5. Storingen in koude lucht - Kees Floor

Opmaak-Satelliet-pam 20-06-2005 16:05 Pagina 375. Storingen in koude luchtVolgens de klassieke theorie van luchtsoorten en frontenontwikkelen oceaanstoringen zich aan het grensvlakvan twee verschillende luchtsoorten. Aan dezuidkant zit warme, vochtige, subtropische lucht enaan de noordzijde bevindt zich drogere, van noordelijkebreedten afkomstige, koude, zogeheten polairelucht. Dit grensvlak ligt in ideale omstandigheden alseen soort ring rond de polen en wordt het polairefront genoemd. De hierop betrekking hebbendepolairefronttheorie werd ontwikkeld in de periodekort na de Eerste Wereldoorlog aan de universiteit vanBergen in Noorwegen. De groep die toen en in dejaren twintig van de vorige eeuw aan deze theorievormingwerkte, staat bekend als de Noorse School. Dewetenschappers van de Noorse School werkten metmodelvoorstellingen van depressies, warmtefronten,koufronten, occlusies en golfvormige storingen. Dezezogeheten conceptuele modellen kwamen reeds aanbod in hoofdstuk 2 en worden in de meteorologie endaarbuiten vandaag de dag nog steeds gebruikt.Activiteit in polaire luchtPas veel later bleek dat niet alleen aan het polairefront storingen tot ontwikkeling komen; ook in dekoude lucht aan de noordzijde, op enige afstand vanhet polaire front, doen zich actieve storingen voor. Descheepvaart in het betrokken gebied werd ermeegeconfronteerd en vaak erdoor verrast. Met de komstvan weersatellieten konden aanwezigheid, vorm, ontwikkelingen frequentie van optreden van dergelijkestoringen gedetailleerder in kaart worden gebracht.Om deze en andere verschijnselen in de atmosfeer,zoals de storingen in warme lucht uit het vorigehoofdstuk, onder te brengen in een algemenere theorieover weersystemen, moest het aantal conceptuelemodellen waarmee de weerdiensten werken, wordenuitgebreid. De uitbreiding omvat onder andere storingenin koude lucht, zoals doorontwikkelde stapelwolken(enhanced cumulus EC), komma’s (comma),depressievorming in koude lucht (cold air development,CAD), ‘instant occlusies’ en ‘polar lows’. We latenhier enkele voorbeelden zien van dergelijke weersys-Satellietbeeld van 4 februari 2001.Koude lucht stroomt via Scandinaviëuit over de Noorse Zee tussen IJslanden Noorwegen. Boven zee is het aanvankelijkonbewolkt, maar op enigeafstand uit de kust ontstaan zogehetenwolkenstraten of koordwolken (ziehoofdstuk 6). Het patroon met wolkenstratengaat meer naar het westen,meer stroomafwaarts dus, over in eencelvormig wolkenpatroon (zie hoofdstuk7). Voor de kust ten zuiden vanNoorwegen bevindt zich een depressie-in-koude-lucht.Voor het beeld zijn,net als bij de volgende beelden, gegevensgebruikt van opeenvolgendeoverkomsten van de NOAA 16 satelliet.Tussen opeenvolgende banen ziteen tijdverschil van ruim 100 minuten;daardoor sluiten de bewolkingspatronenniet altijd naadloos aan en kan debelichting enigszins afwijken. Beeldbewerking:Institut für Meteorologie,Freie Universität, Berlijn, Duitsland.STORINGEN IN KOUDE LUCHT 37

Opmaak-Satelliet-pam 20-06-2005 16:05 Pagina 38temen, maar bespreken eerst hoe de koude lucht er opsatellietbeelden uitziet als er geen storingen aanwezigzijn.Storingsvrije koude luchtWanneer koude lucht vanaf het land uitstroomt overrelatief warm zeewater, ontstaat er gewoonlijk eenkarakteristieke opeenvolging van bewolkingspatronen.Vlak langs de kust is er eerst een strook bovenzee, waarin het onbewolkt is. Als de lucht enige tijdboven het oceaanwater heeft vertoefd, vormen zichwolkenstraten of koordwolken die min of meer evenwijdigaan de luchtstroming georiënteerd zijn. Dergelijkewolkenstraten zijn onder andere te zien op hetsatellietbeeld van pag. 37 voor de Noorse kust enboven het Skagerrak en de Noordzee; ze worden uitvoerigerbesproken in hoofdstuk 6. Heeft de aanwarmingvan onderen af wat langer geduurd, dan volgteen gebied met open cellen. Zo’n patroon met opencellen is op hetzelfde satellietbeeld duidelijk zichtbaaraan weerszijden van de later in dit hoofdstuk tebespreken storing voor de kust van Zuid-Noorwegen.Het bewolkingspatroon in de lucht die nog weer langeronderweg is, bestaat uit gesloten cellen; deze zijnop de figuur bijvoorbeeld aanwezig boven het zeegebiedten noordoosten van IJsland. In alle gevallen is deverticale ontwikkeling van de bewolking beperkt. Datkomt doordat de onderste laag van de dampkringboven zee, de zogeheten maritieme grenslaag, aan debovenzijde