Virga (wolk)

In de meteorologie is virga de hydrometeor die uit een wolk valt maar verdampt voordat hij de grond bereikt. Op grote hoogte valt neerslag
meestal als ijskristallen voordat het smelt en uiteindelijk verdampt. Het is voornamelijk te wijten aan de compressiewarmte als gevolg van de toename van de atmosferische druk die de grond nadert. Het komt het meest voor in de woestijn, soms op vlakten bij de kust, en zeer zelden in andere delen van de wereld.

Een neervallende virga in Tychy, Polen.

Nimbostratus virga tijdens koufront

Cirrus virga in Zweden

Onstaanswijze

De buitenste laag neerslag die uit een wolk in onverzadigde lucht valt, bevindt zich niet in een partieel drukevenwicht van de waterdamp met de omgevingslucht en verliest geleidelijk moleculen. Omdat het verdwijnen van de neerslag geleidelijk onder de wolk plaatsvindt en van buiten (onverzadigd) naar de binnenkant van zijn as (verzadigd), strekt de zone zich uit tot een kegel. Door de gecombineerde effecten van windschering onder de wolk en de variatie van de eindsnelheid van de val afhankelijk van de diameter van de druppels of kristallen, neemt de kegel de vorm aan van een komma, vandaar de naam virga.

Omdat het optreedt als de neerslag in onverzadigde lucht valt, doet dit fenomeen zich voor onder hoge basiswolken en vooral in gebieden waar de relatieve luchtvochtigheid laag is. Hoe hoger de neerslagsnelheid onder de wolk, hoe belangrijker beide variabelen moeten zijn. In maritieme gebieden komt dit daarom vooral voor bij wolken met een lage verticale uitgestrektheid die min of meer geïsoleerd zijn, bijvoorbeeld onder kleine ontluikende cumuluswolken. In continentale gebieden, zoals de Grote Vlaktes van Noord-Amerika of het Midden-Oosten, komen ze heel vaak voor, zelfs onder cumulonimbuswolken.

De eerste neerslag van een warmtefront waar dan ook ter wereld valt echter uit een nimbostratus en begint in virga omdat de lucht op een laag niveau nog steeds droog is. Deze lucht wordt bevochtigd door de toevoeging van neerslag en gezien op een windprofiler, dalen de echo's afkomstig van de basis van de virga geleidelijk naar de grond naarmate het front nadert. Ze zullen er dan in slagen de grond te raken. We zullen dan niet langer spreken van virga maar van regen of sneeuw

De virga komt ook veel voor onder hoge bewolking van de cirrusfamilie, omdat de vochtige laag waarin deze wolken zich vormen relatief dun is.
Ten slotte komt sneeuwvirga vaker voor dan regen, omdat de ijskristallen erg klein zijn en de lucht in de winter droger is dan in de zomer.

Effecten

Hoewel de virga geen opeenhoping van regen of sneeuw op de grond produceert, kan het verschillende significante effecten hebben:

-	een virga van ijskristallen uit een cirrus kan andere wolken lager in de troposfeer zaaien als er een paar kristallen overblijven, vooral in orografische opwaartse omstandigheden.

de virga-productie van zware regen die optreedt onder een onweersbui (cumulonimbus) wolk in droge gebieden, zoals de Amerikaanse Great Plains, kan een zeer sterke downdraft veroorzaken. Deze laatste zal een hevige neerwaartse windvlaag naar de grond geven, soms gepaard gaand met een plotselinge verhitting.

-	het verschil in opwaartse en neerwaartse beweging tussen gebieden met virga en die zonder neerslag zal turbulente omstandigheden onder de wolk creëren die gevaarlijk kunnen zijn voor vliegtuigen.

Thermodynamica

Om de bovenstaande verticale bewegingen te verklaren, moet je bedenken dat de energie die nodig is om regen te verdampen of sneeuw onder
een wolk te sublimeren, afkomstig is van de lucht rondom de neerslag, die deze afkoelt. Volgens de wet van ideale gassen wordt deze lucht dichter dan de omringende lucht en moet deze dalen volgens het drijfvermogen van Archimedes. Hierdoor ontstaat er een neergaande luchtstroom waarvan de snelheid afhangt van de hoeveelheid verdampte regen. Bovendien, als de neerslagsnelheid ruimtelijk varieert onder de wolk, zal de koeling ongelijk zijn en zullen we daalsnelheden van de lucht vinden die ook van punt tot punt variëren. Ten slotte zullen de gebieden zonder neerslag onder de wolk
warmer zijn dan die van virga en zal er dus een opwaartse convectieve beweging zijn in deze gebieden.

Virga-gat

Een virga-gat, Cavum genoemd in de 2017-versie van de International Cloud Atlas, is een
duidelijk cirkelvormig gebied in een zeer dunne laag wolken waaronder virga-slierten zichtbaar zijn.

Een wolk op een hoogte waar de temperatuur ver onder het vriespunt ligt, wordt vaak gevormd uit een mengsel van ijskristallen en onderkoelde druppels, zoals altocumulus of cirrocumulus.
Vaak kunnen druppels niet in kristallen veranderen vanwege een gebrek aan ijskernen als ze ver verwijderd zijn van de ijskristallen in de wolk. Een toevoeging van deze kernen zal ervoor zorgen dat de druppels waarmee ze in aanraking komen onmiddellijk bevriezen en dat andere omringende druppels snel worden geabsorbeerd door het Bergeron-effect. Dit vermindert
daarom de dichtheid van de wolk die rond het getroffen gebied lijkt te verdwijnen.

Dit gebeurt vaak als een vliegtuig door zo’n wolk vliegt. Lange tijd werd aangenomen dat dit voortkwam uit de uitstoot van reactoren, die veel bevriezende kernen bevatten. De momenteel meest aanvaarde hypothese is echter dat het fenomeen voortkomt uit aerodynamische verstoringen die worden gegenereerd aan de uiteinden van vliegtuigvleugels en -kleppen.

Virga-gat in Oostenrijk, augustus 2008.

De vermindering van de dichtheid van de geproduceerde lucht verlaagt de temperatuur ervan gedurende een zeer korte tijd tot −40 °C, wat de vorming van sporen van ijskristallen zou veroorzaken, zonder dat er aërosolen nodig zijn die als bevriezende kernen werken. Het fenomeen laat
een gat achter in de wolk waar het apparaat passeerde en vaak een kegel van virga

Vliegtuigen kunnen dus de hoogte waarop wolken ijskristallen bevatten verlagen door deze te laten vormen bij temperaturen zo hoog als -7°C vaak op minder dan 3 km hoogte, afhankelijk van de luchtmassa, terwijl het natuurverschijnsel over het algemeen wordt waargenomen bij lagere temperaturen. , rond −20°C.

Bronnen: Wikipedia-en, Wikipedia-fr, Der Karlsruher Wolkenatlas, WMO cloudatlas

Foto galerij Virga wolken

Nimbostratus Virga
Locatie: - © Copyright: Simon Eugster.

Categorieën: Meteorologische instrumenten I Weer A tot Z