|
|
Hoe ontstaat een tornado? |
|
| Men schat dat er elke dag wereldwijd wel
40.000 onweersbuien voorkomen. Dit vertaalt
zich in een verbazend aantal van 14,6
miljoen keer per jaar dat onweersbuien
voorkomen. In de Verenigde Staten komen
onweersbuien in grote aantallen voor waaruit
tornado's kunnen ontstaan. Hieronder worden
alle voorwaarden beschreven die tot een
tornado kunnen leiden en de gevolgen. |
| |
|
Jaarlijks aantal
onweersbuien in de Verenigde
Staten Uit: Koehler, Thomas
L., 2019: Cloud-to-Ground
Lightning Flash Density en
Thunderstorm
Day-distributies over de
aangrenzende
Verenigde Staten Afgeleid
van NLDN-metingen:
1993-2018.
Wordt beoordeeld bij Monthly
Weather Review.
|
| |
De afbeelding hierboven toont het gemiddelde aantal onweersdagen per jaar in de VS (de grafiek definieert een dag met onweersbuien als twee bliksemflitsen binnen een straal van 18,5 km. De meest voorkomende gebeurtenis vindt plaats in de zuidoostelijke staten, waarbij Florida het
hoogste aantal "donderdagen" heeft 80 tot 105+ dagen per jaar. Dit komt omdat warme, vochtige lucht uit de Golf van Mexico en de Atlantische Oceaan (waarvan we later zullen zien dat dit noodzakelijke ingrediënten zijn voor de ontwikkeling van onweersbuien) het gemakkelijkst beschikbaar is om de ontwikkeling van onweersbuien in dit deel van het land aan te wakkeren. |
|
De noodzakelijke ingrediënten voor het
ontstaan van een onweersbui |
| |
| Alle onweersbuien hebben drie ingrediënten nodig voor hun vorming: |
|
1: vochtige lucht. |
|
2: Instabiliteit. |
|
3: opstijgende lucht. |
|
| |
| Bronnen van vocht |
Oceanen zijn de typische bronnen van vocht voor onweersbuien, en de watertemperatuur
speelt een grote rol in de hoeveelheid vocht die aan de atmosfeer wordt toegevoegd.
Warme oceaanstromingen hebben een hogere verdamping en produceren daarom meer vocht dan koude oceaanstromingen op dezelfde breedtegraad. |
| |
| Omdat uit het Oceaangedeelte dat warme oceaanstromingen voorkomen langs de oostkust van continenten, terwijl koele oceaanstromingen voorkomen langs de westkust. Daarom resulteert warm water uit de Atlantische Oceaan en de Golf van Mexico in veel meer neerslag in het zuidoosten van de VS vergeleken met dezelfde breedtegraad in Zuid-Californië. |
|
|
 |
| De oceanen zijn de vochtbronnen voor de ÙSA |
|
 |
|
|
Instabiliteit |
| Lucht wordt als onstabiel beschouwd als het blijft stijgen als het een duwtje naar boven krijgt, of blijft dalen als het een duwtje naar beneden krijgt. Een onstabiele luchtmassa wordt gekenmerkt door warme, vochtige lucht nabij het oppervlak en koude, droge lucht daarboven. |
| |
Als in deze situaties een
luchtbel of luchtbel naar
boven wordt gedwongen, zal
deze vanzelf blijven
stijgen. Naarmate dit
pakketje stijgt, koelt het
af en zal een deel van de
waterdamp condenseren,
waardoor de bekende hoge
cumulonimbuswolken ontstaan
waaruit een onweersbui
bestaat
|
| Bronnen van lift (opwaartse beweging) |
De opwaartse beweging gebeurt niet spontaan; Er moet een mechanisme zijn dat dit in gang zet.
Deze opwaartse duw is een direct gevolg van de luchtdichtheid. |
|
|
|
|
Terwijl de zon het
aardoppervlak verwarmt,
wordt er een deel van de
warmte aan de lucht
overgedragen, waardoor
verschillende
luchtdichtheden ontstaan. De
neiging van lucht om te
stijgen neemt toe met
afnemende dichtheid. Dit
verschil in luchtdichtheid
is de belangrijkste bron van
lift en wordt op
verschillende manieren
bereikt |
|
|
|
Differentiële verwarming |
De zon verwarmt het
aardoppervlak niet
gelijkmatig. Een grasveld
zal bijvoorbeeld langzamer
opwarmen dan een geplaveide
straat; een waterlichaam zal
langzamer opwarmen dan de
nabijgelegen landmassa. Dit
resulteert in aangrenzende
gebieden met lucht van
verschillende dichtheden.
