|
|
|
| Een stofhoos of stofduivel is een sterke, goed gevormde en relatief kortstondige wervelwind. De grootte varieert van een kleine halve meter breed en een paar meter hoog tot meer dan 10 meter breed en meer dan een kilometer hoog. De primaire verticale beweging is opwaarts. Stofduivels zijn meestal onschadelijk, maar kunnen in zeldzame gevallen groot genoeg worden om een bedreiging te vormen voor zowel mensen als eigendommen. |
| |
Ze zijn vergelijkbaar met tornado's omdat beide een weersverschijnsel zijn waarbij een verticaal georiënteerde roterende windkolom betrokken is.
De meeste tornado's worden geassocieerd met een grotere moedercirculatie, de mesocycloon op de achterkant van een supercell-onweersbui. Stofduivels vormen zich als een wervelende opwaartse luchtstroom onder zonnige omstandigheden en bij mooi weer, en komen zelden in de buurt van de intensiteit van een tornado. |
| |
 |
| Stofwerveling in Duitsland. |
|
|
 |
| Een stofduivel in Arizona |
|
|
 |
| Dust-devil in de Mojave woestijn |
|
| |
| Ontstaan |
| |
Stofduivels ontstaan wanneer een zak hete lucht nabij het oppervlak snel opstijgt door de koelere lucht erboven, waardoor een opwaartse luchtstroom ontstaat. Als de omstandigheden precies goed zijn, kan de opwaartse luchtstroom beginnen te roteren. Terwijl de lucht snel stijgt,
wordt de kolom hete lucht verticaal uitgerekt, waardoor de massa dichter bij de rotatie-as komt, wat een intensivering van het draaieffect veroorzaakt door behoud van het impulsmoment. De secundaire stroom in de stofduivel zorgt ervoor dat andere hete lucht horizontaal naar
binnen snelt naar de bodem van de nieuw gevormde draaikolk. Naarmate er meer hete lucht naar de zich ontwikkelende draaikolk stroomt om de stijgende lucht te vervangen, wordt het ronddraaiende effect verder geïntensiveerd en zichzelf in stand houdend. Een volledig gevormde stofduivel is een trechtervormige schoorsteen waar warme lucht doorheen beweegt, zowel naar boven als in een cirkel. |
| |
Naarmate de hete lucht stijgt, koelt deze af, verliest zijn drijfvermogen en houdt uiteindelijk op met stijgen. Terwijl het stijgt, verdringt het lucht die buiten de kern van de vortex naar beneden daalt. Deze koele lucht die terugkeert,
fungeert als balans tegen de draaiende heteluchtbuitenmuur en houdt het systeem stabiel. |
| |
Het draaiende effect zal, samen met oppervlaktewrijving, gewoonlijk een voorwaartse impuls produceren.
De stofduivel kan in stand worden gehouden als hij over nabijgelegen bronnen van hete oppervlaktelucht beweegt. |
| |
| Omdat beschikbare warme lucht nabij het oppervlak door de stofduivel wordt gekanaliseerd, zal uiteindelijk omringende koelere lucht worden aangezogen. Als het eenmaal gebeurt, is het effect dramatisch en verdwijnt de stofduivel binnen enkele seconden. Meestal gebeurt dit wanneer de stofduivel langzaam beweegt (uitputting) of een terrein begint te betreden waar de oppervlaktetemperaturen koeler zijn. |
| |
| Bepaalde omstandigheden vergroten de kans op de vorming van stofduivels. |
| |
| Vlak dor terrein, woestijn of asfalt |
| Vlakke omstandigheden vergroten de kans dat de heteluchtbrandstof vrijwel constant is. Stoffige of zanderige omstandigheden zorgen ervoor dat deeltjes vast komen te zitten in de vortex, waardoor de stofduivel gemakkelijk zichtbaar wordt, maar dit is niet noodzakelijk voor de vorming van de vortex. |
| |
| Heldere lucht of licht bewolkte omstandigheden: |
| Het oppervlak moet aanzienlijke hoeveelheden zonne-energie absorberen om de lucht nabij het oppervlak te verwarmen en ideale stofduivelse omstandigheden te creëren. |
