Kees Floor - Weerkunde Meteorologie voor iedereen 
 
Hoofdstuk 9 - Bewolking
 
9.1 Inleiding
De hemel toont vrijwel elk moment weer een andere aanblik. De bewolking is voortdurend aan verandering onderhevig. Wolken komen dan ook voor
in talrijke, verschillende vormen. Ze vormen een afspiegeling van luchtstromingen in de atmosfeer en van natuurkundige processen die daarin plaatsvinden. Zo is bijvoorbeeld direct uit het uiterlijk van een wolk af te leiden of hij vloeibaar water bevat of ijskristallen. We kunnen verschillende wolkentypen onderscheiden door te letten op hun kenmerken. Zo zijn er wolken die in de hoogte (verticaal) lijken te groeien terwijl andere juist meer horizontaal uitgespreid zijn.
 
Ook valt er uit sommige wolken neerslag, terwijl dit bij andere wolken juist niet het geval is. In alle gevallen is de stabiliteit
van de atmosfeer van belang op de hoogte waar de bewolking voorkomt of ontstaat. Willen we bewolking gaan herkennen dan is het belangrijk om allereerst naar het uiterlijk van de wolk te kijken. Dit uiterlijk is afhankelijk van een aantal factoren.

- de samenstelling: water of ijs; zie 9.2.
- de horizontale en verticale afmetingen van de wolk.
- de sterkte en de kleur van het licht dat op de wolk valt.
  Schijnt het zonlicht tegen de zijkant,
  bovenkant of onderkant van de wolk.
- de plaats van waaruit naar de wolk gekeken wordt. Zien we
  de wolk vanaf de zijkant of staan we onder de wolk.

Voor het weerbeeld spelen wolken een belangrijke rol of zijn ze zelfs bepalend. Zo brengen sommige wolken langdurige neerslag terwijl bij andere wolken de zon nog goed zichtbaar is. Wolken beïnvloeden ook de hoeveelheid zonnestraling die op het aardoppervlak valt en de aardse uitstraling.
 
 
Zo kan bewolking in winterse nachten een sterke afkoeling van het aardoppervlak voorkomen en de kans op mist en/of gladheid verkleinen.

9.2 Samenstelling van wolken.
 
Een wolk bestaat uit een verzameling van uiterst kleine waterdruppels, ijskristallen of - bij wolken met een grote verticale ontwikkeling - een
mengsel daarvan. Onder in zogeheten gemengde wolken komen dan voornamelijk waterdruppeltjes voor, gevolgd door een laag met onderkoelde druppeltjes, vervolgens een gemengde laag met zowel onderkoelde druppeltjes als ijskristallen en tenslotte daarboven een laag met uitsluitend ijskristallen (zie figuur verdeling deeltjes in wolk). Juist dit verschil in samenstelling van de wolk geeft een heel ander uiterlijk aan de bewolking.
Kijken we naar de temperatuurverdeling waarbij deze samenstelling voorkomt, dan kan in het algemeen gezegd worden dat in het gedeelte van de wolk waar de temperatuur boven nul graden Celsius is waterdruppels voorkomen. Bij temperaturen tussen 0 en min12 graden Celsius bestaat de
wolk uit onderkoelde waterdruppeltjes. Bij een temperatuur lager dan min 12 graden neemt het aantal ijskristallen in de wolk toe. In de laag tussen min 12 en min 23 graden komen dan ook zowel onderkoelde waterdruppels alsook ijskristallen voor. Hoe lager de temperatuur, des te groter is het percentage ijskristallen. Is de temperatuur beneden de min 40 graden, dan bestaat de wolk uitsluitend uit ijskristallen.  
 

Warme wolken' bestaan uit uitsluitend vloeibaar water;
 in koudewolken komt daarnaast ook onderkoeld
 water voor en ijs.  
 
  Schets van een Cumulonimbuswolk door Luke Howard.   
 
9.3 Wolkenclassificatie (cumuliforme en stratiforme bewolking)   
Iedereen heeft wel eens naar de hemel gekeken en de bewolking bestudeerd. Dit is niets nieuws want al vele eeuwen kijken mensen geboeid naar het uiterlijk van de hemel. Bekend is dat zeelieden en boeren de wolken gebruiken voor
het verwachten van het (lokale) weer.

