Meteorologie

De Meteorologie is een wetenschap die tot doel heeft atmosferische verschijnselen zoals wolken, neerslag of wind te bestuderen met als doel te begrijpen hoe deze zich vormen en evolueren op basis van gemeten parameters zoals druk, temperatuur en vochtigheid.

Het is een discipline die zich vooral bezighoudt met stromingsleer en thermodynamica, maar gebruik maakt van diverse andere takken van de natuurkunde, scheikunde en wiskunde. Oorspronkelijk puur beschrijvend, is meteorologie een plaats geworden waar deze disciplines worden toegepast. Om dit te doen moet het zich baseren op een samenhangend netwerk van waarnemingen: het eerste in zijn soort, dat betrekking heeft op een uitgestrekt multinationaal grondgebied verscheen in 1854, onder leiding van de Fransman Le Verrier, die een Europees netwerk van atmosferische gegevens opzette en opereerde vanuit operationele weg uit 1856

Moderne meteorologie maakt het mogelijk om de evolutie van het weer te voorspellen op basis van wiskundige modellen voor de korte en lange termijn die gegevens uit talrijke bronnen assimileren, waaronder stations, satellieten en weerradars. Meteorologie heeft toepassingen op zeer uiteenlopende gebieden, zoals militaire behoeften, energieproductie, transport (lucht, zee en land), landbouw, geneeskunde, bouw, luchtfotografie of film. Het wordt ook toegepast voor het voorspellen van de luchtkwaliteit of verschillende natuurlijke gevaren van atmosferische oorsprong.

Geschiedenis van de meteorologie

De geschiedenis van de meteorologie kent drie perioden. In de eerste plaats probeerden mensen al heel vroeg, tijdens de oudheid, de meteorologische verschijnselen te interpreteren die hun leven bepaalden. Ze vertrouwen echter alleen op hun zintuigen en worden geconfronteerd met de toorn van de natuur. Gedurende deze periode waren de Chinezen de eersten die de weersverschijnselen rigoureus aanpakten1. Het is dan ook in China dat de oudste meteorologische waarnemingen zijn bewezen vanaf 1216 v.Chr.

In Europa waren het de Griekse filosofen die aan Socrates voorafgingen die probeerden de verschijnselen van de lucht en de atmosfeer te verklaren met behulp van de rede. Anaximander is de eerste die meteorologische verschijnselen verklaart door de tussenkomst van de elementen en niet door goddelijke oorzaken. Xenophanes van Colophon (-580/-475) beschreef de watercyclus min of meer correct, volgens de getuigenis van Aetius:
Het is de hitte van de zon, als de belangrijkste oorzaak, waar alle meteoren vandaan komen. Deze pompt vocht uit de zee; zoet water scheidt zich vanwege zijn lichtheid af, lost vervolgens op in mist en vormt wolken; als gevolg van de verdikking valt de regen, tenzij deze door de wind wordt verdreven.

Aristoteles van zijn kant vond de term meteorologie uit en paste deze toe op de aardwetenschappen in het algemeen, en niet specifiek op de atmosferische wetenschappen. Hij vond de eerste windroos uit door de winden van Griekenland te classificeren op basis van hun oriëntatie, en ontwikkelde in zijn verhandeling over meteorologie de theorie die bekend staat als de Grote Winter, waarin hij probeerde de klimaatverandering te rationaliseren volgens een cyclisch principe compensatie voor warm en koud, droog en vochtig, met het idee dat elke verandering op één punt op de wereld elders gecompenseerd moet kunnen worden om een mondiaal klimaatevenwicht te behouden. Wat ooit een natte oceaan was, is vandaag de dag een droog continent, en omgekeerd, in een tijdsvolgorde die de omvang van de menselijke geschiedenis te boven gaat. Dit alles impliceert daarom een duurzame regionale afkoeling van de Grote Winter, waarbij de zee het land vervangt, en een parallelle opwarming van de aarde elders, die groot genoeg is om hele delen van de wereld uit te drogen

Vanaf de 6e eeuw, na de val van het West-Romeinse Rijk en de klimaatverandering van 535-536, begon in Europa een tweede periode in de geschiedenis van de meteorologie, aangezien deze gebeurtenissen leidden tot een brutale achteruitgang die zou voortduren tot de Renaissance van de 12e eeuw. eeuw. Dit begin van de Middeleeuwen leidde tot het achterlaten van een groot deel van de Grieks-Romeinse kennis, behalve in de bibliotheken van enkele kloosters. Er zijn slechts enkele meteorologische uitspraken overgebleven uit mondeling overgeleverde recepten en min of meer rigoureuze observaties. Meteorologie is dan slechts een pseudowetenschap. Ondanks alles zijn de uitspraken, verre van wetenschappelijke nauwkeurigheid, niet allemaal betekenisloos1. De Byzantijnse wereld behield op haar beurt het Grieks-Romeinse erfgoed, maar putte zichzelf uit in de militaire verdediging van haar gebieden tegen het Arabisch-islamitische rijk. Deze laatsten assimileerden met min of meer inzicht het Grieks-Romeinse erfgoed (dit werd gedeeltelijk opnieuw verspreid in Europa tijdens de Renaissance van de 12e eeuw) en bestendigden, en ontwikkelden, coherente kennis tot in de 14e eeuw. De aankomst in de 15e eeuw van Byzantijnse vluchtelingen die de Arabische veroveringen ontvluchtten, resulteerde in de terugkeer van talrijke Grieks-Romeinse teksten.

