|
|
|
| Hagel is een van de vaste vormen van atmosferische neerslag. Het bestaat uit onsamenhangende ijsballen (hagelstenen) waarvan de diameter kan variëren van enkele millimeters tot ongeveer twintig centimeter, maar doorgaans 5 tot 50 mm bedraagt. De METAR-code voor hagel is GR. |
 |
| Hagel bedekt een straat |
|
|
 |
| Transparante belletjes worden zichtbaar |
|
|
 |
| Een uitzonderlijk grote hagelbal |
|
| |
Het vormt zich specifiek in cumulonimbuswolken; een wolk met een sterke verticale uitbreiding als gevolg van de instabiliteit van de lucht, waarbij
de krachtige opstijgende stromingen snel zeer vochtige lucht naar boven doen stijgen, die condenseert en vervolgens bevriest als deze stijgt na de snelle afkoeling. De hagelstenen dalen vervolgens af naar de rand van de cumulonimbus en beginnen te smelten wanneer ze terugkeren tot onder de hoogte van de isotherm van nul graden. |
| |
| Hagelbuien duren kort en treffen slechts een beperkt gebied langs een corridor onder de storm. Bij hagelneerslag is de diameter van de hagelstenen niet uniform omdat de stijgsnelheid en de dichtheid van het vocht in een convectieve wolk van punt tot punt variëren. Hagel kan ook een grote regio treffen en enkele tientallen tonnen ijs op de grond achterlaten. Deze ijsmassa's zorgen vaak voor een grote verrassing voor waarnemers, omdat hagelstenen het vaakst vallen in de zomer en wanneer de grondtemperatuur hoog is (doorgaans 30°C). |
| |
| |
| Elke storm die hagel produceert die de grond bereikt, staat bekend als een hagelstorm. Een ijskristal met een diameter van >5 mm wordt als hagel beschouwd. Hagelstenen kunnen tot 15 cm groot worden en meer dan 0,5 kg wegen. |
| |
| In tegenstelling tot ijspellets zijn hagelstenen gelaagd en kunnen ze onregelmatig en klonterig zijn. Hagel bestaat uit transparant ijs of afwisselende lagen transparant en doorschijnend ijs van minimaal 1 mm dik, die op de hagelsteen worden afgezet terwijl deze door de wolk reist en met een sterke opwaartse beweging in de lucht hangt, totdat het gewicht de opwaartse luchtstroom overwint en het valt op de grond. Hoewel de diameter van hagel varieert, ligt de gemiddelde waargenomen schadelijke hagel in de Verenigde Staten tussen 2,5 cm en de grootte van een golfbal 4,4 cm. |
| |
| Stenen groter dan 2 cm worden over het algemeen als groot genoeg beschouwd om schade te veroorzaken. De Canadian Weather Service geeft waarschuwingen voor zware onweersbuien wanneer hagel van die omvang of groter wordt verwacht. De Amerikaanse National Weather Service hanteert vanaf januari 2010 een drempel van 2,5 cm in diameter, een stijging ten opzichte van de vorige hageldrempel van 1,9 cm.6 Andere landen hanteren verschillende drempelwaarden, afhankelijk van de lokale gevoeligheid voor hagel, Druiventeeltgebieden kunnen bijvoorbeeld negatief worden beïnvloed door kleinere hagel. Hagelstenen kunnen heel groot of heel klein zijn, afhankelijk van hoe sterk de opwaartse luchtstroom is: zwakkere hagelstormen produceren kleinere hagelstenen dan sterkere hagelstormen (zoals supercellen), aangezien krachtigere opwaartse luchtstromen in een sterkere storm grotere hagelstenen in de lucht kunnen houden. |
Een onweersbui ontstaat in een massa warme, vochtige lucht, ruim boven het vriespunt en zeer onstabiel. De aldus opgetilde lucht zal uiteindelijk verzadigd raken, omdat de temperatuur ervan afneemt met de hoogte volgens de ideale gaswet.