Een voorbeeld hiervan is de
zeewind. Terwijl koelere
lucht zakt en door de
zwaartekracht naar het
oppervlak wordt getrokken,
wordt de warmere, minder
dichte lucht omhoog geperst,
waardoor thermische
circulatie ontstaat. |
|
|
|
Fronten, droge lijnen en
uitstroomgrenzen |
Fronten vormen de grens tussen twee luchtmassa's met verschillende temperaturen en dus verschillende luchtdichtheden. Fronten heffen warmere, minder dichte lucht op over koude,
dichtere lucht. Koudefronten heffen de warmere lucht het meest abrupt op. Als de lucht vochtig
en onstabiel is, vormen zich vaak onweersbuien langs het front. |
| |
Droge lijnen vormen de grens tussen twee luchtmassa's met een verschillend vochtgehalte en scheiden warme, vochtige lucht van hete, droge lucht. Vochtige lucht heeft een lagere dichtheid
dan droge lucht. Droge lijnen werken daarom op dezelfde manier als fronten, in die zin dat de vochtige, minder dichte lucht omhoog en over de drogere, dichtere lucht wordt getild. |
| |
De luchttemperatuur achter een drooglijn is vaak veel hoger door het gebrek aan vocht. Dat alleen al zal de lucht minder dicht maken, maar de vochtige lucht vóór de drooglijn heeft een nog lagere dichtheid, waardoor deze meer drijvend wordt. Het eindresultaat is dat lucht langs de droge lijn wordt opgetild, waardoor onweersbuien ontstaan. Dit is gebruikelijk op de vlakten in de lente en
de vroege zomer. |
|
|
 |
| Wolken die de bergtop bedekken terwijl de lucht door het terrein omhoog wordt geduwd. |
|
|
Uitstroomgrenzen zijn het
gevolg van een stroom koude lucht terwijl
een onweersbui boven ons hoofd beweegt. De
door regen gekoelde,
dichtere lucht fungeert als een
mini-koudfront dat een uitstroomgrens wordt
genoemd. Net als fronten tilt deze grens
warme vochtige lucht op en
kan nieuwe onweersbuien veroorzaken. |
|
|
Terrein |
Wanneer lucht een berg
tegenkomt, wordt deze door
het terrein omhoog
gedwongen. Onweersbuien op
de helling zijn in de zomer
gebruikelijk in
het westen van de Rocky
Mountain. |
| |
|
De levenscyclus van een onweersbui |
| De bouwsteen van alle onweersbuien is de onweersbuicel. De onweersbuicel heeft een duidelijke levenscyclus die ongeveer 30 minuten duurt. |
| |
 |
|
Cumulus |
| |
|
|
Een cumuluswolk begint verticaal te groeien, misschien tot een hoogte van 6 km. De lucht in de wolk wordt gedomineerd door opwaarts bewegende, warme, vochtige luchtstromen die opwaartse luchtstromen worden genoemd, met enkele turbulente wervelingen rond de randen.
|
| |
|
|
|
 |
|
Cumulus
Congentus |
| |
|
|
| De storm heeft een aanzienlijke diepte en bereikt vaak 12 tot 18 km. Sterke opwaartse en neerwaartse stromingen bestaan naast elkaar. Dit is de gevaarlijkste fase, waarin tornado's, grote hagel, schadelijke wind en plotselinge overstromingen kunnen voorkomen. |
| |
|
|
|
 |
|
Cumulonimbus |
| |
|
|
| De neerwaartse luchtstroom onderbreekt de opwaartse luchtstroom. De storm heeft niet langer een toevoer van warme, vochtige lucht om zichzelf in stand te houden en verdwijnt daarom. Lichte regen en zwakke uitstroomwinden kunnen tijdens deze fase een tijdje aanhouden voordat er alleen nog maar een overblijfsel van het aambeeld overblijft. |
| |
|
|
 |
| Cumulus Mediocris |
|
|
 |
| Cumulus Congentus |
|
|
 |
| Cumulonimbus |
|
|
De verschillende typen onweersbuien |
| |
|
De
gewone Cell |
De gewone
cel, ook wel
een
"puls"-onweersbui
genoemd,
bestaat uit
een
eenmalige
opwaartse en
eenmalige
neerwaartse
luchtstroom.
In het
torenhoge
cumulusstadium
zal de
stijgende
opwaartse
luchtstroom
de groeiende
regendruppels
opschorten
tot het punt
waarop het
gewicht van
het water
groter is
dan wat kan
worden
gedragen. |
|
| |
|
Op dit punt begint de weerstand tussen de
lucht en de vallende druppels de opwaartse
luchtstroom te verminderen, waardoor er meer
regendruppels kunnen vallen. In feite
verandert de vallende regen de opwaartse
luchtstroom in een neerwaartse luchtstroom.
Doordat de regen terugvalt in de opwaartse
luchtstroom, wordt de toevoer van
opstijgende vochtige lucht afgesloten en is
de levensduur van het eencellige onweersbui
kort. |
| |
|
Hoewel hagel en windstoten kunnen optreden,
zijn deze gebeurtenissen doorgaans niet
ernstig. Als de atmosferische omstandigheden
echter goed zijn en de gewone cel sterk
genoeg is, kan zich potentieel meer dan één
cel vormen, waaronder microburst-winden
(meestal minder dan 112 km/u) en zwakke
tornado's. |
| |
|
Cluster met meerdere cellen |
Een onweersbui kan bestaan uit slechts één
gewone cel die de levenscyclus doorloopt en
verdwijnt zonder extra nieuwe celvorming,
maar ze
vormen zich vaak in clusters, waarbij
talloze cellen in verschillende
ontwikkelingsstadia samensmelten. |
| |
Hoewel elke individuele onweersbuicel in een
cluster met meerdere cellen zich gedraagt
als een enkele cel, zijn de heersende
atmosferische omstandigheden zodanig dat
naarmate de eerste cel volwassen wordt, deze
stroomafwaarts wordt meegevoerd door de
hogere winden,
waarbij zich bovenwinds van de vorige cel
een nieuwe cel vormt. om zijn plaats in te
nemen. |
 |
|
 |
| |
De snelheid waarmee het hele cluster van onweersbuien stroomafwaarts beweegt, kan een enorm verschil maken in de hoeveelheid regen die
ergens valt. Als een individuele cel stroomafwaarts beweegt, vormen zich vaak extra cellen aan de bovenwindse kant van het cluster, die zich direct over het pad van de vorige cel bewegen. |
| |
| De term voor dit type patroon, bekeken door radar, is "trainingsecho's". Deze trainingsonweersbuien veroorzaken enorme regenval in relatief kleine gebieden, wat leidt tot plotselinge overstromingen |
| |
| Soms stimuleren de atmosferische omstandigheden een krachtige groei van nieuwe cellen; ze vormen zich zo snel dat elke nieuwe cel zich steeds verder stroomopwaarts ontwikkelt, waardoor het lijkt alsof de onweersbuienhoop stilstaat of achteruit beweegt tegen de hogere wind in. |
