgens met de mengverhoudingslijn die begint bij het gemeten dauwpunt. Soms nemen we het gemiddelde dauwpunt in de onderste 50 hpa. Fig. 2. Bepaling CCN en Tw Het CCN geeft in het algemeen de basishoogte aan van stapelwolken. De top van de stapelwolk vinden we door de nat-adiabaat te volgen totdat deze de toestandskromme (de gemeten temperatuurlijn) snijdt. Het snijpunt van de droogadiabaat en de mengverhoudingslijn behorende bij een bepaalde T,Td op een drukvlak P geeft ons ook de natteboltemperatuur Tw. Tw komt overeen met Ts. Tw vinden we door vanuit het snijpunt de nat-adiabaat te naar beneden te volgen tot het drukvlak P. Tw is de temperatuur die de neerslag ervaart. Uit het verticaal verloop van de natteboltemperatuur kun je dus afleiden op welke hoogte sneeuw smelt. Het mengingscondensatieniveau, MCN, is het niveau waarop de lucht verzadigd raakt wanneer een laag van een bepaalde dikte doorgemend wordt. Om het MCN te bepalen op het diagram nemen we de droogadiabaat die overeenkomt met de gemiddelde temperatuur in de laag die gemengd wordt en snijden deze met de mengverhoudingslijn die overeenkomt met het gemiddelde dauwpunt in de laag. De toestandskromme geeft de waargenomen (of door een model berekende) toestand weer. Td is de dauwpuntstemperatuur, de linkerlijn in figuur 3 en T de temperatuur, de rechter lijn. Fig. 3. Bepaling MCN De gemiddelden bepalen we door het oppervlak tussen de toestandskromme en de droogadiabaat resp. mengverhoudingslijn aan weerszijden gelijk te kiezen. Het MCN geeft de basishoogte van turbulentiestratus weer. Buienvorming Met behulp van het radiosondediagram kunnen we iets zeggen over de tophoogte en activiteit van buien. De constructie is weer als in Fig. 2. Alleen gaan we hier meestal uit van een verwachte temperatuur T en van een gemiddelde dauwpuntstemperatuur Td in de onderste 50 hpa boven het aardoppervlak. Zoals eerder beschreven, vormt bij een gegeven temperatuur en dauwpunt zich een cumuluswolk met basis op het CCN.. Vanaf die hoogte komt condensatiewarmte vrij en volgt het luchtdeeltje de natadiabaat. Mits de temperatuur van het deeltje hoger is dan de waargenomen (of verwachte) temperatuur, (de toestandskromme) blijft het opstijgen. Het verschil tussen de temperatuur van het deeltje en de toestandskromme is een maat voor het verschil in dichtheid. Hoe groter het verschil, hoe sneller de wolk verticaal doorgroeit. De wolk blijft sneller groeien totdat de natadiabaat de toestandskromme snijdt. Vanaf dan is de wolk weer kouder dan zijn omgeving. Het oppervlak tussen de toestandskromme en de natadiabaat is een maat voor de hoeveelheid stijgingsenergie die de wolk heeft. We noemen deze oppervlak de CAPE. Dit staat voor Convective Available Potential Energy. In het Nederlands: potentiële energie beschikbaar voor convectie. Vanaf het snijpunt van de toestandskromme met de natadiabaat heeft de wolk nog stijgingsenergie en kan doorstijgen totdat deze energie verbruikt is. De energie is verbruikt wanneer de gearceerde oppervlakken rechts van de natadiabaat en de toestandskromme en de CAPE gelijk zijn. Fig. 4. Convectie in het radiosondediagram. Wanneer de wolk voldoende koud is vormt zich neerslag. In principe vormt de neerslag zich volgens het Wegener-Bergeron proces. Hoe sneller de stijgende bewegingen, hoe meer de neerslag een korrelige structuur heeft. Dit komt doordat onderkoelde druppeltjes en ijskristallen dan sneller met elkaar in botsing komen als gevolg van heftiger turbulentie in de wolk.

5 Wolken: Geslachten en soorten Adrie Huiskamp In dit deel van de serie over wolken ga ik in op de onderverdeling in wolkengeslachten, wolkensoorten, variëteiten en bijkomende verschijnselen. De indeling in wolkengeslachten stamt uit de 18 e eeuw. De indeling van de Engelsman Luke Howard wordt tot op heden nog steeds gebruikt. De namen van de wolken zijn in het Latijn. Het Latijn was in de tijd dat de wolkenclassificatie werd ontworpen dé internationale wetenschappelijke taal. In dit artikel ga ik in op de betekenis van de diverse Latijnse namen. Een aantal van deze namen zijn niet uit het klassieke (Romeinse) Latijn afkomstig maar uit het wetenschappelijk Latijn dat tot in de 19 e eeuw veelvuldig gebruikt werd. Afkortingen geef ik steeds aan door de bewuste letters vet weer te geven. De onderverdeling in de diverse geslachten is naar ontstaanswijze (gelaagde of stapelwolken) en naar de hoogte waarop de wolken zich bevinden. Wolkenetages In de wolkenclassificatie wordt de atmosfeer naar hoogte ingedeeld in 3 etages. Op gematigde breedten vinden we de lage wolken tussen 0 en 2 km, middelhoge wolken tussen 2 en 7 km en hoge wolken tussen 7 en 15 km. De bovengrens van de bewolking in de troposfeer (het onderste deel van de aardatmosfeer, waar het weer zich afspeelt) wordt bepaald door de tropopauze. De hoogte van de tropopauze is afhankelijk van de gemiddelde temperatuur. Hoe warmer, hoe dikker de troposfeer en hoe hoger dus de tropopauze ligt. Rond de evenaar ligt de tropopauze tussen 15 en 18 km hoogte. Op gematigde breedten is dat 9 tot 15 km, in de Poolstreken 6-9 km. In sommige uitzonderlijke situaties kunnen deze waarden nog lager of hoger uitvallen. Indeling naar ontstaanswijze Wolken worden ingedeeld naar hun ontstaanswijze. Gelaagde bewolking ontstaat door grootschalige, langzaam opstijgende lucht. In de naam van deze wolken vinden we het woord stratus terug. Stratus betekent laag. Het woord straat is er ook van afgeleid. Het betekent letterlijk: een laag stenen. Cumuliforme of stapelbewolking wordt gevormd door convectie, opstijging als gevolg van onstabiliteit. In de naam van deze wolken vinden we uiteraard het woord cumulus terug. Dit betekent stapel of ophoping. In figuur 1 zijn de wolkengeslachten van links naar rechts gerangschikt in toenemende mate van convectief karakter. Indeling in geslachten Er zijn 10 wolkengeslachten. De geslachten Stratus en Stratocumulus vormen de lage wolken. Altocumulus en Altostratus vinden we op middelbaar niveau. Ac bestaat meestal uit onderkoelde waterdruppeltjes; As uit een mengsel van onderkoeld water en ijs. Altobetekent hoog. Dit hoog heeft in dit geval betrekking op de onderkant van de wolk. In het hoge niveau vinden we Cirrus en Cirrostratus. Deze wolken bestaan altijd uit ijskristallen. Cirrus betekent haarlok. Sommige typen wolken hebben vaak een sterke verticale ontwikkeling. Ze strekken zich uit over meerdere etages. Het betreft Nimbostratus; Cumulus en Cumulonimbus. Nimbus betekent regenwolk of regenbui. In de benaming van wolken wordt Nimbus alleen in de vorm van het voor- of achtervoegsel gebruikt. Cu bestaat vrijwel altijd uit waterdruppels. Ns en Cb zijn wolken die neerslag produceren. Ze bestaan dan ook uit (onderkoelde) waterdruppeltjes, ijskristallen en neerslagelementen. De geslachten kennen weer een onderverdeling in soorten en variëteiten. Daarnaast zijn er nog de bijkomende vormen en verschijnselen. Wanneer de wolk ontstaan is uit een andere wolk wordt deze wolk aan de benaming toegevoegd met het achtervoegsel genitus. Genitus komt uiteraard van genereren, voortbrengen. Ik bespreek alle soorten, variëteiten enz. kort met de nadruk op de uitleg van de naam. Bij de bespreking van de afzonderlijke wolkengeslachten ga ik er dieper op in. Wolkensoorten en -variëteiten Wolkensoorten geven vooral informatie over het uiterlijk en de vorm van een wolk van een bepaald geslacht. Het onderscheid tussen soorten en variëteiten is ietwat kunstmatig. We kennen de volgende drie soorten Cumulus, naar toenemende verticale ontwikkeling: -Humilis, klein; -Mediocris, van middelmatige afmetingen ; -Congestus, fors ontwikkeld. Van Cumulonimbus kennen we twee soorten.ten eerste Calvus, hetgeen kaal betekent. Dit is een Cb zonder ijskap (het karakteristieke aambeeld). Een Cb met een duidelijke verijsde bovenkant heet Capillatus. Dat betekent harig. Fractus betekent gebroken, rafelig. Deze soort zien we bij St en Cu. Bij Cirrus vinden we vaak de volgende drie soorten: -Fibratus, dun, draderig; -Uncinus, met opstekende haakjes aan de bovenkant; -Spissatus, dicht vervlochten. De soorten Castellanus (kantelen,

6 torentjes) en Floccus (vlokken) zijn familie van elkaar. Ze duiden op onstabiliteit in een hogere laag van de atmosfeer. We vinden ze vooral bij Ac, Cc en Ci. Ac Cas is een opvallende, karakteristieke soort. Lenticulariswolken hebben ook een zeer karakteristiek uiterlijk. De naam betekent linze of lens, en de gelijkenis is treffend. Lenticulariswolken zien we vaak in berggebieden. Ze worden gevormd doordat stabiele lucht over een berg stroomt en wordt opgetild. Dit geeft aanleiding tot condensatie. De lucht stroomt hierbij door de wolk heen. Deze wolken bewegen vaak nauwelijks. Ze veranderen wel voortdurend van vorm. Nebolusus, nevelig, wazig en Stratiformis, gelaagd, zijn zeer algemene soorten. De volgende variëteiten zeggen iets over de dikte en bedekkingsgraad van de wolk. Ze hebben dan ook vooral betrekking op de gelaagde wolkenfamilies. -Perlucidus, doorheen lichtend (van de zon door de gaten) en Lacunosus, met gaten en Translucidus, doorschijnend, geven aan dat de wolk dun is. Ze lijken nogal op elkaar en zijn moeilijk van elkaar te onderscheiden. Duplicatus betekent uit meerdere lagen bestaand, Opacus ondoorschijnend. Omdat wolken nog wel eens ondoorschijnend zijn is de variëteit Duplicatus vaak niet vanaf de grond waar te nemen. Intortus betekent verdraaid en Vertebratus visgraatvormig. Deze twee vinden we vooral bij Ci. Tenslotte kennen we nog een paar opvallende, niet te missen variëteiten. Deze zijn Undulatus, golfvormig en Radiatus. Het laatste betekent naar één punt toelopend. Dat laatste is echter schijnbaar en het gevolg van het perspectief. In werkelijkheid zijn de banden min of meer evenwijdig. Bijkomende verschijnselen Bij wolken zien we soms karakteristieke verschijnselen. Praecipitatio (neerslag) en Virga, Latijn voor tak, zijn familie van elkaar. Bij de eerste bereikt zichtbare neerslag de grond, bij de tweede verdampt deze voor ze de grond bereikt. Virga noemen we meestal valstrepen. Het aambeeld van een Cumulonimbus heet in het wolkenlatijn Incus. De rolwolk die we soms bij buien zien heet Arcus, hetgeen boog betekent. Een ander verschijnsel wat we bij Cu en Cb wolken zien is Pileus. Het betekent hoed, van een paddestoel. Zo ziet de wolk er ook uit. Pileus ontstaat doordat de stijgstromen in een stapelwolk een vochtige laag optillen. In die laag condenseert het vocht vervolgens. Een Tuba, letterlijk een trechter, is de benaming voor een hoosvormig uitstulpsel. Vaak gebruikt men Tuba alleen voor een hoos waarvan de zichtbare condensatieslurf de grond niet bereikt. Mamma is ook een uitstulpsel, maar dan juist veroorzaakt door dalende luchtbewegingen. De betekenis is uier of vrouwenborst. Meestal wordt het Mammatus genoemd. De uitzakkingen komen vaak in grote getale voor bij Cb en soms bij Ac of Sc. Soms bestaat Mamma uit Virga. Bij een laagstaande zon geeft Mamma soms spectaculaire aanzichten. Pannus zijn flarden, ontstaan door condensatie tijdens neerslag. Het is een weinig opvallend verschijnsel. Velum valt juist wel op. De wolk, meestal Ci heeft de vorm van een zeil van een schip. Fig 1. Wolkengeslachten en enkele soorten, variëteiten en verschijnselen.