De derde periode in de geschiedenis van de meteorologie begint met de geboorte van de moderne meteorologie,
en daarmee het einde van het empirisme en de uitspraken. Het idee om regelmatig observaties uit te voeren als basis voor het werken in de meteorologie dateert uit de 15e eeuw. Dit zijn in de eerste plaats een reeks instrumenten die zijn ontwikkeld, zoals Galileo die een thermoscoop bouwde, voorloper van de thermometer, Evangelista Torricelli die het eerste kunstmatige vacuüm creëerde en het concept gebruikte om de eerste barometer voor te stellen en Robert Hooke die het principe van de anemometer herontdekte. om de windsnelheid te meten, een essentieel instrument
voor navigatie.

Vervolgens is het de studie van meteorologische verschijnselen. In Europa ontdekt Blaise Pascal dat de druk ook afneemt met de hoogte en concludeert dat er een vacuüm bestaat buiten de atmosfeer. Edmund Halley brengt de passaatwinden in kaart en begrijpt dat atmosferische veranderingen worden veroorzaakt door dagelijkse zonnewarmte. In Amerika merkte Benjamin Franklin op dat weersystemen in Noord-Amerika van west naar oost lopen, publiceerde de eerste wetenschappelijke kaart van de Golfstroom, toonde aan dat bliksem een elektrisch fenomeen was, koppelde vulkaanuitbarstingen aan het gedrag van het weer en speculeerde over de effecten van ontbossing op het klimaat.

Aan het begin van de 19e eeuw ontstonden er meer algemene concepten. De Brit Luke Howard schrijft On the Modification of Clouds waarin hij de namen die we nu kennen geeft aan wolken uit het Latijn.

Galilée

Francis Beaufort introduceert zijn beschrijvende windschaal bedoeld voor zeilers, de schaal van Beaufort, die de effecten van de wind op de golven relateert aan de kracht ervan in knopen. In 1835 beschreef Gaspard-Gustave Coriolis in een artikel over de vergelijkingen van relatieve beweging
van lichaamssystemen op wiskundige wijze de kracht die zijn naam draagt: de Coriolis-kracht. Deze kracht is essentieel bij het beschrijven van de beweging van weersystemen zoals Hadley een eeuw eerder had verwacht. In 1838 publiceerde William Reid zijn controversiële Law of Storms,
waarin hij het gedrag van depressies beschreef, die de wetenschappelijke gemeenschap tien jaar lang verdeelden.

Tegelijkertijd ontwikkelden zich de eerste observatienetwerken. In 1654 huldigde Ferdinand II de Medici, op advies van de jezuïet Luigi Antinori,
het eerste mondiale meteorologische netwerk in, gecoördineerd door de Meteorologische Vereniging van Florence6. In 1849 begon het Smithsonian Institution, onder leiding van natuurkundige Joseph Henry, met het opzetten van een netwerk van meteorologische observatiestations in de Verenigde Staten7. De waarnemingen werden snel verspreid dankzij de uitvinding in 1837 door Samuel Morse van de telegraaf8. Urbain Le Verrier, directeur van het Parijse observatorium, en vice-admiraal Robert FitzRoy deden hetzelfde in Europa in 1856 en 1860.

Alle tot nu toe genoemde observatienetwerken waren onafhankelijk. Cruciale meteorologische informatie kon daarom niet worden verzonden.
Dit was vooral belangrijk op zee. De belangrijkste promotor van internationale uitwisselingen zal de Amerikaan Matthew Fontaine Maury zijn.
In 1853 kwam een eerste conferentie van vertegenwoordigers uit tien landen in Brussel bijeen om een overeenkomst te formaliseren en de
codering van meteorologische gegevens te standaardiseren. In 1873 werd in Wenen de Internationale Meteorologische Organisatie opgericht
door landen met meteorologische diensten.

