Hetweeropsatellietbeelden by kees.floor

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 1

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

ELMAR

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 2

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 3

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN Kees Floor

Opmaak-Satelliet-pam

22-06-2005

09:22

Pagina 4

Satellietbeelden op de omslag Voorzijde Groot beeld: Mist op de Noordzee reikt tot aan de Waddeneilanden. Datum: 26 maart 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Beeld links: Open zeshoekige cellen boven de Noordzee, 13 november 2004. De gegevens van de NOAA-weersatelliet werden kunstmatig ingekleurd op het DLR Institut für Physik der Atmosphäre te Oberpfaffenhofen, Duitsland. Beeld midden: Typhoon Sinlaku ten zuiden van Japan op weg naar Taiwan, 3 september 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Beeld rechts: Temperatuurbeeld van Spanje en Portugal tijdens een hittegolf, 1 juli 2004. Het landoppervlak is plaatselijk 59 graden. Weerrapporten vermelden een luchttemperatuur van meer dan veertig graden. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Achterzijde: Rook van een bosbrand in Portugal waaiert uit over de Atlantische Oceaan. De vuurhaarden zijn rood gemarkeerd. Tegelijkertijd bevindt zich boven de Atlantische Oceaan uit de kust van Marokko bruinachtig Saharastof. Midden links in beeld is door de stofdeken heen Madeira te zien; linksonder liggen de Canarische Eilanden. Datum: 13 september 2003. Satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Colofon Het weer op satellietbeelden is een uitgave van © Uitgeverij Elmar B.V., Rijswijk – 2005 © Tekst: Kees Floor – 2005 Layout: Pam van Vliet, Harlingen Illustraties: Grafisch Atelier Stenchlak Vormgeving omslag: Uitgeverij Elmar NUR 912 ISBN 90389 1625 6

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 5

Inhoud Voorwoord

Verschijnselen op satellietbeelden

Depressies, fronten en hogedrukgebieden

Tropische cyclonen

Onweersstoringen

Storingen in koude lucht

Wolkenstraten

Celvormige bewolkingspatronen

Meer sneeuw achter de Grote Meren

Bewolkingspatronen achter bergachtige eilanden

10.

Wasbordpatroon in bewolking achter bergen en eilanden

11.

Stofstormen

12.

As van vulkanen bedreigt vliegveiligheid

13.

Rook van bosbranden en andere vormen van luchtverontreiniging

14.

Vliegtuigwolken

15.

Scheepswolken

16.

Weerspiegelingen van zonlicht

104

17.

Kleurrijk oceaanwater

114

18.

Temperatuurbeelden

121

INHOUD

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

Luchtverontreiniging en heiigheid over een nagenoeg onbewolkt Europa. Datum: 28 maart 2002. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

15:34

Pagina 6

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 7

Voorwoord Al bijna vijftig jaar zijn satellietbeelden beschikbaar van het aardoppervlak en de bewolking daarboven. De precisie waarmee de recente, geavanceerde weersatellieten vandaag de dag de aarde in beeld brengen, is echter ongekend. De superscherpe beelden tonen weerverschijnselen razend gedetailleerd. Depressies, orkanen, onweersstoringen, stofstormen en wolkenpatronen blijken er vanuit de ruimte indrukwekkend uit te zien. Boven zee zijn deze weersystemen zichtbaar tegen een kleurrijk decor van diepblauw, zilverwit, blauwgroen of vaalbruin oceaanwater. Groene vegetatie, hagelwitte sneeuw of in gele, rode en bruine tinten stuivend woestijnzand vormen de achtergrond boven land. Dit boek neemt u mee op een boeiende excursie langs gewone en uitzonderlijke weergebeurtenissen die zich waar ook op aarde voordoen. De verklaring van de verschijnselen ontbreekt niet en blijkt al even boeiend. Zo kunnen we genieten van een wereld waarvan onze ouders en voorouders geen weet hadden en van vergezichten waarop zij geen zicht hadden. De opeenvolgende hoofdstukken in dit boek vormen elk een afgerond geheel. De lezer kan de tekst dus ook in willekeurige volgorde doornemen en beginnen met de meest aansprekende onderwerpen of de meest imposante beelden. De satellieten verzenden veel meer informatie naar de aarde dan uitsluitend weerbeelden.Wetenschappers hebben hun handen vol aan het interpreteren van alle gegevens die de satellieten naar de aarde sturen. Samen met de ruimtevaartorganisaties doen ze hun best de metingen om te zetten in makkelijk te interpreteren beelden en de interessantste daarvan voor alle belangstellenden beschikbaar te maken. Uit hun motto: De aarde is van iedereen trekken ze de conclusie dat alle bewoners haar pracht moet kunnen bewonderen. Dankzij hun inzet en enthousiasme kan elke ge誰nteresseerde nu zelf de aarde vanuit de ruimte bekijken. Daarmee legden ze tevens de basis voor de prachtige verzameling weerbeelden in dit boek. KEES FLOOR, SEPTEMBER 2005

VOORWOORD

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 8

Depressie boven het zeegebied tussen Ierland en IJsland, 31 augustus 2000. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 9

1. Verschijnselen op satellietbeelden Begin jaren zestig van de vorige eeuw werden de eerste weersatellieten in een baan rond de aarde gebracht. Als de televisiecamera op de rondtollende satelliet toevallig even de aarde in beeld kreeg, steeg in de controlekamers een luid gejuich op. De weinig gedetailleerde zwart-witbeelden lieten in de dampkring en op het aardoppervlak dan ook verschijnselen zien die niet eerder op een dergelijke manier in beeld waren gebracht. Inmiddels zijn we bijna vijftig jaar verder. Het aantal instrumenten op de satellieten is uitgebreid, het gaat niet meer uitsluitend om toepassingen in de weerkunde, de beelden zijn aanzienlijk scherper en de laatste vijf jaar deels zelfs in ‘ware kleuren’. Of de aarde in beeld komt, is geen verrassing meer; de sensoren van de satelliet zijn onafgebroken op de aarde gericht en de tijden waarop men nieuwe beelden van de aarde en de atmosfeer mag verwachten, zijn ruim van tevoren bekend. Wat daarop te zien is, blijkt vaak nog wél onverwacht. De schitterende opnamen weten steeds weer te boeien en stellen ons in staat te genieten van verschijnselen waarvan onze ouders en voorouders geen weet hadden en van vergezichten waarop zij geen zicht hadden.

Satellietbeelden Dit boek geeft talrijke voorbeelden van satellietbeelden, steeds voorzien van uitleg over wat erop is te zien en waarom. Het is een excursie langs gewone en uitzonderlijke gebeurtenissen die zich waar ook op aarde of in de dampkring voordoen. Het bekendst zijn de verschijnselen die geregeld genoemd worden in de weeroverzichten van televisie en dagbladen: de depressies, de fronten en de hogedrukgebieden. Daarna komen kleinschaliger, maar niet minder indrukwekkende, soms zelfs verwoestende weersystemen aan bod, zoals tropische cyclonen, zomerse onweersstoringen en winterse depressies in koude lucht. In die koude lucht zijn verder geregeld patronen met langgerekte koordwolken en met celvormige bewolking zichtbaar, die zich voordoen boven relatief warm oceaanwater en boven opgewarmd land. De langgerekte koordwolken kunnen ook ontstaan boven meren en randzeeën, zoals de Grote Meren in de Verenigde Staten, de Oostzee en de Noordzee. Vulkanische eilanden geven de luchtstroming boven de oceaan vaak een verrassende draai. Achter de eilanden

ontstaan boeggolven, zoals bij schepen. Ook treden er op die plek vaak langgerekte wolkenpluimen en zelfs schitterende wervelpatronen op. De invloed van grootschaliger gebergten op de luchtstroming in de atmosfeer is geregeld uit de satellietbeelden af te lezen; er vormt zich achter die bergen een soort ribbelpatroon dat sterk doet denken aan een wasbord. De atmosfeer bevat meer dan lucht en wolken alleen. Woestijnzand kan duizenden kilometers worden meegevoerd, zodat bijvoorbeeld Saharastof tot in Nederland kan doordringen om daar extra wasbeurten voor de auto noodzakelijk te maken. Ook as van vulkanen kan lange reizen maken en onderweg grote hinder opleveren voor het vliegverkeer. Vrijwel altijd is er wel ergens brand; de rook en later het verbrande gebied worden op satellietbeelden vastgelegd. Zelfs heiigheid, die ontstaat als een hogedrukgebied het weer bepaalt en die vaak een gevolg is van luchtverontreiniging door wegverkeer en industrie, is met de huidige generatie satellieten duidelijk in beeld te brengen. Verder laat het vliegverkeer soms zijn sporen achter op satellietbeelden, vooral als de weersomstandigheden zodanig zijn dat de vliegtuigwolken zich geruime tijd kunnen handhaven. Minder bekend dan de vliegtuigsporen zijn de scheepswolken die af en toe de aanwezigheid van schepen onder een wolkendek boven de oceaan verraden. Op een onbewolkte oceaan is overigens ook veel te zien. Satellietbeelden tonen geregeld weerspiegelingen van zonlicht in het oceaanwater, dat daardoor lichter van tint wordt. Uit onregelmatigheden in het patroon van spiegeling zijn soms weer andere verschijnselen af te leiden, zoals verschillen in windsnelheid bij het oceaanoppervlak, het optreden van onderzeese golven in de oceaan of de aanwezigheid van ondiepten en banken in zee. De doorgaans diepblauwe kleur van de oceaan kan ook door andere verschijnselen dan zonneglinstering veranderen. Boven ondiepten is de tint soms helder lichtblauw. De aanwezigheid van eencellige plantaardige organismen in de oceaan, het zogeheten fytoplankton, geeft aanleiding tot groene of zeegroene tinten. Als de bacteriën het afgestorven fytoplankton afbreken, gebruikmakend van zwavel, wordt het uiterlijk van het zeeoppervlak melkgroen. Slib en zand dat door rivieren naar zee wordt gevoerd, geeft de kleur van de zee langs de kust een bruinige tint.

VERSCHIJNSELEN OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 10

Satellietbeeld van Nederland en wijde omgeving in ware kleuren, afkomstig van de Amerikaanse satelliet Aqua. Het land heeft diverse tinten bruin en groen; zeewater is donkerblauw. Bewolking is wit, evenals de sneeuw boven ScandinaviĂŤ. Links op het beeld ontbreekt de donkere tint van het zeewater. Daar is de lucht verontreinigd met onder andere Saharastof. De rode punten markeren branden; in een aantal gevallen is de bijbehorende rookpluim zichtbaar. Bruine tinten in de kustwateren duiden op sediment. Groene tinten op zee hangen samen met algenbloei. Middagbeeld van 18 april 2003. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:34

Pagina 11

Satellietbeeld van Nederland, afkomstig van de Amerikaanse satelliet NOAA 16. Het beeld is kunstmatig ingekleurd: het land is groen, de zee is blauw, hoge bewolking is wit, lagere bewolking en mist geel. De mist op de Noordzee reikt tot aan de Hollandse en Zeeuwse kust. Het beeld is opgebouwd uit gegevens van twee opeenvolgende overkomsten van de satelliet. Het tijdsverschil tussen de linkerbaan en de daaraan voorafgaande rechterbaan bedraagt ruim 100 minuten. De lijn waarlangs de beelden aan elkaar zijn ‘geplakt’ loopt over Noord-Frankrijk en het oosten van Engeland. Bron: NOAA/ Institut für Meteorologie, Freie Universität, Berlijn.

Stof uit de Sahara is op 10 januari 2005 onderweg naar het Caribische gebied. Het beeld in ware kleuren is samengesteld uit meetgegevens van drie opeenvolgende omlopen van de satelliet Terra. Per omloop is een strook in beeld van ongeveer 2300 km breed. Eerst kwam Afrika in beeld; de linkerstrook is het recentst. Bron: NASA Earth Observatory.

VERSCHIJNSELEN OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

15:35

Pagina 12

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:35

Pagina 13

Samengesteld satellietbeeld van de Indische Oceaan met vier tropische cyclonen. De stroken zijn afkomstig van de satellieten Terra (ochtend) en Aqua (middag van 11 februari 2003). Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

VERSCHIJNSELEN OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:35

Pagina 14

Mist op de Noordzee reikt tot aan de Waddeneilanden. Datum: 26 maart 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:35

Pagina 15

Satellieten

Aardoppervlak en bewolking

Alle genoemde verschijnselen zijn met de nu actieve satellieten tot in detail vastgelegd op kleurrijke satellietbeelden, waarvan verderop een groot aantal wordt afgedrukt en beschreven. De meeste beelden tonen de aarde en de atmosfeer in ware kleuren. Ze zijn afkomstig van de modernste Amerikaanse satellieten, de Terra (1999) en de Aqua (2003) (bijvoorbeeld het beeld hiernaast) en van een voorloper van deze satellieten: de Seastar (1997). Daarnaast zijn er beelden van NOAA-satellieten opgenomen waarbij de kleuren een resultaat zijn van de bewerking die de satellietinformatie heeft ondergaan op het ontvangststation (beeld pag. 11 bovenaan). Op dergelijke beelden is het landoppervlak gewoonlijk groen, de zee blauw, hoge bewolking wit en lagere bewolking soms geel; dergelijke tinten kunnen overigens alleen worden gerealiseerd op beelden van het door de zon beschenen deel van de aarde. De beelden zijn eenvoudig te interpreteren, maar de kleuren zijn dus niet ‘echt’. De satellieten bevinden zich op een hoogte van 750850 km. We moeten ons dus in die positie denken bij de start van de denkbeeldige excursie over de aarde en bij het bekijken van de beelden. De satellieten komen eenmaal of enkele malen per dag over; hun banen lopen min of meer over de polen. Elke dag schuift de baan een beetje op, zodat de satelliet steeds rond dezelfde tijd overkomt en de belichting van het aardoppervlak van dag op dag gelijk blijft. De meetinstrumenten van de satellieten brengen een brede strook in beeld aan weerszijden van het pad dat ze volgen of, preciezer gezegd, aan weerszijden van de projectie van de baan op het aardoppervlak. Bij sommige beelden is te zien dat ze zijn samengesteld uit stroken afkomstig van verschillende omlopen (bijvoorbeeld pag. 12-13). Door het tijdsverschil tussen de overkomsten sluiten de verschillende onderdelen van het beeld niet precies aan; de atmosfeer staat in de tussentijd namelijk niet stil! Het tijdsverschil bedraagt ruim anderhalf uur bij combinatie van gegevens van een en dezelfde NOAA-satelliet en enkele uren als data van Terra-ochtendbeelden en Aqua-middagbeelden gecombineerd worden.

De belangrijkste ‘bestanddelen’ van een satellietbeeld zijn het aardoppervlak en de eventueel daarboven aanwezige bewolking. Al op de beelden van de eerste weersatellieten waren dit duidelijk te onderscheiden zaken. In onbewolkte gebieden is de grens tussen land en zee markant aanwezig. Grote meren, besneeuwde bergen en verschillen in vegetatie of landgebruik zijn steeds goed terug te vinden geweest, maar vroeger uiteraard niet met het detail dat thans bereikt kan worden. De bewolking die op de satellietbeelden zichtbaar is, is gewoonlijk een resultaat van stijgende luchtbewegingen. Opstijgende lucht koelt namelijk af en kan daarbij verzadigd raken voor waterdamp, dat er altijd wel in voorkomt. In de verzadigde lucht treedt condensatie op; er vormen zich druppels die gezamenlijk bewolking vormen. Stijgbewegingen treden op in drie verschillende situaties. Soms wordt lucht gedwongen op te stijgen tegen gebergten; dan raakt het bewolkt aan de kant van het gebergte waar de wind vandaan komt. Stijgende luchtbewegingen worden ook aangetroffen in lagedrukgebieden en aan de scheidingsvlakken tussen luchtsoorten met verschillende eigenschappen, de zogeheten fronten. Het gaat dan om grootschalige processen die aanleiding geven tot grote pakketten gelaagde bewolking. Tenslotte doen zich ook stijgende luchtstromingen voor in koude lucht boven warmer zeewater of boven een door de zon opgewarmd landoppervlak. Onder dergelijke omstandigheden vormen zich stapelwolken, die zich doorgaans ordenen in koordwolken of in cellen. Mist is op satellietbeelden eveneens goed terug te vinden (bijvoorbeeld het beeld hiernaast). Het is laaghangende bewolking waarvan de onderkant op het aardoppervlak rust. Mist ontstaat boven land bijvoorbeeld tijdens nachtelijke afkoeling. Ook in warme lucht boven koud zeewater, bevroren grond of een wegsmeltend sneeuwdek, vormt zich doorgaans mist. De afbeeldingen in deze uitgave tonen talrijke voorbeelden van bewolking en mist; ze laten daarin vaak kleinere structuren zien die eigenaardigheden in het patroon van luchtstromingen verraden.

VERSCHIJNSELEN OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:35

Pagina 16

Depressie met krulvorm tussen Groenland en IJsland. Beeld in ware kleuren van de satelliet Aqua. Middagopname van 4 september 2003; figuur a. toont de bijbehorende weerkaart. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:36

Pagina 17

2. Depressies, fronten en hogedrukgebieden Lagedrukgebieden, oceaanstoringen of depressies zijn op satellietbeelden vaak te herkennen aan prachtige krulvormige patronen in de bewolking. Ook de met depressies samenhangend fronten zijn goed terug te vinden door de ermee samenhangende bewolking. In hogedrukgebieden is het doorgaans onbewolkt, zodat die veel moeilijker vanuit de ruimte zijn aan te wijzen.

droge, in vakjargon polaire lucht; meer naar het zuiden bevindt zich warme en vochtige, zogeheten subtropische lucht. De grens tussen de beide luchtsoorten, het polaire front, ligt op gematigde breedten en verloopt als een slingerende ring rond een halfrond. Oceaanstoringen ontstaan bij voorkeur op deze grens; ze verplaatsen zich vervolgens met de westelijke stroming mee naar het oosten, bijvoorbeeld van de Atlantische Oceaan naar West-Europa. Voor de storingen uit voeren zuidwestenwinden de warme subtropische lucht naar het noorden; er vormt zich daar als het ware een tong met warme lucht. De voorste begrenzing van deze warme lucht is het warmtefront. Op een weerkaart (zie tekening onder) wordt het warmtefront aangeduid als een rode lijn met halve bolletjes. De

Warme en koude lucht De eigenschappen van de lucht in het onderste gedeelte van de dampkring worden bepaald door de herkomst. Boven het noordelijk deel van de oceaan en boven de poolstreken vormt zich koude, relatief

◗

1010

970

101

◗

◗ 0

101

▲

◗

▲ ▲

▲

1030

10 25

◗

1015

1020

◗ 20

▲

◗

◗▲

◗

1015

▲

1010

1025

◗

20 10

▲

10 05

◗

N ▲

▲

◗

▲

10 10

980

100

20 10

◗ ▲

◗

▲

1015

10 15

◗

995

▲

1005

10 10

10 15

▲

1025

5 102

1025

0 102

102

▲

1020

▲

◗

▲

1025

10 2

1025

L 102 0

Weerkaart van 4 september 2003 12 UTC

101

1020 5

101

Weerkaart met onder andere een depressie bij IJsland en een hogedrukgebied bij de Azoren. De dunne getrokken blauwe lijnen zijn isobaren; deze lijnen verbinden plaatsen met dezelfde luchtdruk. Fronten zijn met dikke lijnen aangegeven. Blauwe lijnen met driehoekjes markeren koufronten, rode lijnen met halve bolletjes zijn warmtefronten en paarse lijnen met zowel bolletjes als driehoekjes occlusiefronten. Boven Spanje ligt een onweersstoring; de onweersbuien zitten op de rode lijn met uitsteeksels. De weerkaart geeft de weersituatie op 4 september 2003, 12 UTC.

DEPRESSIES, FRONTEN EN HOGEDRUKGEBIEDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:36

Pagina 18

Depressie boven de Noordzee tussen Schotland en Denemarken. De bewolking van het bijbehorend koufront ligt over Duitsland, België en Frankrijk. Boven het westen van Nederland is het al weer opgeklaard. Ochtendbeeld in ware kleuren van de satelliet Terra, 9 januari 2005. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Depressiekrul boven Midden-Europa, 11 september 2003. Dergelijke ‘zuivere’ krulvormen zijn meestal alleen boven de oceaan te zien. Boven IJsland en de Britse Eilanden bevindt zich de bewolking van een koufront. Over het oostelijk deel van de Middellandse Zee waait Saharastof naar Turkije. Het kunstmatig ingekleurde beeld is samengesteld uit drie afzonderlijke beelden. De informatie ervoor werd verzameld tijdens opeenvolgende overkomsten van een NOAA-weersatelliet. Bij de beeldbewerking zijn de overgangen tussen de verschillende onderdelen van het beeld weggewerkt. Bron: NOAA/ DLR Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen (Duitsland).

