| |
|
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 conden satie optreedt. Zo ontstaan wolken waaruit neerslag kan vallen. In de hoofdstukken over vocht (6) en over neerslag en buien (10) zijn we hier uitvoeriger op ingegaan. 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 even tueel aanwezige bewolking oplossen en geven in het algemeen aanleiding tot fraai weer. Neerslagwolken worden dus vooral aangetroffen in en rond lage-drukgebieden. Ook binnen zo'n lagedrukgebied kunnen nog specifieke systemen onderkend worden die neerslag produceren, namelijk frontale zones en buiengebieden. |
| |
 |
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 |
| |
 |
|
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. |
|
|
| |
| 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),
die onder bepaalde omstandigheden groter worden (figuur-3 en 4). |
| |
| 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 is geweest, 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. |
| |
| 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
cumulus bewolking hebben
gevormd. In dat stadium is
er nog weinig bewolkingen
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 |
|
| Na het passeren van het warmtefront zijn we in de warme sector terecht gekomen. De wind ruimt, dat wil zeggen draait met de wijzers van de klok mee; hij neemt veelal echter nauwelijks in kracht af. De luchtdruk daalt niet verder, maar stijgt ook niet. Meestal loopt in de winter de temperatuur flink op, zeker als het front uit het westen komt. De sneeuw of ijsregen die tijdens de warmtefrontpassage valt, gaat dan snel in gewone regen over. Hoe harder het regent, des te gunstiger dat is om een eind te maken aan de gladheid: ijs en sneeuw worden met de regen vermengd, smelten en verdwijnen. Soms echter houdt het in de warme sector snel op met regenen. Ligt er dan sneeuw of ijs op de weg, dan duurt het veel langer voordat deze verdwenen zijn. De warme lucht erboven heeft er veel minder vat op dan de (warme) regen. |
| |
| 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. |
 |
|
Passage van een koufront |
|
|
 |
|
Passage van een occlusie |
|
| |
| 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 ele menten die eruit kunnen worden afgeleid, is gegroeid. Vandaar dat er binnen de zogeheten synopti sche meteorologie nog steeds een sterke behoefte is aan de ordening
en de relatieve eenvoud die con ceptuele modellen kunnen ver schaffen. |
| |
| Afbeelding: Passage van buienlijnen. Een eerste buienlijn is vrijwel alleen actief boven de Noordzee. De tweede buienlijn trekt over Nederland en gaat vergezeld van zeer zware windstoten |
|
|
|
| 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. |
| |
|
Bron:
Weerkunde -
Meteorologie voor
iedereen (Kees
Floor) |
|
|
|
|
