PZV “Weer of geen Weer” Basiskennis Meteo en Begrijpen van weerbericht en weerkaart Deel 2 Wolkenvorming en satellietfoto’s © Arend Jan Klinkhamer 2013 voorjaar 2010, Arend Jan Klinkhamer Weer of geen weer Deel 2 V2.3 1 PZV Programma • Kort overzicht vorige keer • Vragen • Het ontstaan van bewolking • Satellietfoto’s van bewolking: luchtmassa’s boven afwijkend oppervlak PAUZE • Praktijksituatie: weerkaarten en bewolking van een week depressieontwikkeling • Circulatiepatronen © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 2 PZV PZV ZeezeilverenigingWebsite: pzv-zeezeilen.nl • Deze presentatie is gemaakt als instructie voor de PZV Zeezeilvereniging • PZV brengt booteigenaren en opstappers bij elkaar, de ervaring van beide varieert van beginnend opstapper tot ervaren schipper – Opstappers • willen kunnen zeilen • brengen kennis en ervaring in – Eigenaren • kennis en ervaring opdoen, bijv. van tochten of opstappende ervaren schipper • zoeken bemanning voor bijvoorbeeld aanbrengtochten in de vakantie • Met plezier leren en uitwisselen van kennis en ervaring is basis van de vereniging • Geen zeilopleiding: daarvoor zijn voldoende zeilscholen • Praktijk o.a. trim- en oefenweekends; winteravonden met lezingen en praktijk • Elk jaar Hemelvaarttocht 9 dagen naar Engeland met 20-25 boten • 250 à 300 leden uit heel Nederland; ligplaatsen idem • Bijeenkomsten rond Eindhoven, activiteiten op de Noordzee, in Zeeland en op IJsselmeer © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 3 PZV Samenvatting deel 1 • De zonnewarmte stuurt alles • Globale circulatie veroorzaakt polair front • Depressies ontstaan aan polair front en verplaatsen zich gestuurd door de straalstroom • De lucht waait tegen de klok rond een depressie • Warmte- en koufront hebben elk een eigen weerpatroon © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 4 PZV Waterdamp en waterdruppels • Lucht kan water bevatten als gasmoleculen – Water”damp” is gas bestaand uit watermoleculen – Watermoleculen hechten niet aan elkaar, wel aan stof of zoutdeeltjes: condensatiekernen • Hoeveelheid waterdampmoleculen in lucht is begrensd tot een maximum, dit heet “verzadiging”, 100% relatieve vochtigheid • In verzadigde lucht condenseert water op condensatiekernen tot druppeltjes: wolken • Druppeltjes zijn klein (circa 0,02 mm) en vallen héél langzaam (100m/uur): “zwevende” wolken © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 5 PZV Warmer, dan meer water in lucht 1 kg lucht 32 gr C. 100% RV 30 g waterdamp 1 kg lucht 9 gr C 7 g waterdamp afkoelen 23 g waterdruppels • Bij hogere temperatuur kan er meer waterdamp worden opgenomen voordat condensatie optreedt • Water als waterdamp (gasmoleculen) in lucht: – bij 32 °C maximaal 30 g/kg lucht (3 gewichts-%) – bij 9 °C maximaal 7 g/kg lucht (0.7 gewichts-%) • Bij afkoelen van verzadigde lucht van 32 °C naar 9 °C condenseert er dus 23 gram water per kg lucht • Op de inhoud van een kajuit 0,6 liter vloeibaar water. Lucht kan dus veel water bevatten! © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 6 PZV Luchtdrukveranderingen • Als de druk van lucht wordt verhoogd, wordt hij warmer (compressieslag dieselmotor, fietspomp) • Omgekeerd geldt dit ook: bij drukverlaging automatisch afkoeling • Luchtdruk en temperatuur in de atmosfeer nemen af met de hoogte: – op 5,5 km is de druk 500 hPa, op 12 km 200 hPa – op 5,5 km is de temp -21 °C, op 12 km -56 °C • Brengen we een hoeveelheid lucht omhoog, dan zal hij een lagere druk krijgen; door de uitzetting dus ook afkoelen Temperatuur © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 7 PZV Temperatuurafname met de hoogte • De afname van de temperatuur met de hoogte is niet constant • Gemiddeld is de afname 6,5 °C/km • Droge lucht koelt af met 10 °C/km • In vochtige lucht condenseert op een bepaald moment water – Hierbij komt