Basis cursus weerkunde

Transcriptie

1 Basis cursus weerkunde kbf kader opleiding 1

2 doelstelling U aan te zetten om elke dag naar boven te kijken en te leren wat de lucht en de wolken allemaal te vertellen hebben Uit het wolkenbeeld conclusies kunnen trekken Het kunnen interpreteren van weerkaarten (hiermee stoppen we)

3 doelstelling Echter in de bergen hebben we soms (en/of zeker niet overal) geen informatie via weerkaarten in de bergen zullen we het dus moeten stellen met de informatie die we op voorhand verzamelen, thuis dus de evolutie in het wolkenbeeld de evolutie af te lezen op onze hoogtemeter de informatie van de locale bevolking/de hüttenwirt/ het weerstation in de hut Informatie via smart phone in geval van voldoende dekking

4 Waarom is weerbepaling en weersvoorspelling cruciaal? Een foutieve inschatting kan levensbedreigend zijn hoeveelheid neerslag, steenslag, Bliksem bij ferratas in de winter bepaalt het soort weer in grote mate het lawinegevaar en het soort lawine (vooral Schneebrett lawines)

5 Programma De atmosfeer en de grote luchtbewegingen De 3 weermakers temperatuur vochtigheid luchtdruk Luchtsoorten en luchtbewegingen in Europa Stabiliteit - instabiliteit Wolken en wolkensoorten Fronten en storingen Inversies (als we zo ver Paul geraken) Leysen

6 De aardatmosfeer De atmosfeer en de grote luchtbewegingen samenstelling: 78% N 2, 21% O 2, 1% CO 2 en andere 2 grote lagen onderaan: troposfeer: hier wordt het weer gemaakt dikte evenaar: 16 tot 18 km dikte aan de polen: 6 to 8 km Stratosfeer: bovenliggende laag waar diffusie processen gebeuren daarboven: de mesosfeer en exosfeer

7 De atmosfeer en de grote luchtbewegingen Gemiddeld temperatuurverloop hier doorheen grond: 10 C aan tropopauze: -75 C aan stratopauze: 10 C aan mesopauze: C hierboven: graduele stijging tot 700 (s nachts) en 1500 C (overdag): het gebied van de thermosfeer tot de exosfeer

8 8

9 Aan evenaar: 16 km Aan polen: 6 à 7 km Bij ons: 12 km Hoogte van tropopauze Dus de luchtdikte is niet overal dezelfde Dus een bergtop aan de evenaar en een even hoge berg aan de polen zullen een gans andere lucht druk hebben Dit heeft grote gevolgen ook voor bergbeklimmers

10 16 km 10 km 7 km Aan de polen Onze breedte graad Aan de evenaar

11 De atmosfeer en de grote luchtbewegingen De grote luchtdikte aan de evenaar versus de kleine luchtlaagdikte aan de polen: afglijding = primaire wind krachten te wijten aan drukgradient (wind gaat van hoge druk naar lage druk kracht te wijten aan aardrotatie (coriolis krachten) middelpuntvliedende kracht In realiteit: 3 Windgebieden

12 Laat ons dit even bekijken: de grote winden rond aarde De atmosfeer en de grote luchtbewegingen de windverdeling rond hoge en lage drukgebieden en de windsnelheid

13 De atmosfeer en de grote luchtbewegingen

14 Coriolis aan het werk Coriolis effect = sum van de lokale beweging van de lucht + de rotatie van de aarde Lokale bewegingen van lucht zijn te wijten aan lokale thermiek, zeestromingen, jet streams, Het resultaat zijn lokale gebieden waar de lucht stijgt en gebieden waar de lucht daalt, Stijgende lucht = lage druk lucht of cycloon Dalende lucht = hoge druk lucht of anticycloon

15 Coriolis aan het werk : het gevolg De wet van Buys-Ballot: als je de wind in de rug hebt ligt het hogedruk gebied aan je rechterkant

16

17 Isothermen en isobaren Isothermen Zijn lijnen op de landkaart waar de temperatuur hetzelfde is Isobaren Zijn lijnen op de landkaart waar de luchtdruk hetzelfde is Beiden zijn te vergelijken met de hoogtelijnen op een topografische kaart, maar isobaren en isothermen evolueren slechts per honderden km, dus de gradiënt is veel kleiner

