Meteorologie. Door Leo Jo Estercam. Dankwoord vooraf

Transcriptie

1 Meteorologie Door Leo Jo Estercam 1 Dankwoord vooraf Deze lezing kwam tot stand dank zij de medewerking van Peter Kenis Web-site «Het Wonderlijke weer», de gegevens van het KNMI, Météo France, het boek «La météo de Montagneé van Jean- Jacques Thillet en de WW2010 van het Department of Athmospheric Sciences van de Universiteit van Illinois 2 1

2 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten 3 Klimaatgordels De klimaatgordels zijn begrensd door de kreeftskeerkring, de steenbokskeerkring en de twee poolcirkels. Tropisch klimaat: tussen de twee keerkringen Gematigd klimaat: tussen de keerkingen en de poolcirkels Poolklimaat: tussen de poolcirkels en de polen 4 2

3 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten 5 De dampkring De aarde is gehuld in een deken van gasvormige chemische stoffen die men de dampkring of de atmosfeer noemt 6 3

4 Samenstelling Stof in de lucht Volumedelen cm³ per m³ % Stikstoft N² , % Zuurstof O² , % Waterdamp H²O , % Argon Ar , % Kooldioxide CO² 324 0, % Neon Ne 18 0, % Helium He 5,24 0, % Methaan CH4 2,2 0, % Krypton Kr 1 0, % Stikstofoxide N²O 0,5 0, % Waterstof H² 0,5 0, % Xenon Xe 0,08 0, % Ozon O³ 0,01 0, % 7 Samenstelling Samenstelling van de atmosfeer H²O Ar CO² O² 12% 1,2% 0,9% 003% 0,03% 20,7% N² 77,1% N² O² H²O Ar CO² Ne He CH4 Kr N²O H² Xe O³ 8 4

5 Lagen in de atmosfeer Troposfeer Stratosfeer Mesosfeer Ionosfeer Exosfeer

6 Troposfeer Vanaf het aardoppervlak tot 8,000 (polen) à 16,000 meter (evenaar) Gemiddeld tot 10km hoogte Temperatuur daalt er 7 C per Km Als de temperatuur stopt met dalen noemt men het de tropopause waar de temperatuur 60 C is 11 Stratosfeer Vanaf ± 10km tot 50km hoogte De temperatuur stijgt er van 60 C tot 5 C Hier bevindt zich de Ozonlaag met de hoogste densiteit e rond de 25 km Ozon absorbeert het schadelijke UV licht 12 6

7 Mesosfeer Van 50 to 80 km hoogte Temperatuur neemt af tot 90 C op 80km hoogte waar de Mesopause is 13 Thermosfeer of Ionosfeer Van 80 km to 600 km hoogte Temperatuur stijgt tot 1,500 C De lucht is zo ijl merkt man deze hitte niet De zonnestraling (UV en röntgen) breken de moleculen in + en ionen; deze ionen kaatsen de radiogolven terug naar het aardoppervlak. Hier verbranden stofdelen uit de ruimte die de dampkring binnen dringen. Hier vindt men het Poollicht 14 7

8 Exosfeer Buitenste laag Temperatuur boven de 1,600 C Zeer grote ijlheid 15 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten 16 8

9 Seizoenen en andere kringlopen De hoeveelheid zonlicht die op een bepaald deel van de aarde valt, is bepalend voor het jaargetijde en het klimaat. Variaties komen voort uit de schuine stand van de aardas, de aswenteling en de baan rond de zon 17 Seizoenen 18 9

10 Seizoenen 21 maart: Lente-equinoxequinox Dag en nacht even lang, zon boven de evenaar 21 juni: zomerzonnewende Zon boven de 23.5 Noorderbreedte of de Kreeftskeerkring 23 september: herfst-equinox Dag en nacht even lang, zon boven de evenaar 21 december: winterzonnewende Astronomische winter, zon boven de 23.5 Zuiderbreedte of de Steenbokskeerkring 19 Seizoenen 20 10