Minder bekend is dat de Engelse natuurkundige Luke Howard zich al in de 18e eeuw bezig hield met wolken. Ook hij keek naar de lucht en zag dat de wolken voortdurend aan veranderingen onderhevig waren. Gefascineerd door wat hij waarnam, onderzocht hij of er een bepaalde structuur in te onderkennen was. Dat bleek inderdaad het geval. 

Allereerst ontdekte hij drie verschillen typen wolken:
- gelaagde bewolking op een en hetzelfde niveau
- opbollende bewolking of stapelwolken die zich meer in de hoogte leken te ontwikkelen en
- bewolking met een meer vezelachtige structuur.  
 
 
  Luke Howard. 
 
  Bij de wolkenindeling let men op de hoogte van de wolken (hoog, middelbaar of laag) en op de vorm (gelaagd/stratiform   of vertikaal ontwikkeld).    
 
  Op die manier worden drie wolkenetages (hoog, middelbaar en laag)
vier wolkenfamilies (hoge, middelbare en lage bewolking en stapelwolken) en tien wolkengeslachten onderscheiden. Mist is een vorm van stratus
en telt niet afzonderlijk mee 
  
 
Ook combinaties van deze verschillende wolkentypen waren volgens hem mogelijk. Maar nog kon hij niet alle wolken die hij waarnam, indelen.
De stap naar wolkenclassificatie maakte hij door de genoemde wolkentypen te combineren met het uiterlijk, de samenstelling en hoogte van deze wolken. De zo ontwikkelde classificatie leverde uiteindelijk 10 wolkengeslachten op. Deze indeling wordt nog steeds wereldwijd gebruikt door de meteorologische diensten. De naamgeving van de wolkengeslachten is in het Latijn omdat dit in de tijd van Howard de voertaal was voor wetenschappelijke publicaties.

We zullen deze wolkengeslachte achtereenvolgens beschrijven. Allereerst wordt bij de indeling onderscheid gemaakt wordt tussen "gelaagde" bewolking en "stapelwolken". Gelaagde bewolking wordt ook wel "stratiform" genoemd vanwege de vaak grote horizontale uitgestrektheid van de
wolk en gaan in de naamgeving vergezeld van de term "stratus". Voorbeelden hiervan zijn Cirrostratus, Altostratus, Nimbostratus en Stratus; deze bewolkingstypen zijn in het algemeen achtereenvolgens zichtbaar tijdens de passage van een warmtefront. Stapelwolken daarentegen worden wel "cumuliforme" bewolking genoemd omdat dit type bewolking zich hoofdzakelijk in verticale richting uitstrekt; in de naamgeving is dit terug te vinden
in de term "cumulus" (ophoping). Wolkennamen met cumulus erin zijn bijvoorbeeld: Cumulus, Cumulonimbus, Altocumulus en Cirrocumulus.  
 
  Het wolkenklassificatiesysteem van Howard werd in Nederland geïntroduceerd door de meteoroloog en fysisch geograaf F.W.C. Krecke
 
9.4 Cumuliforme bewolking,     

Cumulus (CU)  

Deze afzonderlijke wolken hebben vaak scherpe en duidelijke randen en ontwikkelen zich in verticale richting. De bovenkant van deze bewolking
ziet er soms uit als een "bloemkool"; dit uiterlijk wordt veroorzaakt snelheidsverschillen tussen de stijgbewegingen in de wolk.
Doordat cumuluswolken boven land in de meeste gevallen overdag ontstaan worden ze beschenen door de zon en zijn ze tegen een heldere achtergrond vaak verblindend wit. Daarentegen is de onderzijde donkerder doordat het zonlicht in de wolk verstrooid en geabsorbeerd wordt door
de aanwezige waterdruppels. De hoogte waarop deze wolk voorkomt (en in de weerkunde gaat het dan over de wolkenbasis), is tussen het aardoppervlak en circa 2200 m. Soms heeft cumulus een wat meer gerafeld uiterlijk, bijvoorbeeld doordat er wat meer wind aanwezig is op de
hoogte waarop de bewolking ontstaan is. Kleinere cumuluswolken noemt men ook wel 'mooiweerwolken', omdat ze zich ontwikkkelen bij zonnig
en helder weer. Als ze zich verder ontwikkelen of uitspreiden in horizontale richting, is het met de zon gedaan. Regen valt er echter pas als de cumulus verder doorgroeit tot een cumuloniombus. (meer beelden)  
 
  Cumulus, Wimmenummer duinen. 
 