vaak wordt ‘afgedekt’ door een inversie,die het doorstijgen van de wolkentoppen naar groterehoogte belemmert. De kans dat er een buienwolkvoorkomt, is bij open cellen groter dan bij geslotencellen of bij wolkenstraten. Van buienclusters ismeestal echter geen sprake, laat staan van storingen.In hoofdstuk 7 komen celvormige bewolkingspatronenuitvoeriger aan de orde.Doorontwikkelde stapelwolkenDe situatie verandert als er zich in de hogere luchtlagenkoude plekken in de atmosfeer bevinden enbovendien het stromingspatroon stijgbewegingen inde atmosfeer stimuleert. Dat is bijvoorbeeld het gevalvlak voor een hoogtetrog; een hoogtetrog is een uitlopervan een lagedrukgebied op de weerkaart van ruimvijf kilometer hoogte. De stapelwolken en de buiendie zich in dat gebied bevinden, kunnen zich veelbeter ontwikkelen dan buien buiten de invloedssfeervan de hoogtetrog. Zo treedt er in een zone met lichtebuien plotseling verhevigde buiigheid op op relatiefkleine schaal; daarbij zijn onweer, hagel en in de wintertevens zware sneeuwbuien mogelijk. Tussen debuien door zijn er soms felle opklaringen; dan ziet hetweer er in de zon en uit de wind zelfs vriendelijk uit.Als de buienwolken samenklonteren is er vrijwel geenplaats meer voor de zon en blijft het geheel bewolkt.Satellietbeeld van 21 november2003. De bewolkingsbanddie van linksonder naar midden-rechtsop het beeld te zienis, hangt samen met een koufront.Ten noordwesten vanhet front bevindt zich koudelucht; daarin heeft zich eenkomma gevormd, die op ditmoment ten noorden van Ierlandligt. Ten noorden vanSchotland steken doorontwikkeldestapelwolken helder aftegen de donkere tint van hetzeeoppervlak. Satelliet: NOAA16. Beeldbewerking: Institutfür Meteorologie, Freie Universität,Berlijn, Duitsland.38 HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam 20-06-2005 16:05 Pagina 39van de oceaan relatief vaak te zien. De omvang vankomma’s varieert sterk en loopt uiteen van honderdtot vijfhonderd kilometer. Een schoolvoorbeeld vaneen komma geeft het beeld op pag. 38. De kommabevindt zich ten noordwesten van Schotland.Sommige komma’s blijven op zichzelf bestaan; andereontwikkelen zich tot volwaardige depressie of vormenin wisselwerking met het polaire front een instantocclusie.Depressievorming in koude luchtSatellietbeeld van 13 januari 2004. Iets onder het midden van hetbeeld loopt min of meer horizontaal de bewolkingsband van eenkoufront (A) dat de scheidingslijn vormt tussen warmere lucht aande zuidzijde en koude lucht in het noorden. In de warme lucht zijnonder andere de contouren van Spanje en Noordwest-Afrika goedte onderscheiden. In de koude lucht zijn diverse storingen aanwezig;we benoemen ze van rechts naar links. Boven het Kattegat enZuid-Zweden ligt een instant occlusie (B). Meer naar het westenbevinden zich eerst voor de westkust van Schotland een depressiein-koude-lucht(C) en vervolgens verder weg boven de oceaan eenkomma (D). Geheel links zijn zowel de open cellen (F) van een celvormigbewolkingspatroon te zien als doorontwikkelde stapelwolken(E). Bij G bevindt zich eveneens een komma. Satelliet: NOAA16. Beeldbewerking: Institut für Meteorologie, Freie Universität,Berlijn, Duitsland.De doorontwikkelde stapelwolken zijn op kunstmatigingekleurde satellietbeelden door hun grotere dikteen koudere wolkentoppen gemakkelijk terug te vindenals witte vlekken. De wolkentoppen buiten declusters met doorontwikkelde stapelwolken zijn mindernadrukkelijk aanwezig door een gelere tint, dieminder contrasteert met de donkerder tinten van hetzeeoppervlak. Op ‘gewone’ zichtbaar-lichtbeelden,zoals de foto op pag. 40, is het onderscheid minderduidelijk.Komma’sBij voldoende dynamiek in de atmosfeer en een hogeonstabiliteit kunnen de doorontwikkelde stapelwolkenuitgroeien tot een georganiseerd systeem: eenkommavormige buiengebied of kortweg komma.Komma’s bestaan uit samengeklonterde buien, somsook uit buienlijnen, en bevinden zich net als de doorontwikkeldestapelwolken dicht bij een hoogtetrog.Vooral in het winterhalfjaar zijn ze op satellietbeeldenIn sommige gevallen kunnen komma’s in koude, polairelucht een verdere ontwikkeling doormaken (cold airdevelopment, CAD) en doorgroeien tot een depressiein-koude-lucht(zie hiernaast). Uiteraard moet aan devoorwaarden voor kommavorming zijn voldaan; zij leidentot de karakteristieke vorm van de bewolking vande kop (het noordelijk deel) van de storing. Daarnaastspelen