10. De invloed van het aardoppervlak
 
De atmosfeer staat niet los van het aardoppervlak. Wat er aan het aardoppervlak gebeurt, heeft voortdurend invloed op de lucht erboven.
Land, zee, vegetatie en stedelijke gebieden reageren allemaal anders op de energie van de zon. Daardoor kunnen temperatuur, vochtigheid en luchtbewegingen van plaats tot plaats verschillen. Voor een weermodel zoals HARMONIE is het daarom belangrijk om niet alleen naar de atmosfeer zelf te kijken, maar ook naar de eigenschappen van het aardoppervlak.  
 
De energiebalans tussen zon, aardoppervlak en atmosfeer 
De zon levert energie aan de aarde. Een deel van de inkomende zonnestraling wordt teruggekaatst, terwijl een ander deel wordt opgenomen door het aardoppervlak en de atmosfeer. Het aardoppervlak warmt hierdoor op en geeft vervolgens weer warmte af aan de atmosfeer. Dit vormt een voortdurende uitwisseling van energie tussen de zon, het aardoppervlak en de atmosfeer 
 
 De energiebalans tussen de zon, het aardoppervlak en de atmosfeer.
 Zonnestraling bereikt het aardoppervlak en de atmosfeer. Een deel van de
 straling wordt teruggekaatst, terwijl een ander deel wordt opgenomen.
 Het aardoppervlak geeft vervolgens warmtestraling af.
 Bron: Cursus Meteorologie (Kees Floor)
 
Land en zee gedragen zich anders 
Niet ieder deel van het aardoppervlak reageert op dezelfde manier
op zonnestraling. Land kan overdag relatief snel opwarmen 
 
De bodem neemt energie op en geeft een deel daarvan af aan de lucht erboven. Water reageert anders. De temperatuur van de zee verandert veel langzamer dan die van het land. 
 
Daardoor kan er een duidelijk temperatuurverschil ontstaan tussen land en zee. Op een zonnige dag kan het land bijvoorbeeld veel warmer worden dan de aangrenzende zee. 
 
Dit temperatuurverschil heeft vervolgens invloed op de luchtbewegingen. Dit kunnen we eenvoudig samenvatten: 
 
De zon warmt het land op, waardoor warme lucht ontstaat die
kan opstijgen. De zee warmt langzamer op dan het land,
waardoor de lucht boven zee relatief koeler kan blijven.  
Het aardoppervlak geeft warmte af 
Wanneer het aardoppervlak door de zon wordt verwarmd, wordt
die energie niet alleen opgeslagen. Een deel van de warmte wordt
door het oppervlak weer aan de atmosfeer afgegeven.
De manier waarop dat gebeurt, hangt af van het soort oppervlak. 
 
Een weiland, bos, stad, droge bodem en wateroppervlak hebben allemaal verschillende eigenschappen. Daardoor kunnen ze onder dezelfde weersomstandigheden toch verschillend reageren. Dit heeft gevolgen voor de temperatuur en de luchtbeweging vlak boven het aardoppervlak. 
 
Warmte en vocht komen in de atmosfeer terecht 
Het aardoppervlak beïnvloedt niet alleen de temperatuur van de lucht, maar ook de hoeveelheid vocht in de onderste luchtlaag. Warmte en vocht
van het aardoppervlak en de zee komen in de onderste luchtlaag terecht. Wanneer vochtige lucht opstijgt, kan deze lucht afkoelen. Wanneer de omstandigheden daarvoor geschikt zijn, kan condensatie ontstaan. Hierdoor kunnen wolken en uiteindelijk mogelijk neerslag ontstaan.
Het proces kunnen we eenvoudig weergeven als: 
 
- Warmte en vocht van het aardoppervlak en de zee komen in de onderste luchtlaag terecht. De vochtige lucht kan opstijgen en  daarbij
  afkoelen, waardoor condensatie ontstaat en wolken en mogelijk neerslag kunnen ontstaan.  
 
In werkelijkheid vinden deze processen tegelijkertijd plaats en beïnvloeden ze elkaar. Een verandering in temperatuur kan bijvoorbeeld invloed
hebben op de luchtbeweging. Die luchtbeweging kan vervolgens warmte en vocht verplaatsen. Daardoor kan de ontwikkeling van bewolking veranderen en daarmee uiteindelijk ook de neerslag. 
 
De onderste luchtlaag 
De directe invloed van het aardoppervlak is vooral belangrijk in de onderste laag van de atmosfeer. Deze wordt de atmosferische grenslaag genoemd. In deze laag vindt voortdurend uitwisseling plaats tussen het aardoppervlak en de lucht. Warmte en vocht worden vanuit het
oppervlak aan de atmosfeer afgegeven. Tegelijkertijd kunnen luchtbewegingen ervoor zorgen dat deze eigenschappen verder omhoog
worden getransporteerd. 
 
Ook turbulentie speelt hierbij een belangrijke rol. Daardoor wordt de lucht in de onderste atmosfeer voortdurend gemengd. Dit is voor HARMONIE belangrijk, omdat juist in deze onderste luchtlaag veel processen plaatsvinden die direct merkbaar zijn aan het aardoppervlak. 
 