18 niet alle hoogteinformatie wordt door hoogtelijnen weergegeven hoogtelijnen dicht bij elkaar steile helling hoogtelijnen op regelmatige afstand gelijkmatige helling

19 De atmosfeer en de grote luchtbewegingen Resultaat (op het noordelijk halfrond) de aarde is verdeeld in een aantal grote windzones de wind draait met de wijzers mee rond een hogedrukgebied en van boven naar beneden de wind draait tegenwijzerzin rond een lagedrukgebied en van beneden naar boven wet van Buys-Ballot: Als je de (echte) wind in de rug hebt ligt het hogedruk gebied aan je rechterkant de windsnelheid neemt toe naarmate de isobarlijnen dichter bijeen liggen

20 De atmosfeer en de grote luchtbewegingen Resultaat (op het zuidelijk halfrond) de aarde is verdeeld in een aantal grote windzones de wind draait met de wijzers mee rond een lagedrukgebied en van beneden naar boven de wind draait tegenwijzerzin rond een hogedrukgebied en van boven naar beneden wet van Buys-Ballot Als je de (echte) wind in de rug hebt ligt het hogedruk gebied aan je linkerkant de windsnelheid neemt toe naarmate de isobarlijnen dichter bijeen liggen

21

22 Noordelijk halfrond!

23

24 De wet van Buys-Ballot: als je de wind in de rug hebt ligt het hogedruk gebied rechts van je en het lagedruk gebied ligt dan links van je

25 Vroegjaar storm 25

26

27

28

29

30 Bft Benaming m/s knopen km/u Kenmerken 0 Windstil <0.2 < 1 < 1 1 Zwakke wind Rook stijgt (recht) omhoog Rookpluimen geven richting aan 2 Zwakke wind Bladeren ritselen 3 Matige wind Matige wind Vrij krachtige wind Bladeren, twijgen voortdurend in beweging Stof en papier dwarrelen op Takken maken zwaaiende bewegingen 6 Krachtige wind Grote takken bewegen 7 Harde wind Bomen bewegen 8 Stormachtige wind Twijgen breken af 9 Storm Zware storm Zeer zware storm Orkaan >32.6 >63 >117 Takken breken af, dakpannen waaien weg Bomen worden ontworteld Uitgebreide schade bossen en gebouwen Niets blijft meer overeind

31 De drie weermakers: temperatuur Bron van alle warmte: de zon enegieflux zon = 1 sterren: 10-8 aardbinnenste: 10-4 de zon zendt een gans spectrum van golflengten uit de opwarming van de onderste luchtlagen komt vooral door de uitstraling vanuit de aarde in de langere golflengten

32 De drie weermakers: temperatuur De schommelingen in temperatuur: de draaiing van de aarde (1 x per 24 uur) de draaiing rond de zon (1 x per jaar) de baan is licht elliptisch in de winter is de afstand aarde-zon het kleinst, maar de zonne-invalshoek het meest ongunstig de hellingshoek van de aardas tov het zon-aarde vlak: deze hellingshoek speelt een grote rol het tijdstip van de dag: dagelijkse zonne-instraling de bewolking

33

34 De drie weermakers: temperatuur Er zijn 3 soorten uitwisseling van energie geleiding: bvb in bovenste 1m van de oceanen convectie bvb de golfstroom fronten convectie (in de zomer) straling en weerkaatsing van de 100% instraling wordt 34% weerkaatst wordt 47% geabsorbeerd in de aarde en terug uitgestraald wordt 19% in de atmosfeer via chemische reacties omgezet resultaat: er is een dagelijkse schommeling

35

36 Belangrijke tip De sterkste convectie is tussen en uur Als je na u à u vertikale wolkenvorming begint te zien, zal er meestal geen probleem zijn Als je beduidend vóór uur al redelijke stapelwolken ziet, is de kans groot dat ze zich zullen ontwikkelen tot (hevig) onweer, zeker: In de zomer, bij warm weer Als de luchtvochtigheid hoog is

37 Enkele belangrijke regeltjes In de lagere luchtlagen neemt de temperatuur af met de hoogte: de temperatuurafname is 1 C per 100 m voor droge lucht de temperatuurafname is 0,5 C per 100 m voor vochtige lucht (bij nat weer dus) dit is dus belangrijk als je een groot hoogteverschil wil overbruggen!! Bvb kabelbaan Chamonix (1500 m) - Aiguille du Midi (3800 m) in de zomer = = 2 C!!