In 1902, na meer dan 200 ballonoplatingen, vaak 's nachts uitgevoerd om de stralingseffecten van de zon te vermijden, ontdekte Léon Teisserenc de Bort de troposfeer, de tropopauze en de stratosfeer,
waarmee aerologie werd gelanceerd die op de meteorologie werd toegepast. In 1919 ontwikkelde de school van Bergen in Noorwegen, onder leiding van Vilhelm Bjerknes, het idee van luchtmassa's die elkaar ontmoetten langs zones van discontinuïteit die fronten werden genoemd. Door de Corioliskracht, deze begrippen en de drukkracht te combineren, verklaarde ze het ontstaan, de intensivering en de achteruitgang van weersystemen op de middelste breedtegraden. Zelfs vandaag de dag gebruiken de vereenvoudigde weerverklaringen die we in de media zien de woordenschat van de Noorse school.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd meteorologie een essentieel instrument in de oorlogsinspanningen en kon het profiteren van nooit eerder geziene steun. Er werden scholen opgericht om in grote aantallen technici en meteorologen op te leiden, aangezien deze een leidende rol speelden bij het routeren van schepen en bevoorradingskonvooien, het inzetten van de luchtvaart en het plannen van militaire operaties. Tijdens de Noord-Atlantische Weeroorlog streden onder meer de geallieerden met name Groot-Brittannië en Duitsland om toegang tot betrouwbare weergegevens in de Noord-Atlantische Oceaan en het Noordpoolgebied.

De symbolen van weerfronten: 1) Koudfront 2) Warmtefront 3) Occlusie 4) Stationair.

Na de oorlog, in 1951, werd door de VN de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) opgericht ter vervanging van de Internationale Meteorologische Organisatie die in 1873 werd opgericht voor de verspreiding van meteorologische gegevens.

Omdat de meteorologie verband houdt met de vloeistofmechanica, publiceerde Lewis Fry Richardson in 1922 Weersvoorspelling door numeriek proces, waarin werd beschreven hoe de ondergeschikte termen van de vergelijkingen van luchtbeweging konden worden verwaarloosd om de toekomst van de atmosfeer gemakkelijker op te lossen . Het was echter pas met de komst van computers, na de Tweede Wereldoorlog, dat zijn idee vanaf de jaren vijftig echt in de praktijk werd gebracht. Het was het begin van numerieke weersvoorspellingen, een formulering in de vorm van steeds uitgebreidere computerprogramma's voor het oplossen van meteorologische problemen vergelijkingen.

Vervolgens worden nieuwe instrumenten ontwikkeld:

- De eerste operationele weerradars dankzij verschillende onderzoekers, waaronder onder meer David Atlas
en J. Stewart Marshall.

- De eerste meteorologische satelliet werd in 1960 in een baan om de aarde gebracht (TIROS-1). Dit markeert
het begin van het verzamelen van meteorologische gegevens vanuit de ruimte met een resolutie die veel
hoger is dan die van terrestrische stations.

- Telecommunicatie via radiogolven aan het begin van de 20e eeuw, vervolgens via satellieten, en in de jaren
2000 zorgde het internet voor een revolutie in de distributie van informatie.

De ontwikkeling van krachtigere computers in de jaren zeventig en supercomputers in de jaren tachtig leidden tot een betere resolutie van numerieke weervoorspellingsmodellen. Onderzoek naar de atmosfeer, oceanen en hun onderlinge relaties, grootschalige verschijnselen zoals El Nino en tropische cyclonen of kleinschalige verschijnselen zoals stormen verbetert de kennis van meteorologische verschijnselen. Dit resulteert in een betere parametrisering van de vergelijkingen. Bovendien zijn de instrumenten voor gegevensverzameling sinds 1960 enorm geëvolueerd: automatisering van deze verzameling, teledetectie en verbetering van de resolutie ervan, wat heeft geleid tot nauwkeurigere onderzoeken van de atmosfeer

TIROS-1's eerste beeld van de aarde vanuit de ruimte.

Meer recentelijk is het onderzoek naar temperatuurtrends en CO2-concentratie in een stroomversnelling gekomen. Vanaf het einde van de 20e eeuw erkende de meerderheid van de wetenschappers het bestaan van de opwarming van de aarde sinds het begin van het industriële tijdperk. Aan het begin van de 21e eeuw erkende een rapport van internationale experts dat menselijk handelen hoogstwaarschijnlijk verantwoordelijk was voor deze opwarming en voorspelde het voortduren ervan.

Meteorologische wetenschap

Het doel van meteorologie is het vinden van de wetten die de dynamiek van de vloeistof die lucht wordt genoemd, beheersen en het toekomstige gedrag ervan kunnen voorspellen. Lucht is een samendrukbare vloeistof, bestaande uit verschillende gassen en aangetroffen in een dunne laag op
het oppervlak van een roterend referentiekader (de aarde). Meteorologie is een tak van de natuurkunde, de theorie van vloeistoffen, de berekening van krachten en thermodynamica worden gebruikt om het gedrag van de atmosfeer te verklaren.

Atmosferische primitieve vergelijkingen, cyclogenese en diagnostische weersvoorspellingstechnieken.