7 Het geslacht Cirrus Cirrus is hoge bewolking. De algemene Nederlandse naam is sluierbewolking. Het Latijnse woord Cirrus betekent haarlok. De bewolking heeft soms een harig uiterlijk. Meestal zijn het strepen, banden of grotere plukken. Cirrusbewolking bestaat uit ijskristallen. Er zijn dan ook regelmatig halo s in te zien. Cirrus komt veel voor en bij vrijwel alle weertypen. Toch zeggen de verschillende soorten Cirrus en de opeenvolging van hoge en lagere bewolking iets over het weersverloop. Een veel voorkomende vorm van kunstmatige Cirrus zijn vliegtuigstrepen. De manier waarop vliegtuigstrepen zich gedragen zegt ook iets over het weersverloop. Ontstaan en uiterlijk van Cirrus Cirrus ontstaat wanneer zich in de hogere luchtlagen voldoende vocht bevindt. Wanneer er langzame stijgende bewegingen zijn koelt de luchtlaag af en wanneer deze (over)verzadigd raakt vormen zich kleine ijskristalletjes. De temperatuur waarbij dit gebeurt ligt tussen -20 en 40 graden, soms is het nog veel kouder, er is met behulp van satellieten Cirrus waargenomen met een temperatuur van -65.OC. Dergelijke langzame stijgende bewegingen zijn vaak het gevolg van naderende frontensystemen. Cirrus komt vaak tegelijkertijd voor met Cirrostratus en deze beide wolkengeslachten gaan makkelijk in elkaar over. Ook zien we soms Cirrocumulus. In frontale systemen komt Cirrus vaak voor boven de frontale middelbare bewolking. Vanaf de grond is deze Cirrus meestal niet te zien. Wanneer de Cirrus als gevolg van windschering sterk wordt uitgerekt zien we karakteristieke vormen als Ci Uncinus ontstaan. kunnen ook ontstaan wanneer de gehele luchtlaag als gevolg van sterke verwarming uitzet. We zien dit vaak in de buurt van omvangrijke hogedrukgebieden. De Cirrus is dan vaak de enige aanwezige bewolking. Een andere vorm van Cirrus is straalstroombewolking. Deze heeft vaak een uiterlijk van evenwijdige banden en strepen. (Ci Radiatus) Wanneer de banden door of in de nabijheid van het zenit lopen lijken ze als gevolg van het perspectief in één punt nabij de horizon samen te komen. Fig. 2. Straalstroombewolking in een radiosondewaarneming. Let op de sterke wind rond 9 km. De Bilt, 23 januari 2007, 00 UTC. Bron: KNMI Fig. 1. Ci Uncinus. 6 augustus Foto: Thieu Smeets. De langzaam stijgende bewegingen Straalstroombewolking, ook wel jetcirrus genaamd, beweegt vaak snel omdat zich bij de straalstroom hoge windsnelheden voordoen. Niet te verwarren met straalstroombewolking zijn de vliegtuigstrepen. Deze ontstaan door condensatie van de waterdamp in uitlaatgassen van vliegtuigen op een hoogte van 7-11 km. Ze worden ook vaak met hun Engelstalige benaming contrails aangeduid. Vliegtuigstrepen kunnen allerlei vormen aannemen. Soms lossen ze snel op, maar ze kunnen ook enorm uitsmeren zodat na verloop van tijd de hemel vrijwel geheel bedekt raakt met Ci. In Cirrus zien we dikwijls optische verschijnselen. Vooral delen van de kleine kring en kleurrijke bijzonnen zijn karakteristiek voor Cirrus. In het artikel over Cirrostratus meer over optische verschijnselen. Fig. 3 Ci Radiatus. 19 oktober 2003 Foto: Thieu Smeets. Het spreekt voor zich dat dit soort kunstmatige bewolking van invloed is op de stralingshuishouding van de atmosfeer. Aan de ene kant reflecteert de bewolking een deel van de zonnestraling, aan de andere kant houdt ze de uitstraling van de aarde

8 tegen. Omdat de bewolking zelf zeer koud is straalt ze minder uit dan het warme aardoppervlak. Uit de meest recente onderzoekingen is gebleken dat vliegtuigwolken een klein netto verwarmend effect hebben op de atmosfeer. Een opvallende vorm van Cirrus zijn de aambeelden van Cumulonimbuswolken. De indrukwekkende ijskap wordt soms door de sterke wind op grote hoogte over grote afstand verspreid. Soms blijft het aambeeld van de bui nog enige tijd aanwezig nadat de bui zelf verdwenen is. De ijskristallen in het aambeeld vallen veel minder snel dan de grotere neerslagelementen in het lagere deel van de bui. Wanneer de stijgstromen in het lagere deel verdwenen zijn verdampen de overgebleven wolkendruppeltjes en zien we alleen nog een Cirrusscherm. Ook dit verdampt geleidelijk. In zeldzame gevallen spreidt het scherm zich zover uit dat het een groot deel van de hemel bedekt terwijl de bui zelf zover weg is dat deze vanaf de grond niet of nauwelijks zichtbaar is. Fig. 4. Een overgebleven aambeeld van een bui. De Bilt 2 maart 2006, 17:15 Het weer Cirrus is een wolkengeslacht dat veel over het weer kan vertellen. De opeenvolging van opkomende Cirrus en steeds dikkere en lagere bewolking is karakteristiek voor een naderend front. Hoe sneller de Cirrus opkomt en overgaat in dikkere en lagere bewolking, hoe sneller het front en de bijbehorende neerslag volgt. Meestal duurt het zo n uur totdat het front passeert. De richting waaruit de Cirrus komt zegt ook veel over het weer. Wanneer de hoge bewolking uit het noordwesten, westen of zuidwesten komt en de lagere bewolking (Cu; Sc) uit een meer gekrompen windrichting duidt dat vrijwel altijd op een frontaal systeem met een bijbehorende weersverslechtering. Banden Ci die uit noordelijke tot oostelijke richtingen komen in een verder blauwe lucht met soms Cu-wolken duiden juist op standvastig weer. We hebben dan te maken een hogedrukgebied boven Noord-Europa. Straalstroombewolking zien we meestal na het passeren van een koufront. Het passeren van de straalstroombewolking markeert vaak het begin van de buiïgheid. Cirrus op satellietbeelden Cirrus is op visuele beelden vaak moeilijk zichtbaar. De bewolking is in meer of mindere mate doorschijnend voor zonlicht. Meestal zien we dunne witte strepen of sluiers. Onderliggende bewolking of het aardoppervlak zijn vaak door de bewolking heen zichtbaar. Wanneer elementen in de Cirrus dik genoeg zijn werpen ze schaduwen op lagere bewolking met een scherpe bovengrens (Stratus en Stratocumulus). Cirruskappen, de aambeelden van Cb-wolken, zijn daarentegen goed zichtbaar en hebben een karakteristieke vorm. In het artikel over Cumulonimbus komen ze aan de orde. In het infrarood is Ci helderwit omdat het een hoge, koude wolk is. Ci is dus vaak beter op infraroodbeelden dan op visuele beelden te zien. Fig. 5. Onstabiele vliegtuigstrepen. Rottweil, Zwarte Woud, 9 februari 2007, 16:55. Oplossende vliegtuigstrepen duiden op droge lucht en dus meestal op rustig hogedrukweer. Wanneer ze sterk uitsmeren duidt dat op meer vocht in de atmosfeer. Het kan de voorbode van een frontaal systeem zijn. Soms krijgen vliegtuigstrepen een vlokkig of cumuliform uiterlijk. Dit duidt op onstabiliteit in de hogere luchtlagen. Het hoeft niet te betekenen dat het ook lager in de atmosfeer onstabiel is, maar in de zomer is het vaak een voorbode van (onweers)buien. Fig. 7. Cirrus boven de Golf van Biscaye. 30 oktober UTC. Boven: Visueel, onder infrarood. In het gebied met Ci zijn vliegtuigstrepen zichtbaar. Deze dikkere Cirrus werpt schaduwen op lage bewolking. (Stratus). Bron: KNMI Fig. 6. Cirrus Floccus. 26 mei Foto: Thieu Smeets.

9 Het geslacht Cirrocumulus Cirrocumulus is transparante hoge bewolking die bestaat uit losse elementen. Het wolkengeslacht wordt ook wel kleine schapenwolk genoemd. Het geslacht is verwant aan Cirrus. Het verschil met Cirrus is dat de bewolking aanvankelijk bestaat uit sterk onderkoelde waterdruppeltjes, die meestal na enige tijd verdwijnen ten koste van de groei van ijskristallen. Cirrocumulus is het zeldzaamste van alle wolkengeslachten. Wanneer Cc voorkomt is het vaak in gezelschap van andere hoge of middelbare bewolking.. Ontstaan en uiterlijk van Cirrocumulus Cirrocumulus is een zeldzame vorm van hoge bewolking. Dit wolkengeslacht is zo zeldzaam omdat de wolk ontstaat in de vorm van sterk onderkoelde waterdruppeltjes. Deze kunnen bij de zeer lage temperaturen die heersen op grote hoogte nooit lang bestaan. Na enige tijd gaat de wolk over in ijskristallen en hebben we Cirrus of Cirrostratus. Cirrocumulus ontstaat wanneer er in een hoge wolkenlaag kleinschalige verticale bewegingen optreden. We vinden deze wolken tussen pakweg 6 en 12 km. De kleinschalige verticale bewegingen kunnen op twee manieren worden veroorzaakt. Er kan een onstabiele laag voorkomen op grote hoogte en er kunnen golven ontstaan op het grensvlak van luchtsoorten met een verschillende dichtheid. De warme lucht glijdt dan over de koude lucht heen. Daarom zien we Cc vaak bij warmtefronten. De golven op het grensvlak ontstaan door verschillen in windsnelheid of de invloed van bergen. We zien Cirrocumulus ook wel eens in straalstroombewolking. Cc onderscheidt zich van Altocumulus doordat de individuele elementen geen schaduw hebben. Overdag heeft de wolk dus een wit uiterlijk. Een ander criterium is dat de afzonderlijke elementen van Cc een afmeting van minder dan 1 booggraad hebben. Een zeer bijzondere vorm is Cirrocumulus Castellanus. We zien dan kleine witte plukjes met kanteelvormige uitstulpseltjes. Cc Floccus is hier aan verwant, dit zijn kleine vlokkige wolkenelementen. Bij beide vormen komen soms valstrepen (Virga) voor. Deze verwaaien soms sterk. We hebben dan dus te maken met sneeuwbuien met een zeer hoge basis. Figuur. 2. Virga bij Cirrocumulus. Een Figuur. 1. Cirrocumulus Undulatus. De Bilt, 16 mei Foto: Jacob Kuiper. De warme, lichtere lucht bevindt zich dan boven zwaardere, koude lucht. Dit is het geval bij een frontale inversie. vliegtuig heeft de verijzing van de onderkoelde druppeltjes op gang gebracht. Limbricht, 27 juni 2004 Foto: Thieu Smeets Een andere vorm van onstabiele Cirrocumulus is Cc Lacunosus. De wolkenelementen zijn dan gerangschikt in een karakteristieke 23 net- of honingraatstructuur. De structuur ontstaat op dezelfde manier als in Ac en Sc. De gebieden met stijgende en dalende luchtbewegingen zijn gerangschikt in een regelmatig cellenpatroon. In de stijgende delen zien we wolken ontstaan, in de dalende delen is het helder. Figuur. 3. Cirrocumulus Lacunosus. Holsloot. Foto: Hans Nienhuis. Soms zien we in Cirrocumulus uitgebreide irisaties of een krans om de zon. Het weer Cirrocumulus komt bij verschillende weersomstandigheden voor. Meestal zijn de fronten waarbij langere tijd Cirrocumulus te zien zijn niet zo actief. Losse veldjes Cc in een verder heldere lucht duiden op stabiel weer in of nabij een hogedrukgebied. Cirrocumulus is nooit erg dik of omvangrijk. Dat duidt dan ook niet op grote activiteit. Informatie over het weersverloop komt dan ook meestal uit andere aanwezige wolkengeslachten. Op satellietbeelden is Cc niet van Ci of Cs te onderscheiden. Daarvoor zijn de elementen te klein.