Het overtollige vocht vormt eerst de wolk en daarna de regendruppels. Hagelstenen groeien wanneer de regendruppels in de storm hun stijging voortzetten in de sterke opwaartse luchtstroom en bevriezing. Om te bevriezen moeten de druppels onder
het vriespunt zijn en een ijskoude kern tegenkomen. |
| |
Zodra een druppel bevriest in de bovenste lagen van de troposfeer (onderste laag van de atmosfeer van de aarde), waar de temperatuur lager is dan −10 °C, wordt het
zo'n ijskoude kern dat hagelstenen kunnen ontstaan. Het embryo wordt dan omringd door waterdamp en druppels die vloeibaar blijven; er kan sprake zijn van onderkoeling tot een temperatuur van −39°C. Omdat de verzadigingsdampdruk van ijs bij deze temperaturen lager is dan die van water, zal de waterdamp in de snel stijgende lucht voornamelijk op de ijskernen condenseren. Hagelstenen zullen daarom sneller groeien dan regendruppels in een vochtige atmosfeer zoals die van een storm. |
| |
Bovendien kannibaliseren groeiende hagelstenen waterdamp uit onderkoelde druppels in hun omgeving. Op het oppervlak van de druppels vindt namelijk altijd een uitwisseling van waterdamp plaats met de omringende lucht en de hagelsteen lijkt de watermoleculen naar zich toe te trekken omdat ze daar gemakkelijker kunnen condenseren dan op jicht (zie Bergeron-effect). Ten slotte bevriezen regendruppels
die in contact komen met de hagelstenen onmiddellijk op het oppervlak. |
| |
| Dit alles zorgt ervoor dat hagelstenen snel kunnen groeien in delen van de wolk met een hoog vloeistofgehalte. De groeisnelheid is vooral belangrijk rond −13°C. Het proces vindt ook plaats in een zeer sterke opstijgende stroming die de hagelstenen zeer hoog in de atmosfeer zal brengen, tot meer dan 15 km hoogte, met een opstijgsnelheid van vaak meer dan 40 km/u. |
|
|
 |
| Hagelstenen hebben een weg
afgelegd door de wolk waarin
ze beurtelings omhoog en
omlaag werden gevoerd |
|
| |
De vorming van hagel heeft dus niets te maken met die van sneeuw. Deze laatste vormen zich in stratiforme wolken met lage verticale beweging,
bij temperaturen onder nul graden Celsius en in een luchtmassa die relatief weinig vocht bevat en waar weinig onderkoelde druppels voorkomen. Onder deze omstandigheden zijn de ijskristallen die zich vormen erg klein en groeien ze langzaam tot vlokken. |
| |
| Factoren die hagel bevorderen |
Hagel komt het meest voor in het continentale binnenland van de middelste breedtegraden, aangezien hagelvorming aanzienlijk waarschijnlijker is wanneer het vriespunt onder de hoogte van 3.400 m ligt. De beweging van droge lucht in sterke onweersbuien over continenten kan
de frequentie van hagel verhogen door verdampingskoeling te bevorderen, waardoor het vriesniveau van onweerswolken wordt verlaagd,
waardoor hagel een groter volume krijgt om in te groeien. Dienovereenkomstig komt hagel minder vaak voor in de tropen, ondanks een veel
hogere frequentie van onweersbuien dan op de middelste breedtegraden, omdat de atmosfeer boven de tropen op veel grotere hoogte de neiging heeft warmer te zijn. Hagel in de tropen komt vooral voor op grotere hoogte. |
| |
De hagelgroei wordt verdwijnend klein als de luchttemperatuur onder -30 °C daalt, omdat onderkoelde waterdruppels bij deze temperaturen zeldzaam worden. Rond onweersbuien valt hagel hoogstwaarschijnlijk in de wolk op hoogtes boven 6.100 m. Tussen 3.000 m en 6.100 m
valt 60% van de hagel nog steeds in de onweersbui, hoewel 40% nu in de heldere lucht onder het aambeeld ligt. Onder de 3.000 m wordt de hagel gelijkmatig verdeeld in en rond een onweersbui tot een afstand van 3,7 km. |
| |
| |
Hagel komt het vaakst voor in het continentale binnenland op de middelste breedtegraden en komt minder vaak voor in de tropen, ondanks een
veel hogere frequentie van onweersbuien dan op de middelste breedtegraden. Hagel komt ook veel vaker voor langs bergketens, omdat bergen horizontale wind naar boven dwingen (ook wel orografisch optillen genoemd), waardoor de opwaartse luchtstroom bij onweersbuien wordt
versterkt en hagel waarschijnlijker wordt. De hogere ligging zorgt er ook voor dat er minder tijd beschikbaar is voor de hagel om te smelten voordat hij de grond bereikt. Een van de meest voorkomende regio's voor grote hagel ligt in het bergachtige noorden van India, waar in 1888 een van de hoogste hagelgerelateerde dodentallen werd gerapporteerd. China ervaart ook aanzienlijke hagelbuien. Ook Midden-Europa en Zuid-Australië krijgen te maken met veel hagelbuien. Regio's waar hagelbuien vaak voorkomen zijn Zuid- en West-Duitsland, Noord- en Oost-Frankrijk, Zuid- en Oost-Benelux en Noord-Italië. In Zuidoost-Europa hebben Kroatië en Servië regelmatig last van hagel. Sommige mediterrane landen registreren de maximale hagelfrequentie tijdens het herfstseizoen. |
