| |
|
Hoofdstuk 12 -
Depressies, fronten
en neerslagsystemen |
|
|
| 12.1 Inleiding |
| In hoofdstuk 10 (neerslag en buien)
is de samenhang besproken tussen
neerslag en bewolking; ook zagen we
hoe de neerslagsoort afhangt van de
omstandigheden. Weersystemen die de
neerslagwolken creëren komen in dit
hoofdstuk aan de orde. |
| |
| 12.2 Weersystemen en weer |
| |
| Om bewolking te krijgen, zijn
opwaartse luchtbewegingen nodig; de
opstijgende lucht koelt af en raakt
oververzadigd, zodat condensatie
optreedt.
Zo ontstaan wolken waaruit neerslag
kan vallen. In de hoofdstukken over
vocht (6) en over neerslag en buien
(10) gingen we hier uitvoeriger op
in. Stijgende luchtbewegingen komen
onder andere voor in
lagedrukgebieden. Neerslagwolken
worden dus vooral aangetroffen in en
rond lagedrukgebieden. Bij zo'n
lagedrukgebied kunnen nog specifieke
systemen onderkend worden die
neerslag produceren, namelijk
fronten en buienzones. In
hogedrukgebieden treden dalende
luchtbewegingen op. Deze doen
eventueel aanwezige bewolking
oplossen en geven in het algemeen
aanleiding tot fraai weer. |
| |
 |
In een lagedrukgebied treden stijgende luchtbewegingen op;
in een hogedrukgebied dalende luchtbewegingen. |
|
|
 |
|
Koude lucht is zwaarder dan warme lucht en
wrikt zich eronder |
|
|
|
|
12.3 Frontale zones en weer |
| |
Boven verschillende delen van Europa
en de Atlantische Oceaan toont de
lucht gewoonlijk uiteenlopende
eigenschappen: er zijn verschillende
luchtsoorten aanwezig. De
overgangszones tussen twee
luchtsoorten zijn tamelijk smal;
deze zogeheten frontale zones zijn
slechts enkele
tientallen kilometers breed.
De luchtmassa's zijn voortdurend in
beweging; daarbij is het
onvermijdelijk dat de ene luchtmassa
de andere verdringt. De koudere
luchtmassa,
die zwaardere lucht bevat, dringt
onder de warme lucht; de warme
luchtmassa wordt daardoor gedwongen
tegen de koude massa op te glijden.
Dat is een langzaam proces en de
frontale zone waar dit gebeurt,
blijkt ook niet verticaal te staan,
maar te hellen.
Wordt koude lucht verdrongen door
warme, dan glijdt de opdringende
warme lucht tegen de koude lucht op
en wel in de richting waarin de
luchtmassa's bewegen. Het
scheidingsvlak tussen de koude en
warme lucht is in dit geval van een
warmtefront. In de figuren is schematisch
weergegeven hoe de fronten hellen
als verschillende luchtmassa's
bewegen en op elkaar botsen.
De
warme lucht is in principe warme
massa, die niet spontaan opstijgt,
maar daartoe gedwongen wordt. Dit is
een situatie waarbij vooral
horizontaal uitgestrekte, gelaagde
bewolking ontstaat, die echter wel
geleidelijk tot grote hoogte kan
reiken. De koude lucht daarentegen
is koude massa; hierin kunnen
luchtbellen wel spontaan opstijgen.
In die koude luchtmassa's ontstaat
daardoor gewoonlijk verticaal
ontwikkelde bewolking: cumuluswolken
die uiteindelijk over kunnen gaan in cumulonimbus, zodat er buien
optreden.
Dat betekent dat het weer
tijdens het passeren van een
warmtefront wezenlijk
verschilt van dat tijdens de
passage van een koufront.
Voordat we dat in wat meer
detail bespreken, zullen we
eerst nagaan
hoe de
verschillende luchtmassa's
ten opzichte van depressies
en hogedrukgebieden
gesitueerd zijn. |
| |
| 12.4 Weersystemen en luchtmassa's |
| |
De lagedrukgebieden die bij ons het weer bepalen, ontstaan vaak op de scheiding tussen warme, vochtige luchtmassa’s die zich in het zuiden bevinden en koude, drogere luchtmassa’s ten noorden daarvan (figuur-1). Dat gebeurt via een ingewikkeld proces, waarop hier niet in detail ingegaan wordt. Het komt er in het kort op neer dat in de scheidingszone, het zogeheten polaire front, golvingen ontstaan (figuur-2),
dieonder bepaalde omstandigheden groter worden (figuur-3 en4). |
| |
Het ontstaan van deze golvingen hangt nauw samen met stromingen op 5 tot 10 km hoogte in de atmosfeer, waar zich de zogeheten straalstroom bevindt. Een zich ontwikkelende golf gaat gepaard met dalingen van de luchtdruk aan het aardoppervlak en versterkte stijgende luchtbewegingen, uiteindelijk resulterend in een lagedrukgebied met afmetingen van honderden kilometers.