10 Het geslacht Cirrostratus Cirrostratus is egale, transparante hoge bewolking. Dit wolkengeslacht wordt ook wel melklucht genoemd. Het geslacht is sterk verwant aan Cirrus. Het is de uitgebreide en zeer gelijkmatige vorm van Cirrus. De bewolking bestaat uit ijskristallen. Cirrostratus is hét wolkengeslacht bij uitstek wanneer het om het optreden van uitgebreide halo s gaat. Cirrostratus ontstaat wanneer een stabiele luchtlaag met een gelijkmatige verdeling van vocht langzaam wordt opgetild. Cirrostratus die dikker wordt en overgaat in middelbare bewolking duidt op de nadering van een frontaal systeem. Ontstaan en uiterlijk van Cirrostratus Cirrostratus ontstaat alleen wanneer zich in de hogere luchtlagen vocht bevindt dat gelijkmatig over een wat groter gebied verdeeld is. Wanneer er langzame gelijkmatige stijgende bewegingen zijn koelt de luchtlaag af en wanneer deze verzadigd raakt vormen zich kleine ijskristalletjes. De temperatuur waarbij dit gebeurt ligt net als bij Cirrus tussen -20 en -40 graden. Het homogene uiterlijk van Cirrostratus ontstaat doordat er weinig verschillen in de windsnelheid en verdeling van het vocht zijn, zowel variatie in de hoogte als variatie in de ruimte is klein. Bovendien is de luchtlaag vaak stabiel van opbouw zodat er geen verschillen in verticale beweging zijn. Als gevolg van lokale onstabiliteit kunnen cellen ontstaan. We zien dan Cirrocumulus, een zeldzaam wolkengeslacht. Het onderscheid tussen Cirrostratus en Altostratus is meestal op grond van de samenstelling van de wolk. Cirrostratus bestaat uit ijskristallen, Altostratus uit (onderkoelde) waterdruppeltjes. De hoogte van de bewolking is met het blote oog zonder goede referentie moeilijk te schatten. Tegenwoordig is het met behulp van wolkenhoogtemeters wel goed mogelijk om de hoogte van de basis van de bewolking te meten. Dergelijke langzame stijgende bewegingen zijn vaak het gevolg van naderende frontensystemen. We zien Cirrostratus dan ook vaak als voorbode van een frontensysteem. Vaak wordt ze voorafgegaan door Cirrus, maar dit hoeft niet. De langzaam stijgende bewegingen kunnen ook ontstaan wanneer de gehele luchtlaag als gevolg van sterke verwarming uitzet. Figuur. 1. Cirrostratus in een radiosondewaarneming. We zien een vochtige laag tussen 5 en 11 km hoogte. De Bilt, 17 april UTC. Zie ook figuur 6. We zien dit vaak aan de noord- en westzijde van omvangrijke hogedrukgebieden. Soms zien we de hele hemel bedekt met Cirrostratus die weinig van uiterlijk verandert. Deze soort bewolking wordt ook wel dikterugbewolking genoemd. Zie het voorgaande artikel over Cirrus. Optische verschijnselen In Cirrostratus zien we dikwijls uitgebreide halo s. Als gevolg van de geringe verschillen in windsnelheid en vochtverdeling hebben de ijskristallen vaak allemaal dezelfde oriëntatie en vorm. De mooiste halo s komen voor in cirrostratus die nog niet zo lang bestaat, jonge of verse Cs dus. Halo s ontstaan door breking en/of reflectie van het zonlicht aan de 25 vlakken van ijskristalletjes. Losse ijskristallen hebben de vorm van zeskantige plaatjes of zuiltjes (naalden). Afhankelijk van de vorm en oriëntatie van de ijskristallen ontstaan verschillende halo s rondom de zon of maan Een overzicht van de meest voorkomende halo s: -Kleine kring, ook wel bijzonkring genoemd. Deze halo komt verreweg het meest voor. De kleine kring ontstaat in naaldvormige ijskristalletjes. Deze mogen willekeurig georiënteerd zijn. Hierdoor wordt het licht langs alle kanten gebroken en verlaat het het kristal onder een minimale hoek van 22. De breking vindt plaats aan kristalvlakken die een hoek van 60 met elkaar maken De kleine kring is zichtbaar op een afstand van 22 van de zon of maan. Figuur 2. Kleine kring. 2 juni Foto: Thieu Smeets. Aangezien de vallende ijskristallen de neiging hebben min of meer horizontaal te liggen is de boven- en onderkant van deze halo vaak wat helderder en kleurrijker dan de rest van de kring. Wanneer het merendeel

11 van de naaldjes horizontaal ligt zien we een boven- of benedenraakboog aan de kleine kring. De hemel binnen de kring ziet er wat donkerder uit dan buiten de kring. Dat komt doordat een deel van het licht in de kring geconcentreerd wordt. -Bijzon(nen) Dit zijn gekleurde vlekken aan weerszijden van de lichtbron, op ongeveer 22 graden. Vaak hebben ze een kleurloze staart van de zon af gericht. Ze ontstaan door lichtbreking in platte, horizontaal georiënteerde zeshoekige ijskristallen. De rode kleur zien we aan de zonskant, de blauwe kleur aan de buitenkant van de bijzon. De grote kring van 46 is zeer zeldzaam. Deze ontstaat in aanwezigheid van naaldvorminge ijskristallen door breking aan kristalvlakken die een hoek van 90 met elkaar maken. Aangezien deze kristallen meestal horizontaal zweven komen de raakbogen, en dan vooral de bovenraakboog, aan de grote kring wat vaker voor. Andere halo s die wel eens zichtbaar zijn zijn de parhelische ring en de zuil. De parhelische ring is een kring door de zon met het zenit als middelpunt. De ring is wit omdat hij door reflectie (spiegeling) ontstaat. De spiegels zijn in dit geval horizontaal zwevende ijskristallen. In de parhelische ring zien we soms bijzonnen op 120. Ook komen de tegenzon en bijtegenzonnen voor. De zuil is alleen bij een lage zonnestand zichtbaar. Deze ontstaat ook weer door spiegeling, in dit geval aan kristalvlakken die een beetje schuin staan ten opzichte van het horizontale vlak. warmtefront of occlusie. Dikterugbewolking zien we vaak in de zomer. We hebben dan vaak een hogedrukgebied boven Midden- Europa met warm weer. Bij stromingen uit zuidelijke richtingen kan het weer zeer onstabiel zijn met in de middag ontwikkeling van zware onweersbuien die soms langzaam trekken en plaatselijk veel neerslag brengen. Cirrostratus ná de passage van een koufront duidt meestal op rustig weer. Er nadert een hogedrukgebied of een rug van hogedruk. Cirrostratus op satellietbeelden. Cirrostratus is op visuele beelden zichtbaar in de vorm van een sluier. Onderliggende bewolking of het aardoppervlak zijn soms door de bewolking heen zichtbaar. In het infrarood is Cs helderwit omdat het een hoge, koude wolk is. Cs is op infraroodbeelden duidelijk zichtbaar. De bewolking heeft in tegenstelling tot Cirrus geen of weinig structuur. Figuur. 3 Linkerbijzon. 16 sept Foto: Thieu Smeets. Verwante halo s zijn kringen rondom (in wolkenlatijn: circum) het zenit of de horizon. De circumzenitale boog ontstaat in het zelfde soort ijskristallen. Het licht komt hier echter aan de onder- of bovenkant (in dat geval ontstaat de circumhorizontale boog, die alleen zeer zelden bij hoge zonne- of maanstand te zien is) in en verlaat het kristal aan de zijvlakken. Deze boog is vaak bijzonder kleurrijk en bevindt zich op 46 boven of onder de zon. Hij is dus alleen bij bepaalde zonshoogten te zien. Figuur. 4. Circumzenitale boog. Foto: Hans Nienhuis. Figuur. 5 Schematisch overzicht van enkele halovormen. De VWK heeft een kleine groep actieve waarnemers van optische verschijnselen, HaloNet. De rubriek Optische Verschijnselen in de Weerspiegel geeft maandelijks een overzicht van de waargenomen optische verschijnselen. Het weer Het weersverloop bij Cirrostratus lijkt vaak op dat bij Cirrus. Dikker wordende Cirrostratus die overgaat in middelbare bewolking duidt op een frontaal systeem, vaak een 26 Fig. 6. Cirrostratus boven Nederland, Noord-Duitsland en België. Boven: visueel, onder infrarood. 17 april 2007, 12 UTC. De bewolking is het overblijfsel van een koufront ten zuidoosten van Nederland. Zie ook figuur 1. Bron: KNMI

12 27

13 Het geslacht Altocumulus Adrie Huiskamp Altocumulus is een veelsoortige wolk van de middelbare hoogten. Hij komt vaak voor bij frontale systemen. Ook kan deze wolkensoort een teken zijn van onstabiliteit op grotere hoogte. Ac is ook vaak een voorbode van neerslag. Altocumulus komt vaak voor in combinatie met Altostratus. De wolken bestaan uit (onderkoelde) waterdruppeltjes. Wanneer de zon of maan er doorheen schijnt zijn vaak irisaties te zien. Ontstaan en uiterlijk van Altocumulus Altocumulus is een wolk met vele verschijningsvormen en oorzaken van ontstaan. Altocumulus bestaat vrijwel altijd uit waterdruppeltjes. Vaak zijn deze onderkoeld. Ac ontstaat vaak door grootschalige optilling van vochtige lucht. Dit proces is ook de oorzaak van het ontstaan van Altostratus. Wanneer Altocumulus op deze manier ontstaat komt ze vaak voor in combinatie met As. Wat Ac onderscheidt van As is de structuur met scherpomlijnde banken; schollen ( schaapjeswolken ) of banden. Soms zitten de lagen op verschillende hoogten (Duplicatus). Cumuluswolken. Vlokkige watten of plukken, deze vorm heet Ac Floccus. Soms zien we torentjes of kantelen oprijzend uit een gemeenschappelijke wolkenbank. Dit is Ac Castellanus. Beide soorten ontstaan doordat zich op grotere hoogte in de atmosfeer een onstabiele laag bevindt. Ac Floccus zijn eigenlijk Cumuluswolken met een hoge wolkenbasis. Soms zien we deze wolkenvorm verijzen waarna er neerslag uitvalt. Deze neerslag (meestal sneeuw) bereikt de grond meestal niet. Het is een vorm van Virga (valstrepen) bij Ac Figuur Ac 3. Lenticularis 14 augustus 2004, tussen en uur Vågå, west-noorwegen. Foto: Hans Nienhuis Ac Len is in Nederland niet vaak te zien. Om dit soort wolken in Nederland te zien moet er een stroming staan die over een bergrug komt én er moet een inversie zijn waarop zich de golven kunnen vormen. En er moet nog vocht net onder de inversie zitten. Figuur 2. Ac Cas en Flo, 27 juni 2005, Limbricht. Foto: Thieu Smeets. Figuur 1. Ac Duplicatus, 4 oktober 2006, Zeist. Soms is er een groot verschil in temperatuur en/of windrichting en snelheid tussen verschillende luchtlagen. Op het grensvlak tussen de luchtlagen met verschillende dichtheden kunnen dan karakteristieke golfpatronen ontstaan: Ac Undulatus. Ac is de dunne vorm en vaak de voorloper of het overblijfsel van Nimbostratus. Ac heeft soms duidelijk de vorm van Ac Lenticularis is een zeer opvallende wolkenvorm. Deze lens- of amandelvormige wolken ontstaan doordat een stabiele luchtlaag wordt opgetild doordat ze over een obstakel, meestal een bergrug, stroomt. Boven en aan de lijzijde zien we dan een golfpatroon. In de golftoppen, waar de lucht omhoog beweegt ontstaat dan een wolk. De wolk zelf blijft min of meer op dezelfde plaats. De lucht stroomt er doorheen, aan de voorkant condenseert het vocht en aan de achterkant verdampt het weer. Ac Len verandert voortdurend van uiterlijk.. Figuur Ac 4. Undulatus Lenticularis. 19 april :30, tussen Bergen aan Zee en Schoorl. De foto is genomen in noordelijke richting. Er stond een westelijke stroming, de golven ontstonden boven de Pennines in Engeland. Tenslotte ontstaat Ac ook vaak uit Cu of Cb. Dit heet Ac Cumulo- of Cumolonimbogenitus. Genitus is het

