|
|
Hoofdstuk 7 -
Celvormige
bewolkingspatronen |
|
|
Stapelwolken organiseren zich boven warm oceaanwater niet alleen volgens het patroon van koordwolken of wolkenstraten dat in het vorige hoofdstuk werd beschreven. Na een langer verblijf van de lucht boven water wordt gewoonlijk een ander patroon zichtbaar, bestaand uit min of
meer zeshoekig cellen.Binnen het cellenpatroon komen weer twee verschillende varianten voor: de gesloten cellen en de open cellen. In gesloten cellen stijgt de lucht in het midden van de cel en daalt hij aan de
randen (Figuur-1). De bewolking vormt zich, net als bij de wolkenstraten en de meeste andere gevallen van wolkenvorming, in de opstijgende lucht. In open cellen is de stroming net andersom;
nu daalt de lucht in het midden en treden de stijgbewegingen, en dus ook bewolking, op aan de randen (Figuur-2). |
| |
 |
| Afbeelding-1 |
|
|
 |
| Afbeelding-2 |
|
|
| |
1: Grootschalige dalende luchtbewegingen veroorzaken een inversie, waaronder zich een patroon vormt met zeshoekige cellen. In het geval van
gesloten cellen worden grote, bewolkte gebieden met stijgende bewegingen afgewisseld door smalle, onbewolkte zones waarin de lucht daalt. |
| 2: Bij open cellen is de situatie tegengesteld aan die van figuur a; nu ontstaan zeshoekige wolkenringen, waarbinnen de lucht is opgeklaard. |
| |
De zeshoekige cellen doen zich voor in een luchtlaag waarin de temperatuurverschillen tussen boven- en onderzijde groot zijn. Dat is het geval
boven warm zeewater, maar ook als de bovenkant van de bewolking door uitstraling van warmte naar de wereldruimte is afgekoeld. Vooral als de lucht boven een zogeheten inversie, die de laag met bewolking aan de bovenkant begrenst, erg droog is, kunnen de wolkentoppen op deze manier sterk afkoelen. |
| |
| Patronen die vergelijkbaar zijn met de cellen die in de atmosfeer optreden en die worden veroorzaakt door opwarming van onder af of afkoeling van boven, worden eveneens waargenomen onder totaal andere omstandigheden, bijvoorbeeld in de oceanen, in het inwendige van de aarde, in de zon en andere sterren, in de dampkringen en het inwendige van andere planeten en,
wat dichter bij huis, bij laboratoriumexperimenten met vloeistoflagen. Ze staan in de natuurkunde bekend als Rayleigh-Bénard convectiecellen. De Franse natuurkundige Bénard (1874-1939) beschreef de cellen als eerste in zijn proefschrift dat in 1900 verscheen. In 1916 kwam de Engelsman Lord Rayleigh (1842-1919) met een theoretische verklaring. |
| |
| |
1: Open zeshoekige cellen boven de Noordzee, 13 november 2004. De gegevens van de NOAA-weersatelliet werden kunstmatig ingekleurd op het
DLR Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, Duitsland. |
2: Open zeshoekige cellen boven de Bahama's, 19 februari 2002. Links in beeld ligt Florida, onderin Cuba. Satelliet Terra.
Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. |
3: Open zeshoekige cellen ten westen van Nieuw Zeeland, 30 mei 2002. De tinten van het zeewater langs de kust hangen samen met algenbloei
en sediment (zie hoofdstuk 17), Kleurrijk oceaanwater). Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. |
Het mechanisme waarmee het patroon van zeshoekige cellen zich vormt, kan als volgt worden beschreven. Als lucht over warm oceaanwater
strijkt, warmt hij op, zet daardoor uit, wordt lichter en neigt naar opstijgen. De opgewarmde laag kan echter niet in zijn geheel opstijgen; de lucht erboven werkt dat tegen. Als het temperatuurverschil tussen het oceaanwater en de bovenkant van de laag niet te groot is, gebeurt er niets.