  Cumulus, Oude Schoorlse Zeedijk. 
 
  Cumulus congestus, Egmond aan Zee 
 
Cumulonimbus (CB)  
Deze afzonderlijke wolken hebben vaak scherpe en duidelijke randen en ontwikkelen zich in verticale richting. De bovenkant van deze bewolking
ziet er soms uit als een "bloemkool"; dit uiterlijk wordt veroorzaakt snelheidsverschillen tussen de stijgbewegingen in de wolk.
Doordat cumuluswolken boven land in de meeste gevallen overdag ontstaan worden ze beschenen door de zon en zijn ze tegen een heldere achtergrond vaak verblindend wit. Daarentegen is de onderzijde donkerder doordat het zonlicht in de wolk verstrooid en geabsorbeerd wordt door de aanwezige waterdruppels. De hoogte waarop deze wolk voorkomt (en in de weerkunde gaat het dan over de wolkenbasis), is tussen het aardoppervlak en circa 2200 m. Soms heeft cumulus een wat meer gerafeld uiterlijk, bijvoorbeeld doordat er wat meer wind aanwezig is op de
hoogte waarop de bewolking ontstaan is. Kleinere cumuluswolken noemt men ook wel 'mooiweerwolken', omdat ze zich ontwikkkelen bij zonnig en helder weer. Als ze zich verder ontwikkelen of uitspreiden in horizontale richting, is het met de zon gedaan. Regen valt er echter pas als de cumulus verder doorgroeit tot een cumuloniombus. (meer beelden)  
 
  Wimmenummer duinen. 
 
  Wimmenum/Egmond aan den Hoef. 
 
  Bergen aan Zee 
 
Stratocumulus (SC)
Deze bewolking is de meest voorkomende in West-Europa en bestaat uit één wolkenlaag waarin vrijwel altijd donkere en lichtere gedeelten afwisselend voorkomen. Soms zijn de elementen met elkaar versmolten en vormen dan een gesloten wolkenlaag. Hoewel deze wolken overwegend uit waterdruppels bestaan, kan het voorkomen dat de randen rafelig zijn. Neerslag zal uit deze bewolking alleen kunnen vallen als het een voldoende dikke laag is, waarbij dan het uiterlijk van de wolk donkergrijs zal zijn.  Stratocumulus bewolking kan ontstaan als bijvoorbeeld een mistlaag oplost aan het aardoppervlak, eerst overgaat in stratus (zie verderop), waarna het lijkt alsof de wolkenbasis verder stijgt. De hierbij aanwezige turbulentie zorgt dan voor enige mate van onstabiliteit. Deze bewolking komt ook vaak voor als aan het eind van de dag de onstabiliteit afneemt en daardoor de wolkentoppen van de in de loop van de dag ontstane cumuluswolken inzakken en de wolkenbasis dan wat uitspreidt. (Meer beelden). 
 
 Stratocumulus, Loir-et-Cher, Frankrijk.
 
Stratocumulus, Kromme-Rijngebied, Bunnik.
 
Stratocumulus achter Wimmenumer molen
 
Altocumulus (AC) 
Bij deze wolken wisselen openingen en wolkenelementen elkaar vaak op regelmatige wijze af. De randen zijn meestal gerafeld en de wolken
hebben enige verticale ontwikkeling. Altocumuluswolken met bovenstaande kenmerken worden ook vaak "schapenwolken" genoemd.
Andere soorten van altocumulus zijn de wolken die meer een lens- of amandelvormig uiterlijk hebben. Is in de wolkenlaag een rij van torens of losse elementen in de vorm van (fel witte) vlokken te onderscheiden, dan is deze bewolking als goede voorspeller van onweer te gebruiken, meestal binnen 24 uur. Altocumulusbewolking bestaat doorgaans uit waterdruppels, behalve in die gevallen waarin de temperatuur zeer lage waarden bereikt en de wolk daardoor ook ijskristallen bevat.  De altocumuluswolk ontstaat als gevolg van onstabiliteit en/of turbulentie op een niveau tussen 2200 en 5500 m., bijvoorbeeld doordat er sterke verschillen in windrichting en/of snelheid aanwezig zijn tussen twee aangrenzende niveaus. Een andere ontstaansoorzaak kan zijn dat bewolking van het geslacht altostratus of nimbostratus overgaat in altocumulusbewolking.(Meer beelden). 
 