11 Mondiale winden De tropen veroorzaken krachtige convecties; warme vochtige lucht stijgt op waardoor langs de evenaar een lage druk gebeid ontstaat. De opstijgende lucht komt aan de tropopause waar zij zijwaards naar depolen afbuigt en gaat afkoelen. Rond de 30 breedtes zakt ze terug naar de Aarde; hier bevinden zich de meeste woestijnen. Een deel keert terug naar de evenaar (passaatwinden); dit zijn de Hadleycellen. Een ander deel beweegt naar de polen. Op 60 ontmoet deze de polaire fronten; dit zijn de Ferrelcellen 21 Mondiale winden 22 11

12 Coriolis effect De luchtstromingen volgen geen rechte wegen van noord naar zuid. Dit komt doordat de draaiing van de aarde een vrij bewegend object of stromende massa in het noorden naar rechts (ten opzichte van de bewegingsrichting) doet afwijken en in het zuiden naar links. Dit effect wordt het Corioliseffect genoemd, omdat het voor het eerst in 1835 werd verklaard door Gustave-Gaspard de Coriolis ( ). Het Corioliseffect maakt dat de wind in hogedrukgebieden in het noordelijk halfrond met de wijzers van de klok mee beweegt en in het zuiden tegen de wijzers in. In lagedrukgebieden draaien de winden in tegengestelde richting. 23 Straalstromen Zij zijn gelegen tussen 9 en 11 km hoogte De interne snelheid kan tot 300km/u bedragen In de zomer verschuiven e ze naar de polen, in de winter naar de evenaar 24 12

13 Straalstroom 25 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten 26 13

14 Frontsystemen en storingen Type fronten Warmtefront Koudefront Occlusiefront Cyclonale en anticyclonale bewegingen Weerkaarten Wolkenfoto s Kaarten 27 Type fronten: Warmtefront Wanneer een warmtefront in een gebied van koude lucht komt, schuift het over de koude lucht heen en koelt af. Hierdoor ontstaan wolken Cirrus Middelbare hoogtewolken Stratus bewolking met neerslag en krachtige wind 28 14

15 Warmtefront

16 Type fronten: Koudefront Hangen samen met lagedruk gebieden en veroorzaken turbulenter weer dan warmtefronten. Als ze in een gebied van warme, minder zware lucht komt wordt deze minder zware lucht met geweld opgetild; dit geeft sterke convectie en er ontstaan grote Cumuluswolken 31 Koudefront 32 16

17 33 Type fronten: Occlusiefront Als een koude front een warmtefront inhaalt onstaat er een occlusiefront

18 Occlusiefront

19 37 Ontwikkeling v/e occlusiefront 1 Koude en warme lucht ontmoeten elkaar 38 19

20 Ontwikkeling v/e occlusiefront 2 De warme lucht schuift langzaam over de koude. Er ontstaat een gebied met lage druk waar het koudefront in schuift. 39 Ontwikkeling v/e occlusiefront 3 De stijgende lucht leidt tot wolken en neerslag en het front begint te draaien

21 Ontwikkeling v/e occlusiefront 4 Het sneller bewegende koudefront begint het warmte front in te halen. Onder de stijgende lucht neemt de druk af en neemt de neerslag toe. 41 Ontwikkeling v/e occlusiefront 5 Als het koudefront het warmtefront inhaalt, ontstaat een occlusiefront. Dit veroorzaakt wisselvallig en winderig weer 42 21

22 Ontwikkeling v/e occlusiefront 6 Het volledig ontwikkelde occlusiefront snijdt de toevoer van warme lucht af. Wind en neerslag nemen af. Als de twee luchtsoorten opnieuw bij elkaar komen, kan het proces weer opnieuw beginnen 43 Cyclonale bewegingen Weersystemen draaien rond Lagedruk gebied: tegenwijzerzin Hogedruk gebied: wijzerzin 44 22