| |
| Licht of geen wind en koele atmosferische temperatuur: |
| De onderliggende factor voor de duurzaamheid van een stofduivel is het extreme temperatuurverschil tussen de lucht aan het oppervlak en de atmosfeer. Winderige omstandigheden zullen het draaiende effect van een stofduivel destabiliseren |
|
|
 |
| Een stofduivel in Krakau |
|
| |
| Intensiteit en duur |
| |
Op aarde zijn veel stofduivels meestal klein en zwak, vaak minder dan 0,9 m in diameter met maximale windsnelheden van gemiddeld ongeveer
70 km / u, en ze verdwijnen vaak minder dan een minuut na hun vorming. In zeldzame gevallen kan een stofduivel erg groot en intens worden,
soms een diameter bereiken van wel 90 meter bij windsnelheden van meer dan 100 km/u+, en kan het wel 20 minuten duren voordat hij verdwijnt.Vanwege hun kleine diameter is de Coriolis-kracht niet significant in de stofduivel zelf, dus er komen wel stofduivels met anticyclonale
rotatie voor. |
| |
| |
| Stofduivels veroorzaken doorgaans geen verwondingen, maar zeldzame, ernstige stofduivels hebben in het verleden schade en zelfs doden veroorzaakt. |
| |
Eén zo'n stofduivel trof op 14 september 2000 het Coconino County Fairgrounds in Flagstaff, Arizona, en veroorzaakte grote schade aan verschillende tijdelijke tenten, stands en kraampjes, evenals aan enkele permanente kermisterreinstructuren. Er vielen meerdere gewonden,
maar er vielen geen doden. Gebaseerd op de mate van schade die is achtergelaten, wordt geschat dat de stofduivel windsnelheden veroorzaakte
tot wel 120 km / u, wat overeenkomt met een EF0-tornado. |
| |
In East El Paso, Texas, werden in 2010 drie kinderen in een opblaasbaar springhuis opgepikt door een stofduivel en meer dan 3 meter omhoog
getild, waarbij ze over een hek reisden en drie huizen verderop in een achtertuin belandden. |
| |
| In 2019 doodde een grote stofduivel in de provincie Yucheng, in de provincie Henan, China twee kinderen en verwondde 18 kinderen en twee volwassenen toen een springkasteel de lucht in werd getild. |
| |
| Stofduivels zijn betrokken bij ongeveer 100 vliegtuigongelukken. Hoewel veel incidenten eenvoudige taxiproblemen waren, hebben enkele fatale gevolgen gehad |
| |
Stofduivels worden ook als grote gevaren beschouwd onder parachutisten en paraglidingpiloten, omdat
ze ervoor kunnen zorgen dat een parachute of paraglider zonder waarschuwing instort, op hoogten die
te laag worden geacht om weg te snijden, en bijdragen aan ernstig letsel of de dood van parachutisten. Dat was het geval op 1 juni 1996, toen een stofduivel ervoor zorgde dat de parachute van een skydiver ongeveer 9,1 meter boven de grond instortte. Hij stierf later aan de verwondingen die hij opliep |
| |
| Stofduivels kunnen ook bijdragen aan bosbranden. Eén geval deed zich in 1868 voor in Engebæk, gemeente Billund, Denemarken, waar een stofduivel plukjes in een verwarming gooide, waardoor een bosbrand ontstond die zich mogelijk uitbreidde van 10.000 tot 50.000 hectare of meer. |
|
|
 |
Schade aan een huis door een
zware stofduivel |
|
| |
| Elektrische activiteiten |
| |
Stofduivels, zelfs kleine op aarde, kunnen radiogeluid en elektrische velden produceren van meer dan 10.000 volt per meter. Een stofduivel pikt
kleine vuil- en stofdeeltjes op. Terwijl de deeltjes rondwervelen, worden ze elektrisch geladen door contact of wrijvingsoplading (tribo-elektrificatie). De wervelende geladen deeltjes creëren ook een magnetisch veld dat tussen de 3 en 30 keer per seconde fluctueert. |
| |
