Mammatus wolken

Mammatus ook wel mamma of mammatocumulus genoemd, wat borstwolk betekent) is een cellulair patroon van buidels die onder de basis van
een wolk hangen, meestal een cumulonimbus-regenwolk, hoewel ze mogelijk vastzitten aan andere klassen van bovenliggende wolken.

Volgens de WMO International Cloud Atlas is mamma eerder een aanvullend wolkenkenmerk dan een geslacht, soort of variëteit van wolken.
De opvallende klonterige onderkanten worden gevormd door koude lucht die naar beneden zakt en de zakken vormt, in tegenstelling tot de wolkenwolken die opstijgen door de convectie van warme lucht. Deze formaties werden voor het eerst beschreven in 1894 door William Clement Ley.

Mammatuswolken in de Himalaya in Nepal

Mammatus clouds in Tamil Nadu India

Mammatus clouds in Regina Saskatchewan

Kenmerken

Mammatus worden meestal geassocieerd met aambeeldwolken en ook met zware onweersbuien. Ze strekken zich vaak uit vanaf de basis van een cumulonimbus, maar kunnen ook worden gevonden onder altostratus en cirruswolken, evenals vulkanische aswolken. Wanneer ze voorkomen in cumulonimbus, zijn mammatus vaak indicatief voor een bijzonder sterke storm. Vanwege de intens geschoren omgeving waarin mammatus zich vormt, worden vliegers sterk gewaarschuwd om cumulonimbus met mammatus te vermijden, omdat ze convectief geïnduceerde turbulentie aangeven. Contrails kunnen ook lobben produceren, maar deze worden ten onrechte mammatus genoemd.

Mammatus kan verschijnen als gladde, rafelige of klonterige lobben en kan ondoorzichtig of doorschijnend zijn. Omdat mammatus voorkomt als
een groep lobben, kan de manier waarop ze samenklonteren variëren van een geïsoleerd cluster tot een veld van mammae dat zich over honderden kilometers verspreidt, langs een lijn is georganiseerd en kan zijn samengesteld uit ongelijke of vergelijkbare lobben. De individuele mammatuskwab heeft een gemiddelde diameter van 1-3 kilometer en een gemiddelde lengte van 1/2 kilometer. Een kwab kan gemiddeld 10 minuten duren, maar
een hele cluster van mamma's kan variëren van 15 minuten tot een paar uur. Ze zijn meestal samengesteld uit ijs, maar kunnen ook een mengsel zijn van ijs en vloeibaar water of bestaan uit bijna volledig vloeibaar water.

Trouw aan hun onheilspellende uiterlijk, zijn mammatuswolken vaak voorboden van een komende storm of ander extreem weersysteem.
Ze bestaan meestal voornamelijk uit ijs en kunnen zich honderden mijlen in elke richting uitstrekken en individuele formaties kunnen tien tot vijftien minuten per keer zichtbaar statisch blijven. Hoewel ze onheilspellend kunnen lijken, zijn ze slechts de voorbodes die rond, voor of zelfs na zwaar weer verschijnen.

Onstaanswijze

Ze ontstaan wanneer een onstabiel deel van een wolk boven een laag zeer droge lucht drijft. De druppels of ijskristallen van de wolk verdampen terwijl ze afdalen in de droge laag die deze afkoelt door energie voor verdamping te verwijderen. Omdat de daling van de druppels niet uniform is, zal de bevochtiging van de onderliggende laag ongelijk zijn en daarom zullen sommige gebieden droger zijn dan andere. Bovendien zal de temperatuur van de droge laag door differentiële verdamping niet uniform zijn.

Zo zullen we in de lucht onder de basis van de wolk plaatsen vinden met een hogere temperatuur en relatieve vochtigheid dan op andere plaatsen. Deze situatie is dynamisch onstabiel: de warme en vochtige zones ondergaan een Archimedische stuwkracht naar boven die minder dicht is en de koudere en drogere zones zullen een neerwaartse stuwkracht hebben. Dit zal afwisselende gebieden van stijgende en dalende convectieve beweging creëren. De combinatie van de twee effecten zorgt ervoor dat de basis van de wolkenlaag eruitziet als een heuvel.