23 Opeenvolgende systemen 45 Voorspellen?? Het voorspellen van het weer is en blijft een zeer moeilijke taak; zie maar naar de dagelijkse voorspellingen welke, al naar gelang de bron, soms volledig verschillend kunnen zijn en vaak dan ook nog helemaal niet uitkomen. Waarom? De reden zijn zeer uiteenlopend: het te voorspellen terrein is te groot, interpretatie van weerkaarten en wolkenfoto s, kennis van het onverwachte enz

24 Wat kunnen wij qua voorspelling? Wat je moet hebben om te beginnen Weerkaarten van de laatste 24 of 48 uur Een kennis van het terrein dat je wil gaan voorspellen Een barometer Een termometer Een paar goede ogen en neus 47 Wat kunnen wij qua voorspelling? 1. Zit je tussen een warm en een koud front, dus weinig bewolking, dan kan je niet voorspellen wanneer de regenzone aankomt (bv. door de barometer) tenzij je de windsnelheid en juiste richting kent waarmee het koude front aankomt

25 Wat kunnen wij qua voorspelling? 2. Nevel in het dal maar helder in de hoogte geeft stabiel weer 3. Worden bij mooi weer de dalen duidelijk zichtbaar en vertroebelt het op grotere hoogte, dan kan een snelle weersverandering optreden 4. Morgenrood laat meestal een zonloze dag volgen 5. Avondrood met lang aanhoudende kleuring betekent goed weer op komst 6. Als s avonds de wolken niet oplossen moet men gedurende de nacht met een weersverslechtering rekening houden 7. Zich hoog opstapelende wolkenmassa s brengen regen of onweer. Als de bovengrens van de wolken een aambeeldachtige vorm heeft, dan vindt meestal snel daarop een hevig onweer plaats 49 Wat kunnen wij qua voorspelling? 8. Als men de donkere wolken al in de voormiddag waarneemt, waarbij deze snel stijgen en groter worden, moet men rekening houden met regen en onweer 9. Schapenwolkjes zijn slecht-weer berichten als zij in een gesloten massa voorbij trekken 10. Veer- en spiraalwolken, die slechts hier en daar aan de hemel zichtbaar zijn, duiden er op dat er geen snelle weersverandering is te verwachten 11. Hakenvormige veerwolken die zich snel tot laaghangende wolken verdichten, geven een snelle weersverslechtering aan 12. Oostenwind betekent aan de Alpen noordzijde meestal dat er goed weer is. 13. Oostenwind betekend aan de Alpen zuidzijde dat er slecht weer op komt

26 Wat kunnen wij qua voorspelling? 14. Westenwinden brengen ketens van lage-druk storingen en daarmee onbestendig weer 15. Zuidenwind brengt aan de noordzijde van Alpen voornamelijk föhn 16. Zuidenwind brengt aan de zuidzijde van de Alpen meestal slecht weer 17. Een koude heldere morgen betekent meestal mooi weer 18. Mist en rijm s morgens zal meestal uitklaren (al naargelang de windsnelheid) naar een mooie heldere dag 51 Weerkaarten We onderscheiden Wolkenfoto s: geven een beeld van de voorbijtrekkende luchtmassa s Weerkaarten 52 26

27 53 Weerkaarten Weerkaarten zijn nu te vinden op de site van het KMI

28 Weerkaarten Gebruik deze kaarten bij het opstellen van uw tocht en lees de voorspellingen. 55 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten 56 28

29 Wolken indeling De oorsprong van de classificatie Fundamentele typen De drie Klassen De 13 Soorten Hoge Wolken Middelbare wolken Lage wolken 57 De oorsprong van de classificatie In 1803 presenteerde de Britse amateur-metereoloog Luke Howard ( ) bij zijn plaatselijke wetenschappelijke vereniging een wolkenindeling die was gebaseerd op de meest voorkomende wolkenvormen