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Pagina 19

▲

4 ▲

3 ▲

▲

8 ▲

▲

6 ▲

▲

▲ ▲

De warmte- en koufronten die gezamenlijk het polaire front vormen, kunnen als een slingerende band op satellietbeelden worden herkend. Plaatselijk is de wolkenband verdicht of tot een krul gespiraliseerd. In het laatste geval hebben we te maken met een depressie. Zo’n mooie krul zou echter niet mogelijk zijn als de bewolking ter plaatse niet eerder aanzienlijk was verdicht. Deze verdichtingen hangen samen met kenmerken van het stromingspatroon op enkele kilometers hoogte in de atmosfeer en zijn een gevolg van daardoor veroorzaakte stijgbewegingen. Stijgende lucht koelt af, raakt verzadigd voor waterdamp zodat er druppelvorming optreedt die het begin vormt van wolkenvorming. Doordat dergelijke processen zich afspelen bij depressies, wordt als het ware zichtbaar waar zo’n lagedrukgebied zich aan het ontwikkelen is. De verdichte en verbrede wolkenband wordt geleidelijk opgekruld door de lucht die rond het lagedrukcentrum cirkelt, zoals geïllustreerd in bijgaand diagram (zie tekening rechtsboven). Aanvankelijk bevindt de meeste bewolking (blauw) zich in de warme lucht aan

▲

Depressiekrullen

▲

achterzijde van de warme lucht vormt tevens de voorste begrenzing van koudere polaire lucht, die aan de achterzijde van de oceaandepressie met noordwestenwinden naar het zuiden stroomt. Dit zogenoemde koufront wordt afgebeeld als een blauwe lijn met driehoekjes. Het koufront trekt sneller van west naar oost dan het warmtefront van dezelfde depressie. Het warmtefront wordt daardoor ingehaald en de warme tong aan het aardoppervlak versmalt. Het deel van het warmtefront dat is ingelopen door het koufront, wordt occlusiefront genoemd; de warme subtropische lucht is er opgetild en losgekomen van de grond. Een weerkaart toont een occlusiefront als een paarse lijn met zowel de halve bolletjes van het warmtefront als de driehoekjes van het koufront. Het polaire front en de daarvan deel uitmakende warmte- en koufronten worden gemarkeerd door op satellietbeelden goed zichtbare bewolking. Dat komt doordat bij fronten steeds lucht wordt opgetild. Bij warmtefronten wordt de warmere lucht gedwongen op te glijden tegen de koudere lucht die op het punt staat verdreven te worden. Bij koufronten wrikt de koude, oprukkende lucht zich onder de warme lucht voor het front uit; ook hier wordt dus de warmere, vochtiger lucht gedwongen op te stijgen. Al eerder werd vermeld dat bij occlusiefronten warme lucht wordt opgetild, zodat in alle gevallen wolkenvorming verwacht mag worden op de posities die op de weerkaart met frontlijnen zijn aangegeven.

▲

15:36

▲

20-06-2005

▲

Opmaak-Satelliet-pam

Vervorming van een wolkenpatroon (blauw) door luchtbewegingen rond een zich ontwikkelende depressie. de zuidzijde van het polaire front. De beide cirkels markeren de positie van de depressie. De windsnelheid rond het lagedrukgebied hangt af van de afstand tot de depressiekern. Midden in een lagedrukgebied is de luchtdruk weliswaar laag, maar de luchtdrukverschillen zijn klein; de luchtdruk is er overal ongeveer even laag. De windsnelheid hangt af van luchtdrukverschillen; in de buurt van de depressiekern staat dus niet veel wind. Zelfs tijdens het langstrekken van de actiefste stormdepressie valt de wind helemaal weg op het moment dat de depressiekern zich boven de waarneemlocatie bevindt. Op enige afstand van de depressiekern treffen we ter hoogte van de binnencirkel het gebied aan met de hoogste windsnelheden. Gaan we nog verder van de depressiekern weg, dan komen we in een gebied waar de wind sterk is teruggevallen. Het diagram illustreert tevens de gevolgen van dit luchtstromingspatroon voor de oorspronkelijke wolkenband. De egale bewolking in de zachte, vochtige lucht die in de figuur grijs is weergegeven, fungeert als tracer voor de optredende luchtverplaatsingen. De bewolking maakt het gemakkelijk om zachte lucht van boven af bezien te blijven volgen. Ze blijft zich op haar weg rond de depressiekern helder aftekenen tegen de koudere lucht met opklaringen die eveneens rond het lagedrukcentrum cirkelt. De afgebeelde satellietbeelden laten dit proces duidelijk zien. Overigens is de koude lucht niet egaal donker; er bevinden zich talrijke witte vlekken in. Dat zijn stapelwolken, die in koude polaire lucht boven relatief warm oceaanwater gemakkelijk tot ontwikkeling komen. De stapelwolken doen zich doorgaans voor in een markante groepering, zoals in wolkenstraten of in celvormige patronen. Deze bewolkingspatronen worden in latere hoofdstukken getoond en besproken.

Hogedrukgebieden De wervels die rond lagedrukgebieden zichtbaar zijn, vinden geen analogon in vergelijkbare patronen rond

DEPRESSIES, FRONTEN EN HOGEDRUKGEBIEDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:36

Pagina 20

De Azoren koesteren zich in de zon. Zeven van de negen eilanden zijn zichtbaar; van links naar rechts Faial, Pico, Sao Jorge, Graciosa (geheel boven), Terceira, Sao Miguel, en Santa Maria. Beeld van de satelliet Terra van 1 mei 2003. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

hogedrukgebieden. Hoewel de lucht ook rond hogedrukgebieden stroomt, zij het met tegengestelde draairichting, ontbreekt hier gewoonlijk de bewolking om de luchtstroming zichtbaar te maken. Dat komt doordat hogedrukgebieden gekenmerkt worden door dalende luchtbewegingen; bij depressies ging het juist om stijgende luchtbewegingen. Dalende lucht warmt op en droogt daardoor uit, zodat eventueel aanwezige wolkendruppeltjes verdampen en de bewolking verdwijnt. In hogedrukgebieden hebben we vanuit een satelliet dan ook vaak een onbelemmerd uitzicht op het aardoppervlak. Als het aardoppervlak in hogedruksituaties aan het zicht wordt onttrokken, komt dat door mist, die zich vooral in het winterhalfjaar in de onderste honderden meters van de atmosfeer vormt. Verder kunnen rook, andere vormen van luchtverontreiniging, zand en stof het aardoppervlak in hogedruksituaties doen vervagen, zoals in latere hoofdstukken zal blijken.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Westelijke stroming Nederland ligt in de zogeheten gordel van westenwinden; ook boven de Atlantische Oceaan is de voorkeursrichting van de luchtstroming westelijk. Om een dergelijke luchtstroming in stand te kunnen houden, zijn lagedrukgebieden nodig boven het noordelijk deel van de oceaan, terwijl de luchtdruk meer naar het zuiden, bijvoorbeeld in de subtropen hoog moet zijn. Daarom hoor je vaak spreken over depressies bij IJsland of het noorden van Schotland en van hogedrukgebieden bij de Azoren. De getoonde weerkaart geeft een voorbeeld van een dergelijke luchtdrukverdeling; de depressie bij IJsland is afgebeeld als op pag. 16. In het voorgaande zagen we al dat een hogedrukgebied bij de Azoren veel moeilijker in beeld te brengen is, of het zou een satellietbeeld moeten zijn met een onbewolkte, zonnige eilandengroep (boven).

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:36

Pagina 21

3. Tropische cyclonen De depressies van de gematigde breedten vormen in onze omgeving een belangrijke factor bij het voorkomen van bewolking en regen, zoals we in het vorige hoofdstuk zagen. Meer richting evenaar heeft men te maken met een veel venijniger type depressies: de tropische stormen. Tropische stormen zijn kleinschalige depressies die vergezeld gaan van veel wind, overvloedige regenval, hoge golven op zee en vloedgolven langs de kust. Bereikt de wind orkaankracht (windkracht 12), dan spreekt men van een tropische cycloon. Tropische cyclonen komen voor in de zeegebieden rond de equator zoals aangegeven in figuur a. Ze staan bekend onder verschillende namen: hurricane in de Verenigde Staten, tyfoon of eenvoudigweg cycloon in Azië en willy-willy in Australië In het Caribische gebied treden de hurricanes op in de maanden augustus, september en oktober. Het seizoen wordt ingeperkt door één van de voorwaarden voor het ontstaan van tropische cyclonen: een zeewatertemperatuur van ten minste 26 graden. Ook voor delen van de Stille Oceaan en voor het noorden van de Indische Oceaan geldt dit orkaanseizoen, maar er zijn ook gebieden waar cyclonen het hele jaar door kunnen voorkomen. De meeste schade veroorzaken tropische cyclonen op het moment dat ze de kust bereiken. De slachtoffers vallen vooral door vloedgolven, die tot zes meter hoog kunnen worden. Inhammen kunnen het vloedgolfeffect nog versterken: de Bathurst Bay Hurricane ver-

N ▲

oorzaakte in 1899 in de gelijknamige baai in Australië een opzet van maar liefst dertien meter. Als record voor het aantal slachtoffers gold lange tijd de cycloon van 7 oktober 1737 in de Golf van Bengalen, waarbij meer dan een kwart miljoen slachtoffers te betreuren waren. Inmiddels is men van mening dat een vloedgolf in Bangla Desh uit 1970 daar niet voor onderdeed; sommige bronnen schatten het aantal doden bij die catastrofe zelfs op 300 000. Ook als de schade in het kustgebied gering is, kan overvloedige neerslag meer landinwaarts plotseling opkomende overstromingen teweegbrengen. Soms komen neerslaghoeveelheden voor van 750 mm, dat is evenveel als er in Nederland in een heel jaar valt. De neerslag vormt bij alle tropische stormen die het land op trekken, een even grote bedreiging; het criterium van windkracht 12, zoals dat geldt voor de cycloon- of hurricanestatus, is daarbij niet van belang. Boven zee treden extreem hoge golven op, bijvoorbeeld 30 meter bij de hurricane Luis uit 1995. In de laatste decennia eisen de tropische cyclonen vooral een hoge tol in bijvoorbeeld Bangla Desh, waar vloedgolven makkelijk ver het land kunnen binnendringen en de infrastructuur ontbreekt om de bevolking te beschermen, te evacueren of tijdig te waarschuwen. In de Verenigde Staten viel het aantal slachtoffers de laatste decennia mee. Deels komt dit door tijdiger signalering dankzij weersatellieten, nauwkeuriger verwachtingen, effectievere berichtgeving, tijdiger evacuaties, een beter voorbereid publiek

1 2

Evenaar 5

Gebieden waar tropische cyclonen optreden: 1. Noord-Atlantische Oceaan, Golf van Mexico en Caribische Zee. 2. Noordoostelijke Stille Oceaan (van Mexico tot de datumgrens). 3. Noordwestelijke Stille Oceaan (van de datumgrens tot Azië, inclusief de Zuid-Chinese Zee. 4. Noordelijke Indische Oceaan met de Golf van Bengalen en de Arabische Zee. 5. Zuidwestelijke Indische Oceaan van Afrika tot 100 graden oosterlengte. 6. Zuidoostelijke Indische Oceaan/omgeving Australië van 100 tot 142 graden oosterlengte. 7. Zuidwestelijke Stille Oceaan tot Australië, van 142 graden oosterlengte tot 120 graden westerlengte.

TROPISCHE CYCLONEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:36

Pagina 22

De zeer krachtige tropische cycloon Isabel met duidelijk zichtbaar oog op 11 september 2003. De hurricane bevindt zich 850 kilometer ten oostnoordoosten van de Bovenwindse Eilanden. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:36

Pagina 23

en een professioneler ‘calamiteitenmanagement’ door de Amerikaanse overheid. Daarnaast is er sprake van toeval of, zo men wil, geluk: behalve in 2004 trokken naar verhouding weinig belangrijke orkanen in dichtbevolkte streken het land op. Door de sterke groei van de bevolking langs de Amerikaanse oostkust en de complexiteit van een evacuatie, is ook in de Verenigde Staten een ramp in de toekomst toch niet uit te sluiten.

der- of zuiderbreedte. Verder van de evenaar weg is het zeewater te koud; we zagen al dat dit bij voorkeur 26 graden moet zijn of warmer (figuur b). Verdampend zeewater is namelijk een belangrijke bron van energie voor een cycloon; daarnaast levert de achtergrondstroming een bijdrage, evenals de condensatiewarmte die vrijkomt in de zware buien in de buurt van het centrum van de cycloon. Overigens wordt slechts 2,5 procent van die energie gebruikt voor het aandrijven van de orkaanwinden. Het gaat natuurlijk wel om grote hoeveelheden energie: een ‘gemiddelde’ orkaan bevat een hoeveelheid energie die gelijk is aan vijf maal het totale energiegebruik van de hele mensheid in 1990. Doordat de afwijkende kracht van de aardrotatie, ook wel corioliskracht genoemd, eveneens een belangrijke rol speelt, houden de cyclonen wat afstand tot de evenaar; in de buurt van de evenaar is de corioliskracht namelijk nul. Om tropische cyclonen tot ontwikkeling te laten komen, moet verder de atmosfeer boven de tropische oceaan voldoende onstabiel zijn, zonder dat de wind er weer te veel verandert met de hoogte. Ze ontstaan niet ‘uit het niets’; er moeten in de buurt van het aardoppervlak al storingen aanwezig zijn (zogeheten ‘easterly waves’), die onder de hierboven genoemde voorwaarden uit kunnen (niet noodzakelijkerwijs moeten) groeien tot een tropische storm. Voor de hurricanes in het Caribische gebied geldt dat die storingen meestal afkomstig zijn uit Afrika; ze drij-

Warm zeewater Tropische cyclonen zijn kleinschaliger dan ‘gewone’ hoge- en lagedrukgebieden van de gematigde breedten; ze hebben een doorsnede van vijfhonderd tot vijftienhonderd kilometer. De orkaanwinden doen zich uitsluitend voor in de kern, die slechts een tot vier procent beslaat van de totale omvang. De levensduur bedraagt gewoonlijk vijf tot tien dagen, maar is soms veel langer. In 2002 had Kyle een levensduur van 22 dagen; Ginger hield het in 1971 28 dagen vol. Gerekend over de gehele aardbol zijn er elk jaar tachtig tot negentig tropische stormen; ongeveer twee op de drie stormen ontwikkelen zich tot een orkaan. Op de Noord-Atlantische Oceaan loopt het aantal tropische stormen per jaar uiteen van vier (1983) tot 21 (1933); gemiddeld zijn het er ongeveer tien. De meeste tropische cyclonen komen tot ontwikkeling in een gebied tussen vijf en twintig graden noor-

N ▲ juni - november

juni december

▲ ▲

▲

▲ ▲

▲

augustus oktober

▲

juni - oktober

▲

januari - maart

▲

januari - maart

Zeewatertemperatuur -2˚C

16.5˚C

35˚C

Tropische cyclonen ontstaan aan het eind van de zomer en in het begin van de herfst als het zeewater op z’n warmst is.

TROPISCHE CYCLONEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

15:36

Pagina 24

Tropische cycloon Frances op weg naar de Verenigde Staten, 1 september 2004. Het water van de Caribische Zee en de Atlantische Oceaan is over het algemeen diepblauw, maar boven ondiepe koraalbanken is de tint in uiterst helder water – zoals op dit satellietbeeld bij Florida, Cuba en de Bahama’s – aanzienlijk lichter van tint. Zie ook hoofdstuk 17, Kleurrijk oceaanwater. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project. ven al ontwikkelend met de noordoostpassaat – ten zuiden van het subtropisch hogedrukgebied bij de Azoren langs – de Atlantische Oceaan over (tekening pag. 26 bovenaan). Deze stroming drijft ze naar het Caribische gebied, waar ze over de eilanden kunnen razen, aan land kunnen gaan of naar het noorden afbuigen. Boven land neemt de windsnelheid door wrijving enigszins af, maar de vlagerigheid neemt toe. Doordat juist de windstoten de meeste schade veroor24

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

zaken, raakt men zo van de regen in de drup. Pas na enkele uren boven land begint de orkaan in kracht af te nemen; hij raakt dan namelijk afgesneden van zijn belangrijkste energiebron: het warme zeewater. Sommige, naar het noorden afgebogen, tropische cyclonen komen terecht in de westelijke stroming van de gematigde breedten. Ze gaan dan over in een ‘normale’ depressie en worden in de richting van Europa gevoerd. Voorzover bekend maakte een tropische

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:04

Pagina 25

De tropische cycloon Frances is de Bahama’s gepasseerd. Het zeewater, dat in beeld 2 nog turkoois was, is nu deels melkwit van tint, veroorzaakt door kalk die tijdens de orkaanwinden is losgewoeld. Datum: 6 september 2004. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

cycloon slechts éénmaal de oceaanoversteek af en kwam terecht aan de Ierse westkust, waar hij veel schade aanrichtte; dat was Debbie in 1961. In onze omgeving wordt gemiddeld eens per jaar een ex-cycloon gesignaleerd; vaak gaat het dan om actieve depressies die veel regen en wind met zich meebrengen.

Oog De tropische cyclonen verschijnen niet met vaste regelmaat; nu eens vormen zich verscheidene orkanen min of meer gelijktijdig (zie beeld op pag. 12-13), dan weer is er twee tot drie weken weinig of geen activiteit. Het meest opvallende kenmerk van een tropische cycloon is het wolkenvrije oog, waar dalende luchtbewegingen optreden (zie tekening pag. 26 midden). Het oog heeft een diameter van dertig tot vijftig kilometer

TROPISCHE CYCLONEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:42

Pagina 26

Azoren

N ▲

Azorenhogedrukgebied Golf van Mexico

Tropische cycloon

Tropische storm

Tropische depressie

Caribische Zee

Tropische storing

Hurricanes ontwikkelen zich uit storingen bij Afrika, via de tussenstadia van (van rechts af) tropische depressie en tropische storm tot tropische cycloon.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

"muur" ▲

De naam hurricane is afgeleid van Hurakan, een van de scheppende goden van de Maya’s, die met zijn adem over de chaotische wateren blies en zo droog land creëerde. Op hun beurt hebben tropische cyclonen eveneens namen. Het bekendst zijn de jongens- en meisjesnamen, maar in landen als Korea, Thailand, Vietnam, China en Japan worden historische namen van goden gebruikt, zoals Prapiroon (Regengod), Wukong (Apenkoning) of Dianmu (Moeder van de Bliksem). Hurricanes in het Caribische gebied werden een aantal eeuwen lang aangeduid met de naam van de heili-

➤

Naamgeving

➤ ➤

en is op satellietbeelden gewoonlijk goed te zien. De luchtdruk is in (of vanuit de satelliet bezien, onder) het oog het laagst. Rondom het oog bevindt zich een ‘muur’ van actieve bewolking; daar gaat de lucht met snelheden van honderd tot honderd vijftig kilometer per uur omhoog. Aan het aardoppervlak direct onder de ‘muur’ treden de hoogste windsnelheden op. Aan de bovenzijde op zo’n achttien kilometer hoogte, stroomt de lucht met bewolking weer spiraalsgewijs naar buiten. Daardoor vormt er zich aan de bovenkant van de cycloon een kap van ijswolken, die eveneens op satellietbeelden markant zichtbaar is. Direct buiten de ‘muur’ bevinden zich regenbanden die evenwijdig aan de wind naar het centrum toe lijken te spiraliseren. Deze banden zijn vijf tot vijftig kilometer breed en honderd tot driehonderd kilometer lang. Ze veroorzaken neerslagintensiteiten van 25 millimeter per uur of meer over een klein oppervlak, ongeveer tien procent van het totale gebied waar de cycloon het laat regenen.

➤

oog

➤ regenbanden

Tropische cycloon met oog, ‘muur’, regenbanden en spiraalsgewijs uitstromende lucht aan de bovenzijde. ge van de dag waarop de hurricane optrad. Zo werd Puerto Rico op 26 juli 1825 aan het begin van een vroeg seizoen getroffen door de verwoestende orkaan Santa Ana en op 13 september 1876 door hurricane San Felipe. Toen er in 1928 op dezelfde dag opnieuw een orkaan toesloeg, werd dat San Felipe 2. Overigens paste men in een ver verleden in Nederland een zelfde principe toe. Zo herinnert de Biesbosch thans nog steeds aan de St. Elisabethsvloed van 18 november 1421 en de vloed op ‘St. Felix Quade Saterdach’, 5 november 1530, gaf de aanzet tot de ondergang van Reimerswaal op Zuid Beveland. Na de heiligennamen kwamen de geografische coördinaten in gebruik, maar deze praktijk vertraagde de communicatie en gaf aanleiding tot veel fouten in de berichtgeving. De Australische meteoroloog Clement Wragge komt de eer toe aan het eind van de 19e eeuw als eerste meisjesnamen te hebben gebruikt voor tropische

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:04

Pagina 27

stormen. In de Tweede Wereldoorlog werd dat gebruik van meisjesnamen in alfabetische volgorde ook de normale praktijk in het Caribische gebied. Elke tropische depressie van ten minste windkracht acht krijgt een eigen naam. In 1978 deden voor het eerst jongensnamen hun intrede, aanvankelijk alleen in het gebied van de Stille Oceaan voor de Amerikaanse westkust, een jaar later ook op de Atlantische Oceaan en in de Golf van Mexico. Er zijn zes namenlijsten opgesteld; om de zes jaar komen dezelfde namen dus weer terug. Een uitzondering wordt gemaakt voor de namen van verwoestende orkanen die weergeschiedenis hebben geschreven en die men zich nog generaties lang kan heugen. Deze worden van de lijst afgevoerd en vervangen door nieuwe. Sinds 1954 is dat ruim 40 keer gebeurd. Recente voorbeelden zijn Fabian, Isabel (beeld op pag. 22) en Juan uit 2003, Isidore en Lilli uit 2002, Allison, Iris en Michelle uit 2001, Keith uit 2000 en Floyd en Lenny uit 1999. Namen met Q, U, X, Y en Z worden niet gebruikt.