14 Latijnse woord voor gevormd. Door stabiele lagen in de atmosfeer ontstaat aan de randen van de Cb dan uitspreiding. De stijgstromen in het centrum van de bui of cumuluswolk zijn sterk genoeg om door de stabiele laag heen te breken. Ook uit oplossende Cb s kunnen velden Ac overblijven. Soms zien we Cu op grotere hoogte wel eens onder een inversie uitspreiden tot Ac. Dit gebeurt alleen wanneer de onstabiele laag dieper dan 2 km is (De ondergrens van wolken op middelbaar niveau) en aan de bovenkant wordt begrensd door een inversie. Bij zeer warm weer komt dit wel eens voor. wordende Ac in combinatie met As duidt op typische frontale bewolking. We zien deze opeenvolging meestal bij een warmtefront of een occlusie. Hoe sneller de bewolking dikker wordt en hoe sneller de basis lager komt, hoe korter het duurt tot de frontale neerslag begint. afscherming van de zonnestraling waardoor het minder snel opwarmt en de atmosfeer dus minder onstabiel wordt. Altocumulus op satellietbeelden. Altocumulus heeft op visuele satellietbeelden een witte of lichtgrijze structuur waarin soms schaduwen zichtbaar zijn. In het infrarood is As of Ac grijs, met vaak lichtere banden of delen. Ac is vaak niet van As of Ns te onderscheiden. De bovenkant van deze wolkensoorten hebben ongeveer dezelfde temperatuur. Ac maakt vaak deel uit van een groot pakket met frontale bewolking waarin allerlei wolkengeslachten voorkomen, variërend van Cirrus tot Nimbostratus en Cumulonimbus. Op satellietfoto s met een hoge resolutie kan Ac wat meer structuur vertonen dan As of Ns. Het is tenslotte een cumuliforme wolkensoort. Figuur 5. Ac Undulatus 9 september 2006, ca uur, Holsloot. Foto: Hans Nienhuis Het is vaak moeilijk om het onderscheid te maken tussen hoge Stratocumulus en lage Altocumulus. De grens ligt op gematigde breedten op 2 km. Het onderscheid is puur op de hoogte gebaseerd. De indeling in étages lijkt kunstmatig. Gezien in het licht van de tijd waarin de wolkenclassificatie is ontstaan niet zo verwonderlijk. Er was toen nog weinig bekend over de processen die een rol spelen bij het ontstaan van wolken. Het proces waardoor de wolken gevormd zijn is hetzelfde. Om het onderscheid te kunnen maken heb je eigenlijk een wolkenhoogtemeter nodig. Ervaren waarnemers zijn in staat om de hoogte van de bewolking vrij nauwkeurig te schatten. Het weer Ac komt bij veel soorten weer voor. Toch heeft deze wolkensoort vaak wel een voorspellende waarde voor het weer. Uit Ac zelf wel eens neerslag, maar het betreft dan meestal geen grote hoeveelheden. (Ac Preacipitatio) Wanneer de wolkenbasis schuilgaat achter het neerslaggordijn noemen we de wolk Nimbostratus. Dikker Figuur 6. Altocumulus bij een warmtefront in de radiosondewaarneming. In een strakke westelijke stroming trokken frontale systemen oostwaarts. In de middag passeerde het warmtefront ons land. Na de passage van een koufront zien we vaak het omgekeerde verloop in bewolking. De basis komt hoger en na enige tijd breekt de bewolking. Ac Cas of Flo wijst op onstabiliteit in de hogere luchtlagen. Deze wolkensoort is vaak de voorbode van onweer. Soms valt uit deze wolken neerslag, zichtbaar in de vorm van valstrepen (Virga), maar deze bereikt vrijwel nooit de grond. Meestal volgt het onweer binnen 24 uur na het verschijnen van Ac Cast of Flo. Vaak zie we Ac Cast in de ochtend. Door de nachtelijke uitstraling aan de top van de Acbanken is de top daarvan onstabiel geworden. Vaak volgt in de middag onweer. Velden dunne Ac (Translucidus) en Ac Lenticularis duiden vaak op rustig weer. Bij deze wolkenvormen is er sprake van een inversie of stabiele laag. Wanneer zich bij buien op grote schaal Ac vormt duidt dat vaak op een toenemende stabiliteit. De buiigheid neemt dan vaak af. Overdag in de zomer zorgt deze Ac ook voor een Figuur 7. Ac en As boven Griekenland en Bulgarije. 30 okt 2006, 12 UTC. Boven: visueel, onder infrarood. Bron: KNMI.

15

16 Het geslacht Altostratus Altostratus is nauw verwant aan Altocumulus. Het betekent dan ook hoge gelaagde wolk. Het is karakteristieke bewolking die bij frontale systemen voorkomt. Altostratus geeft een karakteristieke loodgrijze lucht. Wanneer de bewolking niet al te dik is zijn soms irisaties en kransen rondom zon of maan zichtbaar.. Ontstaan en uiterlijk van Altostratus Altostratus ontstaat door grootschalige optilling van vochtige lucht. Door afkoeling raakt de lucht verzadigd en vormt zich een meestal niet al te dikke wolkenlaag. Deze laag strekt zich meestal uit tussen 2 en 5 km hoogte. Altostratus bestaat vrijwel altijd uit onderkoelde waterdruppeltjes. Wanneer de wolk voldoende koud is komt het Wegener-Bergeronproces op gang en bevat de wolk naast waterdruppeltjes ook ijskristalletjes. Deze groeien ten koste van de onderkoelde waterdruppeltjes. Als de As dan niet dikker wordt door voortdurende aanvoer van nieuwe vochtige lucht verijst ze geheel en sneeuwt vervolgens uit. Er zijn dan vaak Virga (valstrepen) zichtbaar. De oorspronkelijke wolkenlaag verdwijnt vervolgens. Wanneer er wel constant vocht wordt aangevoerd groeit de wolkenlaag in verticale richting en gaat over in Nimbostratus, de regen- of sneeuwwolk. Soms zien we de zon of maan door de bewolking heen. We spreken dan van As Translucidus Figuur 1. As Translucidus met Cu Humilis. Zeist, 3 okt 2006, 16 uur. In dergelijke As zie je vaak irisaties en kransen rondom de zon of maan. Halo s zul je niet zien in Altostratus. Die zijn voorbehouden aan wolken die uit ijskristallen bestaan. Wanneer de bewolking dikker wordt heet ze As Opacus, ondoorzichtige As. Als gevolg van verschillen in dichtheid en windsnelheid van de lucht boven en onder het frontvlak waarop As vaak ontstaat zien we vaak golven in As. Figuur 2. As Undulatus Opacus Zeist, 10 okt 2006, 17:30 As Undulatus komt dan ook relatief vaak voor. In berggebieden natuurlijk nog vaker dan bij ons. In berggebieden zorgen de bergtoppen vaak voor een golfbeweging in een grensvlak. Ook zien we in berggebieden wel lenticularis bij As. Zie figuur 3. As komt vaak voor in het gezelschap van Altocumulus. Het ontstaansproces van beide wolkengeslachten is vrijwel hetzelfde. Het verschil is meestal dat bij As de ruimtelijke verdeling van het vocht in de atmosfeer zeer gelijkmatig is. Ook zijn de stijgende luchtbewegingen vaak nog eens zeer gelijkmatig over grotere gebieden. De wolkenlaag krijgt zodoende een gelijkmatige structuur. Soms ontstaat As uit Cumulonimbus 21 door uitspreiding op middelbaar niveau. Figuur 3. As Lenticularis boven Les Grandes Rousses, gezien vanuit Alpe d Huez. 5 juli 2007, 21 uur. Het weer Altostratus is typische frontale bewolking. We zien As meestal bij warmtefronten of warmtefrontocclusies. Uit Altostratus valt meestal geen neerslag. As is meestal de voorbode van dikkere frontale bewolking. Zeker als As samen met Ac voorkomt. Het weersverloop is dan vergelijkbaar met dat zoals beschreven bij Altocumulus. Wanneer de bewolking ondoorzichtig is geworden en er continu neerslag uit valt noemen we de wolk Nimbostratus. Het ontstaan van Altostratus uit Cumulonimbus wijst er meestal op dat de bui in een later stadium van zijn leven is aangekomen. De activiteit neemt dan vaak af. Altostratus op satellietbeelden. Altostratus is op satellietbeelden meestal niet te onderscheiden van As of Ac. Meestal bevindt zich boven een laag Ns ook nog As en Ac en Ci en Cs.