| |
Door onweersbuien kunnen er op zeer kleine gebieden enorme hoeveelheden regen vallen. In 1972 viel 15" (380 mm) in zes uur tijd boven delen
van Rapid City, SD, als gevolg van opbouwende stormen. |
| |
| Meercellige lijn (Squall-lijn) |
| Soms vormen zich onweersbuien in een lijn die zich zijdelings over honderden kilometers kan uitstrekken. Deze ‘stormlijnen’ kunnen vele uren aanhouden en schadelijke wind en hagel veroorzaken. |
| |
| Opwaartse stromingen, en dus nieuwe cellen, vormen zich voortdurend opnieuw aan de voorkant van het systeem, met daarachter regen en hagel. Individuele opwaartse en neerwaartse stromingen van onweersbuien langs de lijn kunnen behoorlijk sterk worden, wat resulteert in perioden van grote hagel en sterke uitstroomwinden die snel voor het systeem uit bewegen. |
 |
|
 |
|
Squal lines - Buien lijnen - Bron:
YegoroV |
|
|
Langs de voorrand van de buienlijn bevindt zich vaak een laaghangende boog van bewolking, de zogenaamde plankwolk. Dit is het gevolg van door de regen gekoelde lucht die zich onder de buienlijn verspreidt als een minikoufront. De koelere, dichte lucht dwingt de warmere, minder dichte lucht naar boven. De snel stijgende lucht koelt af en condenseert, waardoor de plankwolk ontstaat. |
| |
| Supercell-onweersbuien |
| Supercell-onweersbuien zijn een speciaal soort eencellige onweersbuien die vele uren kunnen aanhouden. Ze zijn verantwoordelijk voor bijna alle belangrijke tornado's die in de VS worden geproduceerd en voor de meeste hagelstenen die groter zijn dan een golfbal. Het is ook bekend dat supercellen extreme wind en plotselinge overstromingen veroorzaken. |
 |
|
Een geïdealiseerde supercel met
"lage neerslag". |
|
|
 |
| Supercells zijn zeer georganiseerde stormen die worden gekenmerkt door opwaartse luchtstromen die snelheden van meer dan 160 km/u kunnen bereiken en gigantische hagel kunnen produceren met sterke of zelfs gewelddadige tornado's. De neerwaartse luchtstromen die door deze stormen worden geproduceerd, kunnen neerwaartse windstoten/uitstroomwinden van meer dan 160 km/u veroorzaken, wat een grote bedreiging vormt voor mensenlevens en eigendommen. |
| |
De meest ideale omstandigheden voor het ontstaan van supercellen zijn wanneer de wind met de hoogte meedraait of met de klok mee draait.
Bij een draaiende windsituatie kan de wind bijvoorbeeld uit het zuiden komen aan de oppervlakte en uit het westen op 4500 meter hoogte.
Deze verandering in windsnelheid en -richting veroorzaakt rotatie op stormschaal, wat betekent dat de hele wolk roteert, wat de opwaartse luchtstroom van de storm een gestreept of kurkentrekkerachtig uiterlijk kan geven. |
| |
| Dynamisch gezien zijn alle supercellen fundamenteel vergelijkbaar. Ze zien er echter vaak visueel heel verschillend uit, afhankelijk van de hoeveelheid neerslag die de storm vergezelt en of de neerslag naast of verwijderd is van de opwaartse luchtstroom van de storm. |
| Op basis van hun uiterlijk worden supercellen vaak in drie groepen verdeeld: |
| |
| - Achterste Flank Supercell -
Weinig
neerslag (LP), |
| - Classic (CL), of |
| - Voorzijde Flank Supercell -
Veel
neerslag (HP). |
| |
In supercellen met weinig neerslag bevindt de opwaartse luchtstroom zich op de achterflank van de storm, waardoor de wolk het uiterlijk van een kapperspaal of kurkentrekker krijgt.
De neerslag is schaars of ver verwijderd van de opwaartse luchtstroom en/of is vaak transparant. Grote hagel
is vaak moeilijk visueel te onderscheiden. Door het gebrek aan neerslag is er geen "haak" te zien op de Dopplerradar |
| |
De meerderheid van de supercellen valt in de categorie "klassiek". De klassieke supercell
heeft een grote, vlakke opwaartse luchtstroombasis met strepen of strepen rond de omtrek van de opwaartse luchtstroom. Zware neerslag valt naast de opwaartse luchtstroom,
waarbij grote hagel waarschijnlijk is. Deze hebben het potentieel voor sterke, langlevende tornado's. |
| |
| Supercellen met hoge neerslag zullen... |
| |
| - de opwaartse luchtstroom op de voorflank van de storm; |
| - neerslag die soms bijna de opwaartse luchtstroom omringt |
- de waarschijnlijkheid van een muurwolk (maar deze kan worden verduisterd door de
hevige neerslag), |
| - tornado's die mogelijk door regen worden omhuld (en daarom moeilijk te zien zijn); |
| - extreem zware neerslag met plotselinge overstromingen. |
|
|
 |
|
Een geïdealiseerde supercel met
"hoge neerslag". |
|
| Onder de supercel is de rotatie van de storm vaak ook zichtbaar, en verschijnt als een neergelaten, roterende wolk, een zogenaamde Muurwolk, gevormd onder de regenvrije
basis en/of onder de opwaartse luchtstroom van de hoofdstormtoren. Muurwolken bevinden zich vaak op de achterflank van de neerslag. |
| |
| De muurwolk is soms een voorloper van een tornado, die zich gewoonlijk binnen de muurwolk zou vormen. |
| |
| Bij sommige stormen, zoals supercellen met veel neerslag, kan het muurwolkgebied door neerslag worden verduisterd of zich op de voorflank van de storm bevinden. |
| |
| Muurwolken geassocieerd met potentieel zware stormen kunnen: |
| |
| Een kenmerk dat 10 minuten of langer aanhoudt |
| Heeft enn zichtbare rotatie |
| Verschijnt met veel stijgende of dalende bewegingen in en rond de muurwolk |
|
|
 |
|
Gevaren tijdens onweersbuien - Hagelstenen |
| |
| Hagel is neerslag die wordt gevormd wanneer opwaartse luchtstromen tijdens onweersbuien regendruppels naar extreem koude delen van de atmosfeer transporteren. Hagel kan vliegtuigen, huizen en auto's beschadigen en kan dodelijk zijn voor vee en mensen. Een van de mensen die omkwamen tijdens de tornado van 28 maart 2000 in Fort Worth kwam om het leven toen hij werd getroffen door hagel ter grootte van een grapefruit. |
| |
Terwijl Florida de meeste onweersbuien kent, hebben New Mexico, Colorado en Wyoming meestal de meeste hagelstormen.