warmte vrij – Vanaf het condensatieniveau daalt de temp met 6,5 °C/km © Arend Jan Klinkhamer 2013 Temperatuurafname droge luchtbel m hPa Weer of geen weer Deel 2 V2.3 8 Droge lucht in standaard atmosfeer PZV Temp-daling 6,5 °C/km h (km) 4000m -11 °C 3000m -4,5 °C 2000m 2 Stijgende droge bel 10 °C/km -50 • • • • -25 0 °C -10°C 0°C 1000m 8,5 °C 10°C 0m 15 °C 20°C 25 De standaard afkoeling in de atmosfeer is -6,5 °C/km Stel een bel droge lucht aan oppervlak warmt op naar 25 °C De bel gaat stijgen en koelt 10 °C/km af; komt hier net boven 1 km Algemeen: In een luchtmassa die naar boven slechts langzaam afkoelt, is slechts een beperkte stijging mogelijk © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 9 PZV Koude atmosfeer 4000m -25°C h (km) Stijgende droge bel 10°C/km Omringende lucht wordt hogerop snel kouder -50 -25 0 3000m -14°C -10°C 2000m -3°C 1000m 8°C 10°C 0m 19°C 20°C 0°C 25 • Deze lucht wordt in de hoogte snel kouder • Een aan het aardoppervlak verwarmde bel blijft steeds doorstijgen • Een kleine opwarming aan de grond (warme akker) is genoeg voor blijvende stijging = thermiek • Algemeen: koude massa is onstabiel © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 10 PZV Wolken in onstabiele massa • De onderkant van de koude massa wordt boven warm aardoppervlak opgewarmd • Opstijging gaat door zolang de stijgende lucht warmer (lichter) blijft dan zijn omgeving • Stopt uiteindelijk in de -56 °C luchtlaag • In wolk komt condensatie-warmte vrij, de lucht koelt langzamer af , dit vergroot de stijgkracht! Stijging stopt -56 °C niveau Wolkenbasis: verzadiging opwarming door opp. Aanvoer van koude massa, d.w.z. kouder dan bij dit aardoppervlak past © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 11 PZV • • • • • • Wolkenvorming bij bergen Een stroming tegen een bergrug is gedwongen te blijven stijgen In de stijging koelt de lucht af Als condensatieniveau lager ligt dan de bergtop, ontstaan daar wolken In de Alpen bij maritieme (vochtige) NW stroming: regen of sneeuw De dalende lucht achter de berg warmt weer op: wolken lossen op Waarom is de wolkenbasis in de gedaalde lucht achter de berg hoger? © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 12 PZV Wolken aan bergen © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 13 PZV Inversie inversielaag Condensatie niveau H © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 • Bij een inversie wordt het naar boven warmer ipv kouder; warmere lucht ligt op koudere lucht • Bijvoorbeeld: – dalende warmere lucht in het Azoren-hoog is na daling warmer dan de lagere lucht. – de temperatuur van de onderste laag wordt vooral door het (koudere) zeeoppervlak bepaald • Als onderste laag vochtig is, kunnen wolken vormen, maar niet doorgroeien boven de inversie 14 PZV Stoppen tegen een inversie 3 3 3 4 1 2 2 3 4 5 1 1. Condensatieniveau 2. Groeiende Cu 3. Cu met top tegen inversielaag 4. Uitspreiden Cu tegen inversielaag © Arend Jan Klinkhamer 2013 4 1 2 1. Groeiende Cu (duidelijk begrensd) 2. Oplossende Cu 3. Uitspreiden Cb tegen inversielaag (tropopauze) 4. Oud aambeeld, Cb-cel is al weg 5. IJzelregen (virga) Weer of geen weer Deel 2 V2.3 15 PZV Samengevat: stabiel en instabiel • Luchtmassa die naar boven snel kouder wordt is onstabiel: – Een stijgende verwarmde bel blijft lichter dan omgevende lucht, blijft dus stijgen – De bel stijgt door tot aan relatief warmer wordende laag • Luchtmassa die naar boven langzaam kouder wordt is stabiel: – Een stijgende verwarmde bel wordt al gauw even koud als de omringende lucht: stijging stopt daar • Vuistregel: warme massa is meestal stabiel, koude massa is vaak onstabiel • Condensatie (wolkenvorming) vergroot stijgkracht © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 16 PZV Regen, hagel en sneeuw • Wolken ontstaan als de lucht verzadigt raakt met waterdamp, en heel kleine