30 De Fundamentele typen CUMULUS Latijn voor «hoop» Afzonderlijke dichte wolken met een vrijwel horizontaal ondervlak kenmerkend voor een onstabiele situatie STRATUS Latijn voor «laag» Aaneengesloten laag van vormloze wolken, aanwijzing voor een stabiele atmosfeer 59 De drie klassen Wolken worden ingedeeld in drie klassen al naargelang de hoogte waar ze voorkomen Hoge bewolking Middelbare bewolking Lage bewolking 60 30

31 De drie klassen (Vervolg) Hoogteklasse Wetenschappelijke Naam Betekenis Gemiddelte Hoogte Hoge Bewolking Cirrus Cirrocumulus Cirrostratus ci cc cs toefje, haarlokje opgebolde toefjes laag, deken van ci m m m Middelbare Bewolking Altocumulus Altostratus Nimbostratus ac as ns hoge, opgetilde stapel hoge, opgetilde deken laag, deken met regen m m m Lage Bewolking Stratus st laag, deken m Stratocumulus sc laag met opbollingen m Cumulus cu hoog, stapel m Cumulonimbus cb stapelwolk met regen m

32 De 13 soorten Vezelachtig Fibratus Met toefjes Uncinus Dik gelaagd - Spissatus Met kantelen - catellanus Vlokken watte Floccus Gelaagd - Stratiformis 63 Hoge Wolken «Cirrus» Cirrus Cirrocumulus Cirrostratus Cirrus provocatus 64 32

33 Cirrus «Ci» Veer of haarlokvorm 8,000 tot 12,000 m Hoogste snelheid (100km/u) Uit ZW of NW en L : slechter na 48 uur Uit O en oplossend : verbetering Bij mooi weer & onregelmatig : stabiel 65 Cirrus «Ci» 66 33

34 Cirrus «Ci» (Bolivia 2016 op 4000m) 67 Cirrocumulus «Cc» Kleine balletjes 6,000 tot 10,000 m Voorbode van een Warmtefront Bijna steeds voorbode van toenemende bewolking en regen Uizondering als ze een gladde rand hebben 68 34

35 Cirrocumulus «Cc» 69 Cirrostratus «Cs» Melkachtige sluier waar de zon/maan door komt 6,000 tot 8,000 m Voorbode van slecht weer Aan de voorzijde van een active depressie 70 35

36 Cirrostratus «Cs» 71 Cirrus provocatus Kunstmatige cirruswolken bestaande uit ijskristallen typisch achter vliegtuigen 7,000 tot 12,000 m Lossen snel op & H : stabiel mooi meer Langzame oplossing : wisselvallig Geen oplossing : toenemende bewolking met regen op komst 72 36

37 Cirrus Provocatus 73 Middelbare wolken - «Alto» Altocumulus Altocumulus Undulatus Altocumulus lenticularis Altocumulus Floccus & Castellanus Buidelwolken Valstrepen Altostratus Nimbostratus 74 37

38 Altocumulus «Ac» Schapenwolken Elementen zijn duidelijk van elkaar gescheiden met gerafelde randen 3,000 tot 6,000 m Nadering van regen en wind 75 Altocumulus 76 38

39 Altocumulus Undulatus Gerafelde rand : regen of sneeuw binnen 4 uur Gepolijste banken : geen grote neerslag 77 Altocumulus Lenticularis Het hoogtepunt van een weersverbetering 78 39

40 Altocumulus Floccus Torentjeswolken of vlokachtige schapewolken zijn vooral in de zomermaanden een voorbode van onweer. Tussen hun verschijning en de weersverslechtering ligt vaak nog een periode van 4 tot 8 uur met fraai zonnig weer. Zweefvliegers, watersporters, bergwandelaars en fietsers moeten bij de verschijning er rekening mee houden dat zij in de loop van de middag gedwongen kunnen worden hun bezigheden voortijdig af te breken. 79 Buidelwolken Wolken met omlaaggerichte buidelvormige uitstulpingen: een bui volgt binnen het uur! Hoe sterker de «mamma»-vorm hoe steviger de bui

