13. HARMONIE in de praktijk
 
In de vorige hoofdstukken hebben we stap voor stap gezien hoe HARMONIE werkt. Het model verdeelt de atmosfeer over een driedimensionaal rekenrooster, gebruikt actuele waarnemingen om de beginsituatie vast te leggen en berekent vervolgens hoe de atmosfeer zich volgens de natuurkundige wetten verder kan ontwikkelen. Maar waarvoor worden al deze berekeningen uiteindelijk gebruikt?
 
De gegevens uit HARMONIE vormen een belangrijke bron van informatie voor het beoordelen van de weersontwikkeling. De berekende waarden kunnen worden weergegeven op weerkaarten en helpen meteorologen om verwachtingen te maken voor verschillende weersverschijnselen.
 
Het voorspellen van neerslag
Een van de bekendste toepassingen is het voorspellen van neerslag. HARMONIE berekent waar en wanneer volgens het model neerslag kan
ontstaan en hoe een neerslaggebied zich kan ontwikkelen. Deze informatie kan worden weergegeven op neerslagkaarten.
 
Vooral bij buien is een model met een hoge ruimtelijke resolutie interessant. Buien kunnen klein zijn en zich snel ontwikkelen.
Een fijnmazig rekenrooster biedt meer mogelijkheden om dergelijke kleinschalige structuren te beschrijven. Toch blijft de exacte positie van een afzonderlijke bui moeilijk te voorspellen. Zoals we in hoofdstuk 9 en 12 hebben gezien, kunnen kleine verschillen in de atmosfeer later tot
merkbare afwijkingen leiden.
 
Wind en windstoten
Ook voor windverwachtingen levert HARMONIE belangrijke informatie. Het model berekent onder andere: windrichting, windsnelheid en
veranderingen van de wind met de hoogte. Deze informatie kan worden gebruikt om verwachtingen te maken voor de wind aan het
aardoppervlak.Dat is bijvoorbeeld belangrijk voor
 
- de scheepvaart, luchtvaart, wegverkeer, evenementen en de algemene weersverwachting.
 
Voor Nederland is ook de invloed van de Noordzee belangrijk. De overgang tussen land en zee heeft invloed op temperatuur, wind en vochtigheid.
De hoge resolutie van HARMONIE maakt het mogelijk om deze verschillen gedetailleerder in de berekening mee te nemen.
 
Temperatuur
HARMONIE berekent ook de ontwikkeling van de temperatuur. Daarbij houdt het model rekening met verschillende processen, zoals:
 
- de invloed van de zon
- de eigenschappen van het aardoppervlak
- de uitwisseling van warmte tussen de atmosfeer en het oppervlak
- de beweging van lucht
 
Daardoor kunnen temperatuurverschillen tussen verschillende gebieden worden berekend. Zo kan de temperatuur langs de kust anders zijn dan verder landinwaarts, omdat land en zee verschillend reageren op de opwarming door de zon.
 
Bewolking
Ook bewolking maakt deel uit van de modelberekening. Wolken hebben invloed op de hoeveelheid zonnestraling die het aardoppervlak bereikt en
op de manier waarop warmte in de atmosfeer wordt uitgewisseld. Daarom hangen bewolking, temperatuur en vochtigheid nauw met elkaar samen.
HARMONIE probeert deze processen gezamenlijk te berekenen.
 
Onweer en zware buien
Bij situaties met zware buien kan HARMONIE aangeven of de omstandigheden volgens het model gunstig zijn voor de ontwikkeling van convectie.
Daarbij spelen onder andere een rol:
 
- temperatuur, vochtigheid, luchtbeweging, windrichting, windsnelheid, en de stabiliteit van de atmosfeer.
 
Het model kan daarmee laten zien dat de omstandigheden gunstig zijn voor zware buien. Dat betekent echter niet dat exact kan worden
voorspeld waar iedere afzonderlijke bui zal ontstaan. De atmosfeer blijft daarvoor te complex.
 
Mist en lage bewolking
Ook weersverschijnselen dicht bij het aardoppervlak kunnen met behulp van modelberekeningen worden onderzocht. Denk bijvoorbeeld aan:
 
- mist, lage bewolking, lokale temperatuurverschillen en omstandigheden waarbij gladheid kan ontstaan.
 
Juist in de onderste lagen van de atmosfeer kunnen kleine verschillen in temperatuur en vochtigheid grote gevolgen hebben.
Daarom zijn de verticale lagen en de wisselwerking met het aardoppervlak, die we eerder in dit cursusboek hebben besproken, zo belangrijk.
 