Om de beweging van lucht op planetaire schaal, de zogenaamde synoptische schaal, te verklaren, komen we zeven onbekenden tegen:

- Luchtdruk (P), Temperatuur (T), Luchtdichtheid (p), Watergehalte (q), Drie dimensies x, y en z

We hebben daarom zeven vergelijkingen nodig:

- de drie Navier-Stokes-momentumvergelijkingen relateren de druk en Coriolis-krachten langs de drie dimensies.

- de ideale gaswet verbindt druk en temperatuur.

- de hydrostatische vergelijking relateert druk en hoogte.

- de zwaartekrachtconstante

- de massacontinuïteitsvergelijking verbindt de variatie van de massa in een luchtvolume en de vorm ervan in de tijd.

- de samenstellingsvergelijking verbindt het watergehalte van de lucht en de variatie ervan in de ruimte.

- De energiebalansvergelijkingen van de thermodynamica houden rekening met de faseveranderingen van een van de belangrijke componenten
van de atmosfeer: water.

Het oplossen van deze vergelijkingen is niet eenvoudig omdat ze veel termen bevatten die niet allemaal op dezelfde schaal werken.
In momentumvergelijkingen berekenen de vergelijkingen bijvoorbeeld de beweging van lucht door het verschil tussen de drukgradiënt en de Corioliskracht. Omdat de betrokken krachten vrijwel gelijk zijn, zal het verschil enkele ordes van grootte kleiner zijn. Een rekenfout geeft dus grote verschillen in de uitkomst.

Bovendien is de atmosfeer een systeem waarbij variabelen op elk punt van waarde veranderen. Het is niet mogelijk om het te onderzoeken met
een resolutie die ons in staat zou stellen de oorspronkelijke staat ervan perfect te definiëren. Dit is de reden waarom vroege meteorologen eerst empirische conceptuele modellen ontwikkelden om het gedrag van de atmosfeer te verklaren. De fronten, dalen en andere termen die zo bekend
zijn in het vocabulaire van weerpresentatoren komen uit deze vroege verklaringen van het weer. Ze werden mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van middelen om de atmosfeer te onderzoeken met behulp van aerologie

Vervolgens maakten theorieën over atmosferische dynamiek en gegevens verkregen uit radiosondes het mogelijk om wiskundige modellen te ontwikkelen waarbij alleen de belangrijkste termen in de vergelijkingen werden gebruikt en de structuur van de atmosfeer werd vereenvoudigd.
Met de komst van computers konden verwaarloosde termen geleidelijk worden opgenomen, hoewel we er nog niet in zijn geslaagd ze allemaal te integreren.

De meteorologie wordt echter nog steeds gehinderd door de zeer lage dichtheid van beschikbare gegevens. De peilstations bevinden zich op enkele honderden kilometers afstand van elkaar en zelfs als sensoren op afstand zoals satellieten en radars de definitie van de analyse vergroten, bevat al deze informatie tamelijk grote onnauwkeurigheden. Daarom is weersvoorspelling nog steeds een mix tussen berekeningen uit vergelijkingen en de ervaring van de meteoroloog.

Fijnschalig gedrag

De vergelijkingen hierboven maken bepaalde aannames die ervan uitgaan dat luchtbeweging en condensatie langzaam genoeg plaatsvinden zodat druk, temperatuur en watergehalte zich geleidelijk aanpassen. Wanneer we echter naar fijnere schalen gaan, in de orde van enkele meters tot enkele kilometers, en wanneer de bewegingen snel zijn, zijn sommige van deze vergelijkingen slechts benaderingen.

De hydrostatische evenwichtsvergelijking wordt bijvoorbeeld niet gerespecteerd bij stormen waarbij het water in de stijgende luchtvolumes langzamer condenseert dan men zou denken. In dit geval treden druk- en temperatuurvariaties immers niet-lineair op. De rol van veel meteorologische onderzoekers is daarom het onderzoeken van kleinschalige verschijnselen zoals onweersbuien, tornado's en zelfs grootschaliger systemen, zoals tropische cyclonen, waartoe ook kleinschalige items behoren.

Arcus aan de voet van een cumulonimbus in Enschede, Nederland.

Grenslaag

Het grootste deel van de uitwisseling van warmte, vocht en deeltjes vindt plaats in de dunne luchtlaag net boven het aardoppervlak. We hebben
het hier over de interactie tussen oceaan en atmosfeer, orografische verheffing, convergentie door reliëf, stedelijke versus landelijke gebieden, enz. Wrijving is overal aanwezig, maar zeer variabel in deze laag en veroorzaakt turbulentie, wat deze uitwisselingen zeer complex maakt. Dit geeft aanleiding tot een parametrisering hiervan bij de berekening van de vergelijkingen. De studie van de grenslaag is daarom een van de belangrijke gebieden van meteorologisch onderzoek.