41 Valstrepen «Virga» en «Praecipatio» Regen of sneeuw die uit grotere hoogte uit wolken valt als een melksluier. Virga : bereikt het aardoppervlak niet Praecipatio : bereikt de aarde 750 tot 1,500 m 81 Altostratus «As» Schakel tussen de Cs en de onderliggende Ns. Grote horizontale uitgestrektheid 3,000 tot 6,000 m Dun meestal droog Zon/Maan nauwlijks zichtbaar binnen 3 uur regen 82 41

42 Altostratus 83 Nimbostratus «Ns» De klassieke slechtweerwolk Wolkendek met een onscherp uiterlijk Vrijwel onafgebroken regen of sneeuw Als er vormen zichtbaar worden einde van de regenzone in zicht 84 42

43 Nimbostratus 85 Lage Wolken Stratus Mist Stratocumulus Cumulus Cumulonimbus 86 43

44 Stratus «St» Egaalgrijze structuurloze wolkenlaag Bestaan uit heel kleine waterdruppeltjes Hoogstens valt er motregen uit 0 tot 2,000 m Zomer binnendringen van warme vochtige lucht Begeleiders of voorbode van regenwolken 87 Stratus 88 44

45 Mist Stralingsmist: ontstaat door de uitstraling van de aardbodem bij heldere hemel Advectieve mist: wordt aangevoerd Dooimist of Zeevlam: vochtige lucht komt over een koud oppervlak 0 tot 200 m 89 Stralingsmist 90 45

46 Advectieve mist 91 Stratocumulus «Sc» Bij ons het meest voorkomende wolkengeslacht Donkere en lichtere delen Rafelig aan de randen 500 tot 2,000 m Voorjaarswolken dagenlang kan het somber blijven 92 46

47 Stratocumulus 93 Cumulus «Cu» Scherp omlijnde wolken Stapelwolken die lijken op een bloemkool 500 tot 6,000 m Hoe hoger de top, hoe meer waterdamp 94 47

48 Cumulus Typen Cumulus Humilis: kleine voormiddagwolk Cumulus Mediocris: in evenwijdige rijen gerangschikt Cimulus Congestus: bloemkool Er valt bij ons zelden regen uit! Lossen ze s avonds op mooi weer Lossen niet op regenachtig Bij ochtendrood voorbode slecht weer 95 Cumulus 96 48

49 Cumulonimbus «Cb» Meest indrukwekkende 300 tot 15,000 zelfs 20,000 m Top heeft vorm van een aambeeld naar de wind gericht Kan tot in de stratosfeer gaan Delen Top : ijskristallen Midden: sneeuwkristallen Laagste: waterdruppels 97 Processen in de Cb Stijgwinden tot 200km/u Sneeuwvlokken worden verhinderd te vallen en worden opgetild als korrelsneeuw Val- en optilproces kan zich enkele malen herhalen 98 49

50 Cumulonimbus 99 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten

51 Streekgebonden bewolking Föhn Alpenstuw Inversie 101 Föhn Typen Anticyclonale föhn Hogedrukgebied ten Oosten van de Alpen en een wolkenloze hemel Zuidföhn = slechtweer teken (in de Alpen) Cyclonale föhn Atlantisch lagedrukgebeid van Spanje en Frankrijk naar Corsica

52 Föhn 103 Föhn

53 Föhn aan de lijzijde 105 Alpenstuw Alpenstuw is de tegenhanger van Zuidföhn Ontstaan Koude luchtmassa s uit gematigde gebieden of poolstreken, onstabiel tot op grote hoogte, komen vanuit het NW of N het vasteland binnen. Deze wordt tegen de noordzijde van de Alpen geperst waardoor ze extra moeten stijgen. Het resultaat is overvloedige en langdurige neerslag in de vorm van sneeuw in de late herfst, winter en het voorjaar

54 Alpenstuw 107 Inversie Komt vooral voor in de herfst 500, 1,500 of 4,000 m Doet zich voor als boven een koude luchtlaag, die aan het aardoppervlak grenst, een warmere e luchtlaag ligt. Op de grens is er een temperatuurssprong van 5 C tot 10 C omhoog