| Deze elektrische velden kunnen de wervels helpen bij het optillen van materiaal van de grond en in de atmosfeer. Veldexperimenten geven aan dat een stofduivel 1 gram stof per seconde kan optillen van elke vierkante meter grond waarover hij passeert. Een grote stofduivel met een doorsnede van ongeveer 100 meter aan de basis kan in 30 minuten ongeveer 15 ton stof de lucht in tillen. Reusachtige stofstormen die over de woestijnen van de wereld razen, dragen elk jaar 8% van het mineraalstof in de atmosfeer bij tijdens de handvol stormen die zich voordoen. Ter vergelijking: de aanzienlijk kleinere stofduivels die tijdens de zomer door de woestijnen kronkelen, heffen ongeveer drie keer zoveel stof op, waardoor ze een grotere gecombineerde impact hebben op het stofgehalte van de atmosfeer. Wanneer dit gebeurt, worden ze vaak zandpilaren genoemd. |
| |
| Soortgelijke wervelingen |
| Vuurwerveling - Fire whirls |
| Bij een hevige brand kunnen omstandigheden ontstaan die gunstig zijn voor een stofduivel. De temperatuurverschillen rond een bosbrand of een grote brand zullen namelijk oppervlaktecirculatie van koudere gebieden naar de warmtebron genereren. Als de luchtmassa instabiel is, ontstaat er een draaikolk en worden er brandresten in gezogen. De wervelwind is te vinden in de brandende ruimte of daarbuiten, en verspreidt het vuur door sintels over grote afstanden te werpen. |
| |
| De meeste bosbranden veroorzaken dit soort wervelwinden met een diameter van enkele meters en een hoogte van 10 tot 50 meter. Er zijn echter meldingen geweest van vuurkolommen van meer dan 1 kilometer hoog, die windsnelheden van meer dan 160 km/u veroorzaken en langer dan twintig minuten aanhouden. Voorspellingstechnieken die vergelijkbaar zijn met die voor stofduivels kunnen worden toegepast om ze te voorspellen. |
|
|
 |
| Vuurwerveling |
|
|
 |
| Een werveling van vlammen. |
|
| |
| Deze wervelwinden kunnen zeer gevaarlijk zijn. Na de aardbeving in Kantō in Japan in 1923 werd het eiland Honshū bijvoorbeeld getroffen door een steekvlam waarbij een enorme wervelwind van vuur in het gebied Hifukusho-Ato in de stad Tokio in vijftien minuten tijd het leven kostte aan 38.000 mensen. We kunnen ook de talrijke wervelwinden van dit type noemen die ontstonden nadat de bliksem op 7 april 1926 het oliedepot van San Luis Obispo (Californië) in brand stak, waarbij structurele schade werd aangericht en twee mensen om het leven kwamen. Duizenden van deze wervelwinden werden waargenomen gedurende de vier dagen dat de brand duurde, waarvan de grootste het puin op vijf kilometer van de locatie voortstuwde. |
| |
| Een ander voorbeeld is dat van 26 augustus 2010 in Brazilië, toen een wervelwind van vuur werd gefilmd in de staat São Paulo. Na een lange periode van droogte was een brand nabij de stad Araçatuba de aanleiding voor de wervelwind die ongeveer twintig minuten duurde. Het bereikte een hoogte van enkele honderden meters en de windsnelheden werden geschat op 160 km/u. Dit was een zeldzame gebeurtenis in dit land. |
| |
| Sneeuwwervelingen - Snow devils |
| Een bijzonder geval van wervelwind doet zich voor in de winter, wanneer deze zich boven een laag zeer fijne sneeuw ontwikkelt. Hoewel er in de winter sprake kan zijn van instabiliteit, lichte wind en droge lucht, zijn deze waterhozen vrij zeldzaam. Het is inderdaad moeilijker om aangrenzende gebieden te vinden met een heel verschillende temperatuur, waardoor luchtbewegingen kunnen ontstaan, terwijl sneeuw de neiging heeft de hele grond te bedekken. |
| |
 |
| Afbeelding-1 |
|
|
 |
| Afbeelding-2 |
|
|
 |
| Afbeelding-3 |
|
| |