Planetaire schaal

De vorige schalen hadden allemaal betrekking op het gedrag van weersystemen van enkele minuten tot enkele dagen. Er zijn echter cycli die maanden of zelfs jaren duren. Dit planetaire gedrag wordt ook bepaald door atmosferische primitieve vergelijkingen in de vorm van golfontwikkeling, zoals Rossby-golven, die zich in de atmosfeer zullen voortplanten en aanleiding zullen geven tot resonantie-oscillaties. De studie van de planetaire schaal houdt ook verband met de uitwisseling van warmte en vochtigheid tussen de tropen en de poolgebieden.

Een bekend voorbeeld van deze omvang is het El Niño-fenomeen, een anomalie van de temperatuur van het zeeoppervlak in de Stille Zuidzee die verband houdt met een verandering in de passaatwinden in die regio en die met variabele tussenpozen terugkeert. Minder bekend zijn de Madden-Julian Oscillation, de North Atlantic Oscillation en andere, die het pad van depressies op de middelste breedtegraad beïnvloeden. Deze schaal neigt
naar die van de klimatologie

Instrumentatie

Meteorologie is afhankelijk van het verzamelen van de waarde van de eerder genoemde variabelen van de atmosfeer. Instrumenten als de thermometer en de windmeter werden eerst afzonderlijk gebruikt, en daarna vaak gegroepeerd op land- en zeeweerstations. Deze gegevens
waren aanvankelijk zeer schaars en werden door amateurs verzameld. De ontwikkeling van communicatie en transport heeft de regeringen van
alle landen gedwongen observatienetwerken op te zetten binnen hun meteorologische diensten en nieuwe instrumenten te ontwikkelen. In deze nationale netwerken voldoen de instrumenten en de implementatie ervan aan strikte normen, om de initialisatie van de modellen zo min mogelijk
te beïnvloeden.

De ontwikkeling van ballonnen aan het einde van de 19e eeuw, en vervolgens van vliegtuigen en raketten in de 20e eeuw, maakte het mogelijk om gegevens op grote hoogte te verzamelen. Ten slotte hebben radars en satellieten het sinds de tweede helft van deze eeuw mogelijk gemaakt om dekking over de hele wereld te bereiken. Onderzoek blijft instrumenten verbeteren en nieuwe ontwikkelen.

Weervoorspelling

De geschiedenis van weersvoorspellingen gaat terug tot de oudheid met orakels en waarzeggers. Ze werd niet altijd goed gezien. Zo veroordeelde een Engelse wet uit 1677 meteorologen tot de brandstapel, beschuldigd van hekserij. Deze wet werd pas in 1959 ingetrokken, maar werd niet altijd naar de letter toegepast. Zo konden groepskapitein James Stagg, hoofdmeteoroloog, en de leden van zijn drie voorspellingsteams een pauze voorspellen voor de landingen in Normandië op de ochtend van 6 juni 1944, zonder bang te hoeven zijn dit lot te ondergaan.

De moderne wetenschap dateert eigenlijk uit het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw. Weersvoorspelling is een toepassing van meteorologische kennis en moderne gegevensverzamelings- en computertechnieken om de toestand van de atmosfeer op een later tijdstip te voorspellen. Sinds de Tweede Wereldoorlog heeft het zich echter doen gelden met de intrede van technische middelen als radar, moderne communicatie en de ontwikkeling van computers. Er zijn verschillende toepassingsgebieden van prognoses, waaronder:

Hydrometeorologie	Luchtvaartmeteorologie	Landbouwmeteorologie of (agrometeorologie)	Kustmeteorologie	Meteorologie en wegen
Bosmeteorologie	Maritieme meteorologie	Militaire meteorologie	Bergmeteorologie	Tropische meteorologie
Meteorologie en vervuiling	Voorspelling van hevige onweersbuien	Numerieke weersvoorspelling	Voorspelling van tropische cyclonen	Meteorologische waakzaamheid

Technologieën voor weercontrole

Er bestaat in de wetenschappelijke literatuur geen mechanisme voor doelbewuste wijziging van weer of klimaat dat, theoretisch of in de praktijk,
het vermogen aantoont om het weer op grote schaal op een gecontroleerde manier te beïnvloeden. Slechts enkele methoden hebben tot nu toe onder gunstige omstandigheden plaatselijke resultaten kunnen opleveren.

Hier zijn enkele voorbeelden van technologieën die gericht zijn op het verkrijgen van enige controle over bepaalde atmosferische omstandigheden:

- HAARP, technologie voor de studie en gelokaliseerde wijziging van de radio-elektrische eigenschappen van de ionosfeer.

- Anti-hagelkanon: proberen de hagelvorming te verstoren met behulp van schokgolven (anekdotisch).