Cirrocumulus, Tienhoven.
 
Cirrocumulus, Leerdam.
 
Cirrocumulus, Wimmenum.
 
9.5 Stratiforme bewolking

Stratus (ST)

Deze wolken komen hoofdzakelijk voor nabij het aardoppervlak. Soms zelfs bevindt de basis zich op het aardoppervlak en is er mist. Doordat deze bewolking dicht bij het aardoppervlak voorkomt, bestaat ze meestal uit waterdruppeltjes. Alleen als de temperatuur in de wintermaanden ver
beneden het vriespunt ligt, bestaat de wolk soms uit ijskristallen. Het uiterlijk van de wolk is een gelaagde grijs wolkendek waarin vrijwel geen structuur valt te ontdekken. In het algemeen geldt: hoe donkerder de wolk, des te groter de kans op wat neerslag. Veel valt er niet uit; het zal hoofdzakelijk licht motregenen, of - in de winter - motsneeuwen. Soms is de bewolking zo dun dat de zon door deze wolk heen te zien is;
neerslag is dan uitgesloten. Het ontstaan van mist is in hoofdstuk 7 al aan bod gekomen; stratus kan ontstaan als de mist, als gevolg van
opwarming van het aardoppervlak, optrekt. Stratus ontstaat ook als in mistsituaties de wind aantrekt, waardoor er menging van lucht plaatsvindt.
Ook ontstaat stratus nabij het aardoppervlak (tot ongeveer 300 m. hoogte) als gevolg van het samenspel van verdamping en condensatie wanneer
uit een dikke wolkenlaag neerslag valt door een minder vochtige luchtlaag. (Meer beelden
 
Stratus, Groenekan.
 
Stratus, Markdal, Galder.
 
Stratus, Camperduin.
 
Cirrostratus (CS)
Deze bewolking bezit meestal het uiterlijk van een doorzichtige, witachtige, geheel egale wolkensluier. Als gevolg van de hoogte waarop deze bewolking voorkomt, boven de 5 km, bestaat zij volledig uit ijskristallen. Vaak zijn fraaie, kleurige lichtverschijnselen zichtbaar (halo's) waarvan de bekendste een kring om de zon of maan is. Doordat in sommige gevallen de cirrostratus zo dun is, is deze kring vaak de enige aanwijzing dat er cirrostratusbewolking aanwezig is. De cirrostratusbewolking ontstaat doordat bij nadering van een warmtefront de warme lucht opglijdt tegen een koudere luchtlaag en daardoor afkoelt. Het vocht in de lucht condenseert en bevriest. Cirrostratus kan ook ontstaan als het aambeeld van een cumulonimbus zich over de hemel uitspreidt. (meer beelden)  
 
Cirrostratus met kring om de zon,
Bergen aan Zee.
 
Cirrostratus met kring om de zon,
Wimmenum.
 
Cirrostratus met kring om de zon,
Kreta.
 
Altostratus (AS)
Deze bewolking is kenmerkend voor een naderend warmtefront; in hoofdstuk 12 wordt uitgebreid ingegaan op warmtefronten. Altostratus bestaat hoofdzakelijk uit (onderkoelde) waterdruppels en/of sneeuwkristallen. Het is een egaal gelaagd wolkendek met een grijs uiterlijk. Vaak is er een streperige structuur in te herkennen. Als de bewolking begint binnen te drijven, zijn sommige gedeelten van de altostratus dun genoeg om nog juist de positie van de zon er vaag doorheen te kunnen waarnemen. Later wordt de wolkenlaag dikker en is deze niet meer zichtbaar.
In altostratusbewolking komen géén haloverschijnselen voor. De altostratusbewolking ontstaat bij een naderend warmtefront waarbij de cirrostratusbewolking dikker wordt en de basis lager komt te liggen. De wolkenbasis van de altostratus daalt dan van maximaal 5500 m. naar soms slechts 2200 m. De altostratus is dan ook een voorbode van slechter weer, doordat het, zoals aangegeven, samenhangt met de nadering van het warmtefront van een depressie. (meer beelden)  
 
Altostratus, Oosterschelde.
 