17 22

18 Het geslacht Cumulus Cumuluswolken spreken tot de verbeelding. Je kunt er makkelijk allerlei vormen in zien. Wanneer kleine stapelwolken in blauwe, heldere lucht ontstaan worden de opstijgende luchtbellen zichtbaar door condensatie. Cumulus is één van de meest voorkomende wolkengeslachten. In het voorjaar en de zomer zijn ze overdag meestal wel zichtbaar, vaak in combinatie met allerlei andere wolkensoorten Cumulus betekent stapel. De afkorting is Cu. Ontstaan en uiterlijk van Cumulus Cumuluswolken ontstaan doordat bellen warme lucht in een onstabiele atmosfeer opstijgen. Deze luchtbellen, ook wel thermiekbellen genoemd, ontstaan wanneer het aardoppervlak door de zon verwarmd wordt. Ook kunnen ze zich vormen wanneer koude lucht over warm water stroomt. Wanneer de luchtbel het condensatieniveau bereikt vormt zich een wolk. De wolken hebben vaak een vlak begrensde onderkant. De condensatie vind immers vanaf een zekere hoogte plaats, meestal is dit het Convectief Condensatie Niveau (CCN). De bovenkant heeft een bloemkoolachtige structuur en geeft de grillige vorm van de opstijgende luchtbel weer. In rustige omstandigheden zijn cumuluswolken scherp begrensd. Wanneer het hard waait zijn ze soms gerafeld. (Cu Fractus) In een blauwe lucht en door de zon beschenen zijn ze felwit. Figuur 1. Cu Fractus. Zeist, 17 nov uur. In het avondlicht krijgen ze vaak gele en rode tinten. De hoogte van de onderkant van de wolk is afhankelijk van de vochtigheid van de luchtbellen. Hoe groter de relatieve vochtigheid, hoe lager de basis. Voor de hoogte van de basis van cumulus wordt wel de regel Wolkenbasishoogte=(TemperatuurDauwpuntstemperatuur) *150 m gebruikt. Cumulus kan ook ontstaan doordat een stratuslaag gaat optrekken wanneer het (aard)oppervlak warmer wordt. De laag breekt dan op en gaat over in Cu met een lage basis. Deze Cu is aanvankelijk vaak gerafeld (Fractus) opname van een groeiende cumulus die uiteindelijk door de stabiele laag heenbreekt. Figuur 2. Cu Humilis (voorgrond) en Mediocris (achtergrond). Zeist, 1 okt :25. Zolang de lucht onstabiel is kunnen Cu-wolken doorgroeien. Wanneer de hogere luchtlagen droog zijn lossen de wolken vaak weer op. Komt de opstijgende luchtbel een stabiele laag tegen dan stopt meestal de verticale ontwikkeling. De wolk gaat zich dan vaak uitspreiden en krijgt een platter uiterlijk. Het kan zelfs zo zijn dat de hele hemel dicht komt te zitten met uitgespreide cumulus. De Cumulus is dan in Stratocumulus overgegaan. Dit noemen we Sc Cu-Genitus. Wanneer de stabiele laag niet erg sterk is en de convectie krachtig, wordt de laag opgetild en soms doorbroken. Wanneer de opgetilde laag veel vocht bevat vormt zich vaak een karistieke wolkenvorm, een kapje of hoedje. Dit heet Pileus. In figuur 3 zien we een 34 Figuur 3 Tijdserie van groeiende cumulus met Pileus. Øverås, West-Noorwegen. 8 augustus 2004, ca Foto s: Hans Nienhuis. Cu met geringe verticale afmetingen heet Cu Humilis (klein); met grotere verticale ontwikkelingen noemen we Mediocris (matig), Cu met grote verticale afmetingen krijgt de bijnaam Congestus, hetgeen fors ontwikkeld betekent.

19 Figuur 4 Cu Congestus. De Bilt, 7 dec 2005 Een andere verwante wolkensoort is Cumulonimbus, de buienwolk. Deze ontstaat wanneer de bovenste delen van de stapelwolk gaan bevriezen. Hiermee komt het proces van neerslagvorming op gang. Ook een Cu-wolk zonder ijs kan regen produceren. In dit geval speelt coalescentie een rol. We zien dit vooral in de tropen. In Nederland zien we het ook wel, vooral in de kustgebieden bij een aanlandige wind. Zoutkristallen die gevormd zijn door het verdampen van stuifwater van de zee dienen dan als condensatiekernen. Zoute condensatiekernen geven grote wolkendruppeltjes, iets wat bijdraagt aan de neerslagvorming. Wanneer de atmosfeer sterk onstabiel is en de windrichting en -snelheid niet sterk met de hoogte verandert kunnen zich bij Cu-wolken soms waterhozen (Tuba) vormen. Dit zien we vaak in de zomer en het najaar wanneer het zeewater en het water van de meren op hun warmst zijn. Voor hozen hoeft het niet te regenen. Het weer Cumuluswolken zijn vaak typische mooi-weerwolken. We zien ze vaak aan de randen van hogedrukgebieden. Om Cu te laten ontstaan moet de onderste laag van de atmosfeer onstabiel zijn. Die onstabiele gelaagdheid komt meestal overdag voor. Cumulus vormt zich dus vaak in de loop van de ochtend, wanneer het aardoppervlak voldoende opgewarmd is. In de namiddag en avond lossen de wolken weer op. Boven warm water blijven de cumuluswolken s nachts vaak bestaan. Wanneer in het voorjaar of de voorzomer de wind van het koude zeewater waait moet de lucht eerst boven het land opgewarmd worden voordat zich cumulus kan vormen. Je ziet de Cu dan op een bepaalde afstand van de kustlijn ontstaan en naarmate ze landinwaarts waaien verder uitgroeien. Zie ook figuur 6. Uit het gedrag van Cu kun je vaak iets over het weer in de komende uren zeggen. Wanneer de atmosfeer tot op grote hoogte onstabiel is groeien de Cuwolken makkelijk en snel uit tot Cumulonimbus, buien. In dat soort situaties zie je Cu ook vaak in combinatie met Cb, meestal is er dan ook Sc en Ac aanwezig. Wanneer het zicht goed is is het een fascinerend gezicht om Cu-wolken te zien groeien en soms uitgroeien tot Cb. Het is leerzaam om van groeiende cumuluswolken een versnelde film te maken door met een goed gefixeerde digitale camera met vaste tijdintervallen (bijvoorbeeld ieder 10 of 20 seconden) een foto te nemen en deze beelden achter elkaar af te spelen. Figuur 5 Cu Virga. Zeist, 21 jan 2007, 17:30 Op de voorgrond is ook Cu Fra zichtbaar. Soms zien we zelfs neerslag in vaste vorm uit een cumuluswolk vallen. Zoals in figuur 5. De wolk is blijkbaar toch verijsd zonder dat dit uiterlijk zichtbaar is. Wanneer Cu in de loop van de ochtend kleiner wordt of oplost wijst dit op een droger wordende of stabiele atmosfeer. Dit wordt vaak veroorzaakt door dalende luchtbewegingen in de buurt van een hogedrukgebied. Het blijft de komende uren droog, behalve wanneer de hogere bewolking snel toeneemt en dikker wordt. Zien we Cumulus in de namiddag of avond juist groeien, dan wijst dat op een toename van de onstabiliteit in de atmosfeer. Er kunnen buien volgen. Het uitspreiden van Cu wijst op een inversie. Wanneer de lucht dan dichtsmeert met Sc bevindt zich veel vocht onder de inversie. Meestal blijft het droog. Cumulus op satellietbeelden. Wanneer de bovenlucht vrij is van bewolking is cumulus op satellietfoto s zichtbaar. Op beelden in het zichtbaar licht zien we een regelmatige verzameling witte stipjes. (In figuur 6 boven Nederland; Frankrijk en Engeland) Bij een aanlandige stroming is de kuststrook vaak vrij van wolken. Dit is zichtbaar op satellietbeelden. We zien het hier o.a. in Noordwest-Frankrijk en Wales. Op infraroodbeelden is cumulus minder goed zichtbaar vanwege het beperkte temperatuurverschil tussen de wolk en de ondergrond. Figuur 6 Visueel satellietbeeld van Cu boven land 10 mei 2005, 13:30 UTC. Bron: Universiteit van Dundee. 35

20 Het geslacht Cumulonimbus Cumulonimbus is veruit het meest imposante wolkengeslacht. Het ontstaan van een onweersbui uit een nietige cumuluswolk is een machtig verschijnsel. Er komt een enorme hoeveelheid energie bij vrij. Cumulonimbus geeft aanleiding tot de meest heftige verschijnselen in de atmosfeer die er bestaan: Stortregens; hagel; onweer; windhozen en hevige rukwinden, allemaal kunnen ze door deze buienwolk worden veroorzaakt. Het aanschouwen van buienwolken boeit velen en heeft bij velen van ons de interesse in het weer gevormd. Het Nederlandse woord is buienwolk. Het Latijnse woord betekent iets in de trant van stapelvormige regenwolk De afkorting is Cb. Ontstaan en uiterlijk van Cumulonimbus Cumulonimbuswolken ontstaan op dezelfde manier als cumuluswolken. Het grootste verschil is echter dat de atmosfeer over een veel grotere dikte onstabiel is dan bij Cumulus. Bij een Cb bestaat de wolk naast (onderkoeld) water ook uit allerlei soorten ijs. Losse ijskristallen, sneeuwvlokken en allerlei soorten korrelsneeuw en korrelhagel, tot ijsballen van wel 10 cm in doorsnede. Dat deze laatste in de wolk kunnen ontstaan heeft te maken met zeer sterke stijgende luchtstromingen waardoor de hagelstenen enkele malen omhoog in de wolk worden gevoerd en daarbij door botsingen met andere neerslagdeeltjes alsmaar aangroeien. De stijgstromen kunnen alleen zó sterk worden wanneer er een groot temperatuurverschil is tussen de wolk en de omringende lucht. De Wet van Archimedes zegt dat de opwaartse kracht die een luchtdeeltje ondervindt evenredig is met het verschil in dichtheid tussen het deeltje en de omgeving. Het verschil in dichtheid is evenredig met het temperatuurverschil. Bij een groot temperatuurverschil hebben we dus een grote opwaartse kracht. Het temperatuurverschil wordt veroorzaakt door het vrijkomen van condensatiewarmte. De beschikbare energie kan grafisch in een radiosondediagram worden weergegeven. In figuur 1 is dit het oppervlak tussen de toestandskromme en de temperatuur in de bui. De toestandskromme geeft de temperatuur van de lucht weer buiten de bui (De verticale lijn die begint bij T en links van het gearceerde gebied loopt) De temperatuur in de bui wordt weergegeven door de rechte verticale lijn die vanuit het CCN (Convectief Condensatie Niveau) vertrekt. Dit is een nat-adiabatisch temperatuurverloop. Immers, in een wolk is de lucht verzadigd. Door het vrijkomen van condensatiewarmte volgt de temperatuur bij het opstijgen van de lucht de nat-adiabaat. Het oppervlak tussen deze 2 lijnen is een maat voor de beschikbare hoeveelheid energie. Deze energie wordt CAPE genoemd. Deze afkorting staat voor Convective Available Potential Energy. Figuur 1. Proces van buienvorming in een radiosondediagram. Het punt waar de nat-adiabaat de toestandkromme opnieuw snijdt heet het evenwichtsniveau (Engels Equilibrium Level. De opstijgende lucht in de wolk heeft hier dezelfde temperatuur als de omgevende lucht. De beschikbare CAPE is op dit punt 19 omgezet in bewegingsenergie, de lucht in de wolk stijgt met een bepaalde snelheid omhoog. De bewegingsenergie zorgt ervoor dat de lucht nog door kan stijgen, ondanks dat ze kouder is dan de omgeving. De buientop is dus hoger dan het evenwichtsniveau. In theorie zijn de beide gearceerde oppervlakken in figuur 1 gelijk, in praktijk gaat er natuurlijk energie verloren en komt de wolk wat minder hoog. Zie ook deel 2 van deze serie. In onze omgeving kunnen Cb s in de zomer een hoogte van 15 km bereiken, soms zijn nog wel grotere hoogten waargenomen. In de winter komen ze in het algemeen niet hoger dan 8 km. Cb s ontstaan in diverse omstandigheden. We kennen de losse buien in polaire, onstabiele lucht die karakteristiek zijn voor stromingen uit noordwest of noord. Het meest aansprekende zijn de grote onweersbuien die in het zomerhalfjaar in warme lucht of in de buurt van koufronten ontstaan. Tenslotte kennen we nog de verscholen Cumulonimbus. Deze bevindt zich ingebed in gelaagde bewolking en ontstaat door veranderingen in de stabiliteit van de atmosfeer. Een verscholen Cb is niet makkelijk als zodanig te herkennen. Wanneer hij zich tussen de zon en de waarnemer bevindt wordt het ineens een flink stuk donkerder. Een sterk wisselende en vooral toenemende intensiteit van de neerslag bij een gesloten wolkendek en natuurlijk onweer wijst op verscholen Cb. Cb s die in relatief droge lucht voorkomen zijn het best zichtbaar. Er zijn dan weinig andere wolken die het