windsnelheidsverschillen op ruim vijf kilometerhoogte een belangrijke rol. De ontwikkeling van de‘staart’ van de bewolking die met de depressie in dekoude lucht samenhangt, vindt namelijk plaats aan delinker voorzijde van het gebied met de hoogste windsnelheden.Een CAD-depressie brengt gewoonlijkzowel gelijkmatige als buiige regen; de buien kunnenvergezeld gaan van hagel en onweer. De hevigste buien,vaak georganiseerd als ‘buienlijnen’, zitten in de staart.Instant occlusieAls de komma zich op niet te grote afstand van hetpolaire front bevindt, treedt een wisselwerking op tussende beide weersystemen. De komma veroorzaakteerst golfvorming in het front en smelt vervolgens metde golf samen tot een zogeheten instant occlusie ofpseudo occlusie. Een instant occlusie gaat vergezeldvan een bewolkingspatroon dat een zekere gelijkenisvertoont met de ‘klassieke’ Noorse-Schoolocclusie enwordt om die reden op weerkaarten bij gebrek aaneen eigen symbool vaak als occlusie getekend. Net als‘gewone’ komma’s en depressies in de koude lucht,gaan instant occlusies vergezeld van vaak hevigebuien, maar er zijn ook delen van het weersysteemmet langdurig aanhoudende gelijkmatige regen.‘Polar low’Polar lows zijn kleine depressies van vierhonderd totachthonderd kilometer doorsnede. Ze vormen zich inhet winterhalfjaar in polaire lucht op grote afstand vanhet polaire front. In het gebied waar ze tot ontwikkelingkomen, heersen grote temperatuurtegenstellin-STORINGEN IN KOUDE LUCHT 39

Opmaak-Satelliet-pam 20-06-2005 16:05 Pagina 40Achter een depressie voor de Noorse kust (midden links in beeld) stroomt koude lucht over de Britse Eilanden naar het zuiden. Boven Midden-Engeland heeft zich hierin Enhanced Cumulus ontwikkeld (linksonder), die nog verder activeert en volgens het radarbeeld van beeld 5 later diedag boven Nederland zeer actief is. Middenonder in beeld is het Nauw van Calais zichtbaar en daarboven de zuidelijke Noordzee met de kustenvan Engeland (links), Frankrijk, België en Nederland. Datum: 28 januari 2003 11.00 UTC. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS LandRapid Response System.40 HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam 20-06-2005 16:06 Pagina 41Enhanced Cumulus in polaire lucht bovende Britse Eilanden onderging op 28 januari2003 vlak voor Nederland werd bereikt eenactieve ontwikkeling. De buienlijn waarinde onweersbuien waren georganiseerd, konworden gevolgd op de radar. Aan hetgetoonde radarbeeld zijn bliksemwaarnemingentoegevoegd.Satellietbeeld metpolar low boven deDuitse Bocht endoorontwikkeldestapelwolkenboven de Noordzee.Nachtbeeldmet afwijkendeinkleuring. Datum:29 januari 2004.Satelliet: NOAA.BeeldbewerkingDLR Institut fürPhysik derAtmosphäre,Oberpfaffenhofen,Duitsland.Polar low boven dezuidelijke Noordzee,30 januari2003 rond 13.00UTC. Satelliet:NOAA 16. Beeldbewerking:Institutfür Meteorologie,Freie Universität,Berlijn, Duitsland.STORINGEN IN KOUDE LUCHT 41

Opmaak-Satelliet-pam 20-06-2005 16:06 Pagina 42Komma boven het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan ten noordwesten van IJsland. Datum: 1 juni 2005. Satelliet: Terra. Bron:NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response System.gen. Lucht van twintig tot dertig graden onder nulstrijkt over de warme golfstroom; de watertemperatuuris plus vijf, soms zelfs nog plus tien graden. Dergelijkeomstandigheden vergemakkelijken het ontstaanvan de storingen. In het beginstadium ligt de bewolkingvan het polar low als een krul in de koude lucht.Bij een ‘volwassen’ polar low spelen sneeuwbuien eenrol bij het in stand houden van het weersysteem. Ophet satellietbeeld is dan meestal een duidelijke wervelzichtbaar, soms ook met een oog. Een oog is een onbewolktgebied in het centrum van de depressie, zoalsook geregeld zichtbaar op satellietbeelden van tropischecyclonen (vergelijk hoofdstuk 3).Polar lows zijn verwant aan de komma’s. Ze ontstaanin de trog van een grootschaliger hoogtestroming. Zegaan vergezeld van een ten minste harde tot stormachtigewind en brengen doorgaans veel sneeuw; dezo ontstane sneeuwstormen zijn berucht. Polar lowszijn vooral actief boven zee; komen ze boven landterecht, dan neemt hun activiteit snel af. De meestepolar lows stranden op de kusten van Noorwegen,Schotland en Denemarken. Slechts een enkele maalslaagt een polar low erin de Hollandse, Zeeuwse ofVlaamse kust te bereiken of te passeren.42 HET WEER OP SATELLIETBEELDEN