38 Enkele belangrijke regeltjes Op een weerkaart worden gebieden waar een gelijke temperatuur heerst aangeduid met isotermen de isoterm van 0 C is een belangrijk gegeven stel de isoterm van 0 C ligt op 2500 m hierboven vriest het (en blijft de sneeuw dus goed) hieronder dooit het (en smelt de sneeuw) zorg ervoor dat je zo mogelijk altijd boven de 0 C isoterm bent bij moeilijke tochten, om met de sneeuw geen moeilijkheden te hebben!! na de middag is er altijd meer gevaar op steenslag omwille van lossmelten

39 De drie weermakers: vochtigheid Water komt in de drie vormen voor in de verschillende wolkenvormen zeer kleine ijskristallen in de hoge wolken (cirrus) Hagelstenen (cumulonimbus) water in de lagere vormen (nimbus) damp in de wolk overgangen Sublimatie (in de 2 richtingen) komt veel voor in de bergen (rijmvorming) De overgang van water van de ene naar de andere vorm is bepalend voor het soort weer dat we gaan krijgen (bvb Föhn - zie later)

40 De drie weermakers: vochtigheid Oplosbaarheid van water in de lucht We hanteren relatieve vochtigheid (in % tov maximale opname): % RV Per daling van 10 C van vochtige lucht stijgt de RV met een factor 2:» gr water» gr water» gr water» gr water» 10 7,7 gr water dit fenomeen is zeer belangrijk bij de doortocht van een front!!

41

42 42

43

44 De drie weermakers: luchtdruk De luchtdruk wordt bepaald door: de hoogte van de luchtkolom hoe hoger we zitten, hoe kleiner de luchtkolom en dus hoe lager de luchtdruk bij dezelfde hoogte is de druk van warme lucht lager dan van koude lucht (effect van densiteit) De gemeten luchtdruk is de som van de luchtkolom en een bijkomende opwaartse of neerwaartse luchtbeweging Luchtdruk is de gemakkelijkste indicator voor goed of slecht weer - en uw hoogtemeter is een barometer!!! Gebruik hem er dan ook voor!!

45 De drie weermakers: luchtdruk Gebruikelijke meeteenheid in mm Hg : normale waarde MSL: 760 mm Hg in mbar / hpa : 1013 mbar (voor stilstaande luchtkolom) meestal wordt de druk herleid tot deze op zeeniveau om te kunnen vergelijken: bekijk goed de barometer in de hut!! Op weerkaarten worden gebieden van gelijke druk aangeduid met isobaren. Tussen 0 en 4000 m (gans de Alpen dus) zakt de luchtdruk met 10 mbar per 100 meter de dagschommeling van temperatuur komt overeen met een schijnstijging van 10 meter

46 De drie weermakers: luchtdruk Voor de wiskundigen: De juiste formule: (voor de stilstaande luchtkolom en zonder effect van krachten) P = P 0 x e Mgh/RT Met: M = 29 k/kmol g = 9,81 m/s² h = hoogte in m R = gasconstante : 8314 J/kMol.K T = temperatuur in K P 0 = druk op zeeniveau e = 2,718 Benaderend: P = P 0 x (-0,0226h + 1) 5,26 Met: h= hoogte in km

47 De drie weermakers: luchtdruk In een hogedruk gebied daalt de luchtmassa warmt ze op (fietspomp effect) en dus daalt de relatieve vochtigheid en dus zal de bewolking afnemen is de windrichting +/- in uurwerkzin rond de kern van het hogedruk gebied