Waarom? Het vriespunt bij de onweersbuien in Florida is zo hoog dat de hagel vaak smelt voordat deze de grond bereikt. |
| |
| Hagelstenen groeien door botsing met onderkoelde waterdruppels (onderkoelde druppels zijn vloeibare druppels omgeven door lucht die onder het vriespunt is, wat vaak voorkomt bij onweersbuien). Er zijn twee methoden waarmee de hagelsteen groeit: natte groei en droge groei, en die het "gelaagde uiterlijk" van hagel produceren. |
| |
| Bij natte groei bevindt de hagelsteenkern (een klein stukje ijs) zich in een gebied waar de luchttemperatuur net onder het vriespunt ligt, en niet superkoud. Bij botsing met een onderkoelde druppel bevriest het water niet onmiddellijk rond de kern. In plaats daarvan verspreidt vloeibaar water zich over vallende hagelstenen en bevriest het langzaam. Omdat het proces langzaam gaat, kunnen luchtbellen ontsnappen, waardoor een laag helder ijs ontstaat. |
| |
Bij droge groei ligt de luchttemperatuur ruim onder het vriespunt en bevriest de waterdruppel onmiddellijk wanneer deze tegen de kern botst.
De luchtbellen worden op hun plaats "bevroren", waardoor troebel ijs achterblijft. Sterke opwaartse luchtstromen creëren een regenvrij gebied bij supercell-onweersbuien. Meteorologen noemen dit gebied een WER, wat staat voor ‘zwakke echoregio’ |
|
 |
|
Sterke
opwaartse luchtstromen creëren een
regenvrij onef onder de voorrand
van een supercel. |
|
|
 |
|
Dezelfde
doorsnede als hiervoor, maar met een
geïdealiseerd pad van hagel binnen
de wolk. |
|
Hagelsteen
afmeting |
Diameter |
Stijgsnelheid |
| in. |
cm. |
mph |
km/h |
| bb |
< 1/4 |
< 0.64 |
< 24 |
< 39 |
| Pea |
1/4 |
0.64 |
24 |
39 |
| marble |
1/2 |
1.3 |
35 |
56 |
| dime |
7/10 |
1.8 |
38 |
61 |
| penny |
3/4 |
1.9 |
40 |
64 |
| nickel |
7/8 |
2.2 |
46 |
74 |
| quarter |
1 |
2.5 |
49 |
79 |
| half dollar |
1 1/4 |
3.2 |
54 |
87 |
| walnut |
1 1/2 |
3.8 |
60 |
97 |
| golf ball |
1 3/4 |
4.4 |
64 |
103 |
| hen egg |
2 |
5.1 |
69 |
111 |
| tennis ball |
2 1/2 |
6.4 |
77 |
124 |
| baseball |
2 3/4 |
7.0 |
81 |
130 |
| tea cup |
3 |
7.6 |
84 |
135 |
| grapefruit |
4 |
10.1 |
98 |
158 |
| softball |
4 1/2 |
11.4 |
103 |
166 |
|
|
|
Deze term,
WER, komt
van een
schijnbaar
regenvrij
gebied van
een
onweersbui
die aan één
kant EN
daarboven
wordt
begrensd
door zeer
intense
neerslag die
wordt
aangegeven
door een
sterke echo
op de radar.
Dit
regenvrije
gebied wordt
geproduceerd
door de
opwaartse
stroming en
zorgt ervoor
dat regen en
hagel omhoog
worden
geduwd en de
sterke
radarecho
wordt
geproduceerd. |
|
|
1: De
hagelkern,
ondersteund
door de
opwaartse
luchtstroom,
wordt omhoog
gedragen door de opwaartse luchtstroom en begint groter te
worden als
deze
botst met onderkoelde regendruppels en andere kleine stukjes
hagel. |
|
|
2: Soms wordt de hagelsteen uit de opwaartse
luchtstroom geblazen en vallen
naar de
aarde. |
|
|
3: Als de opwaartse
luchtstroom sterk genoeg is, zal het de
hagelsteen terug in de
wolk komen, waar het
opnieuw in botsing komt met water en hagel en groeit.
Dit
proces kan meerdere keren worden herhaald. |
|
|
4: In alle gevallen, wanneer
de hagelsteen niet langer kan worden
ondersteund door
de opwaartse luchtstroom, valt hij op de aarde. Hoe sterker de opwaartse
luchtstroom, hoe groter de hagelstenen die
door het onweer kunnen worden
geproduceerd. |
|
|
|
Meercellige onweersbuien
veroorzaken veel hagelstormen, maar meestal
niet de grootste hagelstenen.