Neerslag die onder een wolk valt, zal onder deze omstandigheden ook verdampen en helpen bij de vorming van mamma's onder de wolk. Bovendien, als de neerslag in vaste vorm is (ijskristallen, sneeuw, hagel), zal het smelten voordat het verdampt of direct sublimeert. Dit vereist meer energie, waardoor de convectieve verticale bewegingen toenemen.

Het uiterlijk en de positie van mamma's is echter niet volledig theoretisch verklaard. Inderdaad, hoewel de bovenstaande omstandigheden heel vaak aan de basis van de wolken worden gevonden, worden mammatusvormen alleen in bepaalde situaties waargenomen. Zelfs met een wolk zoals een cumulonimbus die vaak wordt geassocieerd met mamma's, worden ze meestal op specifieke locaties gevonden, zoals bij het aambeeld, en niet noodzakelijk overal op de laatste locatie. Er zijn enkele aanvullende mechanismen voorgesteld om de organisatie te verklaren:

-	Afkoeling van de bovenkant van de wolk die verdampt in de droge lucht van hoogte en dichter wordt dan zijn omgeving, wat een neerwaartse stuwkracht veroorzaakt. Deze negatieve beweging zou het mechanisme van mammatusvorming versterken. Evenzo wordt de basis van een dikke wolk verwarmd door de onderliggende grond en wordt onstabiel. Beide dynamische stoten zijn van toepassing aan de basis van de wolk, maar het effect zou gering moeten zijn in het aambeeld van een onweersbui.

Sterke verticale bewegingen in een onweersbui worden naar buiten gecompenseerd door neerwaartse bewegingen.
Dit creëert zwaartekrachtgolven die zich horizontaal voortplanten en mammagebieden kunnen organiseren in nabijgelegen cumulonimbuswolken, maar dit is onwaarschijnlijk in minder convectieve wolken.

Wanneer twee luchtmassa's met verschillende horizontale verplaatsingssnelheden over elkaar glijden, ontstaat er een verticale beweging en
vormen zogenaamde Kelvin-Helmholtz-golven. Dit soort golven kunnen ontstaan in de situatie van mammatusvorming en kunnen het effect accentueren. Deze golven worden echter over het algemeen gevonden wanneer de luchtmassa's stabiel zijn, wat het tegenovergestelde is van wolken van het cumulustype.

Cumulonimbus mamma

Mamma's worden over het algemeen gevonden met cumulonimbuswolken, aangezien deze laatste voorkomen in een zeer onstabiele atmosfeer.
Ze worden echter gevonden in het verre deel van de neerslag, zoals het aambeeld.

Omdat ze worden aangetroffen in supercel-onweersbuien, vaak geassocieerd met tornado's, werd in de jaren vijftig en zestig ten onrechte geconcludeerd dat mamma's een voorspeller zijn van zware onweersbuien. In feite zijn ze slechts een bijproduct van convectie dat niets te maken heeft met de tornado-, hagel- of downburst-vormingsprocessen die plaatsvinden in een supercel. De aanwezigheid van mamma's betekent dus niet dat er zwaar weer komt.

Aan de andere kant, omdat er convectie is in de laag waar de mamma's voorkomen, zijn er sterke windschering. Omdat ze zich vaak in het aambeeld bevinden, vindt daar ook bliksem plaats. Het wordt daarom aanbevolen dat vliegtuigen gebieden met mammatuswolk1 vermijden.

Mamma's in het bovenste voorste deel van een cumulonimbuswolk

Mamma's op altocumuluswolken

Mama's en andere wolken

Omdat mamma geen bepaald soort wolk is, maar eerder een bepaald fenomeen vanwege de configuratie van wolkenlagen en droge lucht,
kan het worden gevonden aan de basis van verschillende soorten wolken: stratocumulus, altocumulus, altostratus, cirrus en cirrocumuluswolken. Deze wolken hebben minder sterke verticale bewegingen en daarom zijn de mamma's daar minder uitgesproken, waardoor hun rapportage minder frequent is.

Bronnen: Wikipedia-en, Wikipedia-fr, Der Karlsruher Wolkenatlas, WMO cloudatlas

Foto galerij Mammatus wolken

Mammatuscumulus
Locatie: Colorado Springs, Colorado - © Copyright: Brandon Olson

mammatus wolken
Locatie: Sierras Chicas Mountains, córdoba, Argentina - © Copyright: Miguel Cuello

mammatus wolken
Plaats: Vlucht Milaan, (Italie) - © Copyright: Nicolepe