- Cloud Seeding: door zilverjodiderook in de wolken vrij te geven om het aantal beschikbare condensatiekernen en dus de regen te vergroten.
In het geval van stormen zou dit tot gevolg hebben dat het aantal hagelstenen toeneemt, ten koste van hun individuele grootte.

- Mistlampen om mist te verdrijven via plaatselijke verwarming.

Onderzoeken

Er moet nog veel worden gedaan om meteorologische verschijnselen te begrijpen en te parametriseren. Zoals eerder vermeld, zijn de vergelijkingen die de atmosfeer bepalen complex en zijn gegevens in sommige gevallen moeilijk te verkrijgen. Interacties op meso- en microschaal tijdens een storm of tropische cycloon zijn in het laboratorium moeilijk te reproduceren. Onderzoekers op onderwerpen als micrometeorologie, wolkenmicrofysica en lucht-zee-interactie moeten fundamentele natuurkundige redeneringen uitvoeren en vervolgens wiskundige simulaties
gebruiken die ze vergelijken met observaties.

Weersverschijnselen

Atmosferische circulatie

Atmosferische circulatie is de beweging op planetaire schaal van de luchtlaag rond de aarde, die de warmte van de zon herverdeelt in combinatie met de oceaancirculatie. Omdat de aarde een sferoïde is met een rotatie-as die 23,5 graden schuin staat ten opzichte van het translatievlak rond onze ster, varieert de zonnestraling die op de grond valt tussen een maximum in gebieden die direct naar de zon gericht zijn (evenaar) en een minimum. voor degenen die zeer geneigd zijn ten opzichte van laatstgenoemden (Polen). De door de grond opnieuw uitgezonden straling is gekoppeld aan de hoeveelheid ontvangen energie. Dit resulteert in een differentiële opwarming tussen de twee regio's die niet kan blijven bestaan, anders zal er een eindeloze toename in de laatste regio's plaatsvinden en dit is wat de atmosferische circulatie creëert.

De druk aan de oppervlakte en op hoogte wordt daarom verdeeld in georganiseerde zones waar de druk een maximum (anticycloon), een minimum (depressie), een lokaal minimum (barometrische trog), een lokaal maximum (barometrische piek) is. De gebieden waar lage temperaturen afkomstig van de Polen en warme temperaturen afkomstig van de evenaar elkaar ontmoeten, worden fronten genoemd: koudefront, warmtefront en occlusiefront. Sommige weersystemen hebben speciale namen: tropische cyclonen, moesson, haboob, El Niño, koudeluchtsluis, enz

El Niño en La Niña.

El Niño en de Zuidelijke Oscillatie (SA) zijn de twee polen van hetzelfde fenomeen genaamd ENSO dat de Stille Zuidzee beïnvloedt. De cycli van laatstgenoemde verstoren het thermodynamische evenwicht van het oceaan- (El Niño) – atmosfeer- (Zuidelijke Oscillatie) koppel. Het ligt aan de oorsprong van aanzienlijke veranderingen in de atmosferische en oceanische circulatie met mondiale gevolgen.

Het tegenovergestelde van El Niño is La Niña, die abnormaal koude oceaantemperaturen naar de oostelijke Stille Oceaan rond de evenaar brengt.
De stormactiviteit neemt toe boven het westelijke Pacifische bekken naarmate de passaatwinden aan intensiteit winnen. De effecten van La Niña zijn grofweg tegengesteld aan die van El Niño. La Niña en El Niño volgen elkaar niet altijd op, gemiddeld slechts één op de drie, maar de snelle opeenvolging van zeer verschillende klimatologische omstandigheden van het ene regime naar het andere kan aanzienlijke stress op de vegetatie veroorzaken.

Wind

De wind is een beweging van de atmosfeer. Het komt voor op alle planeten met een atmosfeer. Deze bewegingen van luchtmassa's worden veroorzaakt door twee fenomenen die tegelijkertijd plaatsvinden: ongelijkmatig verdeelde verwarming van het planeetoppervlak door zonne-energie en de rotatie van de planeet. Op de sectoren van een windroos kan een weergave worden gemaakt van de variaties in de gemiddelde windsterkte op basis van hun oriëntatie, en daarmee de identificatie van de dominante winden.

Op aarde hebben verschillende regio's karakteristieke winden waaraan de lokale bevolking een specifieke naam heeft gegeven. Winden zijn een hernieuwbare energiebron en zijn door de eeuwen heen voor verschillende doeleinden gebruikt, door windmolens, zeilen of, eenvoudiger gezegd, drogen. In de bergen maakt het zweefvliegen deels gebruik van de wind (hellingvlucht) en in het algemeen (bergen en vlaktes) van de stijgende stromingen die worden gegenereerd door de verwarming van luchtdeeltjes. De windsnelheid wordt gemeten met een windmeter, maar kan worden geschat met een windzak, vlag, enz.