Schaal Alle tropische cyclonen zijn gevaarlijk, maar sommige zijn gevaarlijker dan andere. Daarom is er een classificatie ontwikkeld om onderscheid te kunnen maken tussen bijvoorbeeld krachtige en verwoestende hurricanes en om zich beter op de te verwachten schade te kunnen voorbereiden. De schaal werd in 1969 opgesteld door consultant Herbert Saffir, gespecialiseerd in stormschade aan gebouwen, en Bob Simpson, directeur van het National Hurricane Centre (zie tabel). De schaal wordt gebruikt om een inschatting te maken van mogelijke schade wanneer de hurricane de kust bereikt. Een hurricane van klassen 2, 3, 4 en 5 is respectievelijk 10, 50 100 en 250 maal zo verwoestend als een zwakke hurricane van klasse 1. Overigens hangt de schade op een bepaalde plaats af van verschillende factoren, zoals de afstand tot het gebied met de hoogste windsnelheden, open of beschutte ligging, de bouwvoorschriften ter plekke, begroeiing

Tabel: Schaal voor hurricanes volgens Saffir & Simpson Klasse

Tropische

Omschrijving

Schade

Minimum luchtdruk in de kern

Minder

dan 62

depressie Tropische

Stormvloed Windsnelheid (km/h) (meters boven normaal)

62-117

storm Hurricane

Zwak

118-152

1,2-1,6

Lichte schade

981 hPa of meer

Hurricane

Matig

153-176

1,7-2,5

Dak- en vensterschade en

965-980 hPa

belangrijke schade aan bomen en gewassen Hurricane

Krachtig

177-208

2,6-3,7

Grote schade met uitgebreide 964-945 hPa vernielingen aan gebouwen

Hurricane

Zeer krachtig

209-248

3,8-5,4

Zeer groot: daken weggeblazen, veel waterschade

944-920 hPa

op de begane grond van gebouwen aan de kust Tropische cycloon

Verwoestend

Groter dan 248

Groter dan 5,4

Catastrofaal: vrijwel alle

Minder dan 920

daken weggeblazen, evenals

hPa

kleine lichtere bouwsels en grote schade aan gebouwen.

TROPISCHE CYCLONEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:04

Pagina 28

De satelliet Seastar ziet het oosten van de Verenigde Staten - met middenonder de Grote Meren - en de tropische cycloon Erin, 12 september 2001. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project. van het landschap en of er al dan niet overstromingen optreden. Er is geen verband tussen de omvang van een tropische cycloon en het verwoestend potentieel; zo was de zeer krachtige orkaan Andrew uit 1992, klasse 4 op de Saffir-Simpsonschaal, betrekkelijk klein

tergrondstroming waarin de tropische cycloon wordt meegevoerd, relatief krachtig is, gaat het voorspellen beter dan bij een zwakke achtergrondstroming; in het laatste geval leidt de wisselwerking tussen de tropi-

verplaatsingssnelheid

Verwachtingen De meteoroloog die verwachtingen moet opstellen voor hurricanes moet vier vragen beantwoorden: waar raakt hij de kust, wanneer gaat dat gebeuren, hoe krachtig is hij op dat moment en welke bedreigingen gaan ervan uit: extreme wind, stormvloed, overvloedige neerslag en/of zware buien. Gewoonlijk probeert hij deze vragen te beantwoorden door nauwkeurig de baan van de tropische cycloon te volgen; dat is sowieso nodig om scheepvaart en luchtvaart uit de buurt van het stormgeweld te kunnen houden. De posities van de tropische cycloon worden bepaald uit satellietbeelden en met verkenningsvluchten. Aangenomen wordt dat de hurricane in eerste instantie niet verandert van richting en snelheid. Daarnaast heeft de meteoroloog statistische modellen en atmosfeermodellen tot zijn beschikken bij het verder preciseren van zijn verwachtingen. Als de ach28

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

15 km/h

120 km/h

150 km/h

windsnelheid 135 km/h

De hoogste windsnelheden treden op aan de rechterkant van de tropische cycloon, gezien met de verplaatsing mee.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:04

Pagina 29

sche cycloon en de stroming soms tot een grillige baan. Gemiddeld zit een Amerikaanse verwachting voor 24 uur vooruit er 170 kilometer naast; in vijf procent van de gevallen in de laatste tien jaar bedroeg voor die verwachtingstermijn de fout meer dan 370 kilometer. Het gebied waarvoor alarm wordt geslagen is de laatste tijd alleen maar toegenomen en bedraagt nu gemiddeld 730 kilometer; het gemiddelde over de laatste dertig jaar bedraagt ruim 550 kilometer. Niet dat de kwaliteit van de verwachtingen afneemt, maar de autoriteiten willen tegenwoordig eerder waarschuwingen doen uitgaan dan in het verleden. Er wordt een alarm uitgegeven voor dat gedeelte van de kustlijn waar windkracht acht of meer wordt verwacht; de lengte daarvan hangt dus af van zowel onzekerheden in de baan van de hurricane als onzekerheden in de exacte omvang van het gebied waar de windsnelheidsdrempel wordt overschreden. Het derde element van de verwachting is de intensiteit van de orkaan. Voor een zeer krachtige hurricane

zijn uiteraard ingrijpender maatregelen nodig dan voor een orkaan die kan worden omschreven als matig. De hoogste windsnelheden treden op aan de rechterkant van de tropische cycloon, gezien met de verplaatsing mee. Aan de rechterkant versterkt de achtergrondstroming de windsnelheden in het linksom ronddraaiende systeem; aan de linkerkant werken hurricane en achtergrondstroming elkaar tegen (zie tekening pag. 28 onder). Tot slot wil men natuurlijk weten uit welke hoek het grootste gevaar dreigt: wind, stormvloed, overvloedige neerslag of zware buien. Op dit moment is daarop nog niet altijd een gedetailleerd antwoord mogelijk. Door de kracht volgens de schaal van Saffir & Simpson goed te voorspellen en het type dreiging beter in kaart te brengen, hoopt men in de toekomst levens te redden en/of kosten te besparen.

Nieuwe methodieken Sinds enkele jaren zijn ook kansverwachtingen beschikbaar voor de baan van tropische cyclonen, gebaseerd op ensembleverwachtingen van het Euro-

Tropische cycloon Ingrid bij de noordoostpunt van AustraliĂŤ, 8 maart 2005. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

TROPISCHE CYCLONEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:42

Pagina 30

Tropische cycloon Dina ten zuidoosten van Madagascar, 24 januari 2002. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:04

Pagina 31

16 september 2003 12 UTC Kans op langstrekken van de tropische cycloon Isabel in de komende 120 uur op minder dan 120 kilometer afstand 100

N ▲

60˚N

50˚N

70 40˚N

50 30˚N 40 ● ● ●

● ● ●

20˚N

● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ●

10˚N

5 100˚W

80˚W

60˚W

40˚W

20˚W

Grafische weergave van een kansverwachting van het ensemblevoorspelsysteem van het Europees Weercentrum voor de baan van tropische cycloon Isabel (zie beeld 1) uit september 2003. Verklaring: zie tekst. pees weercentrum. De tekening boven geeft een voorbeeld hoe de informatie uit zo’n kansverwachting kan worden samengevat. Het probleem waarvoor de meteoroloog in dit geval stond is of de orkaan Isabel van september 2003 aan land zou gaan en waar dat dan zou gebeuren. De lijnen in de figuur laten de vijfdaagse baan van de hurricane zien volgens elk van de 52 berekeningen van het ensemblevoorspelsysteem. De kleur of de tint van een gebied geeft de kans aan dat Isabel gedurende die vijf dagen op een afstand van hooguit honderd kilometer een bepaalde locatie zal passeren. Andere verwachtingsmethodieken maken gebruik van verschillende atmosfeermodellen om de baan van een tropische cycloon te voorpellen; men noemt dat een superensemble. Via statistische methoden

wordt eerst afgeleid welk atmosfeermodel op welke punten goed scoort; de verwachting die vervolgens wordt opgesteld, profiteert van de sterke kanten van de gebruikte modellen en onderdrukt eventuele zwakke kanten. Voor de methode kan worden gebruikt, moet ze eerst ‘leren’ hoe die atmosfeermodellen op dat moment presteren; pas in de loop van een orkaanseizoen kan de door de methodiek vergaarde kennis worden ingezet voor de voorspelling van de baan van een volgende hurricane. Sommige voorspellingen gaan nog verder vooruit in de tijd; via statistische methoden of met behulp van een klimaatmodel probeert men dan een uitspraak te doen over of het een ‘goed’ of een ‘slecht’ orkanenjaar zal worden. Deze methoden staan overigens nog in de kinderschoenen.

TROPISCHE CYCLONEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 32

4. Onweersstoringen De onweersbuien die in het zomerhalfjaar de meeste schade veroorzaken, vergezeld gaan van de zwaarste windstoten, de hevigste regen of de grootste hagelstenen genereren of gekarakteriseerd worden door het hoogste aantal bliksemontladingen, maken gewoonlijk deel uit van een groter, georganiseerd geheel. Meteorologen duiden zo’n onweersstoring meestal aan als Mesoscale convective system, afgekort MCS. Zo’n MCS is veel kleiner dan een gewone depressie of

een dichter bij de evenaar voorkomende tropische cycloon. Een MCS bestaat uit verscheidene onweersbuien, georganiseerd in een lijnvormig of cirkelvormig patroon en van boven overdekt met een omvangrijk rond of ovaal scherm van gelaagde bewolking. Enkelvoudige onweersbuien hebben horizontale afmetingen van zo’n tien kilometer en zijn ongeveer een halfuur actief. MCS’s daarentegen zijn groter en leven langer: ze hebben een omvang van honderd tot

Zwarebuienlijn boven Florida. De buien hebben toppen van ruim 16 kilometer hoog. Doordat de zon laag staat, is de schaduw van de buien goed zichtbaar. Beeld vanuit de Space Shuttle uit april 1984. Bron: NASA.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 33

Gecombineerd beeld van de KNMI neerslagradars in De Bilt en Den Helder.

Beeld van de KNMI neerslagradar in Den Helder, 7 juni 1997, 13.30 UTC. Boven Zuid-Holland bevindt zich in de lijnstructuur een boogecho. Bron: KNMI.

a. 4 juni 2003, 14.45 UTC. Boven ZuidHolland bevindt zich in de lijnstructuur een boogecho.

duizend kilometer en kunnen zich zes tot twaalf uur handhaven.

Zwarebuienlijnen

b. 8 juni (eerste pinksterdag) 2003, 8.15 UTC. Boven Zuid-Holland bevindt zich in de lijnstructuur een boogecho. In de figuur is tevens informatie opgenomen van het KNMI-bliksemdetectiesysteem. Bron: KNMI.

zijn betrekkelijk klein: twintig tot 120 kilometer. De beelden hierboven tonen voorbeelden van zwarebuienlijnen met boogecho’s. Zo trok in de ochtend van zaterdag 7 juni 1997 een lijnvormige onweersstoring van zuidwest naar noordoost over Nederland. Op het radarbeeld is de lijnvormige structuur duidelijk te zien; boven Zuid-Holland bevindt zich een boogecho.

Sneltrekkende onweersbuien die deel uitmaken van een lijnvormige storing, noemt men zwarebuienlijnen (Engels: sqall lines, zie foto pag. 32). Op radarbeelden, die aangeven waar het regent en hoe hard, is de lijnvorm gemakkelijk te herkennen. De zwarebuienlijnen treden vaak op in de zogeheten warme sector van depressies. De warme sector is het gebied met relatief warme lucht dat zich bevindt tussen het warmtefront en het koufront van een depressie; de squall line bevindt zich gewoonlijk honderd tot driehonderd kilometer vóór het koufront. Zwarebuienlijnen vormen de meest voorkomende variant van de MCS’s; ze komen voor in de maanden mei tot en met september. Het verschijnsel kan zich op elk moment van de dag voordoen; er is dus geen voorkeur voor een bepaalde periode van de dag, al zullen ze in de namiddag meestal actiever zijn. Kennelijk is dit type weer gekoppeld aan processen in de bovenlucht en speelt de dagelijkse gang van de temperatuur en van de opwarming van het aardoppervlak geen rol. In de radarbeelden van zwarebuienlijnen treden soms boogvormige segmenten op; Onweersbuienclusters boven Nederland en Duitsland, 20 juni 2002, 05.43 UTC. daar doet zich het zwaarste weer voor. Boven het oostelijk deel van de Middellandse Zee bevinden zich wolken Saharastof Deze zogeheten ‘boogecho’s’ kunnen ook (zie hoofdstuk 11). Kunstmatig ingekleurd zichtbaar lichtbeeld van de Amerikaanse voorkomen als afzonderlijk systeem; ze weersatelliet NOAA 14.

ONWEERSSTORINGEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 34

Gecombineerd beeld van de KNMI neerslagradars in De Bilt en Den Helder, 20 juni 2002, 03.00 UTC. Een onweersbuiencluster trekt op dat moment van zuid naar noord over Nederland. Bron: KNMI. Andere voorbeelden van boogecho’s boven Zuid-Holland zijn te zien op de radarbeelden van 4 en 8 juni (eerste pinksterdag) 2003.

Voor wat betreft hagel zijn de verschillen niet zo groot. Zwarebuienlijnen blijken echter vaker windstoten op te leveren, terwijl ook de kans op een windhoos groter is. Ze trekken meestal te snel over om overvloedige neerslag en overstromingen teweeg te brengen. Onweersbuienclusters worden gekenmerkt door meer bliksemontladingen, brengen grotere hoeveelheden en intensievere neerslag en geven vaker aanleiding tot overstromingen. Het aantal dagen per jaar met door onweer veroorzaakt noodweer is overigens beperkt. In Nederland treden verschijnselen als zware regen (meer dan tachtig millimeter op een dag), zware buien (meer dan 25 millimeter regen in een uur), grote hagelstenen (2,5 centimeter of meer in diameter) en windhozen elk ongeveer twee dagen per jaar op. Dat gebeurt dan vooral in de maanden mei tot en met augustus. Met onweer samenhangende windstoten van twintig meter per seconde of meer komen gemiddeld op elf dagen per jaar voor. Landelijk zijn er jaarlijks ongeveer 100 000 blikseminslagen en 108 onweersdagen.

Onweersbuienclusters Een tweede type MCS dat geregeld in Nederland voorkomt, is het onweersbuiencluster (Cumulonimbus cloud cluster, beeld hierboven). Onweersbuienclusters komen relatief vaak voor in de late avonduren. Kennelijk kost het de onweersbuien enige tijd om zich te organiseren tot een onweersbuiencluster en loopt de ontwikkeling daarvan dus enkele uren achter op de dagelijkse gang. Hoewel in onweersclusters ovale vormen domineren, zijn soms tevens lijnvormige substructuren te onderkennen. Zo’n onweersbuiencluster trok op 20 juni 2002 in de nanacht en vroege ochtend over Nederland, wat gepaard ging met een grote onweersactiviteit. Nog weer grotere onweersbuienclusters staan bekend als Mesoscale convective complex (MCC). Om de in Nederland uiterst zeldzame status van MCC te bereiken moet een onweersbuiencluster aan een aantal extra eisen voldoen voor wat betreft horizontale uitgestrektheid, verticale ontwikkeling en levensduur.

Noodweer Veel MCS’s brengen noodweer teweeg, maar strikt noodzakelijk is dit niet. Elementen van noodweer zijn: zware windstoten, grote hagelstenen, zwaar onweer (gemeten aan het aantal bliksemontladingen per minuut), zware regenval, lokale overstromingen en mogelijk zelfs windhozen. Er blijkt dat de kansen op verschillende typen noodweer bij zwarebuienlijnen anders verdeeld zijn dan bij onweersbuienclusters. 34

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Verwachtingen en waarschuwingen Tijdens het opstellen van weersverwachtingen en eventuele waarschuwingen in situaties met onweersstoringen, moeten de meteorologen een antwoord zien te vinden op vier vragen: • moet er boven Nederland of het gebied of de locatie waarvoor de verwachting geldig is, rekening gehouden worden met buien? • zo ja, gaat het om zware buien? • als er onweer komt, welk type buien of storingen is dan het meest waarschijnlijk? • als het onweer noodweer teweegbrengt, welke weersverschijnselen zullen dan optreden? Om buien te krijgen dient aan ten minste drie belangrijke voorwaarden te zijn voldaan. Allereerst moet de atmosfeer onstabiel zijn opgebouwd. Verder is een voldoende dikke laag vereist met warme, vochtige lucht die zich onder in de atmosfeer of op enige hoogte bevindt. Ten slotte moet er een mechanisme voorhanden zijn dat de lucht kan optillen om zo de voor het ontstaan van onweersbuien benodigde stijgbewegingen in gang te zetten. Op basis van actuele weerwaarnemingen en recente producten van atmosfeermodellen beoordeelt de meteoroloog of aan deze voorwaarden is voldaan. Daarnaast zijn er producten van statistische modellen die, uitgaande van een gegeven weersituatie, de kans op onweer geven gedurende een bepaald tijdvak en in een gegeven gebied of op een gegeven locatie. Meer informatie over de zwaarte van de buien en de

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 35

Buienclusters boven MiddenAmerika (geheel onder). De overvloedige regen veroorzaakte overstromingen in de stad Panama. Het middagbeeld van 17 september 2004 toont verder een zilverkleurige baan met zonneglinstering (zie hoofdstuk 16) en turkoois koraalrif bij de Bahamaâ&#x20AC;&#x2122;s, Cuba en Florida. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Rapid Response System.

ONWEERSSTORINGEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:42

Pagina 36

De onweersstoring van 2 juni 2003 boven Nederland was oorspronkelijk afkomstig uit Spanje en trok over Frankrijk in onze richting. De bijbehorende weersituatie staat bekend als Spaanse pluim. Er viel veel regen en er waren zeer zware windstoten. De straten in Kampen stonden blank en bij Zwolle woei een dak af van een asielzoekerscentrum. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Rapid Response System. aard van de onweersstoringen ontleent de meteoroloog aan gegevens over het verloop van de temperatuur en de wind in combinatie met de hoogte boven Nederland en in de aangevoerde lucht. Deze informatie is beschikbaar in diagrammen, waarin de radiosondepeilingen van de weerballonnen zijn geplot; daarnaast worden ook profielen gebruikt, ontleend aan producten van atmosfeermodellen. De profielgegevens worden soms vertaald naar een eenvoudig getal. Zo’n getal wordt onstabiliteitsindex genoemd en wordt gebruikt als maat voor de kans op het ontstaan van onweer of voor de potentie voor noodweer. Sommige onstabiliteitsindices geven aan hoe sterk het contrast is tussen warme, vochtige lucht onder in de atmosfeer en koudere, drogere lucht op ruim vijf kilometer hoogte. Andere geven aan hoeveel energie de opstijgende lucht ter beschikking staat om verder door te stijgen naar de tropopauze en zo bij te dragen aan de ontwikkeling van een zware bui. Combinatie van onstabiliteitsgetallen met het verloop van windrichting- en snelheid met de hoogte maakt het moge36

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

lijk zwaarte en type onweerssyteem gedetailleerder weer te geven. Afgezien daarvan kent de meteoroloog de weersituaties waarin MCS’s kunnen optreden. Een daarvan staat bekend als de Spaanse pluim. In deze weersituatie ligt er een koufront tegen de westkust van Schotland, Wales, Bretagne en Spanje. Voor dit front uit bevindt zich een ‘pluim’ van warme vochtige lucht, die zich uitstrekt vanaf de Sahara of Spanje tot aan Oost-Engeland of Nederland. Onweersstoringen die daarin boven Spanje of Zuid-Frankrijk ontstaan, kunnen worden meegevoerd naar onze omgeving en hier uitermate actief zijn, zoals in het geval van het beeld hierboven. Als er extreem weer aankomt, geeft het KNMI een weeralarm uit. Dat is het geval als zeer zware windstoten worden verwacht met over drie seconden gemeten windsnelheden van meer dan honderd kilometer per uur. Een weeralarm wordt ook van kracht bij zwaar onweer met talrijke onweersontladingen en eventueel (zeer zware) windstoten, slagregens, wolkbreuken of hagel.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 37

5. Storingen in koude lucht Volgens de klassieke theorie van luchtsoorten en fronten ontwikkelen oceaanstoringen zich aan het grensvlak van twee verschillende luchtsoorten. Aan de zuidkant zit warme, vochtige, subtropische lucht en aan de noordzijde bevindt zich drogere, van noordelijke breedten afkomstige, koude, zogeheten polaire lucht. Dit grensvlak ligt in ideale omstandigheden als een soort ring rond de polen en wordt het polaire front genoemd. De hierop betrekking hebbende polairefronttheorie werd ontwikkeld in de periode kort na de Eerste Wereldoorlog aan de universiteit van Bergen in Noorwegen. De groep die toen en in de jaren twintig van de vorige eeuw aan deze theorievorming werkte, staat bekend als de Noorse School. De wetenschappers van de Noorse School werkten met modelvoorstellingen van depressies, warmtefronten, koufronten, occlusies en golfvormige storingen. Deze zogeheten conceptuele modellen kwamen reeds aan bod in hoofdstuk 2 en worden in de meteorologie en daarbuiten vandaag de dag nog steeds gebruikt.