55 Inversie 109 Inhoud Klimaatgordels De dampkring / atmosfeer De Seizoenen Frontsystemen en storingen Wolken indeling Streekgebonden bewolking Optische effecten

56 Optische effecten Regenboog Corona s Irisatie Halo s Bijzonnen Poollicht 111 Regenboog Enkel zichtbaar als de zon op minder dan 40 staat. Middelpunt van de regenboog even ver onder de horizon als de zon boven de horizon Regendruppels breken het zonlicht 42 : Rood (buitenzijde) 40 : Blauw (binnezijde)

57 Regenboog 113 Regenboog en Nevenregenboog Secundaire boog Straal is 52 Rood aan binnenkant Blauw aan buitenkant Ontstaan door tweevoudige weerkaatsing van de Zonnestralen in de regendruppels

58 Corona Betekent letterlijk «krans» Is een krans die zich rond de zon of de maan aftekent wanneer deze zich schuilt achter een dunne laag bewolking Natuurkundig is het een lichtdiffractie ttz. Een afbuiging van het licht aan de rand van een voorwerp Corona's wijzen op mooi weer met dunne Altostratusbewolking. Corona's zijn eerder een zeldzaam weerverschijnsel 115 Corona

59 Corona (Bolivia 2016) 117 Irisatie Irisatie komt tot uiting in de vorm van een onregelmatig gevormde gekleurde plekken op middelhoge wolken in de buurt van de zon of de maan. Irisatie wijst op mooi weer met dunne Altostratusbewolking of Altocumulusbewolking

60 Irisatie 119 Halo s De belangrijkste fotometeoren zijn de halo's s. Deze doen zich voor in de vorm van kringen, bogen, zuilen of lichtvlekken, veroorzaakt door ijskristalletjes die in de dampkring zweven, zoals in ijle Cirrus-sluiers. Kringen om de zon of maan duiden op Cirrostratuswolken. Die gaan vrijwel altijd vooraf aan een naderend neerslaggebied. April en mei vormen daarbij een uitzondering

61 Halo s 121 Bijzonnen «parhelia» Bijzonnen zijn het resultaat van zonlicht dat door een dunne laag ijskristallen gaat, die zich binnen een Cirruswolk bevinden of op lager niveaus vallen Bijzonnen komen alleen voor als de hexagonale ijskristallen een horizontale oriëntatie hebben. Dat wil zeggen met de grote platte kanten (van het achthoekig ijskristal) naar beneden gekeerd

62 Bijzonnen 123 Poollicht Poollicht, met zijn in stilte verschuivende gordijnen van lichtgevende kleuren die dikwijls een een groot gedeelte van de nachtelijke hemel bedekken, is één van de indrukwekkenste fenomenen van de natuur. Soms neemt het poollicht de vorm aan van een kleurrijke gloeiende boog. Andere keren lijkt het poollicht mysterieus door de hemel te glijden als een golvende waterval van kleuren

63 Poollicht Aurora Australis (Zuiderlicht) Aurora Borealis (Noorderlicht) Ontstaan Elektronen hebben een negatieve lading en worden door het aardmagnetische veld naar de magnetische noorden zuidpool gedirigeerd. Daarom is poollicht een verschijnsel van de hoge breedten, dat voorkomt in twee 'poollichtzones' die ongeveer 20 tot 25 graden van de magnetische noorden zuidpool van de aarde liggen 125 Poollicht

64 Waar verdere informatie? Nederlandstalige Het KMI [ Site van de weerfotografen van de VRT. [ Site met een hele reeks links over weer-mens-dier. [ Engelstalige Weersites: The Meteo Office Homepage [ Franstalige Weersites: Météo France [ Duitstalige Weersites: Zwitserland [ Topin (met life camera s van Zwitserland) [ Amerikaanse Weersites: Yahoo [ San Francisco Life Camera [