Altostratus Camperduin.
 
Altostratus, De Bilt.
 
Nimbostratus (NS)
Deze meestal donkergrijze bewolking heeft géén of vage randen. Er valt onafgebroken regen of sneeuw uit. De wolkenlaag is zo dik dat de zon niet door het wolkendek heen zichtbaar is. De bewolking bestaat uit een mengeling van (onderkoelde) waterdruppels, regendruppels, sneeuwkristallen
en sneeuwvlokken. Vaak zijn gelijktijdig onder het wolkendek nog wolkenflarden (stratus) aanwezig die snel van vorm veranderen. De hoogte waarop deze bewolking voorkomt, is afhankelijk van de hoeveelheid neerslag die uit de bewolking valt. Bij grote hoeveelheden kan de wolkenbasis zich rond de 200-500m..bevinden; als er weinig regen uit valt zo rond de 1500-2000m. Deze bewolking vormt zich vaak op het warmtefrontvlak wanneer het grondfront dicht in de buurt zit. Door de grote neerslaghoeveelheid zal de wolkenbasis geleidelijk aan gaan zakken. Nimbostratus heeft een lagere wolkenbasis dan altostratus en is vele malen donkerder van tint. (Meer beelden).   
 
Nimbostratus, Wimmenummer duinen.
 
Nimbostratus,De Bilt.
 
Nimbostratus, Wimmenummer duinen.
 
Cirrus (CI)
Cirrusbewolking komt in verschillende vormen voor, onder andere in de vorm van vliegtuigwolken. Doordat deze bewolking op grote hoogte voorkomt, boven 5 km, bestaat zij volledig uit ijskristallen. Ze is meestal zichtbaar in de vorm van fijne witte draden of smalle banden. De bewolking wordt gekenmerkt door de vezelachtige structuur en een zijdeglans uiterlijk. Doordat er op de hoogte waarop deze wolk voorkomt, vaak veel wind staat (soms tot wel 75 m/s) wordt de bewolking uitgespreid over de hemel. In de nabijheid van frontvlakken zal dit dan zichtbaar worden doordat aan de voorzijde de wolk een verdikking krijgt (in de vorm van een hockeystick). Hiermee wordt dan een weersverandering aangekondigd. Ook kan in sommige gevallen cirrusbewolking het bovenste restant zijn van een cumulonimbuswolk. (Meer beelden
 
Windveren (Cirrus).
 
Sluierbewolking, Persijnpolder, Groenekan..
 
Sluierbewolking (cirrus), Tortuguero, Costa Rica
 
Het grote belang van deze wolkenclassificatie is gelegen in het feit dat als meteorologen het over bijvoorbeeld altocumulus hebben,
iedere meteoroloog zich daar een zelfde voorstelling van kan maken.  
 
 niveau  wolkenbasis  wolkenbasis  geslacht  afkorting
 hoog  5 - 13 km  > 16.500 voet  Cirrus  CI
     > 16.500 voet  Cirrocumulus  CC
     > 16.500 voet  Cirrostratus  CS
 middelbaar  2 - 7 km  6500 - 16.500 voet  Altocumulus  AC
     6500 - 16.500 voet  Altostratus  AS
 laag  0 - 2 km  1000 - 6500 voet  Stratocumulus  SC
     0 - 1200 voet  Stratus  ST
     500 - 5000 voet  Nimbostratus  NS
 verticaal  0,3 - 2 km  1000 - 6500 voet  Cumulus  CU
     1000 - 6500 voet  Cumulonimbus  CB
 
9.6 Bewolking op satellietbeelden
Een ander beeld van bewolking krijgen we als we van bovenaf op de wolken kijken. Dit kan door gebruik te maken van meetgegevens van satellieten; hieruit worden onder andere weerbeelden gemaakt. Men maakt daarbij onderscheid tussen zichtbaarlichtbeelden en infraroodbeelden. Zichtbaarlichtbeelden tonen zonlicht dat door bewolking of het aardoppervlak is weerkaatst; je kunt de beelden direct vergelijken met wat je op een zwartwitfoto zou zien die is gemaakt met een gewone fotocamera. Wolken reflecteren veel zonlicht en zijn dus wit op dit type satellietbeelden. Infraroodbeelden kun je vergelijken met wat je ziet als je met een nachtkijker van bovenaf naar de atmosfeer kijkt. In feite komt elke grijstint overeen met een andere temperatuur. Het beeld is zo gemaakt dat koude objecten (hoge wolken) wit zijn en warme objecten (het aardoppervlak) zwart. Hieronder twee voorbeelden van zowel een zichtbaarlichtbeeld als van een infraroodbeeld van hetzelfde tijdstip, waarop duidelijk een zone met bewolking is waar te nemen.
 