| |
In Noord-Amerika komt hagel het meest voor in het gebied waar Colorado, Nebraska en Wyoming samenkomen, bekend als Hail Alley. Hagel in
deze regio komt voor tussen de maanden maart en oktober tijdens de middag- en avonduren, waarbij het grootste deel van de gevallen plaatsvindt van mei tot en met september. Cheyenne, Wyoming, is de meest hagelgevoelige stad van Noord-Amerika, met gemiddeld negen tot tien hagelbuien per seizoen. Ten noorden van dit gebied en ook net beneden de wind van de Rocky Mountains ligt de Hailstorm Alley-regio van Alberta, waar ook vaker sprake is van aanzienlijke hagelgebeurtenissen. |
| |
| Detectie op korte termijn |
| Weerradar is een zeer nuttig hulpmiddel om de aanwezigheid van hagelproducerende onweersbuien te detecteren. Radargegevens moeten echter worden aangevuld met kennis van de huidige atmosferische omstandigheden, waardoor men kan bepalen of de huidige atmosfeer bevorderlijk is voor de ontwikkeling van hagel. |
| |
Moderne radar scant vele hoeken rond de locatie. Reflectiviteitswaarden onder meerdere hoeken boven het maaiveld tijdens een storm zijn evenredig met de neerslagsnelheid op die niveaus. Het optellen van
de reflectiviteiten in de Vertically Integrated Liquid of VIL geeft het vloeibare watergehalte in de wolk.
Uit onderzoek blijkt dat de hagelontwikkeling in de bovenste lagen van de storm verband houdt
met de evolutie van VIL. VIL gedeeld door de verticale omvang van de storm, de zogenaamde VIL-dichtheid, heeft een relatie met de hagelgrootte, hoewel dit varieert afhankelijk van de atmosferische omstandigheden en daarom niet erg nauwkeurig is. Traditioneel kunnen de omvang en de waarschijnlijkheid van hagel worden geschat op basis van radargegevens door een computer met behulp van algoritmen die op dit onderzoek zijn gebaseerd. Sommige algoritmen omvatten de hoogte van het vriesniveau om het smelten van de hagelsteen te schatten en wat er op de grond zou achterblijven. |
| |
| Bepaalde patronen van reflectiviteit zijn ook belangrijke aanwijzingen voor de meteoroloog. De drie lichaamsverstrooiingspiek is een voorbeeld. Dit is het resultaat van de energie van de radar die op hagel terechtkomt en naar de grond wordt afgebogen, waar ze weer naar de hagel en vervolgens |
|
|
 |
| Voorbeeld van een piek met drie lichamen: de zwakke driehoekige echo's (aangegeven door de pijl) achter de rood-witte onweerskern houden verband met hagel in de storm. |
|
| |
| naar de radar afbuigen. Het duurde langer voordat de energie van de hagel naar de grond en terug ging, in tegenstelling tot de energie die rechtstreeks van de hagel naar de radar ging, en de echo bevindt zich verder weg van de radar dan de daadwerkelijke locatie van de hagel op hetzelfde oppervlak. radiaal pad, waardoor een kegel met zwakkere reflectievermogens wordt gevormd. |
| |
Meer recentelijk zijn de polarisatie-eigenschappen van weerradarresultaten geanalyseerd om onderscheid te maken tussen hagel en zware regen.
Het gebruik van differentiële reflectiviteit (Zdr) in combinatie met horizontale reflectiviteit (Zh) heeft geleid tot een verscheidenheid aan hagelclassificatiealgoritmen. Er wordt steeds meer gebruik gemaakt van zichtbare satellietbeelden om hagel te detecteren, maar het aantal valse meldingen blijft bij deze methode hoog. |
| De grootte van hagelstenen kun je het beste bepalen door de diameter ervan te meten met een liniaal. Bij afwezigheid van een liniaal wordt de grootte van de hagelsteen vaak visueel geschat door de grootte ervan te vergelijken met die van bekende voorwerpen, zoals munten. Het gebruik van voorwerpen zoals kippeneieren, erwten en knikkers voor het vergelijken van de afmetingen van hagelstenen is onnauwkeurig vanwege hun uiteenlopende afmetingen. De Britse organisatie TORRO schaalt ook op zowel hagelstenen als hagelbuien. |
| |
Wanneer waargenomen op een luchthaven, wordt de METAR-code gebruikt binnen een oppervlakteweerobservatie die betrekking heeft op de
grootte van de hagelsteen. Binnen de METAR-code wordt GR gebruikt om grotere hagel aan te duiden, met een diameter van minimaal 6,4 mm.