Activiteit in polaire lucht Pas veel later bleek dat niet alleen aan het polaire front storingen tot ontwikkeling komen; ook in de koude lucht aan de noordzijde, op enige afstand van het polaire front, doen zich actieve storingen voor. De scheepvaart in het betrokken gebied werd ermee geconfronteerd en vaak erdoor verrast. Met de komst van weersatellieten konden aanwezigheid, vorm, ontwikkeling en frequentie van optreden van dergelijke storingen gedetailleerder in kaart worden gebracht. Om deze en andere verschijnselen in de atmosfeer, zoals de storingen in warme lucht uit het vorige hoofdstuk, onder te brengen in een algemenere theorie over weersystemen, moest het aantal conceptuele modellen waarmee de weerdiensten werken, worden uitgebreid. De uitbreiding omvat onder andere storingen in 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 laten hier enkele voorbeelden zien van dergelijke weersys-

Satellietbeeld van 4 februari 2001. Koude lucht stroomt via Scandinavië uit over de Noorse Zee tussen IJsland en Noorwegen. Boven zee is het aanvankelijk onbewolkt, maar op enige afstand uit de kust ontstaan zogeheten wolkenstraten of koordwolken (zie hoofdstuk 6). Het patroon met wolkenstraten gaat meer naar het westen, meer stroomafwaarts dus, over in een celvormig wolkenpatroon (zie hoofdstuk 7). Voor de kust ten zuiden van Noorwegen bevindt zich een depressie-in-koude-lucht. Voor het beeld zijn, net als bij de volgende beelden, gegevens gebruikt van opeenvolgende overkomsten van de NOAA 16 satelliet. Tussen opeenvolgende banen zit een tijdverschil van ruim 100 minuten; daardoor sluiten de bewolkingspatronen niet altijd naadloos aan en kan de belichting enigszins afwijken. Beeldbewerking: Institut für Meteorologie, Freie Universität, Berlijn, Duitsland.

STORINGEN IN KOUDE LUCHT

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 38

temen, maar bespreken eerst hoe de koude lucht er op satellietbeelden uitziet als er geen storingen aanwezig zijn.

Storingsvrije koude lucht Wanneer koude lucht vanaf het land uitstroomt over relatief warm zeewater, ontstaat er gewoonlijk een karakteristieke opeenvolging van bewolkingspatronen. Vlak langs de kust is er eerst een strook boven zee, waarin het onbewolkt is. Als de lucht enige tijd boven het oceaanwater heeft vertoefd, vormen zich wolkenstraten of koordwolken die min of meer evenwijdig aan de luchtstroming georiënteerd zijn. Dergelijke wolkenstraten zijn onder andere te zien op het satellietbeeld van pag. 37 voor de Noorse kust en boven het Skagerrak en de Noordzee; ze worden uitvoeriger besproken in hoofdstuk 6. Heeft de aanwarming van onderen af wat langer geduurd, dan volgt een gebied met open cellen. Zo’n patroon met open cellen is op hetzelfde satellietbeeld duidelijk zichtbaar aan weerszijden van de later in dit hoofdstuk te bespreken storing voor de kust van Zuid-Noorwegen. Het bewolkingspatroon in de lucht die nog weer langer onderweg is, bestaat uit gesloten cellen; deze zijn op de figuur bijvoorbeeld aanwezig boven het zeegebied ten noordoosten van IJsland. In alle gevallen is de verticale ontwikkeling van de bewolking beperkt. Dat komt doordat de onderste laag van de dampkring

boven zee, de zogeheten maritieme grenslaag, aan de bovenzijde vaak wordt ‘afgedekt’ door een inversie, die het doorstijgen van de wolkentoppen naar grotere hoogte belemmert. De kans dat er een buienwolk voorkomt, is bij open cellen groter dan bij gesloten cellen of bij wolkenstraten. Van buienclusters is meestal echter geen sprake, laat staan van storingen. In hoofdstuk 7 komen celvormige bewolkingspatronen uitvoeriger aan de orde.

Doorontwikkelde stapelwolken De situatie verandert als er zich in de hogere luchtlagen koude plekken in de atmosfeer bevinden en bovendien het stromingspatroon stijgbewegingen in de atmosfeer stimuleert. Dat is bijvoorbeeld het geval vlak voor een hoogtetrog; een hoogtetrog is een uitloper van een lagedrukgebied op de weerkaart van ruim vijf kilometer hoogte. De stapelwolken en de buien die zich in dat gebied bevinden, kunnen zich veel beter ontwikkelen dan buien buiten de invloedssfeer van de hoogtetrog. Zo treedt er in een zone met lichte buien plotseling verhevigde buiigheid op op relatief kleine schaal; daarbij zijn onweer, hagel en in de winter tevens zware sneeuwbuien mogelijk. Tussen de buien door zijn er soms felle opklaringen; dan ziet het weer er in de zon en uit de wind zelfs vriendelijk uit. Als de buienwolken samenklonteren is er vrijwel geen plaats meer voor de zon en blijft het geheel bewolkt.

Satellietbeeld van 21 november 2003. De bewolkingsband die van linksonder naar midden-rechts op het beeld te zien is, hangt samen met een koufront. Ten noordwesten van het front bevindt zich koude lucht; daarin heeft zich een komma gevormd, die op dit moment ten noorden van Ierland ligt. Ten noorden van Schotland steken doorontwikkelde stapelwolken helder af tegen de donkere tint van het zeeoppervlak. Satelliet: NOAA 16. Beeldbewerking: Institut für Meteorologie, Freie Universität, Berlijn, Duitsland.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 39

van de oceaan relatief vaak te zien. De omvang van komma’s varieert sterk en loopt uiteen van honderd tot vijfhonderd kilometer. Een schoolvoorbeeld van een komma geeft het beeld op pag. 38. De komma bevindt zich ten noordwesten van Schotland. Sommige komma’s blijven op zichzelf bestaan; andere ontwikkelen zich tot volwaardige depressie of vormen in wisselwerking met het polaire front een instant occlusie.

Depressievorming in koude lucht

Satellietbeeld van 13 januari 2004. Iets onder het midden van het beeld loopt min of meer horizontaal de bewolkingsband van een koufront (A) dat de scheidingslijn vormt tussen warmere lucht aan de zuidzijde en koude lucht in het noorden. In de warme lucht zijn onder andere de contouren van Spanje en Noordwest-Afrika goed te onderscheiden. In de koude lucht zijn diverse storingen aanwezig; we benoemen ze van rechts naar links. Boven het Kattegat en Zuid-Zweden ligt een instant occlusie (B). Meer naar het westen bevinden zich eerst voor de westkust van Schotland een depressiein-koude-lucht (C) en vervolgens verder weg boven de oceaan een komma (D). Geheel links zijn zowel de open cellen (F) van een celvormig bewolkingspatroon te zien als doorontwikkelde stapelwolken (E). Bij G bevindt zich eveneens een komma. Satelliet: NOAA 16. Beeldbewerking: Institut für Meteorologie, Freie Universität, Berlijn, Duitsland. De doorontwikkelde stapelwolken zijn op kunstmatig ingekleurde satellietbeelden door hun grotere dikte en koudere wolkentoppen gemakkelijk terug te vinden als witte vlekken. De wolkentoppen buiten de clusters met doorontwikkelde stapelwolken zijn minder nadrukkelijk aanwezig door een gelere tint, die minder contrasteert met de donkerder tinten van het zeeoppervlak. Op ‘gewone’ zichtbaar-lichtbeelden, zoals de foto op pag. 40, is het onderscheid minder duidelijk.

Komma’s Bij voldoende dynamiek in de atmosfeer en een hoge onstabiliteit kunnen de doorontwikkelde stapelwolken uitgroeien tot een georganiseerd systeem: een kommavormige buiengebied of kortweg komma. Komma’s bestaan uit samengeklonterde buien, soms ook uit buienlijnen, en bevinden zich net als de doorontwikkelde stapelwolken dicht bij een hoogtetrog. Vooral in het winterhalfjaar zijn ze op satellietbeelden

In sommige gevallen kunnen komma’s in koude, polaire lucht een verdere ontwikkeling doormaken (cold air development, CAD) en doorgroeien tot een depressiein-koude-lucht (zie hiernaast). Uiteraard moet aan de voorwaarden voor kommavorming zijn voldaan; zij leiden tot de karakteristieke vorm van de bewolking van de kop (het noordelijk deel) van de storing. Daarnaast spelen windsnelheidsverschillen op ruim vijf kilometer hoogte een belangrijke rol. De ontwikkeling van de ‘staart’ van de bewolking die met de depressie in de koude lucht samenhangt, vindt namelijk plaats aan de linker voorzijde van het gebied met de hoogste windsnelheden. Een CAD-depressie brengt gewoonlijk zowel gelijkmatige als buiige regen; de buien kunnen vergezeld gaan van hagel en onweer. De hevigste buien, vaak georganiseerd als ‘buienlijnen’, zitten in de staart.

Instant occlusie Als de komma zich op niet te grote afstand van het polaire front bevindt, treedt een wisselwerking op tussen de beide weersystemen. De komma veroorzaakt eerst golfvorming in het front en smelt vervolgens met de golf samen tot een zogeheten instant occlusie of pseudo occlusie. Een instant occlusie gaat vergezeld van een bewolkingspatroon dat een zekere gelijkenis vertoont met de ‘klassieke’ Noorse-Schoolocclusie en wordt om die reden op weerkaarten bij gebrek aan een eigen symbool vaak als occlusie getekend. Net als ‘gewone’ komma’s en depressies in de koude lucht, gaan instant occlusies vergezeld van vaak hevige buien, maar er zijn ook delen van het weersysteem met langdurig aanhoudende gelijkmatige regen.

‘Polar low’ Polar lows zijn kleine depressies van vierhonderd tot achthonderd kilometer doorsnede. Ze vormen zich in het winterhalfjaar in polaire lucht op grote afstand van het polaire front. In het gebied waar ze tot ontwikkeling komen, heersen grote temperatuurtegenstellin-

STORINGEN IN KOUDE LUCHT

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:05

Pagina 40

Achter een depressie voor de Noorse kust (midden links in beeld) stroomt koude lucht over de Britse Eilanden naar het zuiden. Boven MiddenEngeland heeft zich hierin Enhanced Cumulus ontwikkeld (linksonder), die nog verder activeert en volgens het radarbeeld van beeld 5 later die dag boven Nederland zeer actief is. Middenonder in beeld is het Nauw van Calais zichtbaar en daarboven de zuidelijke Noordzee met de kusten van Engeland (links), Frankrijk, BelgiĂŤ en Nederland. Datum: 28 januari 2003 11.00 UTC. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response System.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:06

Enhanced Cumulus in polaire lucht boven de Britse Eilanden onderging op 28 januari 2003 vlak voor Nederland werd bereikt een actieve ontwikkeling. De buienlijn waarin de onweersbuien waren georganiseerd, kon worden gevolgd op de radar. Aan het getoonde radarbeeld zijn bliksemwaarnemingen toegevoegd.

Pagina 41

Satellietbeeld met polar low boven de Duitse Bocht en doorontwikkelde stapelwolken boven de Noordzee. Nachtbeeld met afwijkende inkleuring. Datum: 29 januari 2004. Satelliet: NOAA. Beeldbewerking DLR Institut f체r Physik der Atmosph채re, Oberpfaffenhofen, Duitsland.

Polar low boven de zuidelijke Noordzee, 30 januari 2003 rond 13.00 UTC. Satelliet: NOAA 16. Beeldbewerking: Institut f체r Meteorologie, Freie Universit채t, Berlijn, Duitsland.

STORINGEN IN KOUDE LUCHT

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:06

Pagina 42

Komma 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 nul strijkt over de warme golfstroom; de watertemperatuur is plus vijf, soms zelfs nog plus tien graden. Dergelijke omstandigheden vergemakkelijken het ontstaan van de storingen. In het beginstadium ligt de bewolking van het polar low als een krul in de koude lucht. Bij een ‘volwassen’ polar low spelen sneeuwbuien een rol bij het in stand houden van het weersysteem. Op het satellietbeeld is dan meestal een duidelijke wervel zichtbaar, soms ook met een oog. Een oog is een onbewolkt gebied in het centrum van de depressie, zoals ook geregeld zichtbaar op satellietbeelden van tropische cyclonen (vergelijk hoofdstuk 3). 42

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Polar lows zijn verwant aan de komma’s. Ze ontstaan in de trog van een grootschaliger hoogtestroming. Ze gaan vergezeld van een ten minste harde tot stormachtige wind en brengen doorgaans veel sneeuw; de zo ontstane sneeuwstormen zijn berucht. Polar lows zijn vooral actief boven zee; komen ze boven land terecht, dan neemt hun activiteit snel af. De meeste polar lows stranden op de kusten van Noorwegen, Schotland en Denemarken. Slechts een enkele maal slaagt een polar low erin de Hollandse, Zeeuwse of Vlaamse kust te bereiken of te passeren.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:06

Pagina 43

6. Wolkenstraten

ijs

koudeluchtstroming ▲

▲

ijsra

wolkenstraten

open cellen ▲ ▲ ▲

gesloten cellen

▲ ▲

100

200 km

▲

Het bestaan van wolkenstraten is al langer bekend van waarnemingen vanaf het aardoppervlak (foto onder). De beelden van weersatellieten, die sinds het midden van de jaren zestig van de vorige eeuw op routinebasis beschikbaar zijn, legden echter pas de ware schoonheid van het koordwolkenpatroon bloot. Een schematische weergave daarvan is gegeven in de tekening rechts. De wolkenstraten liggen meestal boven relatief warm zeewater. Het temperatuurverschil tussen water

▲

Karakteristieken

▲

Koude poollucht die vanaf Groenland of andere met sneeuw en ijs bedekte gebieden in de poolstreken over de omliggende oceanen of poolzeeën uitstroomt, biedt op satellietbeelden gewoonlijk een spectaculaire aanblik (zie pag. 44-45). Niet ver van de rand tussen land en zee of tussen ijskap en zee begint de vorming van langgerekte wolkenstraten of koordwolken. In voorjaar en zomer zijn wolkenstraten ook geregeld boven land zien.

Schematische weergave van een wolkenstraten- of koordwolkenpatroon, zoals geregeld te zien op satellietbeelden bij kou-uitvallen boven open, relatief warm oceaanwater.

Wolkenstraten gezien vanaf het aardoppervlak. Wimmenummer duinen, Egmond, 12 september 2004. Foto: Kees Floor WOLKENSTRATEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:06

Pagina 44

Wolkenstraten boven de Groenlandzee tussen Groenland (links) en Spitsbergen op 3 mei 2002, vastgelegd door de satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:07

Pagina 45

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:07

Pagina 46

Wolkenstraten boven Noord-Nederland op 31 maart 2003, vastgelegd door de satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. en lucht is bij uitvallen van koude lucht in de poolstreken soms slechts een halve graad, maar kan in uitzonderlijke gevallen ruim twintig graden bedragen, zoals we ook in het vorige hoofdstuk reeds zagen bij de ‘polar lows’. De koordwolken liggen in evenwijdige banden op een onderlinge afstand van vijf tot tien kilometer. Ze bestaan uit talrijke afzonderlijke stapelwolken die als het ware als kralen zijn aaneengeregen. De

▲

▲ ▲

▲

▲ ▲

▲

➤ ▲

➤

➤ ➤

➤

Schematische weergave van het mechanisme dat een rol speelt bij het ontstaan van het koordwolkenpatroon. De maritieme grenslaag bevat rolvormige circulaties; aangrenzende rollen hebben tegengestelde draairichtingen. Bewolking ontstaat in de stijgende takken van de rollen.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

‘kralenkettingen’ kunnen lengtes aannemen van twintig tot maar liefst vijfhonderd kilometer. De bovenkant van de stapelwolken valt samen met de top van de maritieme grenslaag, de onderste laag van de atmosfeer, die direct grenst aan het zeeoppervlak en weinig uitwisseling heeft men hoger gelegen luchtlagen. De horizontale en verticale afmetingen van de stapelwolken nemen toe met groter wordende afstand tot de kust. De afstand tussen twee naburige wolkenstraten is gewoonlijk twee of drie maal de grenslaaghoogte. De oriëntatie van de koordwolken houdt het midden tussen de windrichting aan de grond en de richting op enkele tientallen meters hoogte. De tekening links toont een schema van het koordwolkenpatroon. In de grenslaag doen zich rolvormige circulaties voor; aangrenzende rollen hebben tegengestelde draairichtingen. Bewolking kan zich vormen in de stijgende takken van de rollen tot aan de top van de grenslaag, waarvan de hoogte oploopt van ongeveer vijftienhonderd meter dichter bij de kust tot zo’n drieduizend meter verder op zee.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:07

Pagina 47

Andere locaties Wie eenmaal oog heeft gekregen voor de schoonheid van wolkenstraten, treft ze niet alleen aan in de poolzeeĂŤn en zelfs niet alleen boven water. De satellietbeelden die op internet te vinden zijn, tonen in incidentele gevallen tijdens kou-uitvallen in een oostelijke stroming boven de Noordzee en de Oostzee en in een noordelijke stroming boven de Middellandse Zee eveneens wolkenstraten. Dit wordt wel beschouwd als een variant van het grote-mereneffect, dat in hoofdstuk 8 aan bod komt. Daarnaast kennen we wolkenstraten boven land natuurlijk uit eigen waarneming, bijvoorbeeld tijdens een noordelijke of noordwestelijke stroming in het voorjaar.

Wolkenstraten boven Engeland, Nederland, BelgiĂŤ en Frankrijk op 6 maart 2003 16.32 UTC. Kunstmatig ingekleurd beeld van de Amerikaanse weersatelliet NOAA 12. Bron: NOAA/Meteonet.

Wolkenstraten boven de Atlantische Oceaan bij Nova Scotia, Canada, op 25 januari 2004, vastgelegd door de satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:07

Pagina 48

7. Celvormige bewolkingspatronen Stapelwolken organiseren zich boven warm oceaanwater niet alleen volgens het patroon van koordwolken of wolkenstraten dat in het vorige hoofdstuk werd beschreven. Na een langer verblijf van de lucht boven water wordt gewoonlijk een ander patroon zichtbaar, bestaand uit min of meer zeshoekig cellen. Binnen het cellenpatroon komen weer twee verschillende varianten voor: de gesloten cellen en de open cellen. In gesloten cellen stijgt de lucht in het midden van de cel en daalt hij aan de randen (tekening linksboven). De bewolking vormt zich, net als bij de wolkenstraten en de meeste andere gevallen van wolkenvorming, in de opstijgende lucht. In open cellen is de stroming net andersom; nu daalt de lucht in het midden en treden

Gesloten cellen Grootschalige dalende luchtbewegingen ▲

▲

Warme, droge lucht

de stijgbewegingen, en dus ook bewolking, op aan de randen (tekening linksonder). De zeshoekige cellen doen zich voor in een luchtlaag waarin de temperatuurverschillen tussen boven- en onderzijde groot zijn. Dat is het geval boven warm zeewater, maar ook als de bovenkant van de bewolking door uitstraling van warmte naar de wereldruimte is afgekoeld. Vooral als de lucht boven een zogeheten inversie, die de laag met bewolking aan de bovenkant begrenst, erg droog is, kunnen de wolkentoppen op deze manier sterk afkoelen. Patronen die vergelijkbaar zijn met de cellen die in de atmosfeer optreden en die worden veroorzaakt door opwarming van onder af of afkoeling van boven, worden eveneens waargenomen onder totaal andere omstandigheden, bijvoorbeeld in de oceanen, in het inwendige van de aarde, in de zon en andere sterren, in de dampkringen en het inwendige van andere planeten en, wat dichter bij huis, bij laboratoriumexperi-

▲

➤

▲

➤

▲

➤

▲

➤

▲

➤

Inversie

▲

➤

Zee Gesloten cel

➤

Grootschalige dalende luchtbewegingen veroorzaken een inversie, waaronder zich een patroon vormt met zeshoekige cellen. In het geval van gesloten cellen worden grote, bewolkte gebieden met stijgende bewegingen afgewisseld door smalle, onbewolkte zones waarin de lucht daalt.