Gezien het stromingspatroon rond een lagedrukgebied (tegen de wijzers van de klok in), beweegt de koudste lucht aan de achterkant van de depressie naar het zuiden (figuur-2 en 3) en de warme lucht aan de voorkant naar het noorden. De voorste begrenzing van de koude lucht, het koufront (blauwe lijnen met driehoekjes),
verplaatst zich sneller dan de voorste begrenzing van de warme lucht (warmtefornt, rode lijnen met halve bolletjes). Waar de warme lucht de koude lucht heeft ingehaald, of beter opgetild, ligt het occlusiefront; dat is in de tekeningen in paars weergegeven |
| |
Doordat er eerst een uitstulping van warme lucht in de koude lucht isgeweest, bevindt zich helemaal aan de voorkant van de depressie ook koude lucht, die door een vorig lagedrukgebied daar terecht is gekomen. Trekt een depressie voorbij, dan zitten we dus eerst in koude lucht. Vervolgens passeert een warmtefront en komen we in
warme lucht. Na enige tijd passeert een koufront en komen we weer in koude lucht. Meestal is deze koude lucht nog een stuk kouder dan de koude lucht aan de
voorkant van de depressie. |
|
|
 |
In de figuren is de ligging
van de luchtmassa's ten
opzichte van het
lagedrukgebied geschetst,
waarbij ook het warmtefront
en koufront zijn getekend.
Tevens is de
bewegingsrichting van
het geheel weergegeven. |
|
| |
| 12.5 Passage van een
warmtefront |
| |
De helling van een
warmtefront is maar klein,
zodat het proces
langzaam en geleidelijk
verloopt. De snelheid
waarmee de lucht stijgt,
ligt in de orde van enkele
honderden meters per uur.
Merk op dat stijgsnelheden
liggen in de orde van
centimeters per seconde,
terwijl horizontale
windsnelheden in de orde van
meters per seconde liggen.
Ver voor het front uit, dus
op honderden kilometers
afstand, nemen we de warme
lucht al waar in de hogere
luchtlagen, dat is op zo'n 8
tot 10 kilometer hoogte.
Hier is de temperatuur laag,
en er komen meest
ijskristallen voor.
We zien
de bewolking in de vorm van
windveren: cirrusbewolking.
|
| |
| In de onderste luchtlagen is
de lucht nog koud; er kan
zich daar wat
cumulusbewolking hebben
gevormd. In dat stadium is
er nog weinig bewolking en
overdag dus veel zon. De
bewolking in de hogere
luchtlagen wordt, naarmate
het warmtefront dichterbij
komt, dichter en komt ook op
lagere niveaus.
Tenslotte is de bewolking
via cirrostratus, en
altostratus in een dik pak
nimbostratus overgegaan
waaruit neerslag valt. De
wind krimpt en trekt aan;
een krimpende wind draait
tegen de wijzers van de klok
in. De luchtdruk daalt,
eerst langzaam, dan sneller.
De situatie bij een
warmtefront is in de figuur
hiernaast weergegeven. Uit
zo'n dik pak bewolking valt
langdurig regen, in de
winter ook sneeuw of
ijsregen vallen. |
| |
 |
|
Passage van een warmte front |
|
|
 |
|
Passage van een koufront |
|
|
 |
|
Passage van een occlusie |
|
| |
| 12.7 Passage van een
koufront |
| |
Na enige tijd neemt de
bewolking in de warme sector
op de nadering van het
koufront weer toe; ook neemt
ze grote verticale
afmetingen aan.
De koude lucht dringt vaak
met geweld onder de warme
lucht, waardoor deze
gedwongen wordt snel op te
stijgen. De stijgsnelheid
bedraagt soms enkele m/s, de
zelfde orde van grootte dus
als de horizontale snelheid.
Vlak voor het koufront
ontstaan door deze
ontwikkelingen soms heftige
regen- of onweersbuien. De
wind krimpt tijdelijk,
draait dus tegen de wijzers
van de klok in, en neemt
sterk in kracht toe. In de
buien voor het
front komen
windstoten voor. De
luchtdruk daalt
onafgebroken. Op het moment
dat het koufront passeert,
ruimt de wind sterk en
bereikt zijn grootste
kracht, terwijl de luchtdruk
op z'n laagst is.
Na de
koufrontpassage stijgt de
luchtdruk weer, zelfs tot
boven de waarde aan de
voorzijde van het front.
In de figuur is schematisch
de passage van een koufront
weergegeven. |
| |
| 12.8 Passage van een
occlusie |
| |
| Een occlusiepassage vertoont
de kenmerken van zowel een
kouftontpassage als een
warmtefrontpassage. De warme
sector ontbreekt. |
| Achter het koufront stroomt
er koude lucht binnen. Die
lucht heeft het karakter van
koude massa; er ontwikkelen
zich gemakkelijk de typische
cumuluswolken, die uit
kunnen groeien tot buien.