 
Op het zichtbaarlichtbeeld zijn verschillende grijstinten zichtbaar, welke afhankelijk zijn van de mate van reflectie van het zonlicht. Wit voor bewolking die de zonnestraling voor het grootste gedeelte reflecteert, zwart voor de oceanen welke het zonlicht in grote mate juist absorberen en voor het land dat slechts een gedeelte van het zonlicht reflecteert. Ook zijn op deze beelden de bergen van de Alpen zichtbaar; dat komt doordat de besneeuwde toppen ook het zonlicht voor een groot gedeelte reflecteren. Kijkend naar het wit op het satellietbeeld, de bewolking, dan kunnen we verschillende structuren waarnemen. Zo zien we een duidelijk krul op de Atlantische Oceaan, kenmerkend voor een lagedrukgebied. Eromheen zien we de frontale bewolking die zich draaiend richting de het centrum van het lagedrukgebied beweegt.

Hierin zien we ook afzonderlijke cellen (in de meeste gevallen cumuliforme bewolking) alsook een gesloten wolkendek (meest stratiforme bewolking). De langgerekte witte wolkenband over West-Frankrijk en de Britse Eilanden is een geheel uit stratiforme bewolking bestaand wolkendek.
Het is moeilijk om alleen op basis van dit beeld aan te geven op welke hoogte deze bewolking zich bevindt. Hiervoor geeft een infraroodbeeld wat meer informatie. Op dit beeld, van hetzelfde tijdstip, zien we ook de verschillen in grijstint, die een gevolg zijn van verschillen in temperatuur.
Zo is het land vele malen warmer dan de bewolking en daardoor donkerder van tint dan de bewolking. Hoe kouder de bewolking, des te lichter is zij van tint. Een goed voorbeeld hiervan is het wolkendek ten westen van Noorwegen.

Op het zichtbaarlichtbeeld zien we goed reflecterende bewolking terwijl de bewolking een grijze tint heeft op het infraroodbeeld. Aan de hand hiervan kunnen we zeggen dat de bewolking in vergelijking met het aardoppervlak (zwart) en de hoge bewolking (fel wit) zich redelijk dicht bij het aardoppervlak bevindt. Waarschijnlijk gaat het om stratus of stratocumulus. Ook is zichtbaar dat er in de eerder genoemde langgerekte wolkenband contrast aanwezig is, wat inhoudt dat er gebieden aan te wijzen zijn waar de temperatuur verschilt met die van de directe omgeving. Hieruit kan de conclusie getrokken worden dat de bewolking zich in deze wolkenband op verschillende hoogten bevindt. Als de bewolking ook nog verticaal ontwikkeld is (onstabiele atmosfeer), dan is het mogelijk om aan de hand van dit satellietbeeld iets over de neerslagintensiteit te melden. 

9.7 Tot slot

In het voorgaande zagen we dat bewolking zich voordoet in talrijke verschijningsvormen. Uit het soort bewolking is vaak af te leiden welke processen er in de atmosfeer plaatsvinden en onder wat voor weersomstandigheden de wolken zich vormen. Wolken kunnen worden bekeken vanaf het aardoppervlak én worden vastgelegd op satellietbeelden. De beelden helpen niet alleen om te bepalen waar het zonnig is en waar bewolkt.
Uit de patronen van de bewolking kan namelijk worden afgeleid waar zich fronten, lagedrukgebieden of andere weersystemen ophouden en hoe die zich ontwikkelen en verplaatsen. De weersystemen worden uitgebreider besproken in hoofdstuk 12.
 
Zichtbaar licht met van het zuidwesten uit opkomende bewolking.
 
  Infrarood licht met van het zuidwesten uit opkomende bewolking.