Open cellen Grootschalige dalende luchtbewegingen ▲

▲

Warme, droge lucht

▲

Inversie

➤

Zee Open cel

➤

Bij open cellen is de situatie tegengesteld aan die van figuur a; nu ontstaan zeshoekige wolkenringen, waarbinnen de lucht is opgeklaard.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Open zeshoekige cellen boven de Noordzee, 13 november 2004. De gegevens van de NOAA-weersatelliet werden kunstmatig ingekleurd op het DLR Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, Duitsland.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 49

Open zeshoekige cellen boven de Bahamaâ&#x20AC;&#x2122;s, 19 februari 2002. Links in beeld ligt Florida, onderin Cuba. Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

CELVORMIGE BEWOLKINGSPATRONEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 50

Open zeshoekige cellen ten westen van Nieuw-Zeeland, 30 mei 2002. De tinten van het zeewater langs de kust hangen samen met algenbloei en sediment (zie hoofdstuk 17, Kleurrijk oceaanwater). Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 51

Gesloten zeshoekige cellen boven het zuidelijk gedeelte van de Atlantische Oceaan, 6 juni 2002. Het beeld is afkomstig van de Amerikaanse satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. menten met vloeistoflagen. Ze staan in de natuurkunde bekend als Rayleigh-Bénard convectiecellen. De Franse natuurkundige Bénard (1874-1939) beschreef de cellen als eerste in zijn proefschrift dat in 1900 verscheen. In 1916 kwam de Engelsman Lord Rayleigh (1842-1919) met een theoretische verklaring.

Mechanisme Het mechanisme waarmee het patroon van zeshoekige cellen zich vormt, kan als volgt worden beschreven. Als lucht over warm oceaanwater strijkt, warmt hij op, zet daardoor uit, wordt lichter en neigt naar opstijgen. De opgewarmde laag kan echter niet in zijn geheel opstijgen; de lucht erboven werkt dat tegen. Als het temperatuurverschil tussen het oceaanwater en de bovenkant van de laag niet te groot is, gebeurt er niets. De ‘stroperigheid’ van de lucht onderdrukt luchtstromingen en het warmtegeleidingsvermogen van de lucht voorkomt dat de temperatuurtegenstellingen

tussen boven- en onderkant van de laag te groot worden. Wanneer echter een bepaalde drempel wordt overschreden, begint de lucht op een aantal plaatsen op te stijgen. De drempelwaarde wordt bepaald door de verhouding van de opwaartse kracht en de reeds genoemde factoren stroperigheid en warmtegeleidingsvermogen van de lucht. Aan de bovenkant van de laag kan de opstijgende lucht niet verder omhoog; hij moet daar naar opzij uitwijken. De lucht stroomt naar alle kanten gelijkmatig weg, zodat de voorste begrenzing ervan een cirkel vormt. Er ontstaan echter op veel meer plaatsen tegelijk dergelijke opwaartse stromingen, zodat de horizontaal wegstromende lucht van een bepaalde bron de uitstroom van naburige bronnen tegenkomt. Waar deze luchtstromingen botsen, moet lucht naar beneden uitwijken en ontstaan dalende bewegingen. Aan de onderkant van de laag moet de lucht ook weer naar opzij uitwijken en wordt de kring gesloten: de Rayleigh-Bénard convectiecel is een feit.

CELVORMIGE BEWOLKINGSPATRONEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 52

Open én gesloten zeshoekige cellen boven het oostelijk gedeelte van de zuidelijke Stille Oceaan, 7 augustus 2002. Het beeld is afkomstig van de Amerikaanse satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. De lucht beweegt op alle plaatsen even snel omhoog zolang zowel de onderkant als de bovenkant van de luchtlaag een eigen, vaste temperatuur hebben. De cellen, die bij het ontstaan rond waren en ongelijk van grootte, vullen het gebied waar ze optreden dan al snel op met regelmatige zeshoeken. Als de temperatuurverschillen tussen onder en boven niet overal gelijk zijn, ontstaan bij de grootste temperatuurtegenstellingen de snelste stromingen en wordt het patroon minder regelmatig.

Kenmerken Patronen met open cellen en vrijwel wolkloze kernen, komen vooral voor in over relatief warm zeewater uitstromende koudere lucht. De verandering van de windrichting en windkracht in combinatie met de hoogte mag niet te groot zijn. De bewolking bestaat gewoonlijk uit cumulus of cumulus congestus (gewone of sterk opbollende stapelwolken), maar soms zitten er ook buienwolken tussen. In één op de vier gevallen valt er neerslag uit de bewolking. De zeshoekige gesloten cellen met stijgende lucht in het midden en dalende lucht aan de randen, bestaan 52

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

gewoonlijk uit onder een inversie uitspreidende cumulus- of stratocumulusbewolking. Ze duiden op relatief warme luchtmassa’s. Afkoeling aan de bovenzijde van de bewolking is voor het in stand houden van een temperatuurverschil tussen boven- en onderkant van de laag waarin het patroon zichtbaar is, belangrijker dan warm zeewater. De neerslagkansen liggen lager dan bij de open cellen; bovendien stelt die neerslag meestal weinig voor. De kenmerken die hier zijn genoemd, geven slechts globale richtlijnen. Er zijn ook voorbeelden van patronen met open- en gesloten cellen vlak bij elkaar (zie de foto boven).

Satellietbeelden De Rayleigh-Bénard convectiecellen zijn boven de oceanen op satellietbeelden geregeld te zien. Bij noordwestenwinden is de Noordzee te beschouwen als een verlengstuk van de Atlantische Oceaan, zodat verschijnselen die zich normaliter alleen boven de oceaan voordoen, dan ook boven de Noordzee waargenomen kunnen worden (zie pag. 48 rechtsonder).

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 53

8. Meer sneeuw achter de Grote Meren Stel, je zit in het noordoosten van de Verenigde Staten en bent op weg van Cleveland, Ohio, naar Buffalo, New York. Het is een prachtige, zonnige dag in november of december, maar er staat wel een stevige, koude westenwind. Hier en daar ligt wat sneeuw, een overblijfsel van een koufrontpassage niet zo lang geleden. Geleidelijk aan begint het in het noordwesten donkerder te worden. Niet veel later betrekt de hemel en zijn er wat kleine sneeuwbuitjes. Plotseling is het geheel bewolkt en grijs en gaat het veel harder sneeuwen. Er valt tien, twintig centimeter, of misschien wel meer sneeuw per uur. In de sneeuw zakt het zicht sterk terug. De hoop dat je Buffalo nog kunt bereiken, laat je in één klap varen. Hoe kan zo’n onvoorstelbare weersverandering zich over zo korte afstand voltrekken?

Grote Meren Voor een verklaring is het van belang te weten dat de route loopt langs de zuidoostkant van het Eriemeer, een van de vijf Grote Meren aan de grens tussen de Verenigde Staten en Canada. Cleveland ligt aan de zuidkant van het meer, Buffalo ter hoogte van de noordpunt. Als het Eriemeer of de andere meren dichtvriezen, is dat pas later in de winter, na de jaarwisseling. Tot het zover is, kunnen grote temperatuurtegenstellingen ontstaan tussen het open water (nooit kouder dan nul graden) en de arctische vrieslucht

Wolkenbandenpatroon boven het Nipigonmeer, het Bovenmeer en het Michiganmeer, veroorzaakt door het warmwatereffect, 5 december 2000. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

CANADA

Québec

Montréal

Ontario

●

Bovenmeer Minnesota

Ottawa ●

Michigan

Huronmeer

Wisconsin

Michiganmeer

Michigan

Detroit ●

●

Cleveland Indiana

Illinois

Eriemeer

●

Chicago

N ▲

Toronto

Ohio

●

Ontariomeer New York

●Buffalo

New York

●

Pennsylvania

● Washington

VERENIGDE S TAT E N

MEER SNEEUW ACHTER DE GROTE MEREN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:49

Pagina 54

Wolkenstraten en sneeuw boven en rond de Grote Meren in de Verenigde Staten, 21 november 2000. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 55

Lijnconvergentie boven Het Kanaal. Nachtbeeld met afwijkende inkleuring. Datum: 19 december 2004. Satelliet: NOAA. Beeldbewerking: DLR, Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, Duitsland.

erboven. De opbouw van de atmosfeer boven de meren wordt dan zo onstabiel dat bewolking ontstaat die uiteindelijk kan uitgroeien tot sneeuwbuien. Volgens dit mechanisme gevormde sneeuwbuien doen zich elk jaar voor aan het eind van de herfst en het begin van de winter. Ze nemen in de gebieden aan de zuiden oostkant van de meren een kwart tot de helft van de totale hoeveelheid sneeuw voor hun rekening. In bepaalde streken kan het dan 48 uur achtereen sneeuwen; dat is langer dan de duur van de sneeuwval tijdens het langstrekken van een ‘gewone’ depressie. Van 20-23 november 2000 sneeuwde het in Buffalo zelfs zestig uur lang (zie foto pag. 54). De bewolking en de buien zijn gewoonlijk geordend in wolkenstraten (zie hoofdstuk 6) die min of meer evenwijdig aan de wind over het meer liggen. Op de

foto op pag. 53 rechtsboven is dit patroon duidelijk herkenbaar. De wolkenstraten zijn slechts enkele kilometers breed, maar kunnen wel meer dan tweehonderd kilometer lang worden. Soms is er sprake van slechts één zo’n wolkenband, maar meestal zijn het er tien of twintig, gescheiden door enkele kilometers onbewolkte hemel. De hoeveelheden sneeuw die er vallen lopen sterk uiteen: soms niet meer dan één of twee centimeter, maar een bui kan ook meer dan een meter sneeuw achterlaten. De meeste sneeuw valt in dit geval dus niet tijdens de passage van een koufront van een winterse depressie, maar enige tijd later in de koude lucht achter het front. Elders is het dan opgeklaard, maar aan de stroomafwaartse kant van de meren doet de invloed van het warmwatereffect zich gelden en wordt het

MEER SNEEUW ACHTER DE GROTE MEREN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:43

Pagina 56

Het Eriemeer is, zoals aan het eind van bijna elk winterseizoen, dichtgevroren op 9 maart 2003. Uitzonderlijker is dat ook het Bovenmeer en het Huronmeer vrijwel geheel zijn dichtgevroren en dat het Michiganmeer een ring van ijs toont langs de oevers en bij het noordelijk uiteinde. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. weer alleen maar slechter. De door dit effect vallende sneeuw veroorzaakt in de Verenigde Staten veel overlast en vormt een belangrijke kostenpost, bijvoorbeeld voor sneeuwruimen of door verkeersschade. Talrijke werken schooldagen gaan verloren. Alleen al in de staat Michigan wonen meer dan 1,5 miljoen mensen in het gebied waar het verschijnsel zich voordoet en ondervinden industrie, recreatie en landbouw veel hinder. De sneeuwval treedt, behalve in de reeds genoemde steden, ook op in Syracuse en Rochester (in de staat New York), Erie (Pennsylvania) en London (Ontario).

Meteorologische factoren Het temperatuurverschil tussen de lucht en het wateroppervlak is niet de enige factor die een rol speelt bij de vorming van sneeuw achter het Eriemeer en de 56

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

andere Grote Meren. Zo moet er voldoende wind staan om de arctische lucht te kunnen doen uitstromen over het meer en om de opgewarmde lucht de andere oever op te voeren. Bij meer wind is de uitwisseling tussen het warme water en de koude lucht effectiever. Het moet ook weer niet te hard waaien; als de arctische lucht te snel over het meer wordt gejaagd, is er te weinig tijd om vocht en warmte op te pikken. De windrichting bepaalt waar de sneeuwbuien zullen toeslaan. Bovendien bepaalt zij de zogeheten strijklengte, de afstand waarover de koude lucht in contact is met het relatief warme water van het meer. Om flinke convectie te krijgen, is een strijklengte van ten minste tachtig kilometer nodig. Voor het Eriemeer en het Ontariomeer betekent dit dat de koude lucht bij voorkeur over de volle lengte van de meren moet strijken. Het Huronmeer, het Bovenmeer en het Michiganmeer zijn breed genoeg om ook bij een luchtstroming dwars

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:44

Pagina 57

op het meer sneeuwbuien te krijgen. De mate van onstabiliteit van de atmosfeer bepaalt tot hoe hoog de sneeuwbuien zich kunnen ontwikkelen. In de koude lucht bevindt zich vaak een inversie, die de verticale ontwikkeling van de buien belemmert. Als de inversie niet hoger ligt dan duizend meter, is de grenslaag te dun voor de vorming van fikse buien. Is de grenslaag dikker dan 2500 meter, dan valt er gewoonlijk een dik pak sneeuw. De condensatiewarmte die vrijkomt bij de wolkenvorming boven het meer, is een belangrijke bron van energie voor de sneeuwbuien. Verder speelt de relatieve vochtigheid van de aangevoerde arctische lucht een rol. Naarmate deze lucht droger is, duurt het langer en is er dus een grotere strijklengte nodig om de lucht verzadigd te doen raken. Ook de eigenschappen van het terrein aan de ‘achterzijde’ van het meer spelen een rol. Hoe ruwer het landschap, des te meer wordt de luchtstroming afgeremd. De vertraagde lucht moet naar boven uitwijken, wat eventuele buien een extra stimulans geeft. Als de oevers enkele hon-

derden meters boven het niveau van het meer liggen, krijgen buien een nieuwe impuls. Op jaarbasis levert een hoogteverschil van honderd meter vijftig centimeter extra sneeuw op of meer.

Meer locaties Het warmwatereffect zoals dat optreedt bij de Grote Meren in de Verenigde Staten en Canada, komt ook op andere plaatsen op aarde voor. Als kou uit Siberië naar het oosten wegstroomt, treedt het verschijnsel op boven de Japanse Zee en valt er veel sneeuw langs de westkust van de Japanse Eilanden Honshu en Hokkaido. Is de stroming iets zuidelijker, dan strijkt ze over de Gele Zee en brengt sneeuw in delen van Korea. Dichter bij huis komen de convectieve sneeuwbanden ook voor boven de Finse Golf, wanneer een oostnoordoostelijke stroming er koude lucht uit Siberië aanvoert. Gezien de vorm van de Finse Golf treedt daar meestal een enkelvoudige sneeuwbuienband op; Europese meteorologen spreken dan van lijnconver-

In het voorjaar is het boven de meren onbewolkt. In beeld zijn het Huronmeer, het Eriemeer, het Ontariomeer en delen van het Bovenmeer en het Michiganmeer. De wolkenstraten vormen zich nu boven land, waar ook patronen met gesloten cellen te zien zijn. Datum: 6 april 2002. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:44

Pagina 58

gentie. Een enkele maal zie je tijdens een koude winter ook boven de Noordzee het warmwatereffect optreden; de foto hieronder met wolkenstraten boven de Noordzee toont tevens lijnconvergentie boven onder meer de Botnische Golf, de Oostzee en Het Kanaal. Ook de foto op pag. 55 toont lijnconvergentie boven Het Kanaal. Nergens zijn de sneeuwbuien echter zo frequent en zo intens als in het gebied van de Grote Meren. Dat komt door een aantal ‘gunstige’ geografische factoren. Zo vormen de Grote Meren, na de ijskappen van de polen, de grootste zoetwaterbron ter wereld. Daarbij liggen ze ongeveer midden tussen de evenaar en de Noordpool, omringd door een groot continent. Elk afzonderlijk meer heeft de omvang van een kleine door land omgeven zee. Verder liggen de meren op een afstand van elkaar die kleiner is dan hun eigen lengte. Al deze factoren dragen bij aan het unieke weer in het merengebied.

Warmwatereffect boven de Noordzee, 6 januari 2003. Het kunstmatig ingekleurde beeld is afkomstig van de Amerikaanse operationele weersatelliet NOAA 16. De beeldbewerking vond plaats op het Institut für Meteorologie van de Freie Universität van Berlijn.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Seizoengebonden Sneeuwval als gevolg van het warmwatereffect treedt in het merengebied vooral op in november en december, met eventueel een uitloop tot in januari. Van augustus tot en met oktober is het water van de meren eveneens relatief warm, maar de buien die zich dan ontwikkelen brengen regen. De eerste maanden van het jaar vormt zich ijs op de meren (zie foto pag. 56). Het moment waarop het ijs komt en de hoeveelheid ijs variëren van jaar tot jaar en van meer tot meer. Als het ijs er is, is het met de sneeuwbuien goeddeels gedaan. Van maart tot augustus is het water van de meren relatief koel; dan gaat er juist een stabiliserend effect van uit: langs de oevers is het zonniger dan op grotere afstand van het meer, waar in die tijd van het jaar de wolkenstraten te vinden zijn (zie foto pag. 57). Voor een reis van Cleveland naar Buffalo is dit dus een veel geschiktere periode.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:44

Pagina 59

9. Bewolkingspatronen achter bergachtige eilanden Gelijkmatige luchtstromingen boven oceanen kunnen verstoord worden door bergachtige eilanden, die als obstakels fungeren. Satellietbeelden laten zien dat zich achter zulke obstakels in een aantal gevallen een prachtig patroon met wervels vormt. Daarnaast geven dezelfde eilanden soms aanleiding tot boeggolfvormige opklaringsgebieden, terwijl nu en dan een of twee wolkenpluimen zichtbaar zijn. De wervelpatronen werden voor het eerst gezien met behulp van de Amerikaanse weersatelliet TIROS V in 1962. Voor die tijd was het verschijnsel niet waarneembaar. De bewolkingspatronen zijn te kleinschalig om ze te kunnen terugvinden op een weerkaart, temeer daar de waarnemingsgegevens in de gebieden waar het wervelpatroon voorkomt, erg schaars zijn. De wervels zijn echter weer te groot om door waarnemers vanaf schepen of vanuit vliegtuigen als zodanig herkend te worden.

Wervels achter Jan Mayen. Datum: 13 februari 2004. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

U onstabiele stroming

obstakel

a: Schematische voorstelling van een wervelweg van Von Kármàn, ontstaan achter een obstakel in een gelijkmatige stroming door het afwisselend loslaten van wervels aan de lijzijde van het obstakel. b: Stromingspatroon achter een obstakel; bij een langzame stroming. Achter het obstakel kan zich een wervelweg van Von Kármàn vormen.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:44

Pagina 60

Wervels achter Madeira, 1 december 2002. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Satellietbeelden tonen het verschijnsel geregeld, vooral achter Jan Mayen in de Groenlandzee tussen Groenland en Lapland/Spitsbergen (foto pag. 59), achter Madeira (foto boven), de Canarische Eilanden (foto links) en de Kaapverdische Eilanden (foto pag. 61) voor de kust van Marokko en achter Guadalupe in de Grote Oceaan voor de kust van Mexico (foto pag. 62).

Wervelweg van Von Kármàn

Wervels achter de Canarische Eilanden, 24 april 2000. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Het verschijnsel dat er zich wervelpatronen vormen in een gelijkmatige stroming achter een obstakel, is bekend uit de stromingsleer. De wervels ontstaan afwisselend aan de linkerzijde en aan de rechterzijde van het obstakel, laten los en worden vervangen door een nieuw gevormde wervel (zie tekening pag. 59). Zo vormt zich een patroon dat bestaat uit twee bijna evenwijdige rijen wervels; de afstand tussen de hartlijnen van de wervelrijen is gelijk aan de diameter van

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:44

Pagina 61

het obstakel. In beide rijen volgen de wervels elkaar zo snel op, dat de onderlinge afstanden ongeveer gelijk zijn. Wervels van één rij hebben dezelfde draairichting; deze draairichting is tegengesteld aan die van een wervel uit de andere rij. Een dergelijk stromingspatroon staat bekend als ‘wervelweg van Von Kármàn’. Théodore von Kármàn was een natuurkundige van Hongaarse afkomst, die in 1911 voor het eerst een wiskundige beschrijving gaf van het verschijnsel. De wervels van Von Kármàn

vormden de verklaring van zwieptonen van de wind die tegen takken of touwen blaast; ze veroorzaken ook het lawaai van de imperiaal op de rijdende auto en ze maken het zo moeilijk om een roeispaan strak door het water te trekken. Vóór Von Kármàn hadden anderen zich al met de naar hem genoemde wervels beziggehouden. Reeds in de tiende eeuw bouwde aartsbisschop Dunstam van Canterbury (die volgens de overlevering meer tijd stak in het beoefenen van muziek en natuurwetenschap dan in het houden van

Wervels achter de Kaapverdische Eilanden. Datum: 26 april 2004. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

Wervels achter Guadalupe voor de kust van Baja CaliforniĂŤ, Mexico. Datum: 16 mei 2002. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

16:45

Pagina 62

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:45

Pagina 63

Wervels achter Socorro en wolkenpluim achter San Benedicto. Beide eilanden maken deel uit van de Mexicaanse Revillagigedo eilandengroep in de Stille Oceaan. Datum: 13 mei 2004. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

preken) een windharp of Eolusharp. De snaren van deze harp werden door de wind bespeeld onder de vorming van Von Kármànwervels. De aartsbisschop laadde hiermee echter de verdenking van tovenarij op zich en hij moest asiel zoeken in België. In de tijd van de romantiek raakte het instrument weer in zwang en ook in ons land stonden in de negentiende eeuw bij een aantal buitenverblijven windharpen opgesteld. Een andere voorganger van Von Kármàn was Leonardo da Vinci, die het verschijnsel noemt in zijn verhandeling ‘Del moto e misura dell aqua’. In de huidige tijd staan de wervels in de belangstelling in verband met trillingen die onverwacht bleken op te treden bij hoogspanningskabels, fabrieksschoorstenen, scheepsschroeven, periscopen van onderzeeboten en raketten die klaarstonden voor lancering. Ook het instorten van

de Tacoma Narrowsbrug in het najaar van 1940, bekend door de filmopnamen die ervan werden gemaakt, wordt aan Von Kármànwervels toegeschreven. Een wervelpatroon zoals getoond op verscheidene afbeeldingen ontstaat in het laboratorium alleen bij bepaalde aanstroomsnelheden uit om en om loslatende wervels. Bij lagere aanstroomsnelheden laten de wervels niet meer los; wel kan dan weer een vergelijkbaar wervelpatroon ontstaan in de onstabiele stroming achter het obstakel.