Men spreekt dan van
luchtmassabuien, omdat ze
kenmerkend zijn voor de
luchtmassa. |
| |
| 12.10 Buienlijnen en troggen |
| |
Soms zijn de buien min of
meer langs een lijn
georganiseerd. Die buien
zijn dan zwaar en gaan
vergezeld van heftige
windstoten. Zo'n lijn
waarlangs de buien
gerangschikt zijn heet wel
een
squall-line. Soms komt
er achter een koufront een
zone voor waarin de
buienactiviteit sterk
toeneemt
en waar het ook harder
waait. In dat geval spreekt
men van een trog. Soms zijn
de weerverschijnselen in
zo'n trog heftiger dan
tijdens de passage
van het koufront.
Buienlijnen en troggen zijn
op radarbeelden goed te
volgen. De
neerslagintensiteit is vaak
erg hoog. |
| |
| 12.11 Conceptuele
modellen |
| |
In het voorgaande werd
uitgebreid stilgestaan bij
het begrip: front. Fronten
vormen, zoals eerder
beschreven, de
scheidingslijn tussen warme,
vochtige lucht, die vanuit
de tropen of de subtropen
naar het noorden stroomt
enerzijds en koudere, van de
noordelijke oceaan of uit de
poolstreken afkomstige
lucht, die zuidwaarts trekt,
anderzijds. De
frontentheorie werd
ontwikkeld in de
periode
kort na de Eerste
Wereldoorlog aan de
universiteit van Bergen in
Noorwegen; nog steeds
spreekt men daarom van de
Noorse School als men het
heeft over de wetenschappers
die er werkten of het
gedachtegoed dat zij
vertegenwoordigen. De
theorieën van de Noorse
School vormden destijds een
eerste antwoord van de
meteorologische gemeenschap
op de complexiteit aan
waarnemingen die beschikbaar
zijn om weersverwachtingen
te maken; door te werken met
zogeheten conceptuele
modellen als warmtefront,
koufront en occlusie
probeerde men de
waarnemingen te ordenen en
in hun onderlinge samenhang
te
kunnen plaatsen. In de
huidige situatie is het
aantal beschikbare
waarnemingen veel groter dan
destijds; de complexiteit
van de patronen van de
verschillende elementen die
eruit kunnen worden
afgeleid, is gegroeid.
Vandaar dat er binnen de
zogeheten synoptische
meteorologie nog steeds
een sterke behoefte is aan
de ordening en de relatieve
eenvoud die conceptuele
modellen kunnen verschaffen. |
 |
|
Passage van een buienlijn |
|
|
 |
|
Satrep |
|
| 12.12 Nieuwe
ontwikkelingen |
| |
In de loop der jaren zijn er
talrijke verfijningen
aangebracht in de
oorspronkelijke
frontconcepten; nieuwe typen
waarnemingen, zoals
bijvoorbeeld de
radiosondewaarnemingen, de
radar- en de
satellietbeelden, genereren
nieuwe meteorologische
kennis, waarin behoefte is
aan nieuwe of bijgestelde
modellen. Zo worden er
verschillende typen
warmtefront, koufront en
occlusie onderscheiden,
omdat in de praktijk blijkt
dat ze uiteenlopende
karakteristieken vertonen en
dus ander soort weer met
zich meebrengen. Voor andere
verschijnselen, zoals
bijvoorbeeld buiencomplexen
in polaire lucht, snel
ontwikkelende golfvormige
storingen en omvangrijke
zomerse buiencomplexen,
kwamen er eveneens
conceptuele modellen. Elk
model beschrijft een
verschijnsel in termen van
kenmerken die zichtbaar zijn
op satellietbeelden of in
andere typen
weerwaarnemingen. Daarnaast
moet
zo'n model aangeven hoe
tijdens de levensloop van
het verschijnsel uiterlijk,
omvang, intensiteit en
waargenomen
weersverschijnselen
variëren. Verder geeft het
aan welke natuurkundige
processen een rol spelen,
zodat men uit de beschikbare
waarnemingsgegevens kan
proberen af te leiden hoe
sterk het verschijnsel is
ontwikkeld. Tenslotte geeft
het conceptuele model de
meteoroloog aanwijzingen
welke meteorologische
variabelen
hij
of zij het best in de gaten
kan houden om de verdere
weersontwikkelingen te
voorspellen, met name of er
sprake is van activering of
van oplossing
van het verschijnsel dat het
conceptueel model
beschrijft. De afbeelding
hieronder toont een
voorbeeld van een
'weerkaart' met een
satellietbeeld als
ondergrond en daarin
aangegeven de relevante
conceptuele modellen. |
|
|
|
|