De wind kan stabiel of vlagerig zijn. We vinden zeer sterke windcorridors langs de zones met temperatuurcontrast die jetstreams worden genoemd. Bij onweersbuien resulteert de transformatie van horizontale windschering in verticale vorticiteit in een tornado of waterhoos. Hetzelfde fenomeen kan optreden zonder bewolking en veroorzaakt een stofwerveling. De afdaling van lucht naar de grond met neerslag tijdens een onweersbui resulteert in een neerstorting. Op zee worden windvlaagfronten buien genoemd. Het reliëf is ook de oorzaak van katabatische of anabatische winden.

Wolken en neerslag

De atmosfeer van de aarde bestaat voornamelijk uit stikstof (bijna 80%), zuurstof en waterdamp. De verticale bewegingen maken de compressie
of expansie van dit gas mogelijk volgens de ideale gaswet in een doorgaans adiabatisch proces. De maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht
kan bevatten, is afhankelijk van de temperatuur. Wanneer lucht stijgt, zet deze uit en daalt de temperatuur, waardoor waterdamp bij verzadiging in druppeltjes kan condenseren. Er ontstaat dan een wolk.

Een wolk is dus een verzameling waterdruppels (of ijskristallen) die in de lucht zweven. Het uiterlijk van de wolk hangt af van het licht dat hij ontvangt, de aard, de grootte, het aantal en de verdeling van de deeltjes waaruit hij bestaat. Hoe warmer de lucht, hoe meer waterdamp deze kan bevatten en hoe groter de wolk zal zijn. Hoe sterker de verticale bewegingen van de lucht, hoe groter de verticale uitbreiding van de wolk

Er zijn twee hoofdtypen wolken: stratiforme wolken, die voortkomen uit de grootschalige beweging van de atmosfeer, en convectieve wolken die plaatselijk ontstaan als de lucht onstabiel is. Deze twee soorten wolken zijn te vinden op alle niveaus van de troposfeer en zijn onderverdeeld op basis van de hoogte waarop ze voorkomen (laag, gemiddeld, hoog).

Als er voldoende verticale beweging is, zullen de ijsdruppels of -kristallen samenvloeien en vloeibare of vaste neerslag vormen: regen, motregen, sneeuw, hagel, natte sneeuw, natte sneeuw en ijspellets. Ze zullen in continue vorm voorkomen met stratiforme wolken en in de vorm van buien
of stormen in convectieve wolken. Andere hydrometeoren vormen zich op de grond als nevel en mist.

Incidentele verschijnselen

Weersverschijnselen gaan vaak gepaard met secundaire verschijnselen of veroorzaken deze. De wind tilt niet-waterige vaste stoffen, lithometeoren, uit de grond, die in de atmosfeer blijven hangen. Droge nevel is dus een suspensie in de lucht van deeltjes die onzichtbaar zijn voor het blote oog en droog zijn, talrijk genoeg om de lucht een opaalachtig uiterlijk te geven. In droge gebieden is zandnevel een ophanging van stof of kleine zandkorrels die na een storm in de lucht achterblijft. Stofblazer of zandblazer is stof of zand dat door een voldoende sterke en turbulente wind van de grond naar lage of middelmatige hoogte wordt opgetild. Als de wind toeneemt, zien we zand- of stofstormen die grote hoogten bereiken. Wanneer zich in woestijngebieden een zeer lokale draaikolk vormt, zijn er vaak stofduivels, een soort wolkenloze tornado.

Bepaalde lichtverschijnselen zijn het gevolg van reflectie, breking, diffractie of interferentie van licht op deeltjes in de atmosfeer. Dit zijn fotometeoren. De halo en parhelia, die rond de zon of de maan kunnen verschijnen, zijn dus het gevolg van de breking of reflectie van licht op ijskristallen in de atmosfeer. Deze verschijnselen hebben de vorm van ringen, bogen, kolommen of lichtgevende brandpunten. Rond de zon kunnen halo's bepaalde kleuren hebben, terwijl ze rond de maan altijd wit lijken. Op dezelfde manier bestaat de corona uit een of meer gekleurde ringen die waarneembaar zijn rond de zon of de maan als deze zich achter dunne wolken zoals altocumulus bevindt. Dit komt door de diffractie van licht op wolkendeeltjes.