Von Kármànwervels op satellietbeelden Ook in de meteorologie komen we de wervelweg van Von Kármàn weer tegen. Het patroon vormt zich soms aan de lijzijde van bergachtige eilanden in gelaagde

BEWOLKINGSPATRONEN ACHTER BERGACHTIGE EILANDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:46

Pagina 64

Eilandeffecten in Saharastof boven de Canarische Eilanden, 11 februari 2001. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project. Detail uit de foto van pag. 76 bij hoofdstuk 11 (Stofstormen).

bewolking (stratocumulus) aan de oostzijde van subtropische hogedrukgebieden. Daarnaast treffen we het aan in wolkenstratenpatronen op hogere breedten, zoals achter Jan Mayen. In enkele gevallen is hooggebergte nabij de kust voldoende om een wervelpatroon te veroorzaken. De omstandigheden waaronder het patroon optreedt, worden gekenmerkt door een gelaagde opbouw van de atmosfeer. In de onderste laag van vijfhonderd tot 1500m meter dik, staat gewoonlijk minder wind dan in de ‘vrije atmosfeer’ direct daarboven. Doordat er tussen de beide lagen nauwelijks uitwisseling plaatsvindt, kan zo’n situatie, door de meteorologen aangeduid als inversie, geruime tijd voortduren. Dergelijke inversies treden vooral op in de buurt van hogedrukgebieden. Het eiland dat de wervels veroorzaakt, moet hoog genoeg zijn om door de inversie heen te prikken.Verder moet er een gelijkmatige luchtstroming in de luchtlaag onder de inversie voorkomen met windsnelheden tussen vijf en vijftien meter per seconde. Bij lagere snelheden vormen de wervels zich niet altijd, bij hogere snelheden kunnen gevormde wervels zich niet handhaven. Als de wervels eenmaal gevormd zijn, bewegen ze met de luchtstroming mee. Ze verdwijnen weer als ze in een gebied terechtkomen waar de luchtstroming of de temperatuuropbouw van de atmosfeer te sterk afwijkt van de toestand in de omgeving van het eiland waar ze gevormd werden. Verder kunnen ze ook verdwijnen door verweven te raken met een andere wervel. Doordat naburige wervels (in 64

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

verschillende rijen) tegengestelde draairichting hebben, doven ze elkaar als het ware uit.

Andere eilandeffecten Afgezien van een wervelweg van Von Kármàn kunnen ook andere effecten veroorzaakt worden door bergachtige eilanden die zich als een obstakel in een luchtstroming bevinden. Zo ontstaan er geregeld opklaringsgebieden achter de eilanden; de wolken verdwijnen op het moment dat ze de eilanden bereiken. Het geheel doet vaak denken aan de boeggolf van een schip, zoals ook de beelden bij het volgende hoofdstuk laten zien. Verder dienen de wolkenpluimen genoemd te worden, die zich soms vormen achter eilanden ten gevolge van verticale turbulente bewegingen. Meestal gaat het om één wolkenpluim (zie foto pag. 63), maar in bijzondere gevallen (bij afname van de windsnelheid met de hoogte) kunnen er twee wolkenpluimen ontstaan, stroomafwaarts links en rechts van het eiland (niet afgebeeld). De stromingspatronen rond vulkanische eilanden zijn gewoonlijk zichtbaar in bewolking. In zeer uitzonderlijke gevallen zijn ze ook terug te vinden in stofwolken, zoals in het geval van de foto boven.

Opmaak-Satelliet-pam

10.

20-06-2005

16:46

Pagina 65

Wasbordpatroon in bewolking achter bergen en eilanden

Satellietbeelden tonen achter gebergten of bergachtige eilanden vaak wolkenribbels. Zo’n wasbordpatroon in de bewolking hangt samen met lijgolven die ontstaan in de lucht die over de bergen stroomt. Dergelijke golven kunnen zich vormen achter allerlei uitstulpingen van het aardoppervlak – van bescheiden heuvels tot hoge bergen. Ze zijn niet alleen aanwezig op het niveau van de toppen van bergen en heuvels, maar worden soms ook tot op veel grotere hoogte teruggevonden. Zo kwam een Amerikaans U-2 spionagevliegtuig op twintig kilometer hoogte nog lijgolven tegen; radarwaarnemingen gaan tot dertig kilometer en ook lichtende nachtwolken op tachtig kilometer hoogte vertonen de kenmerken van golven.

Lijgolven Lijgolven werden in 1933 ‘ontdekt’ in het Duitse Riesengebergte door zweefvliegers, die er vanaf dat moment gebruik van maakten om er hoger mee te komen en grotere afstanden mee af te leggen. Al in 1937 kwam men boven de zevenduizend meter en in 1989 bereikte een zweefvlieger in de lijgolven van de Sierra Nevada in de Verenigde Staten een hoogte van bijna vijftien kilometer. Ook de langste zweefvlucht maakte gebruik van lijgolven; in 2001 werd zo achter de Andes in Argentinië een afstand afgelegd van meer dan 2500 kilometer. De natuurkundige Lyra gaf in 1943 als eerste een theoretische verklaring voor het verschijnsel.

Lijgolven achter de Aleoeten. Datum: 6 september 2002. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

Lijgolven boven Ierland en Schotland. Datum: 17 december 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

16:46

Pagina 66

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

15:49

Pagina 67

Lijgolven boven Oost-IJsland. Datum: 26 februari 2002. Satelliet: NOAA 16. Beeldbewerking: Freie Universität, Berlijn, Duitsland.

Stabiele en stevige wind Om lijgolven te krijgen is een stevige wind op de hoogte van de bergtoppen vereist, bij voorkeur loodrecht op de bergkam. Bij meer puntvormige barrières, zoals vulkanische eilanden in de oceaan, doet de windrichting er minder toe. De atmosfeer moet stabiel zijn opgebouwd; alleen in stabiele lucht keert een door een golfbeweging van zijn oorspronkelijk niveau omhoog gebracht luchtdeeltje terug naar zijn uitgangspositie. De opstijgende lucht zet namelijk uit door de afnemende luchtdruk, koelt daardoor af, wordt zwaarder dan de lucht in de omgeving en zakt vervolgens terug. Daarbij schiet het luchtdeeltje te ver door naar beneden, wordt samengedrukt, warmt op en stijgt weer omhoog naar het oorspronkelijke niveau. Het schiet ook daar weer te ver door en zo ontstaat een golfbeweging (zie tekening). De golflengten

Stabiele lucht ..... moet omhoog, .....

..... keert terug naar evenwichtsniveau, .....

Evenwichtsniveau ..... schiet te ver door, .....

Gebergte

Het ontstaan van lijgolven achter bergen.

lopen achter individuele bergen of bergkammen uiteen van drie tot twintig kilometer; daarnaast kunnen de Alpen, de Pyreneeën, de Karpaten en andere grote berggebieden als geheel bij voldoende wind ook nog lijgolven opwekken met een golflengte van twintig tot veertig kilometer. De golflengte is groter naarmate het harder waait en naarmate de lucht minder stabiel is. In onstabiele lucht bestaat geen mechanisme om lucht die uit positie is geraakt, terug te drijven naar het oorspronkelijke niveau; daardoor treden er in dat geval geen lijgolven op. De golfhoogte wordt bepaald door de hoogte en de omvang van het gebergte, de karakteristieken van berghellingen en de stabiliteit van de atmosfeer. Behalve een stevige wind uit de goede hoek is een toename van de windsnelheid in combinatie met de hoogte belangrijk, zonder dat daarbij de windrichting verandert; uit deze situatie putten de golven hun energie. Als de overgang tussen de troposfeer en de daarboven gelegen stratosfeer niet te abrupt is, kunnen de golven tot grote hoogte in de stratosfeer aanwezig zijn. Lijgolven treden het hele jaar door op. De kans erop is in het winterhalfjaar echter groter dan ’s zomers, omdat het ’s winters harder waait en de atmosfeer dan vaker de juiste stabiliteit heeft. De geschikte meteorologische omstandigheden doen zich onder andere voor aan de voorzijde van een frontale zone en wanneer zich een zogeheten straalstroom boven bergachtig gebied bevindt.

WASBORDPATROON IN BEWOLKING ACHTER BERGEN EN EILANDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:47

Pagina 68

Wasboordpatroon achter de Zuid-Sandwicheilanden in het zuiden van de Atlantische Oceaan, 27 januari 2004. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:47

Pagina 69

Stof waait uit de Sahara over de Atlantische Oceaan. In het stof is boven zee een geribbeld wasbordpatroon zichtbaar. Datum: 1 januari 2005. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Meer over Saharastof in het volgende hoofdstuk.

Bewolking De lijgolven zijn in principe niet zichtbaar. Toch kunnen ze een patroon met wolkenribbels veroorzaken dat onder andere op van satellieten afkomstige hogeresolutiebeelden zichtbaar is. Dat is het geval als er in de toppen bewolking zit, terwijl er tegelijkertijd in de golfdalen geen bewolking aanwezig is. Zoâ&#x20AC;&#x2122;n situatie komt geregeld voor, doordat de lucht die zich in de golftoppen bevindt, omhoog is gebracht, is afgekoeld en daarbij oververzadigd geraakt kan zijn zodat er condensatie optreedt en er zich bewolking vormt. In de golfdalen bevindt zich juist lucht die is gedaald en daarbij is opgewarmd; daardoor is de relatieve vochtigheid lager geworden en

eventueel aanwezige bewolking mogelijk opgelost. De bewolking die onder deze omstandigheden in de golftoppen ontstaat, is veelal lensvormig; weerwaarnemers spreken van altocumulus lenticularis. Op satellietbeelden vormen achtereenvolgende lenswolken de wolkenribbels die leiden tot een wasbordpatroon. Achter vulkanische eilanden toont het wasbordpatroon grote gelijkenis met boeggolven van schepen. Naast bewolking kan ook stof het wasbordpatroon zichtbaar maken. De foto hierboven toont hiervan een voorbeeld.

WASBORDPATROON IN BEWOLKING ACHTER BERGEN EN EILANDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:47

Pagina 70

Saharastof veroorzaakt de bruine tinten in de bewolking boven onder andere Engeland en Schotland. De tint van de Noordzee ten noorden en noordwesten van de Waddeneilanden duidt op algenbloei (zie verder hoofdstuk 17). Datum: 15 april 2003. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

11.

20-06-2005

16:48

Pagina 71

Stofstormen

Van tijd tot tijd daalt er uit de lucht boven Nederland en België een geelbruin stof neer dat talrijke inwoners noopt vaker dan gewoonlijk ramen te lappen of de auto te wassen. Het stof is afkomstig uit de Sahara; een zuidelijke stroming over de Middellandse Zee en het West-Europese vasteland voert het in onze richting. Het stoftransport is op satellietbeelden goed waar te nemen. Daarop blijkt dat het Saharastof lang niet altijd onze kant op komt. Het waait bijvoorbeeld bij oostenwinden de Atlantische Oceaan op, richting Canarische Eilanden. Bij westenwinden stroomt het woestijnstof over Soedan, Eritrea, Ethiopië en de Rode Zee. De satellietbeelden maken aannemelijk dat de Sahara kan fungeren als bron voor stof in de atmosfeer. In de meteorologie noemt men de verzameling van dergelijke deeltjes, die overal – meestal minder zichtbaar

dan op bijgaand satellietbeeld – in grote concentraties in lucht aanwezig zijn, het atmosferisch aerosol. Metingen bevestigen dat woestijnen en andere droge gebieden, die gezamenlijk een derde deel van het landoppervlak beslaan, een belangrijke leverancier vormen van aerosoldeeltjes. Het gebied van de Sahara en de Sahel is van al die streken de grootste stofbron; andere bronnen zijn bijvoorbeeld Midden-Azië, het Arabisch Schiereiland, Australië en het zuidwesten van de Verenigde Staten.

Stofstormen Het stof wordt tijdens stofstormen van het aardoppervlak losgemaakt door de wind; dergelijke stormen komen ieder jaar voor, zij het in sterk wisselende frequentie en intensiteit. De minimaal vereiste wind-

Stof waait vanuit Egypte de Middellandse Zee op. Het groen van de vruchtbare Nijldelta contrasteert sterk met de geelbruine tinten van het dorre zand. Datum: 28 februari 2005. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

STOFSTORMEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

16:48

Pagina 72

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:46

Pagina 73

Saharastof boven het westelijk deel van de Middellandse Zee, 16 juli 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:46

Pagina 74

Stofwolk boven de Rode Zee, 16 juni 2004. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:46

Pagina 75

Saharastof onderweg naar de Canarische Eilanden. Datum: 17 februari 2003. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

snelheid voor het losmaken van het stof van het aardoppervlak hangt onder andere af van de samenstelling, de structuur en de vochtigheid van de bodem; de orde van grootte waaraan gedacht kan worden is windkracht vier op de standaardhoogte voor windwaarnemingen, tien meter boven het aardoppervlak. De diameter van de deeltjes die worden meegevoerd loopt sterk uiteen: van 0.1 tot 0.0001 millimeter. Het aantal stofdeeltjes kan in de buurt van de brongebieden oplopen tot enkele duizenden per kubieke centimeter. De deeltjes verblijven maximaal twee weken in de lucht en kunnen in die tijd een afstand afleggen van enkele duizenden kilometers. De uit de woestijnen afkomstige deeltjes kom je dan ook vrijwel overal ter wereld tegen; de verspreiding ervan is dus veel ruimer dan je bij het zien van stofwolken op satellietbeelden in eerste instantie geneigd zou zijn te concluderen. Zo wordt Saharastof aangetroffen tot in Ierland, Florida en Mexico-City, terwijl stof uit Azië de westkust van de Verenigde Staten kan bereiken. Het uit woestijnen afkomstige aerosol speelt een rol bij talrijke processen, zowel binnen de meteorologie als daarbuiten. Zo vormt het een van de belangrijkste bronnen van mineralen voor het leven in de oceaan en beïnvloedt het de ‘gezondheid’ van koraalriffen. Bij kinderen kan het woestijnstof de gezondheid eveneens beïnvloeden door ademhalingsmoeilijkheden te veroorzaken. Bovendien kunnen bepaalde types ziekten zich verspreiden doordat ziektekiemen zich aan het woestijnaerosol hechten en tot op grote afstand

worden meegevoerd. Het woestijnstof heeft ook gevolgen voor de chemische samenstelling van de atmosfeer door het absorberen van gassen en het afschermen tegen ultraviolette zonnestraling.

Klimaat Het atmosferisch aerosol, dat zoals gezegd voor een belangrijk deel afkomstig is van de woestijnen, doet ook van zich spreken in het onderzoek van weer en klimaat. Het aerosol absorbeert zonnestraling en verstrooit het zonlicht. Daardoor hangt de invloed op de warmtehuishouding van de dampkring niet alleen af van de eigenschappen van het aerosol, maar tevens van het terugkaatsingvermogen van het onderliggende aardoppervlak. Daarnaast is er een beïnvloeding van de warmtehuishouding via een wisselwerking met bewolking. Wolkenvorming, neerslagvorming en de optische eigenschappen van wolken hangen samen met het atmosferisch aerosol. Klimatologen die de invloed van woestijnstof op de warmtehuishouding van de aarde goed willen inschatten, moeten dus niet alleen weten hoeveel woestijnaersol er gemiddeld genomen in de lucht zit, maar ook waar het zich bevindt en hoe de wisselwerking met bewolking in zijn werk gaat. De hoeveelheid woestijnstof hangt bovendien af van de omvang van de stofbronnen. Door menselijke activiteit, zoals landbouw en ontbossing, is het ‘stofareaal’ op aarde in omvang toegenomen en neemt het nog steeds toe; sommige

STOFSTORMEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:46

Pagina 76

schattingen noemen dertig tot vijftig procent van het stof in de atmosfeer een direct gevolg van menselijk ingrijpen aan het aardoppervlak. Het stofareaal

reageert op eventuele klimaatveranderingen; het dijt uit bij verdroging en wordt minder effectief als het vaker regent.

Saharastof boven de Canarische Eilanden, 11 februari 2001. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project. Een detail uit dit beeld met wervels en andere effecten achter de Canarische Eilanden is te zien op pag. 64 bij hoofdstuk 9 (Bewolkingspatronen achter bergachtige eilanden).

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

12.

15:55

Pagina 77

As van vulkanen bedreigt vliegveiligheid

Vulkaanuitbarstingen vormen een dankbaar onderwerp voor satellietbeelden en ruimtefoto’s en leveren fascinerende plaatjes op. Voor de bemanningen en passagiers van vliegtuigen valt echter minder te genieten; de vulkanische as vormt een regelrechte bedreiging voor de vliegveiligheid. De berichtgeving over locaties en verwachte verplaatsing van deze aswolken maakt onderdeel uit van de meteorologische waarschuwingen voor het vliegverkeer, die verder melding maken van bijvoorbeeld tropische cyclonen, zware onweersbuien, stof- en sneeuwstormen, ijsaanzetting en turbulentie.

grootste asdeeltjes zijn 2 millimeter, de kleinste 0,001 millimeter. Om zich langere tijd in de atmosfeer te kunnen handhaven mogen ze niet groter zijn dan 0,01 millimeter. Het spul is keihard, lost niet op in water, heeft op oppervlakken waar het 1. Een stukje vulkanische as. mee in aanraking komt Duidelijk is te zien hoe ruw het een effect als ruw schuur- is. De aangegeven lengte papier en kan als het nat bedraagt 30 µm = 0.03 mm. is stroom geleiden. Vulkanische as wordt gevormd tijdens explosieve vulkaanuitbarstingen als gassen in het magma uitzetten en met bruut geweld ontsnappen. Een zelfde effect treedt op als magma in contact komt met water. De producten die een vulkaan uitstoot, vormen een kolom van vaak meer dan tien kilometer hoog. De grotere brokstukken en -stukjes komen gewoonlijk

Vulkanische as In tegenstelling tot wat de naam doet vermoeden, is vulkanische as geen verbrandingsproduct dat vergeleken kan worden met de as van verbrand hout, blad of papier. Het bestaat namelijk uit kleine, ruwe stukjes rots, mineralen en vulkanische glas (zie rechtsboven), of soms ook uit het veel kleinere vulkanisch stof. De

N ▲

▲

▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲

▲ ▲

▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲▲

▲

▲ ▲

▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲

Evenaar

▲ ▲

▲

▲ ▲▲

▲ ▲

▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲▲▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ Evenaar ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲▲▲▲ ▲▲▲▲▲▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲

▲ ▲

▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲▲ ▲ ▲

▲ ▲

▲ ▲ ▲

▲▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲

▲▲ ▲ ▲ ▲▲

▲

▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲

▲ ▲

▲

▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲▲ ▲▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲

▲ ▲▲ ▲

▲

▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲

▲

▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲▲ ▲ ▲

▲

▲ ▲ ▲ ▲

▲ ▲▲ ▲

▲▲ ▲ ▲

▲▲

▲

▲ ▲▲ ▲▲

▲▲ ▲

▲

▲ ▲

Actieve vulkanen.

AS VAN VULKANEN BEDREIGT VLIEGVEILIGHEID

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:46

Pagina 78

Aspluim tijdens een uitbarsting van de Etna, 30 oktober 2002. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:46

Pagina 79

binnen enkele kilometers van de krater op de grond terecht, maar vulkanische as en stof worden meegevoerd door de wind en vormt een eruptiewolk. Deeltjes in zo’n wolk kunnen duizenden kilometers afleggen en soms zelfs de hele aarde rondgaan. Zo dreef de aswolk van de Pinatubo op de Filippijnen in 1991 in nog geen drie dagen naar de oostkust van Afrika, een afstand van achtduizend kilometer. Wereldwijd zijn er 1500 vulkanen, waarvan er zeshonderd actief zijn. Per jaar zijn er ongeveer zestig vulkaanuitbarstingen; acht tot tien daarvan produceren aswolken die de hoogte bereiken waarop lijnvluchten plaatsvinden en die gemiddeld twintig dagen per jaar tot op vele honderden kilometers van een uitbarstende vulkaan een bedreiging vormen voor het vliegverkeer.

Gevaren De gevaren van vulkanische as blijken duidelijk uit een dramatisch voorval dat KLM-vlucht 867 overkwam op 15 december 1989. Het toetstel vloog op een van de drukke vliegroutes van Oost-Azië over het noordelijk deel van de Stille Oceaan naar Alaska en had daar als bestemming Anchorage. Tien uur nadat de op ongeveer 250 kilometer afstand van Anchorage gelegen Redoubt actief was geworden, begon de bemanning boven het Talkeetnagebergte met de afdaling. Kort daarna kwam de Boeing 747-400 in een aswolk terecht die niet op de radar van het toestel zichtbaar was en ook niet op die van de verkeersleiding. Daarop vielen alle vier motoren uit, waarmee tevens de instrumenten aan boord onbruikbaar waren geworden voorzover ze niet op batterijen werkten. Terwijl de bemanning driftig trachtte de motoren te herstarten en het buiten donker leek te zijn geworden – op wat oplichtende deeltjes, het zogeheten St. Elmusvuur, na – drong bruin stof het toestel binnen. Tevens ontstond er een penetrante zwavellucht. Vijf minuten lang viel het toestel met 231 doodsbenauwde passagiers naar beneden en verloor daarbij meer dan drie kilometer hoogte. Na zeven of acht pogingen de motoren te herstarten, kreeg de bemanning er twee weer aan de praat. Pas op twee kilometer boven het ruige, bergachtige en besneeuwde terrein lukte het, na veel verdere pogingen tot herstarten, alle vier motoren weer draaiend te krijgen. De ramen van de cockpit leken te zijn gezandstraald; je kon er niet meer doorheen kijken. Om iets te zien moesten de piloten naar opzij buigen en zo goed en zo kwaad als het ging door een zijraampje naar voren kijken. Gelukkig slaagde de bemanning erin het gloednieuwe, maar zwaargehavende toestel veilig aan de grond te zetten.