wolkendruppeltjes ontstaan • Neerslag ontstaat als de wolkendruppeltjes samenklonteren en sneller gaan vallen • Voor neerslag van betekenis is ijs in de wolk nodig; daarvoor moet de temperatuur beneden -12 °C zijn • Kleine ijsdeeltjes zweven; pas bij voldoende grootte wordt de valsnelheid zo groot dat ze uit de wolk vallen • Soms verdampt neerslag alweer voordat het de aarde bereikt: ‘virgae’ © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 17 PZV Programma • Het ontstaan van bewolking • Satellietfoto’s van bewolking: luchtmassa’s boven afwijkend oppervlak • Praktijksituatie: weerkaarten en bewolking van een week depressieontwikkeling • Circulatiepatronen © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 18 PZV Bewolking en fronten • Wolkenpatronen verraden fronten, depressies en koude massa • Voorbeelden aan de hand van satellietfoto’s © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 19 PZV Depressie 13 mei 1987 • Situatie volgens het boekje: – niet al te diepe depressie; – goed aanwezige warme sector, deels geoccludeerd • Aanvoer van polaire maritieme lucht van achter de depressie uit het gebied tussen IJsland en Groenland (brongebied) • Hoe ziet het wolkenpatroon er nu uit? © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 20 PZV Satellietfoto (VIS) 13 mei 1987 • Beide fronten en de occlusie goed zichtbaar (foto in zichtbaar licht) • Open cellen van hoge cumulus bij O, meer gesloten cellen van minder hoge Cu bij C • S: overgang van stratocumulus naar cumulus wolkenlaag • Boven Engeland (E) cumulus die boven het Kanaal oplost (afkoeling onderin stopt de stijging) • Boven continent (N) eerst cumulus, dan cumulonimbus • In mei is het water koud en het land overdag warm! Afstand meten: 5° = 300M = 550 km © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 21 PZV Weerkaart en satellietfoto naast elkaar • Let op de grote afstand van de hoge bewolking voor het warmtefront en de occlusie: een front is heel vlak! © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 22 PZV Conclusies weerkaart en satellietfoto • Luchtmassa’s uit verschillende brongebieden goed te onderscheiden – Koude polaire massa – Vochtige warme maritiem tropische massa in warme sector • Veranderingen in ‘weer’ ontstaat doordat luchtmassa boven een deel aardoppervlak komt met andere temperatuur en/of vochtinhoud © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 23 PZV Sterke stijging = open cellen • Thermiek veroorzaakt wolken • De stijgende lucht moet ook weer naar beneden: wolken verdampen in de dalende lucht door opwarming Foto voor kust Angola • SE passaat N van hogedrukgebied • Gaten in de wolkenlaag = gesloten cellen • Bij sterkere daling rondom de cumulus = open cellen © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 24 PZV Wolkenstraten • Wolkenstraten vaak bijna parallel aan de windrichting • Ontstaan door parallelle ‘Horizontal Convective Rolls’ • In de opstijging tussen de Rolls ontstaat de bewolking © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 Stijging = bewolking Daling = open sky 25 PZV Storm 27 October 2004 © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 26 PZV Storm 27 October 2004 • Temperatuurverdeling op 500 hPa • Grens blauw naar groen is polair front (temp-verschil = drukverschil!) • Een hoogtetrog van koude lucht • Depressie ligt aan de oostflank ervan x © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 27 PZV 27 october 2004: dynamisch Laag • Bij dezelfde isobarenafstand is stroming langs linksom gekromde isobaren zwakker dan rechtsom (ander evenwicht centrifugaalkracht en Coriolis) • Wind waait parallel aan polair front • Door omkering van isobarenkromming in de bovenlucht versnelt daar de stroming vanaf A : – Er gaat meer lucht weg dan er wordt aangevoerd – Het tekort wordt uit onderste lagen weggetrokken – De depressie diept uit • Actieve depressies ontstaan vaak aan de oostkant van een hoogtetrog A © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 L A 28 PZV Herhaling: het frontvlak Dun grensvlak Warme lucht Koude lucht aardoppervlak • Warme lucht is lichter, gaat gemakkelijk boven koude lucht liggen • Afkoeling warme lucht op grensvlak: wolkenvorming Helling is 0.5 tot 2 graden, ofwel 1:25 (koufr.) tot 1:100 (warmfr.) 