De invloed van de Noordzee
Voor Nederland speelt de Noordzee een belangrijke rol. De zee warmt langzamer op dan het land en kan daardoor grote invloed hebben op de temperatuur en vochtigheid van de lucht. Ook kunnen weersystemen vanaf de Noordzee richting Nederland trekken. Daarom moet HARMONIE niet alleen de atmosfeer boven Nederland berekenen, maar ook een veel groter gebied rondom ons land. Het weer boven Nederland wordt immers
mede bepaald door wat er in de omgeving gebeurt.
 
Het effect van windparken
Windparken zijn een mooi voorbeeld van een toepassing waarbij een driedimensionaal weermodel belangrijk is.Grote windturbines halen energie
uit de bewegende lucht. Daardoor verandert de wind achter een windpark. Dit gebied wordt vaak aangeduid als de windschaduw van het windpark.
De invloed blijft niet beperkt tot het gebied direct achter één turbine. De luchtstroming kan over een groter gebied veranderen en de effecten
kunnen zich ook over verschillende hoogtes in de atmosfeer verspreiden.
 
  De afbeelding toont de verticale profielen van het gemiddelde effect van offshore windparken (Gemini en Prinses Amalia) op de windsnelheid,
 potentiële temperatuur en luchtvochtigheid in 2016, berekend met het weermodel HARMONIE.
Bron:  KNMI, windparken-mengen-zich-in-het-weer (Orginele pagina)
 
Van model naar weersverwachting
De berekeningen van HARMONIE vormen uiteindelijk een belangrijke bron van informatie voor meteorologen. De modeluitvoer kan bijvoorbeeld worden weergegeven als kaarten van:
 
- temperatuur, wind, neerslag, bewolking, of luchtdruk.
 
Meteorologen bekijken deze kaarten niet afzonderlijk. Zij vergelijken de modelberekeningen met actuele waarnemingen, radarbeelden, satellietbeelden en andere beschikbare informatie. Op basis daarvan maken zij een weersverwachting. Het proces kan vereenvoudigd worden weergegeven als:
 
  Waarnemingen →   HARMONIE →   modelberekening →   weerkaarten →   beoordeling door meteoroloog → weersverwachting
 
De weerkaart die wij uiteindelijk op een website of in een weerapp zien, is dus het zichtbare resultaat van een veel uitgebreidere berekening.
 
HARMONIE als hulpmiddel
Het is belangrijk om HARMONIE niet te zien als een systeem dat simpelweg vertelt wat het weer morgen precies zal zijn. Het model berekent hoe
de atmosfeer zich, op basis van de beschikbare informatie en de gebruikte natuurkundige processen, kan ontwikkelen. De resultaten vormen vervolgens een belangrijke bron van informatie voor meteorologen. Door deze berekeningen te combineren met actuele waarnemingen en
ervaring kunnen zij een weersverwachting maken die zo goed mogelijk aansluit bij de werkelijke ontwikkeling van het weer.
 
Terugblik op het cursusboek
In dit cursusboek hebben we de werking van HARMONIE stap voor stap gevolgd. We begonnen met het rekenrooster en de verticale lagen van de atmosfeer. Daarna hebben we gezien hoe actuele waarnemingen worden verzameld en verwerkt tot een beginsituatie. Vervolgens hebben we bekeken hoe HARMONIE de atmosfeer stap voor stap doorrekent en hoe de enorme hoeveelheid modelgegevens wordt omgezet in weerkaarten.
Tot slot hebben we gezien waarom modelverwachtingen van de werkelijkheid kunnen verschillen, waarom nieuwe modelruns nodig zijn en hoe de berekeningen in de praktijk worden gebruikt. Zo ontstaat een compleet beeld van de weg van een meteorologische waarneming naar de weersverwachting die we dagelijks op een weerwebsite, in een weerapp of op televisie zien.
Samengevat
HARMONIE is een regionaal weermodel dat actuele waarnemingen gebruikt om de toestand van de atmosfeer vast te leggen en vervolgens
berekent hoe deze zich in de komende uren kan ontwikkelen. De modeluitvoer vormt een belangrijke bron van informatie voor meteorologen,
die deze samen met actuele waarnemingen en andere gegevens gebruiken om weersverwachtingen te maken
 
← Hoofdstuk 12 Index Harmonie