21 zicht op de ontwikkelende bui wegnemen. Karakteristiek aan een Cb is het aambeeld. Dit ontstaat wanneer de bovenkant van de wolk het ijsstadium bereikt. Dit noemen we Calvus. Wanneer de groeiende wolk een stabiele laag (vaak is dat de tropopauze) bereikt remt de verticale groei af en stopt uiteindelijk. Het aambeeld spreidt dan zijdelings uit. Doordat op deze grote hoogte soms sterke winden heersen wordt het aambeeld soms sterk in één richting weggeblazen. Een aambeeld van een grote onweersbui kan een doorsnede van 100-en km bereiken. Het kan dan een groot deel van de hemel bedekken terwijl de eigenlijke buienwolk niet of nauwelijks zichtbaar is. Aambeeldwolken zijn een vorm van Cirrus. Het aambeeld wordt Incus genoemd. Figuur 2. Een kleine geïsoleerde Cb in polaire lucht. De Bilt 2 maart 2006, 14:50 Bij een Cb komen allerlei verschijnselen voor. Een imposant verschijnsel is de rolwolk of Arcus. Deze ontstaat wanneer een koude luchtstroom uit de bui langs het aardoppervlak wegstroomt en daarbij de warme lucht optilt waardoor een condensatie-band ontstaat. In Engelstalige literatuur maakt men nog onderscheid tussen een shelf - en een roll -cloud. De eerst zit aan de buienwolk vast en vertoont vaak meerdere lagen, de laatste bevindt zich voor de buienwolk uit. Het meest indrukwekkend is natuurlijk de windof waterhoos, Tuba genaamd. Deze komt zowel bij kleine buienwolken voor als bij zware, vaak snel trekkende onweersbuien. Deze laatste vorm is in ons land zeldzaam. Zware windhozen worden ook wel tornado s genoemd. In Nederland komen zware windhozen gemiddeld op 1 tot 2 dagen per jaar voor. Enkele bekende zware windhozen in Nederland kwamen voor op 1 juni 1927 in Neede en op 25 juni 1967 in Chaam en Tricht. Bij deze windhozen vielen 10 resp. 7 doden. Op 23 augustus 1950 trok een zware windhoos een schadespoor van meer dan 40 km door onbewoond gebied over de noordelijke Veluwe. Figuur 3. Arcus, van de vorm shelf. De wolkenvorm helemaal links op de foto heet Whales mouth. Enschede, 17 juli :20 Foto: Arjan Dijkman. Wanneer de atmosfeer zeer onstabiel is en de windrichting en snelheid niet sterk met de hoogte verandert kunnen zich bij Cu en Cb-wolken waterhozen (Tuba) vormen. Dit zien we vaak in de zomer en het najaar wanneer het zeewater en het water van de meren op hun warmst zijn. Hiervoor hoeft het niet te regenen. Vaak zorgt veel neerslag juist voor een verstoring van de stijgstroom en verdwijnen de hoosjes. De beste plek om ze te zien is aan de kust en rondom het IJsselmeer. Mamma, meestal mammatus genoemd vormt zich als gevolg van dalende, vochtige luchtstromen aan de rand van de bui. Bij lage zonnestand wordt deze wolkenvorm soms spectaculair belicht. Het weer Cumulonimbus gaat vaak gepaard met heftige weersverschijnselen. De neerslagintensiteit in buien is meestal veel hoger dan in regengebieden die bij gelaagde bewolking voorkomen. 20 Karakteristiek voor lichte buien is 1-3 mm/uur, maar bij zware buien is de intensiteit in de orde van 30 mm/uur, maar kan, meestal kortdurend, oplopen tot meer dan 100 mm/uur. Figuur 4. Mammatus. Bennekom, 9 maart 2002, rond 18 uur. Foto: Stefan Jak. Hagel komt zowel in de zomer als in de winter voor. In de winter gaat het meestal om korrelhagel, witte, ondoorschijnende brokjes of korrels met een diameter van 0,5-1 cm. In de zomer zijn de hagelstenen in het algemeen groter. De stijgstromen zijn sterker en ondanks dat het warmer is ontstaan grotere hagelstenen. Doordat ze snel vallen smelten ze onderweg nauwelijks. 1-3 cm is karakteristiek voor zomerhagel, maar soms zijn ze nog groter, in Nederland 5-10 cm. Dergelijke hagelstenen richten grote schade aan aan de vegetatie, maar ook aan daken, auto s e.d. Onweer komt bij de wat zwaardere buien veelvuldig voor. Vooral in de zomer, de wolken zijn dan verticaal sterker ontwikkeld. De laatste decennia lijkt er in Nederland een trend te zijn die wijst op een toename van winters onweer. Naast sterk stijgende luchtstromen komen in Cb-wolken ook sterk dalende luchtstromen voor. Deze ontstaan doordat de vallende neerslag de lucht afkoelt. Verdamping en het smeltproces zorgen voor extra afkoeling. Deze valwinden stromen vanuit de bui zijwaarts weg langs het aardoppervlak. Wanneer er op grote hoogte ook nog eens veel wind staat wordt deze wind als het ware meegenomen naar de grond. Hierdoor kunnen bij zware buien forse rukwinden optreden. In de zomer komen uitschieters van 70 tot 100 km/uur voor, soms nog wel wat meer. Ze leveren vooral gevaar op voor watersporters, de luchtvaart en het wegverkeer. Omdat in de zomer de bomen in het blad staan wordt door dit soort windstoten veel meer schade

22 aangericht dan in de winter. Voor het luchtverkeer leveren Cb s legio gevaren op. De sterke daal- en stijgstromen zorgen voor extreme turbulentie. Zware neerslag beperkt het zicht. Hagelstenen kunnen het toestel flink beschadigen. Boven het nulgradenniveau is er vaak zware ijsaanzetting. Blikseminslagen kunnen de radiocommunicatie en de electronica verstoren. Valwinden kunnen een vliegtuig bij de start of vooral landing van de baan blazen of vroegtijdig tegen de grond smijten. Piloten vermijden dan ook als het even kan Cb s, zeker de zwaardere exemplaren. Om verscholen Cb s te detecteren maakt men aan boord van vliegtuigen soms gebruik van een weerradar. Talrijke luchtvaartongevallen zijn veroorzaakt door Cb s. In Nederland verongelukte op 6 oktober 1981 bij Moerdijk een vliegtuig in een Cb. Het verloor een vleugel, waarschijnlijk in de buurt van een windhoos, en stortte vervolgens neer. Er vielen 18 doden, waarvan 1 persoon op de grond als gevolg van een hartstilstand toen hij het ongeluk zag gebeuren. Meestal gebeuren dit soort luchtvaartongevallen tijdens de landing als gevolg van de sterke valwinden. Ook het ongeluk op 21 december 1991 met een DC-10 van Martinair in Faro werd door een windstoot bij een bui tijdens de landing veroorzaakt. Bij dit ongeval vielen 56 doden. Cumulonimbus op satellietbeelden Op satellietbeelden hebben Cb s een karakteristiek uiterlijk. Zowel op visuele als infraroodbeelden zijn ze lichtgekleurd. De toppen zijn koud en reflecteren veel zonlicht. Figuur 5. Visueel satellietbeeld van enkele machtige Cumulonimbi. Het aambeeld van de bui boven het westen van het land is sterk in noordelijke richting uitgerekt. Dit wijst op een sterke zuidelijke bovenstroming. 17 juli 2004, ca 16 uur. Bron: De Weerfotograaf (Stefan Jak) De verdeling van buien in een grootschalige, onverstoorde stroming boven warm water kent een bepaald patroon. Dit is een celstructuur. We kennen een open en een gesloten celstructuur. De cellen zijn min of meer honingraatvormig. Bij open cellen zien we de buien op de randen van de honingraat, bij gesloten cellen in het midden. Figuur 6. Verschillende vormen van Cb op satellietbeelden. Boven visueel, onder infrarood 10,8 m. A: Gesloten cellen; B: Open cellen; C: Verscholen Cb in een occlusiefront. 30 oktober UTC. Bron: KNMI Bij grote onweerscomplexen zien we in het algemeen alleen de cirruskap van de buien. Deze is bij goed ontwikkelde onweersbuien vele malen groter dan de bui zelf. Soms zorgen sterke stijgstromen ervoor dat de wolk plaatselijk nog een eindje doorgroeit in de stabiele laag. We zien dan kopjes boven het vlakke cirrusscherm van het aambeeld uitsteken. Deze werpen overdag een schaduw op de bovenkant van het aambeeld. Deze schaduw is bij lage zonnestand duidelijk zichtbaar. We zien dit in figuur 7. Figuur 7. Cb boven België met een doorgeschoten top. Boven visueel, onder infrarood 10,8 m.07 juni 2007, 18 UTC. Bron: KNMI We zien in het visuele beeld van figuur 7 ook dat de doorgeschoten top golven in de tropopauze heeft veroorzaakt die zich cirkelvormig uitbreiden. Alsof er een steen in een vijver is geworpen. De tropopauze vormt een stabiel grensvlak (een inversie) waarop zich golven kunnen vormen. Aan de richting waarin de aambeelden van de buien zijn uitgerekt kunnen we de stroming op de hoogte van de buientop afleiden. Dit wordt automatisch gedaan met behulp van opeenvolgende satellietbeelden. Dit soort windgegevens vormen een belangrijke gegevensbron voor atmosfeermodellen in gebieden met weinig andere waarnemingen, zoals boven de tropische Oceanen. Dit deel over het geslacht Cb is het laatste in deze serie over wolken. 21

23 22

24 Het geslacht Nimbostratus Nimbostratus is de regenwolk bij uitstek. Grotere neerslaghoeveelheden bij frontale systemen komen meestal voort uit Nimbostratus. Nimbostratus betekent dan ook regenachtige gelaagde wolk. Het is karakteristieke bewolking die bij frontale systemen voorkomt. Voor wat betreft het uiterlijk is er in het algemeen weinig aan te beleven. Een grijze massa met weinig structuur en nuances. Ontstaan en uiterlijk van Nimbostratus Nimbostratus ontstaat door grootschalige optilling van vochtige lucht. Door afkoeling raakt de lucht verzadigd en vormt een dikke wolkenlaag. Deze laag strekt zich meestal uit tussen 1,5 en 5 km hoogte. Ergens in deze laag ligt op gematigde breedten de temperatuur meestal wel tussen de -10 en -25 graden. Optimaal dus voor neerslagvorming volgens het Wegener-Bergeron proces. Bij frontensystemen wordt Ns meestal voorafgegaan door een karakteristieke opeenvolging van steeds lagere en dikkere wolken. Het begint met Cirrus en Cirrostratus, gevolgd door Altostratus en Altocumulus. Daaruit begint het dan te regenen en dan hebben we dus Nimbostratus. Meestal gaat er 3 tot 12 uur overheen tussen het verschijnen van de eerste Cirrus aan de horizon tot het begin van de eerste neerslag. Onder de Ns ontstaat vaak Stratus (Pannus) en soms ook Stratocumulus. Figuur 1. Nimbostratus met matige regen. Er is St Pannus zichtbaar. Zeist, 29 juli :30 In Nimbostratus is vaak weinig structuur te herkennen. De vallende neerslag beneemt meestal het zicht op de wolkenbasis. Onder Nimbostratus zien we vaak karakteristieke Stratusflarden, Stratus Pannus. Deze Stratus zorgt dan nog voor enige structuur in de grijze massa. De reden dat de basis van Nimbostratus vaak weinig structuur vertoont, hooguit wat lichtere en donkere plekken, komt ook door de grote verticale uitgestrektheid van de wolk. Het licht wordt naar alle kanten verstrooid en alles heeft dus ongeveer dezelfde kleur. Figuur 2. Waarneemterrein van de DWD op de Kahler Asten. Nimbostratus met lichte tot matige sneeuwval. 17 december :20. In de wolkenlucht is geen structuur te herkennen. Deze karakteristieke opeenvolging wordt veroorzaakt door de helling van het frontvlak. Deze ligt bij warmtefronten en occlusies meestal tussen de 1/100 en 1/300. Bij koufronten is de helling veel steiler, tussen 1/20 en 1/50. Hoe actiever het front, hoe steiler de helling. 36 Soms ontstaat Nimbostratus uit Cumulonimbus. Wanneer grote buiencomplexen aan het eind van hun leven raken verdwijnt de convectieve activiteit. De wolk regent dan vaak nog enige tijd uit met een vrij gelijkmatige activiteit. Deze vorm van Nimbostratus heet Ns Cumulonimbo- Genitus. We zien dit vaker in berggebieden dan in het laagland. Ook uit Stratocumulus valt soms neerslag. Het verschil met Nimbostratus is, is dat Stratocumulus een scherp omlijnde basis heeft en meestal een duidelijke structuur vertoont. Neerslag in Stratocumulus kan zowel door coalescentie als door middel van het Wegener-Bergeron proces ontstaan. Het weer Uit Nimbostratus valt per definitie neerslag. De neerslag in de wolk begint altijd als sneeuw. Aan de grond kunnen echter verschillende neerslagvormen voorkomen. Wanneer de natteboltemperatuur (de temperatuur die een vallende sneeuwvlok of regendruppel ervaart als gevolg van verdamping) boven nul ligt smelt de sneeuw. Wanneer nu vervolgens de gehele luchtlaag beneden het eerste nulgradenniveau boven nul is regent het aan het aardoppervlak. In Nederland is dit meestal het geval. Bevindt zich echter vanaf aardoppervlak tot op enige hoogte een laag met temperatuur onder nul dan raken de regendruppels in deze koude laag onderkoeld. Bij aanraking met het aardoppervlak of objecten bevriezen ze. We spreken dan van ijzel. Wanneer de