Wind wordt beïnvloed door het aardoppervlak  
Ook de wind ondervindt invloed van het oppervlak. Boven een relatief glad oppervlak, zoals open water, is de invloed van de ondergrond anders
dan boven een bos, landbouwgebied of stedelijke omgeving. Gebouwen, bomen en andere obstakels zorgen voor meer weerstand en turbulentie. Daardoor kan de windsnelheid vlak boven het aardoppervlak sterk verschillen van de wind hoger in de atmosfeer. 
 
De invloed van het aardoppervlak op de wind. Boven een glad oppervlak neemt de windsnelheid geleidelijk toe met de hoogte. Boven een ruw oppervlak, zoals een bos, is de invloed van wrijving en turbulentie groter. Hierdoor blijft de windsnelheid dicht bij het aardoppervlak lager en neemt deze pas op grotere hoogte sterker toe. 
Bron: Cursus Meteorologie (Kees Floor)
 
Windsnelheid en turbulentie boven een bos. Dicht bij het aardoppervlak wordt de wind afgeremd door de begroeiing. Door de wrijving en de obstakels ontstaat turbulentie. Met toenemende hoogte neemt de
invloed van het aardoppervlak af en kan de windsnelheid toenemen. Bron: Cursus Meteorologie (Kees Floor)
 
Steden hebben hun eigen invloed 
Ook steden kunnen een duidelijke invloed hebben op de onderste atmosfeer. Gebouwen, wegen en andere verharde oppervlakken kunnen
overdag warmte opnemen en deze warmte later weer afgeven. Een stedelijk gebied kan daardoor anders reageren op zonnestraling dan het omliggende platteland.  Voor een model met een hoge ruimtelijke resolutie is het daarom belangrijk om de eigenschappen van het aardoppervlak
zo goed mogelijk mee te nemen. 
 
Het aardoppervlak verandert voortdurend 
Het oppervlak van de aarde is bovendien niet het hele jaar hetzelfde. In de winter kan sneeuw of ijs aanwezig zijn. In het voorjaar en de zomer verandert de vegetatie. Ook de hoeveelheid vocht in de bodem kan sterk verschillen. Al deze veranderingen kunnen invloed hebben op de
uitwisseling van energie en vocht tussen het aardoppervlak en de atmosfeer.  Het model moet daarom niet alleen rekening houden met de
toestand van de atmosfeer, maar ook met de eigenschappen van het oppervlak waarop die atmosfeer zich bevindt. 
 
Waarom is dit belangrijk voor het weer? 
De invloed van het aardoppervlak werkt uiteindelijk door in de weersontwikkeling. 
 
-  Warmte en vocht van het aardoppervlak en de zee komen in de onderste luchtlaag terecht. De vochtige lucht kan opstijgen
    en daarbij afkoelen, waardoor condensatie ontstaat en wolken en mogelijk neerslag kunnen ontstaan.
 
In werkelijkheid vinden al deze processen tegelijkertijd plaats en beïnvloeden ze elkaar. Een verandering in temperatuur kan bijvoorbeeld invloed hebben op de luchtbeweging. Die luchtbeweging kan vervolgens warmte en vocht verplaatsen. Daardoor kan de ontwikkeling van bewolking veranderen en daarmee uiteindelijk ook de neerslag.
 
Land, zee en atmosfeer vormen één systeem 
We kunnen de atmosfeer daarom niet los zien van het aardoppervlak. De zee kan warmte en vocht leveren. Land kan overdag sterk opwarmen. Vegetatie kan vocht aan de atmosfeer afgeven en steden kunnen warmte vasthouden. Tegelijkertijd beïnvloeden bomen, gebouwen en andere oppervlakken de wind en turbulentie. Al deze processen hebben invloed op de lucht erboven. HARMONIE probeert deze wisselwerking mee te
nemen in zijn berekeningen.
 
-  Het weer ontstaat dus niet alleen in de atmosfeer. Ook het aardoppervlak speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling van  
   temperatuur,  wind, vochtigheid, bewolking en neerslag.
 
Samengevat
Het aardoppervlak heeft voortdurend invloed op de atmosfeer. Land, zee, vegetatie en stedelijke gebieden reageren verschillend op de zon en beïnvloeden daardoor de temperatuur, vochtigheid en luchtbeweging. Warmte en vocht kunnen vanuit het aardoppervlak in de atmosfeer terechtkomen en bijdragen aan de vorming van wolken en neerslag. HARMONIE moet daarom niet alleen de atmosfeer berekenen, maar ook rekening houden met de eigenschappen en veranderingen van het aardoppervlak.
 
Het aardoppervlak en de atmosfeer veranderen voortdurend. Ook nieuwe waarnemingen blijven binnenkomen. Daarom kan een modelberekening niet voor altijd hetzelfde blijven. In hoofdstuk 11 bekijken we waarom HARMONIE steeds opnieuw wordt
uitgevoerd en hoe nieuwe modelruns tot stand komen
 
← Hoofdstuk 9 Index Harmonie Hoofdstuk 11 →