GR is afgeleid van het Franse woord hagel. Kleinere hagel, evenals sneeuwpellets, gebruiken de codering van GS, wat een afkorting is van het
Franse woord grél. |
| |
 |
| Afbeelding-1 |
|
|
 |
| Afbeelding-2 |
|
|
 |
| Afbeelding-3 |
|
|
| 1: Grote hagelsteen met concentrische ringen |
| 2: Hagelstenen variërend in grootte van enkele millimeters tot meer dan een centimeter in diameter |
| 3: De grootste hagelsteen ooit gerapporteerd in de Verenigde Staten: 20,3 cm diameter en 47,3 cm omtrek. |
| |
De eindsnelheid van hagel, of de snelheid waarmee hagel valt wanneer deze de grond raakt, varieert. Geschat wordt dat een hagelsteen met een diameter van 1 cm met een snelheid van 9 m/s valt, terwijl stenen met een diameter van 8 cm met een snelheid van 48 m/s vallen. De snelheid van hagelstenen is afhankelijk van de grootte van de steen, de luchtweerstandscoëfficiënt, de beweging van de wind waar hij doorheen valt, botsingen met regendruppels of andere hagelstenen, en het smelten als de stenen door een warmere atmosfeer vallen. Omdat hagelstenen geen perfecte
bollen zijn, is het moeilijk om hun weerstandscoëfficiënt nauwkeurig te berekenen, en dus ook hun snelheid. |
| |
| Groottevergelijkingen met objecten |
| In de Verenigde Staten rapporteert de National Weather Service de hagelgrootte in vergelijking met alledaagse voorwerpen. Hagelstenen groter dan 2,5 cm in diameter worden aangeduid als "ernstig" |
| Diameter (inches) |
Everyday Object |
| 0.25 - 0.375 |
Erwt |
| 0.50 |
Kleine knikker |
| 0.75 |
Cent |
| 0.88 |
Nickel |
| 1.00 (15/16") |
Quarter |
|
|
| Diameter (inches) |
Everyday Object |
| 1.25 |
Halve Dollar |
| 1.50 |
Walnoot/Pingpongbal |
| 1.75 |
Golfbal |
| 2.00 |
Limoen |
| 2.50 |
Tennisbal |
|
|
| Diameter (inches) |
Everyday Object |
| 2.75 |
Honkbal |
| 3.00 |
Grote appel |
| 4.00 |
Softbal |
| 4.50 |
Grapefruit |
| 4.75 - 5.00 |
Computer CD/DVD |
|
| |
| Hagel records |
| Megacryometeoren, grote rotsen van ijs die geen verband houden met onweersbuien, worden door de Wereld Meteorologische Organisatie niet officieel erkend als hagel, dit zijn opeenhopingen van ijs die verband houden met onweersbuien, en daarom worden gegevens over extreme kenmerken van megacryometeoren niet gegeven als hagelgegevens. . |
| |
| - Zwaarste: 1,02 kg, Gopalganj-district, Bangladesh, 14 april 1986 |
| - Grootste diameter officieel gemeten: 20 cm diameter, 47,3 cm omtrek; Vivian, South Dakota, 23 juli 2010 |
| - Grootste omtrek officieel gemeten: 47,6 cm omtrek, 17,8 cm diameter; Aurora, Nebraska, 22 juni 2003. |
- Grootste gemiddelde hagelneerslag: Kericho, Kenia kent gemiddeld 50 dagen per jaar hagelbuien. Kericho ligt dicht bij de evenaar en de hoogte
van 2200 meter draagt ertoe bij dat het een hotspot voor hagel is. Kericho bereikte het wereldrecord voor 132 dagen hagel in één jaar. |
| |
| Gevaren |
| |
| Hagel kan ernstige schade veroorzaken, met name aan auto's, vliegtuigen, dakramen, constructies met glazen daken, vee en meestal gewassen. Hagelschade aan daken blijft vaak onopgemerkt totdat verdere structurele schade wordt opgemerkt, zoals lekkages of scheuren. Het is het moeilijkst om hagelschade te herkennen op daken met shingles en platte daken, maar alle daken hebben hun eigen problemen bij het detecteren van hagelschade. Metalen daken zijn redelijk goed bestand tegen hagelschade, maar er kan cosmetische schade ontstaan in de vorm van deuken en beschadigde coatings. |
| |