| 1: Wervelwind die een dun laagje sneeuw optilt |
| 2: Arctische zeerook met dunne banden van stoomwervelingen zichtbaar bij 45 ° op Lake Champlain, Essex, New York, 15 januari 2009 |
| 3: Stoom wervelt op het Grote Eiland van Hawaï boven een lavastroom die de oceaan binnendringt. |
| |
| Wervelingen van stoom - Stem devils |
| Een dampvortex is een wervelende kolom van verzadigde lucht met variabele hoogte, doorgaans verticaal en met een kleine diameter, die ontstaat wanneer een massa koude lucht zich boven een watermassa of een veel warmer verzadigd oppervlak bevindt20. Dit is vooral het geval in de winter, op niet-ijzige watermassa's, wanneer de luchttemperatuur erg laag is onder de −15 graden Celsius, vormt zich stoom boven het oppervlak en ontstaat er een ijsmist, genaamd arctische zeerook, als de wind zwak is. . |
| |
| Aan de andere kant maakt het grote temperatuurverschil tussen water en lucht de lucht erg onstabiel, waardoor convectieve wolken kunnen ontstaan als de wind wat sterker is. Bij windsnelheden van minimaal 40 km/u condenseert de opstijgende stoom niet alleen, maar roteert deze ook, waardoor stoomwervelingen ontstaan. Deze dampwervelingen bestaan uit onregelmatige zeshoekige cellen, in het horizontale vlak, die zich verticaal uitstrekken in de richting van de wind. Studies met meteorologische radar in de lucht tijdens koude golven hebben aangetoond dat dampwervelingen door de planetaire grenslaag gaan waaronder zich convectieve wolken vormen. |
| |
| Dampwervelingen kunnen ontstaan onder andere omstandigheden waarbij er een groot temperatuurverschil bestaat tussen een dampbron en de omringende lucht. Zo worden ze regelmatig gezien boven de grootste warmwaterbronnen in het Yellowstone National Park in de Verenigde Staten, zoals de Grand Prismatic Spring. |
| |
| Asduivels - Ash devils |
Hete sintels onder vers afgezette as in recent verbrande gebieden kunnen soms talloze stofduivels veroorzaken. Het lichtere gewicht en de donkerdere kleur van de as kunnen stofduivels veroorzaken die honderden meters in de lucht zichtbaar zijn. Asduivels lijken op stofduivels en
worden vaak gezien op onstabiele dagen in gebieden met brandwonden van recente branden. |
| |
| Kolenduivels komen vaak voor in het kolenstadje Tsagaan Khad in de provincie Zuid-Gobi, Mongolië. Ze komen voor wanneer stofduivels grote hoeveelheden opgeslagen steenkool oppakken. Door hun donkere kleur lijken ze op sommige tornado's. |
| |
| Hooiduivels - Hay devils |
| Een hooiduivel is een zachte wervelwind die zich vormt in de warme lucht boven velden met vers gemaaid hooi. Er ontstaat een draaikolk uit een kolom hete lucht die op rustige, zonnige dagen uit de grond opstijgt, waarbij stengels en bosjes hooi ongevaarlijk door de lucht worden gegooid en rondgedraaid, vaak tot grote vreugde van kinderen en toeschouwers. |
| |
| Stof wervels op Mars |
| |
| De aarde is niet de enige plek waar stofduivels zijn gezien. Al tijdens de Viking-missies van de jaren zeventig konden we ze op de rode planeet waarnemen en in 1997 ontdekte de Mars Pathfinder een wervelwind die er overheen trok. De zwarte streep op de foto rechts is het resultaat van een dergelijk fenomeen op Mars. De donkerste plek bovenaan de foto is de schaduw van de draaikolk zelf, die langs de wand van een inslagkrater omhoog beweegt. We nemen zelfs een grote droge cycloon waar op deze planeet, die van een dergelijke oorsprong komt. |
| |
 |
| Draaikolk op Mars, gefotografeerd door de Spirit-sonde en ingekleurd. |
|
|
 |
| Stofwerveling op Mars, Mars Global Surveyor. |
|
|
|
|
|
|
|