48 De drie weermakers: luchtdruk In een lagedruk gebied stijgt de luchtmassa koelt ze af dus zal de relatieve vochtigheid stijgen bij overschrijden van de max. oplosbaarheid zal condensatie optreden (als er condensatiekernen zijn) is de kans op neerslag groot de wind blaast opwaarts tegen-uurwerk-zin mooi voorbeeld: convectie en Cb vorming

49 Zomer onweer als gevolg van convectie

50 50

51 51

52 52

53 53

54 De hoogtemeter Is gewoon een barometer, dus meet luchtdruk Heeft een interne curve gebaseerd op de getoonde formule/ de ISA Als de barometer een lagere lucht druk meet, weet hij niet of dat dit te wijten is aan: Jezelf die hoger gaat/klimt Je in een thermiek zone zit Er een lage druk gebied aankomt Je een warmtefront over je heen krijgt Waar op de wereld je bent (hoogte tropopauze!) Je zult dus de barometer regelmatig moeten bijstellen : dit betekent inwendig dat je de ln(h, p) kurve verplaatst

55 De drie weermakers: luchtdruk De hoogtemeter is een barometer met een schaal in meter hoe lager de luchtdruk hoe hoger de uitgelezen hoogte gezien het weer soms variabel is moet je de hoogtemeter her-ijken bij elk zeker punt dat je onderweg tegenkomt op een bergtop op de kruising van een hoogtelijn en een markant punt een kapel, wegkruising, als bij gelijke plaats de hut stijgt, daalt de luchtdruk dit regeltje moet je permanent in het oog houden (overgang luchtdruk avond - ochtend)

56 De drie weermakers samen In de meeste hutten hangt een weerstation thermometer barometer, normaal herleid naar zeeniveau als >1013 mbar: hoge druk als >1013 mbar: lage druk hou de evolutie in de gaten!!! Hygrometer meet de relatieve vochtigheid (rv) zorg dat je het totaalbeeld van de drie gegevens kunt interpreteren!!!

57 Luchtsoorten en luchtbewegingen Bepalen de grote lijnen van de weersevolutie voor de komende dagen 5 hoofdsoorten van een luchtsoort maritiem-polaire lucht (mp) arctische lucht (A) continentaal-polaire lucht (cp) continentaal-tropische lucht (ct) maritiem-tropische lucht (mt)

58

59

60 Mooi voorbeeld van arctische lucht

61 Nog arctische lucht

62 Mooi voorbeeld van maritiem polaire lucht

63 Maritiem polaire lucht

64 Mooi voorbeeld van maritiem tropische lucht

65 Mooi voorbeeld van continentaal Paul polaire Leysen lucht

66 Continentaal polaire lucht

67 Mooi voorbeeld van continentaal tropische lucht.

68 Nu brengen we alle ingredienten samen: Stabiliteit - instabiliteit wolken en wolkensoorten fronten en storingen

69 Stabiliteit - Instabiliteit Een luchtgebied zal opstijgen als het naar boven geduwd wordt via een front via het relief (föhn - zie verder) als het van onder uit wordt opgewarmd (thermiek/convectie) het warmer is dan zijn omgeving (densiteit) door te stijgen zal het luchtgebied afkoelen, zijn max. relatieve vochtigheid bereiken en er zal condensatie optreden. = instabiliteit: Dit is de typische situatie in een lagedruk gebied

70 Een luchtgebied zal dalen als: Stabiliteit - Instabiliteit het niet meer van onderuit wordt opgewarmd het voorbij het hoogste punt in het relief gepasseerd is het kouder is dan zijn omgeving door te dalen zal het luchtgebied opwarmen, zijn relatieve vochtigheid zal dalen, eventuele condensatie zal verdampen = stabiliteit: dit is de typische situatie in een hogedruk gebied

71

72 72

73 Hoge druk gebieden en lage druk gebieden voeden elkaar!!!

74 74

75 Wolken Wolken vertellen ons zeer veel over het actuele weer Evolutie van het wolkenbeeld laat ons toe om, samen met onze hoogtemeter (= barometer) een vrij precies idee te krijgen van de weersevolutie voor de komende 8 à 12 uren.