De reden hiervoor is dat de
volwassen fase in de levenscyclus van de
multicel relatief kort is, wat de tijd voor
groei verkort. |
|
|
De aanhoudende opwaartse
luchtstroom in supercel onweersbuien
ondersteunt
echter grote hagelvorming door
de hagelstenen herhaaldelijk in de zeer
koude lucht
op de top van de onweerswolk te
heffen. |
|
|
|
Hoe sterker de opwaartse
luchtstroom, hoe groter de hagelsteen kan
worden. In alle
gevallen valt de hagel wanneer de opwaartse
luchtstroom van het onweer het gewicht van
het ijs niet langer kan dragen. |
|
|
Hoe sterk moet de opwaartse luchtstroom zijn
voor de verschillende maten hagel?
De tabel
(links) geeft de geschatte snelheid voor
elke maat. |
|
| Schade veroorzaakt door wind |
| |
Hoewel windschade door onweersbuien mensen vaak doet denken aan tornado's, komen schadelijke 'rechte' winden in werkelijkheid veel vaker
voor dan tornado's. In feite schrijven veel mensen vaak ten onrechte windschade in een rechte lijn toe aan tornado's. De ontwikkeling van
schadelijke winden begint met de neerwaartse beweging. |
| |
Naarmate de lucht stijgt, koelt deze af tot het punt van condensatie, waar waterdamp de kleine waterdruppeltjes vormt die cumuluswolken vormen. Dichtbij het midden van de opwaartse luchtstroom beginnen de deeltjes te botsen en samen te smelten, waardoor grotere druppels ontstaan.
Dit gaat door totdat de opstijgende lucht de steeds groter wordende omvang van de waterdruppels niet langer kan ondersteunen. |
| |
Zodra de regendruppels beginnen te vallen, trekt de wrijving tegen de opstijgende lucht, en deze begint ook naar de oppervlakte te vallen. Een deel van de vallende regen zal verdampen. Door verdamping wordt warmte-energie uit de atmosfeer verwijderd, waardoor de lucht die met de neerslag gepaard gaat, wordt afgekoeld. Als gevolg van deze afkoeling neemt de dichtheid van de lucht toe, waardoor deze richting de aarde zakt.
De afgekoelde lucht en de vallende neerslag markeren de ontwikkeling van de neerwaartse luchtstroom, die zich bij een volwassen onweersbui naast de opwaartse luchtstroom bevindt. |
| |
Wanneer deze dichte regengekoelde lucht het oppervlak bereikt, verspreidt deze zich horizontaal, waarbij de voorrand van de koele lucht een windvlaag vormt. Het windvlaagfront markeert de grens van een scherpe temperatuurdaling en toename van de windsnelheid. Het windvlaagfront
kan fungeren als een hefboom voor de ontwikkeling van nieuwe onweersbuien, of het kan de toevoer van vochtige, onstabiele lucht naar oudere cellen afsnijden, waardoor de convectie wordt beëindigd. |
| |
| Downbursts worden gedefinieerd als sterke wind veroorzaakt door een neerwaartse beweging over een horizontaal gebied tot 10 kilometer. Downbursts worden verder onderverdeeld in microbursts en macrobursts |
|
|
Microburst en Macrobursts |
|
Een microburst is een kleine uitbarsting met een uitstroom, gedefinieerd als gekoelde lucht die zich snel naar buiten verplaatst vanuit de storm, met een horizontale diameter van minder dan 4 kilometer en die slechts 2 tot 5 minuten duurt. Ondanks hun kleine omvang kunnen microbursts vernietigende winden tot 270 km/u veroorzaken. Ze creëren ook gevaarlijke omstandigheden voor piloten en zijn verantwoordelijk geweest voor verschillende rampen: |
| |
1:
Als vliegtuigen afdalen (boven) naar de luchthaven, volgen ze een
beeldlijn genaamd de glijhelling (ononderbroken lichtblauwe lijn)
naar de startbaan. |
2: Bij het
ingaan van
de
microburst,
ontmoet het
vliegtuig
een
tegenwind,
een toename
van de windsnelheid boven het vliegtuig.
De sterkere wind zorgt voor
extra lift
waardoor het vliegtuig boven
het glijpad uitkomt. Om het vliegtuig naar de
juiste
positie
terug te
brengen, verlaagt de piloot het gaspedaal om de snelheid van het
vliegtuig
te verlagen,
waardoor het vliegtuig daalt. |
|
|
|
 |
| |
3: Terwijl
het
vliegtuig
doorvliegt
naar de
andere kant
van de microburst,
verschuift
de windrichting en is nu een "rugwind" zoals die van achter het
vliegtuig
is. Dit
vermindert
de wind over de vleugel en vermindert de lift. Het vliegtuig
zakt onder
het glijpad. |
| |
4: De
"rugwind"
blijft
echter sterk
en zelfs als
de piloot
vol gas
geeft en
probeert de
lift weer
op te voeren, kan er weinig of geen ruimte zijn om te
herstellen
van de
snelle
daling waardoor het vliegtuig vlak voor de landingsbaan crasht. |
| |
|
Sinds de ontdekking van dit effect begin tot
midden jaren tachtig zijn piloten nu
getraind in het herkennen van microbursts en
het nemen van passende maatregelen om
ongelukken te voorkomen. Veel luchthavens
zijn nu ook uitgerust met hulpmiddelen om
microbursts te detecteren en vliegtuigen te
waarschuwen voor hun voorkomen. |
| |
|
Een macroburst is groter dan een microburst,
met een horizontale omvang van meer dan 4 km
in diameter. Een macroburst is niet zo sterk
als een microburst, maar kan nog steeds
windsnelheden tot wel 210 km/u produceren.