| Hagel is een van de belangrijkste gevaren voor onweersbuien voor vliegtuigen. Wanneer hagelstenen een diameter groter dan 13 mm hebben, kunnen vliegtuigen binnen enkele seconden ernstig beschadigd raken. De hagelstenen die zich op de grond ophopen, kunnen ook gevaarlijk zijn voor landende vliegtuigen. Hagel is een veelvoorkomend probleem voor bestuurders van auto's, waarbij het voertuig ernstig deukt en de voorruit en de ruiten barsten of zelfs verbrijzelen, tenzij deze in een garage geparkeerd staat of bedekt is met afschermend materiaal. Tarwe, maïs, sojabonen en tabak zijn de meest gevoelige gewassen voor hagelschade. Hagel is een van de duurste gevaren van Canada. |
|
|
 |
| Vroege auto's waren niet uitgerust om met hagel om te gaan |
|
| |
| In zeldzame gevallen is bekend dat enorme hagelstenen hersenschuddingen of dodelijk hoofdtrauma kunnen veroorzaken. Hagelbuien zijn door de geschiedenis heen de oorzaak geweest van kostbare en dodelijke gebeurtenissen. Een van de vroegst bekende incidenten vond plaats rond de 9e eeuw in Roopkund, Uttarakhand, India, waar 200 tot 600 nomaden lijken te zijn gestorven aan verwondingen door hagel ter grootte van cricketballen. |
Smalle zones waar hagel zich op de grond ophoopt in verband met onweersbuien, staan bekend als hagelstrepen of hagelstroken, die door
satellieten kunnen worden gedetecteerd nadat de stormen voorbij zijn. Hagelbuien duren normaal gesproken enkele minuten tot 15 minuten. Ophopende hagelstormen kunnen de grond bedekken met meer dan 5,1 cm hagel, waardoor duizenden de macht verliezen en veel bomen omvallen. Plotselinge overstromingen en modderstromen in gebieden met steil terrein kunnen zorgen baren bij de opeenhoping van hagel. |
|
| Er zijn diepten tot 46 cm gerapporteerd. Een landschap bedekt met opgehoopte hagel lijkt over het algemeen op een landschap bedekt met opgehoopte sneeuw en elke significante ophoping van hagel heeft dezelfde beperkende effecten als ophoping van sneeuw, zij het over een kleiner gebied, op transport en infrastructuur. Opgehoopte hagel kan ook overstromingen veroorzaken door afvoeren te blokkeren, en hagel kan met het overstromingswater worden meegevoerd en veranderen in een sneeuwachtige sneeuwbrij die op lagere hoogten wordt afgezet. |
|
 |
Geaccumuleerde hagel in Sydney,
Australië (april 2015) |
|
|
 |
| Hand met hagel in een aardbeienveldje |
|
|
 |
| Hagelkanon in een oud kasteel in Banska Stiavnica, Slowakije |
|
| |
Onderzoek gericht op vier afzonderlijke dagen waarop in 30 minuten meer dan 15 cm hagel aan het front van Colorado werd geaccumuleerd,
heeft aangetoond dat deze gebeurtenissen vergelijkbare patronen delen in de waargenomen synoptische weer-, radar- en bliksemkarakteristieken, wat suggereert dat de mogelijkheid om deze gebeurtenissen te voorspellen voordat ze plaatsvinden. Een fundamenteel probleem bij het voortzetten van onderzoek op dit gebied is dat, in tegenstelling tot de hageldiameter, de hageldiepte niet vaak wordt gerapporteerd. Het gebrek aan gegevens laat onderzoekers en voorspellers in het ongewisse wanneer ze proberen operationele methoden te verifiëren |
| |
| Onderdrukking en preventie |
| |
| Tijdens de middeleeuwen luidden mensen in Europa kerkklokken en vuurden ze kanonnen af om hagel en de daaruit voortvloeiende schade aan gewassen te voorkomen. Bijgewerkte versies van deze aanpak zijn beschikbaar als moderne hagelkanonnen. Na de Tweede Wereldoorlog werd cloudzaaien uitgevoerd om de hageldreiging weg te nemen, vooral in de Sovjet-Unie, waar werd beweerd dat een vermindering van 70-98% van de gewasschade door hagelstormen werd bereikt door het inzetten van zilverjodide in wolken met behulp van raketten en artilleriegranaten. Maar deze effecten zijn niet herhaald in gerandomiseerde onderzoeken die in het Westen zijn uitgevoerd. Tussen 1965 en 2005 zijn door 15 landen hagelbestrijdingsprogramma's uitgevoerd. |
| |
|
|
|
|
|
|