76 De 10 hoofdwolkensoorten Verticale ontwikkeling cumulus tussenvorm Horizontale ontwikkeling stratus Hoog in de atmosfeer cirro ijs Cirrocumulus CC (schapenwolkjes) Cirrus Ci (windveren) Cirrostratus Cs (zon-doorschijnend, halo rond de zon) Middelhoog in de atmosfeer alto gemengd Laaghangend water Altocumulus Ac (dikke schapenwolken) Cumulus Cu (afzonderlijke stapelwolken) Stratocumulus Sc (Continu lappendeken) Altostratus As (zon is melkwit doorheen de wolk te zien) Stratus St (aaneengesloten laag, mistig) Extra toevoeging Nimbo neerslag Cumulonimbus Cb (torenhoge regenwolk) Nimbostratus Ns (gelaagde regenwolk)

77 De verschillende wolkengeslachten 77

78 Wolken soorten Belangrijkste referentie: : officiele wolken atlas waarin alle wolken uit de 10 generische definities (genera) duidelijk afgebeeld worden De atlas geeft zeer veel nuttige informatie

79

80 Cirrus C fibratus C uncinus Cirro cumulus Cirrostratus Hoge wolken : ijswolken

81 Middelhoge wolken Altocumulus Altostratus

82 Nimbostratus Altocumulus castellanus Middellage wolken

83 Lage wolken Cumulus Cumulus humilis Cumulus mediocris Cumulus congestus Cumulonimbus Cumulonimbus calvus Cumulonimbus capilatus Stratocumulus Stratus

84 Fronten - storingen Bij overgang van één luchtsoort naar een andere worden plotse wijzigingen in meteorologische elementen zichtbaar. Het overgangsgebied heet front koudefront: koude lucht dringt binnen een stabiel warmer gebied en duwt deze warme lucht relatief snel naar boven warmtefront: warme lucht botst tegen een kouder gebied en glijdt ertegenaan naar boven occlusie: een nakomend koudefront haalt een warmtefront in en produceert een sector met hogere temperatuur

85 Fronten - storingen De overgangen in fronten zijn belangrijke indicatoren van een omslag in weerbeeld produceren een zeer karakteristieke evolutie in het wolkenbeeld zijn zeer goed herkenbaar zijn voor de bergwandelaar/klimmer die bovendien zijn hoogtemeter in het oog houdt, een perfecte indicator die hem toelaat de juiste conclusies te trekken: ga ik op stap blijf ik in de hut

86 Fronten - storingen Warmtefront een warmere luchtsoort die botst tegen de aanwezige koude lucht omwille van lagere densiteit glijdt de warme lucht boven de koude lucht deze opglijding speelt zich af over een afstand van meerdere 100-en km

87

88 zomer: oplossen wolken, Paul Leysen vorming Cu Fronten - storingen Weerbeeld warmtefront: stratiforme bewolking voor de passage: wolkovergang: cirrus - cirrostratus - altostratus - nimbostratus: motregen en regen graduele temperatuurstijging relatief snelle luchtdrukdaling doortrekken front: dichte motregen, laag wolkendek (St) na passage front laaghangende stratus winter: veel wolken, veelal ongunstig

89

90 Fronten - storingen koudefront een koudere luchtsoort die botst tegen de aanwezige warmere lucht omwille van hogere densiteit kruipt de koude lucht onder de warmere lucht en forceert deze naar boven deze opduwing is relatief ontstuimig speelt zich af over een afstand van enkele 100-en km

91 Fronten - storingen Weerbeeld koudefront : cumuliforme bewolking voor de passage: wolkovergang: verspreide cirrus - altocumulus - nimbostratus en cumulonimbus: (felle) regen eerst luchtdrukdaling doortrekken front: regen, hagel, rukwinden na passage front wolkendek klaart op: bewolkt met opklaringen (subsidentie) stijging luchtdruk (hogere densiteit van koude lucht) weersverbetering meestal van korte duur (8-12 uur)