Schadelijke winden duren over het algemeen
langer, van 5 tot 20 minuten, en veroorzaken
tornado-achtige schade, tot een schaal van
EF-3. |
| |
|
In natte, vochtige omgevingen gaan
macrobursts en microbursts gepaard met
intense regenval op de grond. Als de storm
zich echter in een relatief droge omgeving
vormt, kan de regen verdampen voordat deze
de grond bereikt, en zullen deze
uitbarstingen zonder neerslag plaatsvinden,
ook wel droge microbursts genoemd. |
| |
|
In het zuidwesten van de woestijn komen
stofstormen vrij vaak voor als gevolg van
uitbarstingen. De stad Phoenix, Arizona,
heeft elke zomer doorgaans 1-3 stofstormen
als gevolg van de koelere, dichte lucht die
zich door onweersbuien verspreidt. Op 5 juli
2011 resulteerde een enorme stofstorm in
wijdverspreide gebieden met nul of bijna nul
zicht in Phoenix. De wind die deze storm
veroorzaakte, werd gegenereerd door
uitbarstingen van onweersbuien met
windsnelheden tot 110 km / u. |
|
Hitte Uitbarstingen |
| Droge uitbarstingen zijn ook verantwoordelijk voor een zeldzame weersgebeurtenis genaamd "Heat Bursts". Hitte uitbarstingen komen meestal 's nachts voor, gaan gepaard met afstervende onweersbuien en worden gekenmerkt door vlagerige en soms schadelijke windstoten, die een scherpe temperatuurstijging en een scherpe daling van het dauwpunt (vochtigheid) combineren. |
| |
| Het proces begint hoger in de atmosfeer dan bij andere uitbarstingen. Tijdens het verdampingsproces vormt zich een zak koele lucht naar boven, zoals bij elke neerstorting. Maar naarmate de neerslag valt, verdampt deze volledig voordat deze de grond bereikt. De koele, dichte lucht zakt door de zwaartekracht, maar omdat er geen regendruppels zijn die de warmte absorberen, warmt de lucht vervolgens op door compressie. |
| |
| De lucht wordt behoorlijk heet en erg droog. De temperatuur stijgt over het algemeen binnen een paar minuten met 10 tot 20 graden en het is bekend dat deze kan oplopen tot boven de 49°C en enkele uren op zijn plaats blijft voordat deze weer normaal wordt. Eén zo'n hittegolf vond plaats in Wichita, Kansas op 9 juni 2011. |
|
|
|
 |
| |
| Derechos |
| Als de atmosferische omstandigheden goed zijn, kunnen er wijdverspreide en langdurige stormen optreden, gepaard gaande met een reeks snel bewegende regen- of onweersbuien. Het woord "derecho" is van Spaanse oorsprong en betekent "rechtdoor". Een derecho bestaat uit een familie van neerstortende clusters en moet per definitie minstens 240 mijl lang zijn |
| |
|
Gevaren tijdens onweersbuien - Tornados |
| |
Een tornado is een krachtig roterende (meestal tegen de klok in op het noordelijk halfrond) luchtkolom die neerdaalt uit een onweersbui en in
contact komt met de grond. Hoewel tornado's meestal van korte duur zijn en slechts een paar minuten duren, kunnen ze soms meer dan een uur aanhouden en zich meerdere kilometers afleggen, waarbij ze aanzienlijke schade aanrichten. |
| |
| In een normaal jaar zullen ongeveer 1200 tornado's de Verenigde Staten treffen. De piek van het tornadoseizoen is van april tot en met juni, waarbij meer tornado's de centrale Verenigde Staten treffen dan enige andere plaats ter wereld. Dit deel van het land heeft de bijnaam 'tornado alley' gekregen. |
| |
|
|
Jaarlijks gemiddeld
aantal tornado's per staat (1985-2014). |
|
Windschering |
De meeste tornado's komen voort uit supercell-onweersbuien, die worden gekenmerkt door een aanhoudende roterende opwaartse luchtstroom
en ontstaan in omgevingen met sterke verticale windschering (per definitie is een supercell een roterende onweersbui). Windschering is de
verandering in windsnelheid en/of -richting met de hoogte. |
| |
| Directionele windschering is de verandering van de windrichting met de hoogte. In de onderstaande afbeelding is het uitzicht naar het noorden gericht. De wind nabij het oppervlak waait uit het zuidoosten naar het noordwesten. Naarmate de hoogte toeneemt, verandert de richting (verandert van richting met de klok mee), eerst naar het zuiden, dan naar het zuidwesten en ten slotte naar het westen |
| |
| Speed shear is de verandering van de windsnelheid met de hoogte. In de onderstaande illustratie neemt de wind toe met de hoogte. Dit heeft de neiging een rollend effect in de atmosfeer te creëren en wordt verondersteld een sleutelcomponent te zijn bij de vorming van mesocyclonen, die tot tornado's kunnen leiden. Sterke verticale afschuiving is de combinatie van een uitwijkende directionele afschuiving en een sterke snelheidsafschuiving en is de toestand die supercellen het meest ondersteunt. |
|
 |
|
Directional Shear - Windrichting
verandert met de hoogte |
|
|
 |
|
Speed
Shear - Windsnelheid verandert
met de hoogte. |
|
|
|
De opwaartse
luchtstroom tilt de
roterende luchtkolom
op die wordt
gecreëerd door de
snelheidsschuifkracht
(afbeelding
rechtsboven). Dit
zorgt voor twee
verschillende
rotaties voor de
supercel:
cyclonische (tegen
de klok in) rotatie
en een
anti-cyclonische
(met de klok mee)
rotatie.