De 'stroperigheid' van de lucht onderdrukt luchtstromingen en het warmtegeleidingsvermogen van de lucht voorkomt dat de temperatuurtegenstellingen tussen boven- en onderkant van de laag te groot worden. |
| |
Wanneer echter een bepaalde drempel wordt overschreden, begint de lucht op een aantal plaatsen op te stijgen. De drempelwaarde wordt bepaald door de verhouding van de opwaartse kracht
en de reeds genoemde factoren stroperigheid en warmtegeleidingsvermogen van de lucht.
Aan de bovenkant van de laag kan de opstijgende lucht niet verder omhoog; hij moet daar naar opzij uitwijken. De lucht stroomt naar alle kanten gelijkmatig weg, zodat de voorste begrenzing ervan een cirkel vormt. Er ontstaan echter op veel meer plaatsen tegelijk van dergelijke opwaartse stromingen, zodat de horizontaal wegstromende lucht van een bepaalde bron de uitstroom van naburige bronnen tegenkomt. Waar deze luchtstromingen botsen, moet lucht naar beneden uitwijken en ontstaan dalende bewegingen. Aan de onderkant van de laag moet de lucht ook
weer naar opzij uitwijken en wordt de kring gesloten: de Rayleigh-Bénard convectiecel is een feit.
De lucht beweegt op alle plaatsen even snel omhoog zo lang als zowel de onderkant als de bovenkant van de luchtlaag een eigen, vaste temperatuur hebben. De cellen, die bij het ontstaan
rond waren en ongelijk van grootte, vullen het gebied waar ze optreden dan al snel op met regelmatige zeshoeken. Als de temperatuurverschillen tussen onder en boven niet overal gelijk zijn, ontstaan bij de grootste temperatuurtegenstellingen de snelste stromingen en wordt het patroon
minder regelmatig. |
 |
| Foto-4 |
|
|
 |
| Foto-5 |
|
| |
4: Gesloten zeshoekige cellen boven het zuidelijk gedeelte van de Atlantische Oceaan, 6 juni 2002. Het beeld is afkomstig van de Amerikaanse
satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. |
5: Open én gesloten zeshoekige cellen boven het oostelijk gedeelte van de zuidelijke Stille Oceaan, 7 augustus 2002. Het beeld is net als beeld-1
afkomstig van de Amerikaanse satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. |
| |
| Kenmerken |
| |
Patronen met open cellen en vrijwel wolkenloze kernen, komen vooral voor in over relatief warm zeewater uitstromende koudere lucht.
De verandering van de windrichting en windkracht met de hoogte mag niet te groot zijn. De bewolking bestaat gewoonlijk uit cumulus of cumulus congestus (gewone of sterk opbollende stapelwolken), maar soms zitten er ook buienwolken tussen.
In één op de vier gevallen valt er neerslag uit de bewolking. |
| |
| De zeshoekige gesloten cellen met stijgende lucht in het midden en dalende lucht aan de randen, bestaan gewoonlijk uit onder een inversie uitspreidende cumulus- of stratocumulusbewolking. Ze duiden op relatief warme luchtmassa's. Afkoeling aan de bovenzijde van de bewolking is voor het in stand houden van een temperatuurverschil tussen boven- en onderkant van de laag waarin het patroon zichtbaar is, belangrijker dan warm zeewater. De neerslagkansen liggen lager dan bij de open cellen; bovendien stelt die neerslag meestal weinig voor. De kenmerken die hier zijn genoemd, geven slechts globale richtlijnen. Er zijn ook voorbeelden van patronen met open- en gesloten cellen vlak bij elkaar (zie beeld 3). |
| De Rayleigh-Bénard convectiecellen zijn boven de oceanen op satellietbeelden geregeld te zien. Bij noordwestenwinden is de Noordzee te beschouwen als een verlengstuk van de Atlantische Oceaan, zodat verschijnselen die zich normaliter alleen boven de oceaan voordoen, dan ook boven de Noordzee waargenomen kunnen worden. |
| |
| Bron:
Kees Floor - Het weer op satellietbeelden |
|
|
|
|