1:45 10 km 450 km © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 29 PZV Wolken in een warmtefront Breed gebied van cirrus tot front © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 30 PZV Wolken in en achter een actief koufront Dalende lucht: gebied zonder wolken © Arend Jan Klinkhamer 2013 Buien voor het front Weer of geen weer Deel 2 V2.3 31 PZV Wolkenformaties: 9 februari 1988 • Aanvoer van koude lucht over de Atlantische Oceaan • Gebieden bij A, B en C worden in de volgende satelliet-foto’s toegelicht © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 32 PZV • • • • • Satellietfoto Atl. Oceaan 9 feb 1988 Foto is in drie passages opgebouwd (100 min. verschil) Depressies en fronten herkenbaar Toenemende wolkenvorming B-C van NW naar SE Frontbewolking is circa 400 km breed Details van A, B en C volgen…. © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 33 PZV Detail A, bij Labrador • NW wind uit Labrador over 120 km koud zeeijs • Bij L-L begint wolkenvorming door opwarming boven zeewater • M-M: wolkenstraten van Cumulus • Bij N-N duidelijk ontwikkelde wolkenstraten; boven 55°N koudere wolken-toppen (IR foto, kouder = witter) © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 34 PZV Detail B, midden op Atl. Oceaan • Lucht met andere temperatuur en vochtigheid geeft ander bewolkingspatroon • Gesloten honingraat celpatroon; dit treedt op bij convectie tot beperkte hoogte • Waarneming aan boord: wolkenbanden of buienlijnen in afwisselende richtingen © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 35 PZV Detail C, ten ten W van het Kanaal • Wittere wolken, dus kouder en hoger • Elke wolkenvlek is circa 50 km diameter. Midden onder de wolk lijkt het volledig bewolkt • Meer open celpatroon; de sterkere daling rondom de hoge grote cumulonimbus (Cb) wolken houdt rond de hele omtrek de convectie tegen. © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 36 PZV Opwarmende arctische massa • NW stroming achter een L ten oosten van Groenland • In Davis Strait nog een gesloten ijsdek • Boven water begint opwarming en verdamping van zeewater • Dit veroorzaakt wolkenvorming • Hoe sterker de thermiek hoe opener de wolkenstructuur • Waar de twee flows bij elkaar komen onstaat versterkte stijging, dus meer wolken © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 37 PZV Engeland en Ierland, 29 juni 1982 • Zomerfoto: Land in juni warmer dan water, wolken vormen boven land door opwarming • Boven de koudere Ierse Zee en de Noordzee lost de bewolking weer op • Band met hoger vochtgehalte zichtbaar ten W van en boven midden-Ierland © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 38 PZV Programma • Het ontstaan van bewolking • Satellietfoto’s van bewolking: luchtmassa’s boven afwijkend oppervlak PAUZE • Praktijksituatie: weerkaarten en bewolking van een week depressieontwikkeling • Circulatiepatronen © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 39 PZV Weerpatroon week 2 2006 van dag tot dag Weerkaarten en wolkenpatronen in de praktijk: niet exact volgens het boekje • Het weer over een aantal dagen heeft een bepaald patroon • De hiervoor behandelde ontwikkelingsgang van de depressie komt een aantal keren terug De weerkaarten: • Combinatie van weerkaart en satellietfoto • Amerikaanse kaarten: geven ook tekst en verplaatsingsrichting • Elke 6 uur een weerkaart • Bewolking: alleen koude (ijs-)wolken (infra-rood opname; ook ‘s nachts) • Bron: www.opc.ncep.noaa.gov/Loops © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 40 PZV Groenland IJsland Noorwege Kerndruk L 600 M Spanje Middel Zee Mercator-projectie! Let op de patronen, niet opJanalle details. © Arend Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 41 DePZVwaarnemingen (stuurlui) zijn niet allemaal even nauwkeurig, er moet worden uitgemiddeld. Stationary Kerndruk van het hoog: 1034 Scheepswaarneming van wind en druk: 260 = 1026.0, 25 knopen; de isobaar is aangepast Isobarendruk: 24 = 1024 © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 42 Rode pijl: verwachte PZV verplaatsing in 24 h Blokkere Hoog Let op dit laag met zijn warme sector Bewolking op variërende afstand achter het front Datum tijd Stationnair front evenwijdig aan isobaren: = inactief © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 43 Twee kernen zijn PZV versmolten Dit laag 1011 hPa is bijna stationair © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 44 PZV Koufront wordt stationair © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 45 PZV Hetzelfde gebied uit weerkaart Met Office Verschillen tussen weerkaarten US en UKMO: • andere projectie • drukverdeling gelijk • fronten anders © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 46 PZV Frontenanalyse verschilt vaak tussen de weerdiensten. Gebruik zoveel mogelijk één bron! Analyse UKMO © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 47 PZV Rapidly intensifying Nieuw laag ontwikkelt zich in een golf aan het front van L 961 bij IJsland © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 48 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 49 L bij IJsland vult PZV 9 hPa langzaam op lager 12 uur later: kerndruk is 9 hPa lager; warme sector nu duidelijk © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 50 Hoog i hier we nu SW stromin PZV 6 uur later: kerndruk is weer 9 hPa lager Hoog blokkee boven Centraa Europ Trekrichting L is parallel aan isobaren in de warme sector © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 51 PZV 6 uur later: kerndruk is 11 hPa lager © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 52 PZV Veel win tussen b kerend H naderend Rapidly intensifying, dus aan het polair front Nieuw L, volgt het voorgaande L. © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 53 PZV Hurricane force Storm Stationair front (meestal evenwijdig aan isobaren) © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 54 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 55 Ontwikkelende PZV randdepressie © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 56 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 57 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 58 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 59 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 60 PZV © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 61 PZV isobarensprong aan het koufront © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 62 PZV Nieuw L © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 63 PZV het verhaal herhaalt zich….. © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 64 PZV Terug in de uitgangssituatie van 8 januari met koud blokkerend hoog. Depressies lopen ten W van Noorwegen naar de N. IJszee © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 65 Conclusie PZV • Een depressiefamilie ontstond langs het polair front dat van SW naar NE lag • De depressies ontwikkelden zich vergelijkbaar en volgden ongeveer in elkaar spoor (=ligging polair front) • Les voor weerkaartinterpretatie: – Wil je weten wat een depressie doet, let op zijn voorganger! – Het weer verloopt vaak in patronen: dit is een typisch winterpatroon 8 jan © Arend Jan Klinkhamer 2013 11 jan Weer of geen weer Deel 2 V2.3 13 jan 66 PZV • Vragen? © Arend Jan Klinkhamer 2013 Weer of geen weer Deel 2 V2.3 67