De directionele
afschuiving
versterkt de
cyclonale rotatie en
vermindert de
anti-cyclonale
rotatie totdat het
enige dat overblijft
de cyclonale rotatie
is die een
mesocycloon wordt
genoemd. Een
supercel is per
definitie een
ronddraaiende
onweersbui.
Van bovenaf bekeken (afbeelding rechts) geeft de rotatie tegen de klok in van de mesocycloon de supercel zijn klassieke "haak"-uiterlijk, gedetecteerd door radar.
Naarmate de lucht tijdens de storm stijgt, wordt deze uitgerekt en smaller. |
| |
| De exacte processen voor de vorming van een trechter zijn nog niet bekend. Recente theorieën suggereren dat wanneer een mesocycloon eenmaal onderweg is, de ontwikkeling van tornado's verband houdt met de temperatuurverschillen aan de rand van de neerwaartse lucht die zich rond de mesocycloon wikkelt. |
|
|
|
 |
| |
|
Wiskundige modelstudies van tornadovorming
geven echter ook aan dat dit kan gebeuren
zonder dergelijke temperatuurpatronen; in
feite werd er zeer weinig
temperatuurvariatie waargenomen in de buurt
van enkele van de meest destructieve
tornado's in de geschiedenis, die op 3 mei
1999 in Oklahoma plaatsvonden. |
| |
|
De Tornado zelf |
| De trechterwolk van een tornado bestaat uit vochtige lucht. Terwijl de trechter naar beneden gaat, condenseert de waterdamp erin tot vloeistofdruppels. De vloeistofdruppeltjes zijn identiek aan wolkendruppeltjes, maar worden niet als onderdeel van de wolk beschouwd, omdat ze zich in de trechter vormen. De waterdruppels maken de dalende trechter zichtbaar en geven deze een witte kleur. |
|
|
Als gevolg van de luchtbeweging zullen stof en puin op de grond beginnen te roteren, vaak enkele meters hoog en honderden meters breed. Nadat de trechter de grond raakt en een tornado wordt, verandert de kleur van de trechter.
De kleur hangt vaak af van het soort vuil en puin waarover het beweegt (rood vuil produceert een rode tornado,
zwart vuil een zwarte tornado, enz.) |
|
|
Tornado's kunnen enkele seconden tot meer dan een uur duren, maar de meeste duren minder dan 10 minuten.
De grootte en/of vorm van een tornado is geen maatstaf voor zijn kracht. Af en toe richten kleine tornado's grote schade aan en enkele zeer grote tornado's, meer dan een kwart mijl breed, hebben slechts lichte schade veroorzaakt. |
|
|
 |
| |
|
De tornado zal geleidelijk aan intensiteit
verliezen. De condensatietrechter wordt
kleiner, de tornado kantelt met de hoogte en
krijgt een verwrongen, touwachtig uiterlijk
voordat hij volledig verdwijnt. |
| |
| De verbeterde F-schaal |
| De Fujita (F)-schaal werd oorspronkelijk ontwikkeld door Dr. Tetsuya Theodore Fujita om tornadowindsnelheden te schatten op basis van de schade achtergelaten door een tornado. Een Enhanced Fujita (EF) Scale, ontwikkeld door een forum van nationaal gerenommeerde meteorologen en windingenieurs, bracht verbeteringen aan ten opzichte van de oorspronkelijke F-schaal. De EF-schaal werd in 2007 operationeel en verving de originele F-schaal die sinds 1971 in gebruik was. |
| |
| De oorspronkelijke F-schaal had beperkingen, zoals een gebrek aan schade-indicatoren, geen rekening houden met de kwaliteit en variabiliteit van de constructie, en geen definitieve correlatie tussen schade en windsnelheid. Deze beperkingen hebben er mogelijk toe geleid dat sommige tornado's op een inconsistente manier werden beoordeeld en, in sommige gevallen, tot een overschatting van de tornadowindsnelheden. |
| |
| De EF-schaal houdt rekening met meer variabelen dan de oorspronkelijke F-schaal bij het toekennen van een windsnelheid aan een tornado. De EF-schaal omvat 28 schade-indicatoren (DI's), zoals gebouwtype, constructies en bomen. Voor elke schade-indicator zijn er acht schadegraden (DOD), variërend van het begin van zichtbare schade tot de volledige vernietiging van de schade-indicator. De oorspronkelijke F-schaal hield geen rekening met deze details.. |
| |
Met de EF-schaal zal een EF3-tornado bijvoorbeeld geschatte windsnelheden hebben tussen 218 en 266 km / u, terwijl met de originele F-schaal
een F3-tornado windsnelheden heeft die geschat worden tussen 254-332 km/u. De windsnelheden die nodig zijn om "F3" -schade te veroorzaken zijn niet zo hoog als ooit werd gedacht, en dit kan hebben geleid tot een overschatting van sommige tornadowindsnelheden. Er bestaat nog steeds enige onzekerheid over de bovengrenzen van de sterkste tornado's, dus EF5-beoordelingen hebben geen windsnelheidsbereik. Schattingen van de windsnelheid voor EF5-tornado's worden opengelaten en er worden windsnelheden van meer dan 322 km / u aan toegewezen. |
|
|
EF
scale |
Class |
Wind speed |
Description |
| mph |
km/h |
| EF0 |
weak |
65-85 |
105-137 |
Gale |
| EF1 |
weak |
86-110 |
138-177 |
Moderate |
| EF2 |
strong |
111-135 |
178-217 |
Significant |
| EF3 |
strong |
136-165 |
218-266 |
Severe |
| EF4 |
violent |
166-200 |
267-322 |