25 sneeuwvlokken gedeeltelijk of grotendeels smelten in de warme laag en vervolgens weer in een laag met temperaturen onder nul terecht komen bevriezen ze meteen weer. Het nog aanwezige ijs werkt immers als vrieskern zodat het ook aanwezige water niet onderkoeld kan raken. Er vormen zich dan brokjes ijs in allerlei vormen, van bijna geheel doorzichtig tot ondoorzichtig. Soms zijn de gedeeltelijk gesmolten sneeuwvlokken nog te herkennen. Deze neerslagvorm heet ijsregen. Wanneer de koude laag dun is, is ook nog vloeibaar water aanwezig wanneer de neerslag de grond bereikt. Figuur 3. Radiosondewaarneming De Bilt van 31 december UTC. Nimbostratus. Het temperatuurprofiel is nat-adiabatisch in een dikke laag. De top van de wolk ligt op ongeveer 5,5 km. In de onderste 400 m is de temperatuur onder 0. Dit noemen we een ijsdriehoek. Daarboven is het tot ongeveer 1500 m boven nul. Tijdens deze radiosondewaarneming viel regen met ijzelvorming. Wanneer de sneeuw gedeeltelijk is gesmolten en vervolgens weer door een laag met temperaturen onder nul valt, bevriest de neerslag weer, er is immers nog ijs aanwezig dat als vrieskern werkt. We krijgen dan te maken met ijsregen. Wanneer de gehele luchtlaag tot aan het aardoppervlak onder nul is sneeuwt het. Hoe kouder de lucht, hoe kleiner de vlokken. Grote sneeuwvlokken ontstaan doordat bij temperaturen rond het vriespunt de afzonderlijke kleine vlokken makkelijk aan elkaar blijven kleven. Nimbostratus vinden we bij de meeste actieve frontale systemen. Zowel bij warmte, kou- als geoccludeerde fronten. Bij het koufront heeft de neerslag vaak een convectief karakter. Dit komt omdat bij een koufront sterkere verticale bewegingen voorkomen dan bij een warmtefront. Wanneer er sprake is van potentiële onstabiliteit kunnen Cumulonimbus en Nimbostratus tegelijkertijd voorkomen. We spreken dan van verscholen Cumulonimbus. Verscholen Cb kenmerkt zich door een plotselinge sterke toename van de neerslagintensiteit en soms ook onweer. De lucht wordt vaak donkerder doordat de verticale uitgestrektheid van de Cb veel groter is dan van de Ns. Het vóórkomen van onweer duidt per definitie op Cumulonimbus. Nimbostratus op satellietbeelden. Nimbostratus is op satellietbeelden vaak niet te onderscheiden van Altostratus of Altocumulus. Het is immers van bovenaf niet te zien hoe dik een wolk is, alleen door dunne bewolking heen bereikt nog straling van onder de wolkenlaag de satellietsensor. Meestal bevindt zich boven een laag Nimbostratus ook nog Cirrus en Cirrostratus. In figuur 4 zien we waar zich de diverse wolkengeslachten bevinden bij een karakteristiek frontaal systeem. In het gebied bij en vooraf gaand aan het occlusiefront (De lijn met afwisselend halve bolletjes en driehoekjes) is Nimbostratus aanwezig. Hier is ook de karakteristieke bewolkingskrul te zien die ontstaat als gevolg van de cyclonale draaiing rondom het lagedrukgebied. Bij het koufront (De lijn met driehoekjes) en het warmtefront (De lijn met halve bolletjes) is dit waarschijnlijk ook het geval, maar hier bevindt zich nog Cirrus boven de lagere bewolking. Zowel in het zichtbaar licht als infrarood is de bewolking licht getint. Het betreft hier dikke bewolking met een hoge koude top. Verscholen Cumulonimbi in een Nimbostratusgebied zijn op satellietbeelden vaak beter te zien dan vanaf de grond. We zien op de satellietfoto dan de toppen van de Cb s boven de Nimbostratuslaag uitsteken. In het zichtbaar licht geven de hoger toppen schaduw op de lagere top van de Ns. In het infrarood zijn de buientoppen lichter (kouder) dan de omgevende bewolking. Figuur 4. Een frontaal systeem op de Atlantische Oceaan ten westen van de Britse Eilanden. Aangegeven is het luchtdrukpatroon aan de grond met frontenanalyse en bijbehorende wolkengeslachten. Boven: Infrarood, onder visueel. 19 november 2006, 12 UTC. Bron: KNMI. 37

26 Het geslacht Stratus Stratus is het laagste wolkengeslacht dat we kennen. In Nederland komt Stratus per definitie alleen voor wanneer de basis 1000 voet (300 m) of lager is. In het buitenland wordt het onderscheid vaak gemaakt op grond van de structuur van de basis van de wolk. De basis kan zich zelfs aan het aardoppervlak bevinden. We spreken van mist wanneer het horizontaal zicht minder dan 1000 m bedraagt. Stratus bestaat meestal uit waterdruppeltjes, maar in zeldzame gevallen uit ijskristalletjes. Uit Stratus valt soms motregen of motsneeuw. Wanneer er voldoende condensatiekernen aanwezig zijn, bijvoorbeeld bij een stad of industriegebied kan dit proces enkele mm neerslag opleveren. Ontstaan en uiterlijk van Stratus Stratus kent een aantal ontstaanswijzen. Het optrekken van mist die door afkoeling van het aardoppervlak is ontstaan is de eerste. In het onderstaande radiosondediagram zien we een stratuslaag aan de grond. In deze situatie was er een mistlaag van ongeveer 50 m dik. Wanneer tijdens mist de bovenlucht zichtbaar is, spreken we meestal pas van Stratus wanneer de mist aan het optrekken is. Bij mist is het meestal niet mogelijk een wolkenbasishoogte te bepalen, in plaats daarvan noemen we het verticaal zicht. Fig. 1. Radiosondeoplating De Bilt, 19 jan UTC. Bron KNMI. Een variant op het optrekken van mist is het condenseren van vocht dat vanaf de aarde verdampt en door zwakke convectie opstijgt. Dit vocht condenseert en ontmoet op geringe hoogte een stabiele laag of inversie. Dit proces is vaak mooi te zien in heuvels of bergen, in de ochtend of tijdens of na regen. Dit soort Stratus is soms moeilijk van Cumulus te onderscheiden. De wolken hebben vaak een gerafeld uiterlijk. Deze wolkensoort noemen we Fractus. Deze Stratus kan op verschillende hoogten voorkomen. De laagste bewolking vormt de jongste Stratus. Als gevolg van verwarming van onderaf trekt de St in de loop van de tijd op. Fig. 2. St Fractus op verschillende niveaus. Milford Sound. Nieuw Zeeland 20 aug De tweede vorm noemen we turbulentiestratus. Deze ontstaat wanneer een vochtige laag nabij het aardoppervlak door een toename van de wind wordt gemengd. De luchtlaag, die aanvankelijk een stabiele temperatuuropbouw had, krijgt hierdoor een onstabiele temperatuuropbouw. Aan de onderkant wordt de laag warmer, aan de top koelt ze af. Wanneer de laag voldoende vochtig is, kan het bovenste deel van de onstabiele laag verzadigd raken en zo vormt zich stratus. Het niveau waarop de bewolking ontstaat heet het mengingscondensatieniveau. Voor een uitgebreidere uitleg hierover verwijs ik naar het 2 e artikel uit deze serie. Een andere vorm van turbulentiestratus ontstaat wanneer een reeds onstabiele luchtlaag door uitstraling of door contact met een koud oppervlak afkoelt waardoor de 28 top van de laag verzadigd raakt. Op de foto in figuur 3 zien we turbulentiestratus die ontstaan is doordat de lucht boven een gletschertong en het aangrenzende gletschermeer is afgekoeld. Fig. 3. Stratus boven een koud oppervlak. Jökulsárlon, zuid-ijsland, 14 aug Foto: Jaap Boelman. De derde vorm van stratus ontstaat door het verdampen van vallende neerslag en tegelijkertijd afkoeling van de laag waardoor de neerslag valt. Deze wolkensooort noemen we St Pannus Het weer Stratus is een typische wolk van de herfst en winter. In deze seizoenen verwarmt de zon het aardoppervlak maar in geringe mate. Er kan zich niet zoals in de lente en zomer, een diepe onstabiele laag vormen. Vaak zien we stratus in de buurt van omvangrijke hogedrukgebieden, die gevuld zijn met relatief warme en vochtige lucht. Het is dan rustig en grijs weer. Soms gaat de stratus over in mist, en omgekeerd natuurlijk. Stratus is hinderlijk voor de luchtvaart. Het beperkt het zicht op de landingsbanen, zowel voor de piloten als voor verkeersleiders, het laatste