92 92

93 Weerbeeld occlusie Fronten - storingen combinatie van warmtefront en koude front 2 soorten: warmteocclusie koudeocclusie occlusies betekenen een warme sector in de hogere luchtlagen ongunstig in de zomer: lucht kan niet stijgen en zal meer en meer vervuilen zorgen voor een meteorologische stabiliteit en blijven soms lang hangen

94 94

95 Samengevat...

96 Fronten - storingen Speciaal geval in de bergen: Föhn Is onlosmakelijk verbonden met relief (= gebergte): föhn is het gevolg van het overtrekken over een bergrug door een vochtige luchtmassa Bij het gedwongen stijgen zakt de temperatuur tot condensatieniveau bereikt is: neerslag volgt. Gevolg een vermindering van het watergehalte van de wolk Bij het dalen langs de andere zijde van de berg zal het water eerder verdampt zijn en de wolkenbasis zal dus hoger liggen

97 Speciaal geval in de bergen: Föhn resultaat: hogere wolkenbasis hogere temperatuur kleinere vochtigheid Fronten - storingen typische wolken aan de lijzijde: lensvormige föhnwolken (föhnvissen) föhnwolken duiden altijd op de komst van langdurig slecht weer!!

98 98

99 99

100 100

101 Inversies Een inversie is de omkering van een normale toestand: Normaal is de lucht kouder bij toenemende hoogte Bij een inversie zit op een zekere hoogte een luchtlaag die warmer is dan deze eronder Als gevolg hiervan kan de luchtlaag eronder niet verder stijgen en wordt geblokkeerd. Dit uit zich meestal in een laaghangende condenserende luchtlaag die er dagen/weken kan blijven hangen, met sterke luchtvervuiling als gevolg

102 inversies Dikwijls ontstaat een inversie in het late najaar bij hogedrukweer (open weer) doordat de luchtlaag bij de grond extreem afkoelt en het normale temperatuursverloop verstoord wordt. Het karakteristieke gegeven van een inversie Aan de grond: natte, koude lucht, veel mist (lage stratus, grijs weer), slecht zicht, stinkende lucht (smog) Boven de stratus laag: (zeer) mooi weer!, gemakkelijk 10 en meer C warmer Eigen aan de late herfst en de grootste oorzaak van CO vergiftiging!!

103 Wolkenpatroon bij inversie 103

104 104

105 Zijn een combinatie van de IR satelliet beelden: warmtefoto Weerkaarten de radar satelliet beelden: storingsfoto de vertikale luchtwaarnemingen (sonderingsdiagram) observaties van honderden stations uitgezet ge-extrapolleerd met wiskundige modellen de verschillende weerkaarten (nu - binnen 12u - binnen 24 u - binnen 36 u) laten een nauwkeurige weersvoorspelling toe bevatten aanduidingen van isobaren en de fronten

106 Weersinformatie voor iedereen Weerbericht: radio, TV, via SMS Internet site van KMI: observaties en weerberichten: actueel site KNMI: uitstekende weerkaarten ecmwf: 3 tot 6 dagen vooruit: alle weer apps (AccuWeather, Morecast,,,,) Lokale berichten lokale bevolking lokale meteo de hüttenwirt!

107 Enkele handige weertips... Indien men een sterke daling van luchtdruk vaststelt is spoedig slecht weer op komst. Wanneer het in het dal helder is en in de hoogte tegelijkertijd betrekt duidt dat op een weersverandering. Wanneer het in het dal nevelig is maar hoger helder, blijft het weer stabiel Verandert het blauw van de hemel snel in grijs, dan moet men rekening houden met opkomende bewolking/regen en in de zomer onweer. Als een derde van de bewolking uit föhnwolken bestaat, zal het weer binnen 24 uur voor een langere tijd slecht worden. Een koude, heldere morgen betekent meestal mooi weer Veer- en spiraal wolken die slechts hier en daar zichtbaar zijn duiden erop dat er geen snelle weersverandering zal zijn

108 Nog enkele regeltjes Als de lucht voor 5/8 blauw is stijgt de temperatuur met 2.5 C per uur in de zomer Per C warmer aan de grond zal de wolkenbasis 125 m hoger ligger de wolk moet minstens 1 km dik zijn voor er effectief regen uitvalt