Devastating |
| EF5 |
violent |
> 200 |
> 322 |
Incredible |
|
Deze video is van 7 januari 2008, toen een tornado de Chicago and Northwestern Railroad overstak en 12 bewegende treinwagons van de rails blies nabij de stad Lawrence, Il. |
|
|
|
|
Gevaren tijdens onweersbuien
-overstromingen |
|
|
Er vallen meer doden als gevolg van overstromingen dan enig ander weersgevaar, behalve hitte. Waarom? Omdat de meeste mensen de kracht
van water niet beseffen. Slechts 15 centimeter snelstromend overstromingswater kan je omver werpen, 12 centimeter kan een auto meesleuren
en 24 centimeter kan een SUV of vrachtwagen oppakken. |
| |
| Hoewel het aantal dodelijke slachtoffers van jaar tot jaar dramatisch kan variëren, bedraagt het nationale dertigjarige gemiddelde voor sterfgevallen door overstromingen 88. Dat staat tegenover een dertigjarig gemiddelde van 41 sterfgevallen door blikseminslag en 68 door tornado's. |
|
| Uit de gegevens van de National Weather
Service blijkt ook: |
|
|
1:
Bijna de
helft van
alle
sterfgevallen
door
plotselinge
overstromingen zijn voertuig gerelateerd. |
|
2:
De meerderheid van de slachtoffers zijn
mannen. |
|
3:
Sterfgevallen
door
overstromingen
treffen alle
leeftijdsgroepen
|
|
|
|
De meeste
plotselinge
overstromingen
worden
veroorzaakt
door
langzaam
bewegende
onweersbuien,
onweersbuien
die
herhaaldelijk
over
hetzelfde
gebied
bewegen, of
zware
regenval als
gevolg van
tropische
stormen en
orkanen. |
|
|
 |
|
 |
| |
Deze overstromingen
kunnen zich binnen enkele minuten of uren
ontwikkelen, afhankelijk van de intensiteit
en duur van de regen, de topografie, de
bodemgesteldheid en de bodembedekking.
Plotselinge overstromingen kunnen
rotsblokken laten rollen, bomen omver
werpen, gebouwen en
bruggen vernietigen en nieuwe kanalen
uitgraven. Snel stijgend water kan een
hoogte bereiken van 30 voet of meer.
Bovendien kunnen plotselinge overstromingen
die regen veroorzaken ook catastrofale
puinstromen en modderstromen veroorzaken. |
| |
Af en toe kan drijvend afval of ijs zich ophopen bij een natuurlijke of door de mens veroorzaakte obstructie en de waterstroom beperken.
Water dat wordt tegengehouden door de ijsopstopping of de puindam kan stroomopwaarts overstromingen veroorzaken, en als de obstructie plotseling vrijkomt, kunnen er stroomafwaarts plotselinge overstromingen optreden. |
| |
| Turn Around Don't Drown! - Draai om, verdrink niet |
| Elk jaar vallen er meer doden door overstromingen dan door enig ander onweergerelateerd gevaar. Waarom? De belangrijkste reden is dat mensen de kracht en kracht van water onderschatten. Veel van de sterfgevallen vinden plaats in auto's terwijl ze stroomafwaarts worden geveegd.
Van deze sterfgevallen zijn er veel te voorkomen, maar dwaze mensen rijden om de barrières heen die je waarschuwen dat de weg onder water staat. |
| |
 |
|
Of je nu
rijdt of
loopt, als
je op een
ondergelopen
weg komt,
Turn Around
Don't Drown!
U zult de
diepte van
het water
niet kennen,
noch de
toestand van
de weg onder
water.
Van de drie
doden die
vielen als
gevolg van
de Fort
Worth-tornado
op 28 maart
2000, was
één dode te
wijten aan
overstromingen.
De
verdronken
man zat als
passagier in
een auto met
zijn
vriendin, de
chauffeur.
Ze naderden
een lage
plek met
water dat
over de weg
stroomde als
gevolg van
zeer zware
regenval.
Overstromingen
kwamen vaak
voor op deze
locatie met
hevige
regenval en
het gevaar
was goed
aangegeven. |
|
|
|
Toen de
bestuurder
met haar
auto het
water in
reed, werd
ze bang toen
het water
steeds hoger
om haar
voertuig
kwam. Ze
trok zich
terug naar
hoger
gelegen
terrein. De
passagier
zei dat het
water NIET
te diep was
en dat hij
het zou
bewijzen
door naar de
andere kant
te lopen.
Hij heeft
het nooit
gehaald. |
|
| |
|
Volg deze veiligheidsregels. |
|
1: Houd de NOAA-weerradio of uw favoriete
nieuwsbron in de gaten voor belangrijke
weergerelateerde informatie. |
2: Als er overstromingen optreden, ga dan
naar hoger gelegen gebieden. Ga weg uit
gebieden die onderhevig zijn aan
overstromingen.
Dit omvat dips, low spots,
canyons, wasbeurten etc. |
3: Vermijd reeds overstroomde gebieden en
gebieden met hoge snelheden. Probeer geen
stromende beken over te steken. Als je een
stromende
beek binnengaat en het water komt
tot boven je knie, DRAAI DAN OM EN GA NIET VERDER!!! |
4: Houd er bij het rijden rekening mee dat
de wegbedding onder hoogwater mogelijk niet
intact is. Draai je om en ga een andere kant
op.
Rijd NOOIT over ondergelopen wegen!
Als uw auto afslaat, verlaat deze dan onmiddellijk en zoek hoger gelegen
terrein. Snel opstijgend water
kan de auto overspoelen en u kan dan verdrinken. |
|
5: Kampeer of parkeer uw voertuig niet langs
beekjes en kanalen, vooral niet tijdens
bedreigende omstandigheden. |
|
6: Wees vooral 's nachts voorzichtig wanneer
het moeilijker is om overstromingsgevaren te
herkennen. |
|
|
|
|