27 doordat het horizontaal zicht meestal ook slecht is. De tijd tussen de opeenvolgende landende vliegtuigen wordt dan om veiligheidsredenen vergroot en ook zijn er beperkingen aan het tegelijk gebruiken van meerdere start- en landingsbanen. Omvangrijke en hardnekkige stratusgebieden zorgen in de winter soms dus voor enorme vertragingen in het vliegverkeer omdat er op de luchthavens per uur veel minder vliegtuigen dan normaal kunnen landen. Turbulentiestratus zien we vaak aan het eind van de nacht en in de vroege ochtend. In het zomerhalfjaar lost deze stratus weer snel op wanneer de zon het aardoppervlak en de luchtlaag daarboven voldoende heeft verwarmd. Soms gaat de St over in Cu, meestal ontstaat de Cu later in de ochtend. Bij grote regengebieden kan Stratus in alle jaargetijden en op alle momenten van de dag voorkomen. Meestal ontstaat de stratus pas wanneer het geruime tijd heeft geregend. Dit is de variëteit Pannus. In de warme sector van depressies zien we in het winterhalfjaar vaak stratus, soms onder een laag Sc. Uit St valt soms neerslag. We hebben het dan niet over de neerslag die er uit Ns doorheen valt, maar over motregen of motsneeuw die uit de St ontstaat. Meestal is dit het gevolg van coalescentie. Toch kunnen condensatiekernen voor neerslagvorming in St zorgen. Dit is vooral het geval in de winter wanneer de wolk uit onderkoelde druppeltjes bestaat. In de buurt van steden of industriegebieden valt dan soms in een smalle strook enkele cm sneeuw. In de radiosondewaarneming in figuur 4 zien we een onstabiele stratuslaag. In de bewolking is het temperatuurprofiel nat-adiabatisch. Op deze dag veel viel zeer plaatselijk 1-3 cm motsneeuw. De grens van een dergelijk sneeuwgebied is vaak zeer scherp afgebakend. De St kan in zo n geval geheel uitsneeuwen waarna het helemaal opklaart. De top van een stratuslaag kan in de winter door uitstraling afkoelen. Overdag is te weinig instraling om de afkoeling te compenseren. Als gevolg van dit proces wordt de grenslaag onstabiel. De top van de stratus stijgt en omdat er meestal weinig verdamping plaatsvindt vanaf de grond wordt de laag niet dikker, zodat de basis ook stijgt. Bovendien verliest de grenslaag meestal ook wel vocht door menging met de zeer droge lucht boven de inversie aan de top van de onstabiele laag. Fig 4. Radiosondeoplating De Bilt, 02 feb UTC. In zeldzame gevallen (zeer rustige omstandigheden en meestal zeer lage temperatuur) bestaat St of mist grotendeels uit ijskristalletjes. Deze zijn soms zo groot dat ze naar beneden vallen. Dit noemen we ijsnaalden of diamantstof. Het glinstert in direct licht en het is een zeer bijzonder gezicht. Er zijn soms zelfs halo s in te zien wanneer de zon schijnt. Er valt over te discussiëren we dan in plaats van Stratus niet te maken hebben met Cirrus of Cirrostratus. De wolkenclassificatie op grond van de hoogte geeft hier uitsluitsel: Ci en Cs zijn hoge wolkengeslachten terwijl St een lage wolk is. Stratus op satellietbeelden. Stratus is op beelden in het zichtbare licht zeer goed te herkennen. Het ziet eruit als een witte, egale deken. In gebieden met voldoende reliëf vult de bewolking vaak de dalen terwijl de berg- of heuveltoppen vrij blijven van bewolking. In de veelgebruikte infraroodband van 10,8 µm is Stratus soms moeilijk te herkennen. Dat komt omdat de temperatuur van bovenkant van de wolk vaak weinig verschilt van het onderliggende land- of zeeoppervlak. St is een warme wolk met aan de bovenkant een temperatuur die weinig varieert van plaats tot plaats. St kenmerkt zich dus door het ontbreken van kleurverschillen in de tint. In het landoppervlak zijn er s nachts vaak karakteristieke temperatuurverschillen die je in St niet terug ziet. Op deze manier is St van het wolkenvrije landoppervlak te onderscheiden. Moderne weersatellieten als Meteosat Second Generation hebben de beschikking over meer infraroodkanalen dan de vorige generatie Meteosat. Met MSGbeelden is het mogelijk om s nachts St van hogere wolken te onderscheiden op grond van verschillende stralingseigenschappen in de verschillende infraroodkanalen. De stralingseigenschappen hangen af van de temperatuur van de wolkentop en druppelgrootte. Wanneer St zich onder een andere wolkenlaag als Ns, Sc of Ac bevindt is ze uiteraard op satellietbeelden niet te zien. In de satellietbeelden in figuur 5 zien we een groot gebied met stratus in Rusland. Merk op dat de hogere bewolking rechts in het visuele beeld schaduwen werpt op de stratuslaag. In het infrarood is deze bewolking te herkennen aan de iets lichtere tint die duidt op een lagere temperatuur aan de top. Fig 5. Meteosat-8, IR 10,8 µm (boven) en Hires-Vis (onder) 19 november UTC. Bron: KNMI. 29

28 30

29 Het geslacht Stratocumulus Stratocumulus is een veel voorkomende wolkensoort in het lage niveau. De afkorting is Sc. Bij veel mensen spreken Sc- Velden weinig tot de verbeelding. Deze wolkensoort, die uit waterdruppeltjes bestaat wordt vaak als saai aangemerkt. Toch kan Stratocumulus bij de juiste belichting prachtige lichteffecten vertonen. Sc komt meestal voor in luchtsoorten van maritieme oorsprong. Dit is vaak heldere lucht met goede zichten. Sc wordt aan de bovenkant altijd begrensd door een stabiele laag of een inversie. Ontstaan en uiterlijk van Stratocumulus Stratocumulus ontstaat vaak doordat Cumuluswolken tegen de onderkant van een inversie of stabiele laag uitspreiden. Dit gebeurt vooral wanneer de laag vlak onder de inversie veel vocht bevat en bijna geheel verzadigd is. Dit proces van uitspreiding is soms zichtbaar. We zien de Cumuluswolken dan aan de bovenkant breder worden en zich zijdelings uitspreiden. De vlakke basis van de oorspronkelijke wolk verdwijnt uiteindelijk Deze Sc noemen we Sc Cu-Genitus. Meestal heeft het proces van uitspreiding elders plaatsgevonden en zijn de Sc-Velden met de stroming naar ons toe gekomen. (Figuur 3 ) Wanneer dit soort Sc een hoge basis heeft is ze moeilijk van lage Ac te onderscheiden. Het onderscheid wordt zuiver op de hoogte van de basis gemaakt. De laag kan ook warmer en vochtiger worden doordat de grond door de (diffuse) zonnestraling wordt verwarmd terwijl er tegelijkertijd water vanaf of uit de bodem en vegetatie verdampt. Hoe minder verdamping, hoe dunner de bewolking wordt tijdens het opwarmen van de laag onder de inversie. Wanneer de toename van het vocht de opwarming van de laag niet kan bijhouden, breekt de bewolking en lost uiteindelijk op. Figuur 1. Stratocumulus Cu-genitus, Maarnse Berg, 17 april 2006, 13:15 Bij het uitspreiden van Cu tot Sc zien we soms uitgebreide Mammatus. Figuur 2. Stratocumulus Opacus Mamma, Limbricht 29 april Foto: Thieu Smeets Figuur 3. Radiosondewaarneming van De Bilt van 12 dec 2005, 12 UTC. Aangevoerde Sc. Let op de inversie bij het aardoppervlak, de Sc is op de plaats van de ballonoplating niet vanaf het oppervlak ontstaan. Een andere manier waarop Sc ontstaat is doordat Stratus optrekt. Dit komt voor in de winter wanneer de bovenkant van de St afkoelt. De inversie komt dan door afkoeling aan de wolkentop hoger te liggen en de St gaat over in Sc. Hetzelfde kan ook gebeuren wanneer Stratus van een koud landoppervlak over een warm zeeoppervlak trekt. De laag wordt dan van onderaf verwarmd terwijl tegelijkertijd vocht wordt toegevoegd door verdamping van het warme water. Door de verwarming van de laag wordt de laag waarin convectie optreedt dikker en komt de inversie hoger te liggen. Figuur 4. Het proces van optrekken van St en vervolgens oplossen van Sc door verwarming van onderaf, weergegeven in een radiosondediagram. A 1 en A 2 geven respectievelijk het verloop van de dauwpuntstemperatuur (mengverhouding) en temperatuur van de inversie weer. B toontt het dauwpunt (mengverhouding) in de menglaag, de laag onder de inversie, weer. Deze verandert niet tijdens het proces; aangenomen wordt dat er geen verdamping vanaf de grond plaatsvindt. 1 t/m 4 geven de toestand weer bij oplopende temperatuur (schuine lijnen vanaf de cijfers) in de menglaag. 1: Stratus. Een dikke verzadigde laag (verticale lijn, natadiabatisch profiel) met een basis < 1000 voet. 2: Stratocumulus. De basis is gestegen tot boven 1000 voet. 3: De bewolking breekt. De temperatuurlijn verloopt langs een droogadiabaat en snijdt de dauwpuntslijn 25

30 (B) bij de inversie, de verzadigde laag is nu zeer dun. 4: De bewolking is opgelost. De temperatuurlijn snijdt de dauwpuntslijn niet meer. De lucht is niet meer verzadigd. Boven zee is er ruim voldoende vocht aanwezig. Wanneer koude lucht over warm water stroomt vormt zich Cumulus. Wanneer er vervolgens een inversie op enige hoogte voorkomt, meestal als gevolg van dalende luchtbewegingen in een hogedrukgebied, vormt zich Sc. In maritieme hogedrukgebieden vinden we daarom vaak Sc. Deze Sc speelt een belangrijke rol in de warmtehuishouding van de aarde. In de gordel van subtropische hogedrukgebieden wordt door de Sc een belangrijk deel van de inkomende kortgolvige zonnestraling teruggekaatst. In Nederland is het onderscheid tussen St en Sc puur gebaseerd op de hoogte van de wolkenbasis. Is deze 1000 voet of lager, dan noemen we de wolk Stratus, is de basis hoger dan heet het Stratocumulus. Toch is er een duidelijk verschil. Sc heeft een scherp omlijnde onderkant terwijl deze bij St egaal of diffuus is. vergelijkbaar met die van Altocumulus Lenticularis. Het weer Stratocumulus kan bij verschillende weertypen voorkomen. Wanneer Sc ontstaat door het uitspreiden van Cu wijst op dat een inversie. Meestal blijft het droog. Velden Sc die uit het westen of noorden binnentrekken wijzen meestal ook op droog en rustig weer. Uit Sc kan soms lichte buiige neerslag vallen. Neerslag die puur uit Sc valt ontstaat vrijwel altijd door coalescentie, echte Sc bevat immers vrijwel nooit ijskristallen. Wanneer we neerslagproducerende Sc van bovenaf, van uit een vliegtuig of vanaf een berg, waarnemen zien we soms convectieve wolken uit het Sc-dek opbollen. We hebben dan eigenlijk met Cu of Cb wolken te maken. Dit komt alleen voor wanneer de inversie niet sterk genoeg is om sterke, lokale convectie terug te duwen. Het uiterlijk van de wolk van onderen gezien is Sc. binnen niet al te lange tijd neerslag. Stratocumulus op satellietbeelden. Sc is op beelden in het zichtbaar licht te zien als schollen, soms is een patroon van min of meer regelmatige cellen of banden te herkennen. Soms heeft de bovenkant van de wolk weinig structuur. Op infraroodfoto s is Sc een relatief warme wolk. In grijstinten toont dat meestal als donkergrijs. Wanneer de temperatuur van de top van de wolk weinig verschilt van die van het land of het zeeoppervlak is Sc in het infrarood soms moeilijk te herkennen. In onderstaande foto in het infrarood zien we Sc boven de Noordzee en omgeving. De verschillende grijstinten duiden op een verschillende hoogte van de top van de wolk. De wolken bij de kust van Denemarken hebben een duidelijke celstructuur. Figuur 5 Stratocumulus Lenticularis. Cadrona, New Zeeland, 17 augustus :30 Op het niveau waar de Stratocumulus voorkomt zien we vaak grote temperatuurverschillen en ook verschillen in windrichting- en snelheid. Op deze grensvlakken ontstaan vaak allerlei regelmatige patronen. We zien vaak regelmatige celstructuren (Lacunosus); evenwijdige banden (Radiatus) en golven (Undulatus).In berggebieden komt vaak Sc Lenticularis voor. (Zie figuur 5.) De ontstaanswijze hiervan is Figuur 6. Stratocumulus Virga. Het Streekbos (bij Enkhuizen), 19 november :45, Ook kan er natuurlijk neerslag uit een bovenliggende hogere wolkenlaag door een verder ondoorzichtige laag Sc heen vallen. IJskristallen die in een laag Sc die uit onderkoelde druppeltjes bestaat valt zorgen voor het op gang komen van het Wegener- Bergeron proces en daarmee neerslagvorming/ Soms zien we een opeenvolging van steeds lagere wolken overtrekken, meestal uit richtingen tussen zuid en noordwest. Onder Ac en As verschijnt dan ook vaak Sc. Een dergelijk verloop wijst op nadering van een frontaal systeem. Wanneer de bewolking gestaag dikker wordt, volgt Figuur 7. Stratocumulus boven de Noordzee en aangrenzende delen van West-Europa. Boven IR, 10,8 nm, onder zichtbaar licht. 13 september :45 UTC. Bron: KNMI 26