Een rookpluim ontsnapt uit de vulkaan Sakura-Jima op Japan (midden op het satellietbeeld. Meer naar links is een zogeheten wervelstraat van Von Kármàn te zien achter het Zuid-Koreaanse eiland Cheju (zie hoofdstuk 9, Bewolkingspatronen achter bergachtige eilanden). Datum: 7 december 1999. Satelliet: SeaStar. Instrument: SeaWifs. Bron: NASA. De motoren waren geheel afgeschreven en de totale schade bedroeg tachtig miljoen Amerikaanse dollars. Dergelijke voorvallen komen vaker voor, al gaat het er niet altijd zo spectaculair aan toe. Zo was in 1982 – toen een Boeing 747 van British Airways op 24 juni boven Indonesië in de aswolk van de op West-Java gelegen vulkaan Galunggung terechtkwam – al gebleken dat motoren kunnen uitvallen, dat instrumenten haperen of onjuiste waardes tonen en dat ramen van de cockpit en voorranden van vleugels, motoren en staartvlakken als het ware gezandstraald worden. Nog zo’n geval: tijdens een uitbarsting van de Guaga Pichincha in het Andes-gebergte in Ecuador landt er nog een Boeing 747-200 van Atlas Air op de nabijgelegen luchthaven van Quito, die vervolgens tien dagen dicht bleef. Zo’n landing is sowieso al riskant, omdat de landingsbanen bij een laagje vulkanische as en stof van slechts vijf millimeter dikte al te glad zijn voor veilige vliegoperaties. Om de schade die het vliegtuig in de aswolk had opgelopen, te herstellen en het toestel weer vliegklaar te maken, waren twee technici acht dagen fulltime in touw. Totaal zijn in de afgelopen decades meer dan negentig toestellen door aswolken van vulkanen gevlogen. Gelukkig vielen er in geen van die gevallen slachtoffers. Wel schatten experts de schade op minstens 250 miljoen dollar.

AS VAN VULKANEN BEDREIGT VLIEGVEILIGHEID

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:47

Pagina 80

Aswolk boven de vulkaan Ruang, IndonesiĂŤ, 25 september 2002. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:47

Pagina 81

Detectie Het lijkt vrij eenvoudig met gedetailleerde satellietbeelden zoals die hierbij zijn afgebeeld, wolken met vulkanische as te lokaliseren en het vliegverkeer te waarschuwen. Toch voldoet het huidige systeem van waarnemingssatellieten niet aan de vereisten die de gebruikers in de luchtvaart daaraan stellen. Dat komt doordat de diverse gebieden op aarde slechts een of enkele malen per dag met de getoonde detaillering in beeld gebracht kunnen worden. Bij de uitbarsting van 1980 van de St. Helens in de staat Washington in de VS had de aswolk slechts vijf minuten nodig om de hoogte te bereiken waarop het luchtverkeer plaatsvindt; in die tijd legt een lijnvliegtuig 65 kilometer af. Daarom wil men al binnen vijf minuten worden gewaarschuwd. Met het thans beschikbare netwerk van satellieten is een dergelijke waarschuwingssnelheid niet mogelijk. Satellieten boven de evenaar, zoals de Europese METEOSAT’s en de Amerikaanse GOES-satellieten, leveren hun data gewoonlijk ‘slechts’ eenmaal per

halfuur. Om de vulkanische as goed te kunnen zien, is een nabewerking nodig die gebruikmaakt van satellietmetingen met verschillende golflengten, veelal in het infrarood; met het uitvoeren van die nabewerking is ook tijd gemoeid. Met de Total Ozone Spectrometer (TOMS), waarmee verscheidene polaire satellieten zijn uitgerust, kan vulkanische as eveneens worden opgespoord, maar ook hier is de frequentie te laag en wordt zeker geen waarschuwingstijd gehaald van vijf minuten. Er is dan ook aanvullende informatie nodig vanaf de grond. Voor een aantal vulkanen is dat geen probleem; die worden door vulkanologen vanaf nabijgelegen waarnemingsposten onafgebroken in de gaten gehouden. Bij sommige vulkanen staan bovendien al webcams, maar bij de meeste andere is dat niet het geval. Daar kan in de toekomst apparatuur worden geplaatst die vulkanische as detecteert volgens hetzelfde principe dat de satellieten gebruiken. Verder wordt er ook gewerkt aan instrumenten met infraroodsensoren die op vliegtuigen geplaatst kunnen worden. Men verwacht dat zo’n apparaat vulkani-

Aswolk na een uitbarsting van de vulkaan Anathan in de Stille Oceaan, een van de eilanden van de Marianen. Datum: 6 april 2005, 00.35 UTC, ongeveer zes uur na het begin van de uitbarsting. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:47

Pagina 82

Vulkanische as van een eerdere uitbarsting is door een stevige wind opgepikt, zodat zich opnieuw een aswolk vormt boven de Golf van Alaska en het eiland Kodiak. De as is uiteraard net zo gevaarlijk als de as van een actieve vulkaan. Datum: 21 september 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. sche as kan zien tot op tachtig kilometer afstand; daarmee krijgen de piloten voldoende tijd om van koers te veranderen en andere vliegtuigen te waarschuwen. Voor zoâ&#x20AC;&#x2122;n apparaat is ongetwijfeld een goede markt. Zo zijn er elke dag driehonderd transatlantische vluchten tussen Europa en Noord-Amerika die dicht langs IJsland komen, waar zich meer dan zeventig vulkanen bevinden. Boven het noordelijk deel van de Stille Oceaan, waar het vliegverkeer plaatsvindt tussen Oost-AziĂŤ en Alaska, is het ongeveer even druk; de vliegroutes liggen boven of in de buurt van ongeveer honderd vulkanen in Japan, Rusland en Alaska.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Waarschuwingen Incidenten zoals hierboven beschreven, sloegen in de luchtvaartwereld in als en bom. Vooral het bijnaongeluk met het KLM-toestel in 1989 gaf de aanzet tot talrijke maatregelen ter verhoging van de vliegveiligheid. Tot nog toe waren er geen slachtoffers te betreuren en dat wil men graag zo houden. Piloten en vluchtplanners proberen dan ook koste wat het kost aswolken van vulkanen te mijden. Zo doet de KLM alleen overdag vliegvelden aan in Ecuador, waar vulkanen van de Andes naast of op geringe afstand van de velden liggen; de piloten kunnen eventuele vulkanische activiteit dan direct zien en de vereiste actie ondernemen. Men is tijdens alle vluchten extra op

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:47

Pagina 83

Aspluim op het schiereiland Kamchatka, Oost-Rusland. Datum: 10 oktober 2004. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

zijn hoede bij verschijnselen als elektrische ontladingen (St. Elmusvuur), het binnendringen van donkerbruin stof in de cockpit of de cabine, een zwavellucht, ongebruikelijk scherpe schaduwen van de landingslichten op wolken, problemen met de motoren en het teruglopen van de door de boordinstrumenten aangegeven vliegsnelheid. Al deze verschijnselen kunnen duiden op vulkanische as. Mocht een toestel toch nog onverhoopt een aswolk binnenvliegen, dan zal men de wolk zo snel mogelijk weer verlaten, desnoods door rechtsomkeert te maken. Verder zal men in de wolk zo min mogelijk motorvermogen vragen en landen op het dichtstbijzijnde vliegveld. Piloten en vluchtplanners maken gebruik van de speciale berichtgeving over wolken met vulkanische as, die internationaal is opgezet. Doordat de verplaatsing van de aswolken wordt bepaald door de wind, lag het voor de hand om de waarschuwingen voor dit verschijnsel op te dragen aan meteorologische diensten en onderdeel te maken van de routinematige meteorologische berichtgeving. Samenwerking met waarnemingsstations van vulkanen en met de luchtverkeersleiding blijft echter geboden. Om dit te regelen werden in 1995 op een bijeenkomst van de Internationale Organisatie voor Burgerluchtvaart (ICAO) in Darwin (AustraliĂŤ) Adviescentra voor vulkanische as (VAACâ&#x20AC;&#x2122;s) in het leven geroepen, die elk verantwoordelijk zijn voor de berichtgeving over een bepaald gebied van het aardoppervlak. Zij dragen er zorg voor dat de waarschuwingen voor vulkanische as via de in de luchtvaart gebruikelijke kanalen terechtkomen bij

de belanghebbenden. Ook leveren ze prognoses over de verplaatsing van de aswolken.

Niet alleen luchtvaart As van vulkanen brengt niet alleen voor de luchtvaart gevaar en overlast. Dat bleek bijvoorbeeld in het oosten van de Amerikaanse staat Washington tijdens de uitbarsting van de St. Helens in 1980, toen de donkere wolken die zich boven het gebied samenpakten geen onweerswolken bleken te zijn, maar aswolken. We zagen reeds dat onder dergelijke omstandigheden start- en landingsbanen glad worden; hetzelfde geldt voor autowegen. Bij snelheden van tien kilometer per uur of meer warrelt er bovendien zoveel stof op dat het zicht wordt belemmerd en er zich ook daardoor verkeersongevallen voordoen. Door het gewicht van het as storten daken in. Nat vulkanische as is extra zwaar en bovendien geleidend; dit kan kortsluiting veroorzaken in apparatuur en transformatoren van hoogspanningsleidingen. Het as verstopt luchtfilters, waardoor apparaten oververhit raken en uitvallen. Verder veroorzaakt het as ademhalingsproblemen, brengt het schade aan landbouwgewassen en vormt het een bedreiging voor met name grazend vee, dat verhongert, uitdroogt of vergiftigd raakt.

AS VAN VULKANEN BEDREIGT VLIEGVEILIGHEID

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:47

Pagina 84

13. Rook van bosbranden en andere vormen van luchtverontreiniging In de vorige hoofdstukken zagen we reeds dat de lucht in de dampkring allerlei verontreinigingen bevat. Woestijnen zijn een bron van stof- en zanddeeltjes in de atmosfeer (hoofdstuk 11) en vulkanen leveren as (hoofdstuk 12). In dit hoofdstuk komen verdere verontreinigingsbronnen aan bod. De belangrijkste daarvan zijn de bos- en natuurbranden die in lange, hete en droge zomers herhaaldelijk in het nieuws zijn. Daarnaast raakt de lucht bij bepaalde weersituaties verontreinigd door menselijke activiteiten, zoals industrie en verkeer.

Vuurdriehoek Bos- en natuurbranden doen zich voor als aan drie vereisten is voldaan, de zogeheten vuurdriehoek (zie tekening linksonder). Dezelfde voorwaarden gelden overigens ook voor andere branden. Allereerst moet er voldoende brandstof zijn. Daarnaast is er zuurstof nodig. Tenslotte moet de temperatuur hoog genoeg zijn om ontbranding te doen plaatsvinden. Het weer speelt bij het vervullen van elk van deze voorwaarden een belangrijke rol. Een bos bevat natuurlijk altijd voldoende hout, maar dat moet wel droog genoeg zijn om te kunnen branden. Droog

hout, met hooguit een of twee gewichtsprocent water, ontbrandt bijna net zo makkelijk als benzine; nat hout met vijftien tot twintig procent vocht wil nauwelijks branden. Dat komt doordat hout ontvlamt bij 390 graden, een temperatuur die veel hoger ligt dan het kookpunt van water. Daardoor moet eerst alle water verdampt zijn, voor de ontbrandingstemperatuur kan worden bereikt. Vandaar dat tijdens een langdurige droogteperiode de kans op bosbranden in de loop van de tijd toeneemt. Hoe hoger de temperatuur en hoe lager de vochtigheid van de lucht, des te sneller vindt de uitdroging van het bos plaats. De fijne brandstoffen, zoals grassen, blad, naalden en kleine takjes drogen al in enkele uren, maar bij het grovere hout duurt dit dagen of zelfs weken. De kans op een bosbrand hangt daardoor mede af van het weer tot twee of meer weken terug. Ook bij het vervullen van de tweede voorwaarde, voldoende zuurstof, is het weer belangrijk. De lucht die de zuurstof bevat, wordt namelijk aangevoerd door de wind; hoe harder het waait, des te meer zuurstof komt er beschikbaar. De wind kan ook een rol spelen om

N ▲

■

Hamburg Londen ■

ch Lu

tte

Vuur

■ Keulen

Parijs ■

■

Milaan Marseille ■

Brandstof De vuurdriehoek.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Concentraties van stof- en roetdeeltjes kleiner dan een honderdste millimeter in de atmosfeer, 23 maart 2003. Oranje duidt op hoge concentraties, blauw op lage. De foto op de rechter pagina is het bijbehorende satellietbeeld. Bron: Universiteit van Keulen.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:47

Pagina 85

Verontreinigde lucht boven Groot-BrittanniĂŤ, Ierland en het aansluitende zeegebied. Door de grauwsluier heen blijft het landoppervlak redelijk goed zichtbaar. De rode punten in het oosten van Ierland bij Dublin, in het westen bij Galaway in Wales, ongeveer 60 km ten zuidwesten van Liverpool, markeren vuren, waarvan de rook zich bij de reeds aanwezige luchtverontreinigingen voegt. De verontreinigde lucht wordt als het ware in de wervel gezogen van de depressie voor de westpunt van Bretagne. Een kaartje met gemeten concentraties van de luchtverontreiniging is gegeven als figuur b. Datum: 23 maart 2003. Satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:48

Pagina 86

Bosbranden in Portugal en Spanje tijdens de droge hete zomer van 2003. Datum: 4 augustus 2003. De vuurhaarden zijn rood gemarkeerd. Satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:48

Pagina 87

Natuurbranden, aangestoken door blikseminslag en door pyromanen, bedreigen de buitenwijken van Sydney op 25 december 2001. De vuurhaarden zijn rood gemarkeerd. Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

aan de derde voorwaarde te voldoen: hij voert soms vonken of andere brandende materialen van een gewone brand, een barbecue of een kampvuur mee naar plaatsen waar een bosbrand kan ontstaan. Een bos kan door blikseminslag eveneens in brand raken; in Noord-Amerika is dat de oorzaak van veertig procent van alle bosbranden.

Wind en weer De wind is meer dan alleen leverancier van zuurstof. Hij helpt bij het drogen van de brandstof en speelt een belangrijke rol bij de uitbreiding van het vuur. Zo voert hij de hete lucht van de plaats waar de brand woedt naar het gebied waarheen de brand zich gaat

uitbreiden. Verder doet de wind de vlammen naar voren overhellen, zodat ook de warmtestraling van de vlammen voorwerk kan verrichten voor een uitbreiding van de brand. Dit stralingseffect wordt nog versterkt op berghellingen, waartegen een bosbrand dan ook razendsnel op kan kruipen. Ten slotte voert de wind, zoals reeds genoemd, soms vonken en lichte, brandende materialen uit het brandende bos naar plaatsen waar nog geen brand is uitgebroken. De wind be誰nvloedt de intensiteit van de brand, bepaalt in welke richting het vuur zich uitbreidt en speelt ook een rol bij hoe snel dat zal gebeuren; de snelheid waarmee een vuur zich uitbreidt, kan uiteenlopen van bijna nul tot ruim 6,5 meter per seconde. Daardoor is het, ook al voor de veiligheid van de brandbestrijders,

ROOK VAN BOSBRANDEN EN ANDERE VORMEN VAN LUCHTVERONTREINIGING

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:48

Pagina 88

Een stevige oostenwind doet de blauwgrijze rook van bosbranden in CaliforniĂŤ, Verenigde Staten, uitwaaieren over de Stille Oceaan. De vuurhaarden zijn rood gemarkeerd. Datum: 12 oktober 2004. Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:48

Pagina 89

Ten zuiden van de Alpen ligt in Noord-Italië de Povlakte. Deze is berucht om de perioden van luchtverontreiniging die daar geregeld optreden. De verontreinigde lucht ligt als een grijs waas over het gebied. Datum: 9 februari 2005. Satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. van het grootste belang de wind en de veranderingen daarin precies te kennen en te voorspellen. Daarbij moet met allerlei meteorologische factoren rekening worden gehouden. Zo werken veranderingen in het grootschalige luchtdrukpatroon door in veranderingen in de wind. Bij frontpassages kan de wind bovendien aanwakkeren, vlageriger worden en vrij plotseling van richting veranderen. Ook buien gaan vaak vergezeld van een vlagerige, sterk veranderlijke wind, zelfs op plaatsen waar geen regen valt. Daarnaast doen bosbranden zich geregeld voor in gebieden met lokale winden. Zo treden ze veelal op in de buurt van de kust; dat was in de extreem droge en hete zomer van 2003 bijvoorbeeld het geval in ZuidFrankrijk, Portugal (foto’s op pag. 86 en 90) en Australië (foto pag. 87; zie ook de foto op pag. 106-107, hoofdstuk 16). Bij het invallen van de zeewind verandert de wind plotseling van richting. Berggebieden kennen hun eigen windcirculaties, zoals de föhn, een soms dagenlang stevig doorstaande warme en droge wind

achter grote bergketens. Verder waaien hellingwinden overdag langs de door de zon verhitte berghellingen omhoog en kunnen zo bosbranden eveneens een flinke impuls geven. Tevens is de temperatuuropbouw van de atmosfeer van belang. In een stabiele atmosfeer zijn de branden minder hevig dan in een onstabiele. Dat komt doordat in een stabiele atmosfeer stijgende luchtbewegingen worden tegengewerkt. Daardoor neemt het luchtaanzuigend, ventilerend vermogen van het vuur af. Vaak verandert het temperatuurprofiel van de atmosfeer in de loop van de ochtend van stabiel naar onstabiel. Op dat moment trekt de wind aan en neemt de relatieve vochtigheid af. Bovendien loopt de temperatuur naarmate de dag voortschrijdt verder op, zodat het vuur overdag aanwakkert. In de avond en nacht vindt een overgang van onstabiel naar stabiel plaats, waarbij de wind weer afneemt en het vuur minder kansen krijgt. Doordat in de loop van de nacht ook de temperatuur daalt en de vochtigheid toeneemt, is de kans om een

ROOK VAN BOSBRANDEN EN ANDERE VORMEN VAN LUCHTVERONTREINIGING

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:48

Pagina 90

Rook van een bosbrand in Portugal (rechtsboven in beeld) waaiert uit over de Atlantische Oceaan. De vuurhaarden zijn rood gemarkeerd. Tegelijkertijd bevindt zich boven de Atlantische Oceaan uit de kust van Marokko bruinachtig Saharastof (zie hoofdstuk 11, Stofstormen). Midden links in beeld is door de stofdeken heen Madeira te zien; linksonder liggen de Canarische Eilanden. Datum: 13 september 2003. Satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:49

Pagina 91

vuur onder controle te krijgen in de vroege ochtend het grootst. De bosbranden tonen dus niet alleen een jaarlijkse gang, met de meeste branden in het zomerseizoen, maar ook een dagelijkse gang. Om het vuur te doven moet ten minste een van de elementen van de vuurdriehoek onschadelijk worden gemaakt: de brandstof moet opraken, de zuurstoftoevoer stagneert of de temperatuur zakt onder de ontbrandingstemperatuur, bijvoorbeeld door bluswater.

Eigen regime De samenhang tussen weer en bosbranden is ingewikkeld doordat niet alleen het weer invloed heeft op de bosbranden, maar de bosbranden op hun beurt ook het kleinschalige weer mede bepalen. Dat maakt de branden extra grillig en hindert de bestrijding. Dit grillige gedrag resulteert soms in onverwacht snelle uitbreiding van de brand. Verder kan de brand zich

van het aardoppervlak verplaatsen naar de boomkruinen, waar het vuur zich zeer snel kan voortplanten. Er zijn bij deze zogeheten kruinbranden vlamlengtes waargenomen van vijftig meter, terwijl het vuur zich met een snelheid van 3,5 meter per seconde voorwaarts verplaatste. Tegen zoveel geweld zijn de brandgangen in de bossen niet opgewassen. De kruinbranden verbruiken veel meer brandstof dan de oppervlaktebranden, zijn veel heter en brengen de verbrandingsproducten hoger in de atmosfeer. In het brandende gebied treden verder soms ‘vuurhoosjes’ op, te vergelijken met de stof- en zandhoosjes die vaak te zien zijn boven heet en droog zand. Deze vuurhoosjes kunnen honderden meters hoog zijn en brandend materiaal ver omhoog voeren, dat vervolgens op grote afstand neerkomt en nieuwe branden veroorzaakt. Het deels afgebrande bos toont soms de sporen van andere opgetreden luchtcirculaties. Zo komen er lijnvormige patronen voor met afwisselend

Een grauwsluier van verontreinigde lucht bedekt China, waar ’s winters steeds meer kolen en hout worden verstookt. Een stevige wind blaast de verontreinigingen ook naar zee en brengt tevens het water van de Gele Zee in beroering. Opwellend sediment geeft het zeewater lichtbruine en turkooise tinten (zie ook hoofdstuk 17, Kleurrijk oceaanwater). Het sediment, deels afkomstig uit de Jangtsekiang, kleurt het kustwater soms zo bruin dat het nauwelijks nog te onderscheiden is van het vasteland. Achter Korea en Japan zijn wervelpatronen zichtbaar (zie hoofdstuk 9, Bewolkingspatronen achter bergachtige eilanden). Datum: 15 februari 2004. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

ROOK VAN BOSBRANDEN EN ANDERE VORMEN VAN LUCHTVERONTREINIGING

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:49

Pagina 92

verbrande en niet verbrande delen bos, die grote gelijkenis vertonen met het patroon van wolkenstraten (zie hoofdstuk 6).