Andere verschijnselen zijn te wijten aan de diffractie van licht. Iridescentie, meestal blauw en/of lichtgroen, is de aanwezigheid van kleur aan de randen van wolken als gevolg van de diffractie van licht. Een glorie wordt gevormd door gekleurde ringen die verschijnen rond de schaduw van de waarnemer op een wolk of mist eronder. De regenboog, waarvan de kleuren variëren van paars tot rood, verschijnt wanneer licht van een open plek door een atmosfeer valt die gevuld is met regendruppels. Bisschopringen zijn een lichtgevend fenomeen dat op vaste deeltjes verschijnt, bijvoorbeeld na een vulkaanuitbarsting, en blauwachtige ringen aan de binnenkant en rood aan de buitenkant vormen, veroorzaakt door de diffractie van lichtstralen op deze deeltjes

De luchtspiegeling wordt veroorzaakt door de verschillende dichtheden van de luchtlagen waar de lichtstraal doorheen gaat. Er kunnen zich twee gevallen voordoen: op een oververhitte grond wordt een object op afstand zichtbaar, maar dan in een omgekeerd beeld, alsof het wordt weerspiegeld in een watermassa. Het is de fata morgana van woestijnen (hetzelfde fenomeen doet zich voor op verharde wegen). Op grond die kouder is dan de lucht, verschijnt het beeld van het object boven het direct waargenomen object. Dergelijke luchtspiegelingen worden vaak waargenomen in bergen of boven de zee. Zo kunnen we objecten onder de horizon zien. De winden zijn zonnestralen die tussen de wolken door gaan en tegen het licht in gezien worden, stralen die we dan waarnemen als een lichtstraal aan de hemel of als een ‘lichtregen’.

Er zijn ook verschillende uitingen van atmosferische elektriciteit in de vorm van licht of geluid, elektrometeoren genoemd. De meeste worden geassocieerd met onweersbuien waarbij plotselinge ontladingen van elektriciteit worden waargenomen. Dit zijn bliksem, bliksem en donder.
Het Sint-Elmusvuur is een speciaal soort bliksem

Tenslotte zijn polaire aurora's, hoewel niet geassocieerd met meteorologie, lichtgevende verschijnselen die in de bovenste lagen van de atmosfeer verschijnen in de vorm van bogen, banden of gordijnen. Aurora's komen vaak voor op hoge breedtegraden, waar geïoniseerde deeltjes van de zonnewind door de magnetische polen worden afgebogen en de atmosfeer raken.

Omgeving

Opwarming van de aarde

De opwarming van de aarde is een fenomeen van stijging van de gemiddelde temperatuur van de oceanen en de atmosfeer, op wereldschaal en
over meerdere jaren. In de normale betekenis wordt deze term toegepast op de klimaatverandering die de afgelopen 25 jaar is waargenomen,
dat wil zeggen sinds het einde van de 20e eeuw. De meeste wetenschappers schrijven het grootste deel van deze opwarming toe aan door de
mens veroorzaakte uitstoot van broeikasgassen. De waarschijnlijkheid dat de opwarming van de aarde sinds 1950 een menselijke oorsprong heeft
is meer dan 90% volgens het vierde rapport van het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering (IPCC), dat verantwoordelijk is voor het opstellen van een synthese van de huidige wetenschappelijke kennis over dit onderwerp.

Toegepaste klimatologie

Als discipline die verschillende energiebronnen of hernieuwbare hulpbronnen (zonneschijn, wind, neerslag, enz.) meet, maakt meteorologie het mogelijk om de beschikbare hoeveelheden hernieuwbare energie en water te meten en de beschikbaarheid ervan in de loop van de tijd te
voorspellen. Het verbetert de identificatie van situaties die het meest bevorderlijk zijn voor alternatieve energiebronnen, die kunnen bijdragen aan
het beperken van de opwarming en het mogelijk maken om de bioklimatische habitat- en energie-efficiëntiebehoeften beter aan te passen aan elke klimaatcontext.

Engelssprekenden praten ook over biometeorologie en bioklimatologie, en in Frankrijk worden gespecialiseerde opleidingen op milieugebied verspreid, zoals Environmental meteorology, Meteorology for wind potentieel en Environment.

Epidemiologie en eco-epidemiologie doen ook een beroep op de klimaatwetenschappen.

Verschijnselen die verband houden met weersomstandigheden

Anemomorfose: vervorming van de vorm van planten en plantenlandschappen onder invloed van heersende wind en opspattend zeewater.

Ongevallen veroorzaakt door slechte weersomstandigheden.

Vliegtuigongevallen als gevolg van onweer of storm.

Woestijnvorming als gevolg van klimaatverandering.

Bosbranden veroorzaakt door bliksem of aangewakkerd door wind.

Blootstelling aan extreme koude of hitte veroorzaakt: hypothermie en hyperthermie.

Overstromingen door hevige regenval.

Er wordt vermoed dat variaties in de atmosferische druk migraine veroorzaken.

Zonlicht en hitte zijn factoren bij de vorming van ozon en smog op leefniveau.

Regen van dieren waarvan de waarschijnlijke oorzaak het transport van dieren door waterhozen is.

Opwarming van de aarde die het klimaat verandert.

Bronnen: Wikipedia-nl, Wikipedia-fr

Categorieën: Meteorologie I Weer A tot Z

Meteorologie A tot Z

Meteorologie