Branden schering en inslag Bos- en natuurbranden zijn een ‘normaal’ natuurverschijnsel; ook zonder menselijk ingrijpen doen ze zich voor. Dit laat natuurlijk onverlet dat sommige bosbranden met opzet kunnen zijn aangestoken. De branden schonen het bos op en maken ruimte voor nieuwe bomen of struikgewas. Er zijn zelfs dennensoorten die zich voortplanten met behulp van bosbranden: de hitte maakt de zaden vrij en het nieuwe zaaigoed heeft alle licht en ruimte om zich te ontwikkelen. Bij natuurlijke branden gaat jaarlijks minstens een miljoen vierkante kilometer bos verloren. Veel branden laat men gewoon uitwoeden; er is geen geld om elke brand ver van de bewoonde wereld te bestrijden. Zo bedraagt het areaal aan bos in Noord-Amerika en op het Euraziatische continent boven de 48e breedtegraad naar schatting 14,3 miljoen vierkante kilometer; het is daarmee veel te groot om onafgebroken brandvrij te houden. In Canada woeden gemiddeld negenduizend bosbranden per jaar; het is ondoenlijk die allemaal te bestrijden. Naast de natuurlijke branden zijn er ook nog de aangestoken branden. Sinds mensenheugenis worden ze gebruikt om bouwland op te schonen en er voedingstoffen aan toe te voegen. Verder dienen ze om bossen te verwijderen voor ander gebruik dan natuur of bosbouw. Ook worden branden wel ingezet bij het beheer van de bossen, bijvoorbeeld om verjonging mogelijk te maken of om ‘brandstof’ te verwijderen en zo oncontroleerbare bosbranden in de toekomst te voorkomen. De schattingen over de hoeveelheid bos- en grasland die door de mens wordt afgebrand, lopen uiteen van 0,5 tot 8,2 miljoen vierkante kilometer per jaar.

Luchtverontreiniging Niet alleen bosbranden brengen verontreinigende stoffen in de atmosfeer. Ook door activiteit van de industrie en door het verkeer raakt de atmosfeer verontreinigd, vooral tijdens langdurige perioden met zonnig en rustig weer. Deze hangen vaak samen met krachtige, standvastige hogedrukgebieden. De luchtdrukverschillen zijn in de buurt van hogedrukcentra gewoonlijk klein; daardoor staat er weinig wind en krijgt het weer zijn rustige karakter. Het ontbreken van bewolking is een gevolg van het optreden van dalende luchtbewegingen in het gebied waar de hogedrukzo92

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

ne haar invloed doet gelden. Dalende lucht warmt op en droogt daardoor uit, zodat eventueel aanwezige bewolking op den duur verdwijnt. Schaduwzijde van het zonnige weer is een toenemende kans op luchtverontreiniging; deze treedt op in de onderste honderden meters van de atmosfeer, de zogeheten atmosferische grenslaag. De dalende bewegingen in het hogedrukgebied warmen uitsluitend de lucht boven de grenslaag op; in een grenslaag kan zich vooral ’s winters of boven de oceanen dan ook wél bewolking of mist handhaven. Net boven de grenslaag is het een paar graden warmer dan erin; men spreekt in zo’n geval van een inversie aan de bovenkant van de grenslaag. Een inversie gaat stijgende luchtbewegingen tegen en verhindert daarmee tevens de uitwisseling tussen de lucht in de grenslaag en die erboven; ze vormt al het ware een deksel op de grenslaag. Verontreinigingen die zich in de grenslaag bevinden, kunnen daaruit niet naar boven toe ontsnappen, zodat de concentraties ongewenste stoffen hoog blijven. De zwakke wind kan de verontreinigingen niet snel afvoeren, waardoor verdere ophoping van verontreinigingen plaatsvindt. Dit proces gaat door tot de weersomstandigheden veranderen. Sommige gebieden zijn extra gevoelig voor zich ophopende luchtverontreiniging, zoals vlaktes met veel industrie die zijn ingesloten door gebergten. De Povlakte is een bekend voorbeeld (foto pag. 89). De meeste luchtverontreiniging is afkomstig van menselijke bedrijvigheid in de grenslaag. Vooral de grote steden, met hun concentraties aan industrie en hun verstikkende verkeersstromen, vormen een bron van verontreinigingen. Vaak gaat het om stoffen die gezondheidsrisico’s met zich meebrengen. Veelal zijn het gassen die stank verspreiden, irritaties teweegbrengen aan huid en slijmvliezen of zelfs kankerverwekkend zijn. Naast gassen worden ook stof- en roetdeeltjes in de dampkring gebracht. Vooral dieselmotoren staan in dit opzicht in een kwade reuk. Onder het mooi-weerscenario kunnen verontreinigingen geruime tijd gevangen blijven in de grenslaag. Daarbinnen verplaatsen ze zich wel, vaak over grote afstanden, zodat ook het niet-stedelijk gebied met luchtverontreiniging te kampen krijgt. De gasvormige verontreinigingen zijn meestal kleurloos en met het blote oog niet te zien; ze zijn evenmin waarneembaar op satellietbeelden. Voor de stof- en roetdeeltjes ligt dit anders. Ook al zijn ze heel klein en beperkt men zich bij de metingen tot deeltjes kleiner dan een honderdste millimeter, ze zijn toch zichtbaar doordat ze heiigheid veroorzaken en het zicht doen afnemen. Vanuit een satelliet is de met deeltjes vervuilde lucht waarneembaar (foto pag. 85).

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:49

Pagina 93

14. Vliegtuigwolken ‘In onze tijd van druk vliegverkeer is de vorming van vliegtuigwolken een verschijnsel dat ons allen vertrouwd is geworden,’ zo schreef de bij sterrenkundigen en meteorologen bekende professor Minnaert in 1975 in het tweede deel van De Natuurkunde van ’t vrije veld. Uit zijn beschrijving van het verschijnsel kun je opmaken dat hij met veel plezier de vorm en het gedrag van deze kunstmatig opgewekte bewolking heeft bestudeerd. Inmiddels is het vliegverkeer drastisch toegenomen. De vertrouwdheid met vliegtuigwolken is er nog steeds, maar het enthousiasme is tanende. In de komkommertijd tijdens de zomervakantie bevatten de opiniepagina’s van de dagbladen geregeld inzendingen van lezers die door het verschijnsel een zonnige dag aan hun neus voorbij zien gaan. Ook wie de sterrenhemel wil waarnemen, is niet blij met de extra bewolking die de vliegtuigen veroorzaken. Daarnaast zijn de contrails, zoals de vliegtuig-

Vliegtuigwolken. Foto: Kees Floor.

wolken ook wel genoemd worden, in een kwaad daglicht komen te staan door een mogelijke rol bij klimaatveranderingen. Vliegtuigwolken hangen op vlieghoogte, zo’n acht tot twaalf kilometer hoog; ze ontstaan in delen van de dampkring waar het min veertig graden is of kouder. De vliegtuigwolken bestaan dan ook hoofdzakelijk uit ijskristallen. De vereiste vlieghoogte werd voor de eerste maal bereikt in de Eerste Wereldoorlog; de oudste waarnemingen van vliegtuigwolken dateren van 1915. Sinds de jaren zestig van de vorige eeuw zijn ze een geregelde verschijning geworden aan de hemel. Vanaf dat moment is het vliegverkeer per jaar gemiddeld negen procent toegenomen. Vliegtuigwolken beginnen op een afstand van tien tot dertig meter achter de motoren van het toestel (foto pag. 94 boven) en kunnen onder daarvoor gunstige

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:49

Pagina 94

Vliegtuigwolken beginnen op een afstand van tien tot dertig meter achter de motoren van het toestel. Foto: Brian Barnett, NASA.

omstandigheden tientallen tot honderden kilometers lang worden. Daardoor zijn ze soms ook urenlang zichtbaar.

Satellietbeelden De condensatiesporen van vliegtuigen zijn op satellietbeelden geregeld waar te nemen, vooral als ze zich aftekenen tegen een contrasterende ondergrond. Meestal gaat het om rechtlijnige, dunne strepen. Evenals een waarnemer vanaf het aardoppervlak door verwaaiende vliegtuigwolken heen de blauwe hemel kan zien, is van boven af het aardoppervlak zichtbaar door de uitwaaierende contrails. Als de vliegtuigwolken zich boven andere wolken bevinden, zijn ze niet of nauwelijks te zien, tenzij ze een schaduw werpen op die onderliggende bewolking. Naast de gewone, rechtlijnige vliegtuigwolken, worden in uitzonderlijke gevallen, afhankelijk van vluchtpatroon en wind, ook spiraalvormen waargenomen. De foto op pag. 96 linksonder geeft een voorbeeld. Zo’n patroon ontstaat als het vliegtuig ‘in de holding’ hangt en rondjes vliegt. Zonder wind zou een cirkelvormige contrail te zien zijn, met wind ontstaat een spiraal. In het getoonde voorbeeld stond er op de vlieghoogte van ongeveer negen kilometer een noordelijke wind van 110 kilometer per uur.

trails; van haloverschijnselen is namelijk bekend dat ze zich uitsluitend voordoen in ijskristallen. Toch vormen zich in de waterdamp die bij de verbranding in de motoren vrijkomt, eerst waterdruppeltjes. Dat komt doordat ijskristallen alleen direct uit waterdamp kunnen ontstaan met behulp van zogeheten sublimatiekernen en die zijn vrij zeldzaam. Ook bij de vorming van wolkendruppeltjes zijn kernen nodig, maar deze zogenoemde condensatiekernen zijn meestal

Ontstaan Vliegtuigwolken bestaan grotendeels uit ijs. Dat blijkt zowel uit metingen ter plekke als uit het optreden van bijzonnen en andere haloverschijnselen in de con94

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Vliegtuigwolken boven het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan bij Labrador, Newfoundland. Datum: 7 mei 1999. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:49

Pagina 95

overvloedig aanwezig: zelfs buiten de uitlaatgassen van vliegtuigen bevat lucht gewoonlijk al zoâ&#x20AC;&#x2122;n honderd condensatiekernen per kubieke centimeter die geschikt zijn om druppelvorming op gang te brengen. Bovendien vraagt de directe overgang van waterdamp naar ijs om een hogere luchtvochtigheid dan de overgang van waterdamp naar vloeibaar water, dus is de keuze voor de atmosfeer niet zo moeilijk. De waterdruppeltjes kunnen ontstaan doordat de lucht in de warme, vochthoudende uitstoot van de vliegtuigmotoren bij menging met de koude omgevingslucht tijdelijk oververzadigd raakt ten opzichte van waterdamp. De waterdruppeltjes bevriezen overigens snel; bij temperaturen van min veertig of daaronder zijn daarvoor geen vrieskernen meer nodig. Zolang er nog vloeibaar water in het condensatiespoor aanwezig is, groeien de ijskristallen aan ten koste van de overgebleven wolkendruppeltjes. Boven ijs is de dampspanning namelijk lager dan boven vloeibaar water; ijs trekt daardoor als het ware de waterdamp bij de waterdruppeltjes naar zich toe. Na verloop van tijd is er in de vliegtuigwolk geen vloeibaar water meer over.

Vliegtuigwolken met hun schaduwen boven het Bovenmeer en het Michiganmeer en omgeving, 9 oktober 2000. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

Vliegtuigwolken boven Het Kanaal, 9 december 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

20-06-2005

17:50

Pagina 96

Vliegtuigwolken boven de Noordzee. De tinten van het zeewater rond Denemarken wijzen op algenbloei (zie hoofdstuk 17: Kleurrijk oceaanwater). Datum: 1 juni 2004. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Spiraalvormige vliegtuigwolk boven de Duitse Bocht, 22 mei 1998, 1236 UT. Opname van de Amerikaanse weersatelliet NOAA 14. Beeldbewerking DLR Institut f체r Physik der Atmosph채re, Oberpfaffenhofen, Duitsland.

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Het verschil in dampspanning boven water en boven ijs maakt ook dat ijskristallen kunnen overleven in gebieden waar waterdruppeltjes verdampen en waar het dus, afgezien van de condensatiesporen van de vliegtuigen, onbewolkt is. Vliegtuigwolken die zich lang handhaven, bevinden zich steeds in lucht die oververzadigd is voor ijs, maar nog niet verzadigd voor vloeibaar water. Als de lucht wel verzadigd zou zijn ten opzichte van vloeibaar water, zou er allang bewolking zijn. De voor de vorming van vliegtuigwolken vereiste omstandigheden komen in de atmosfeer op vlieghoogte geregeld voor: naar schatting tien tot twintig procent van de tijd. De contrails treden vooral op in een zone direct voor het gebied van de hogere bewolking van een warmtefront. Daarnaast doen ze zich voor aan de zuidzijde van de zogeheten straalstroom en zo nu en dan tevens in heldere lucht ver weg van depressies.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:51

Pagina 97

15. Scheepswolken Vliegtuigen zijn niet de enige veroorzakers van condensatiestrepen. Naast het vliegverkeer levert ook de scheepvaart zijn ‘bijdrage’. Bij rustig weer aan de flank van hogedrukgebieden boven de oceaan laten schepen namelijk af en toe wolkensporen achter. De sporen zijn langwerpig, waaieren enigszins uit, lijken soms wat te zigzaggen en hebben daardoor wel wat weg van rookpluimen. Ze lijken zich weinig aan te trekken van de heersende windrichting. De scheepswolken kunnen tot duizend kilometer lang worden en variëren in breedte van enkele kilometers, dicht bij het schip, tot enkele tientallen kilometers op grotere afstand. De wolkenpluimen blijven enkele uren tot enkele dagen in tact. Op satellietbeelden zijn ze geregeld te zien, waarmee zelfs schepen die zich onder bewolking proberen te verschuilen tegen spionagesatellieten, hun aanwezigheid verraden. Daar was de Amerikaanse marine natuurlijk niet zo blij mee; vandaar dat ze reeds in de jaren zeventig van de vorige eeuw onderzoek begon te verrichtten of te financieren naar het optreden van dit verschijnsel. De weersomstandigheden waaronder scheepswolken ontstaan, konden zo verder worden vastgelegd. Naast de reeds genoemde nabijheid van een hogedrukgebied en de zwakke tot matige wind bleek een hoge luchtvochtigheid vereist van negentig procent of meer. Het zeewater is dan meestal net iets warmer dan de lucht erboven. Vaak is het enigszins mistig of zit er een dunne laag bewolking – in het meteorologisch jargon stratus

Scheepswolken boven de Noordzee, 30 maart 2004. Bron: NOAA/Institut für Meteorologie, Freie Universität, Berlijn.

of stratocumulus – op geringe hoogte. Soms valt er uit de stratocumulus wat lichte motregen. In gevallen waarin het temperatuurverloop met de hoogte kon worden vastgesteld, bleek er een dunne, onstabiele en vochtige luchtlaag boven de oceaan aanwezig: de zogenoemde maritieme grenslaag. Aan de bovenzijde daarvan blijft de temperatuur constant of neemt ze zelfs iets toe, een zogeheten inversie. Deze inversie wordt veroorzaakt door dalende luchtbewegingen die kenmerkend zijn voor hogedrukgebieden en heet daarom ook wel subsidentie-inversie. Eventuele stratus- of stratocumulusbewolking bevindt zich net a

➤

na 5 min.

na 1 uur

➤

na 2 uur

na 4-16 uur

De vorming van scheepswolken in zijaanzicht (boven) en achteraanzicht (onder): a. De verbrandingsgassen van scheepsmotoren zijn warmer dan de omringende lucht en stijgen langzaam op naar de bovenkant van de maritieme grenslaag. b. De verbrandingsproducten van de scheepsmotoren bevatten onder andere zwaveldioxide, dat hygroscopische sulfaatdeeltjes kan vormen. De sulfaatdeeltjes fungeren als werkzame condensatiekernen. Het aantal druppeltjes in de wolk neemt daardoor toe en de wolk gaat meer zonlicht terugkaatsen. c. Verdere uitbreiding en uitdunning van het wolkenspoor naar boven toe wordt tegengegaan door de subsidentie-inversie, die als een deksel op de maritieme grenslaag ligt. Soms ontstaan aan beide zijden van het wolkenspoor neerwaartse bewegingen die de eventueel aanwezige bewolking naast de scheepswolken doen verdwijnen. d. Als het proces van wolkenvorming enige tijd heeft geduurd, is het schip zo ver weg dat geen nieuwe uitlaatgassen de wolk nog kunnen bereiken. Het wolkenspoor dijt uit en wordt breder dan een jonger gedeelte van dezelfde scheepswolk.

SCHEEPSWOLKEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:51

Pagina 98

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

16:25

Pagina 99

Scheepswolken boven de Golf van Biskaje en de Atlantische Oceaan; 27 januari 2003. Rechts is de Franse westkust in beeld, rechtsonder de Spaanse noordkust. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

16:25

Pagina 100

Scheepswolken boven de Stille Oceaan, 29 april 2002. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:52

Pagina 101

onder de inversie en datzelfde geldt voor de scheepswolken, indien die zich vormen.

Wolkenfysica Het optreden van wolkensporen achter schepen herinnert ons eraan dat er bij een verklaring van wolkenvorming meer komt kijken dan condensatie van waterdamp in tijdens al dan niet gedwongen opstijging afgekoelde lucht. De waterdamp is afkomstig van het aardoppervlak; de zon levert de benodigde verdampingswarmte en klaar is Kees. Als dit het hele verhaal was, zouden de schepen geen invloed hebben op details van de bewolking die bij aanwezigheid van de wolkensporen zichtbaar is. Dat dit in werkelijkheid wel het geval is, komt doordat in de atmosfeer het proces van wolkenvorming op gang wordt gebracht door condensatiekernen, zo leert ons de wolkenfysica. Wolkenfysica is het onderdeel van de meteorologie dat gaat over de vorming en het oplossen van bewolking. Condensatiekernen zijn microscopisch kleine, onzichtbare, maar overvloedig aanwezige deeltjes in de lucht. De meeste condensatiekernen zijn van natuurlijke oorsprong; daarnaast is een deel afkomstig van menselijke activiteit, met name verbranding van fossiele brandstoffen of biomassa. Zonder condensatiekernen zou het op aarde steeds onbewolkt zijn en zou de lucht waarin we leven altijd vettig en vochtig zijn; satellietfoto’s zouden een oeverloze herhaling vormen van wat we al kennen van de Bosatlas. De eigenschappen van de kleine deeltjes in de lucht lopen uiteen; vooral als ze makkelijk oplossen in water, blijken ze een grote aantrekkingskracht voor waterdamp te bezitten en een sterke stimulans te vormen voor het ontstaan van wolken. Deeltjes met deze eigenschap noemt men hygroscopisch. De rook van schepen bevat zwaveldioxide, dat hygroscopische sulfaatdeeltjes kan vormen. In de rookpluim is het aantal deeltjes dat voor druppelvorming beschikbaar is, veel groter dan daarbuiten. Dit geldt des te sterker voor de lucht waarin de scheepswolken zich gewoonlijk vormen; deze blijkt namelijk van zichzelf relatief schoon te zijn en weinig werkzame condensatiekernen te bevatten. Daarom zien we de scheepswolken ook alleen op de oceanen. Boven de Middellandse Zee of de Oostzee zijn ze nooit waargenomen omdat de lucht er altijd over land komt aanwaaien en daardoor niet zuiver genoeg is. Boven de Noordzee doen de wolkensporen van schepen zich wel eens voor. Bij noordwestenwinden kan de zuivere oceaanlucht namelijk ook over de Noordzee uitstromen. Het beschikbare vocht verdeelt zich in de rookpluim van schepen over veel meer condensatiekernen dan

daarbuiten. Wolken met veel kleine druppeltjes reflecteren opvallend zonlicht sterker dan andere wolken met evenveel water erin, maar verdeeld over een kleiner aantal grotere druppels. Op deze manier waren de witte pluimen op de satellietfoto’s verklaard. Meteorologen kunnen de gebieden aangeven waar zich gemakkelijk scheepswolken vormen en militairen kunnen er bij hun manoeuvres rekening mee houden.

Openluchtlaboratorium Ook al leek het verschijnsel nu volledig verklaard, toch bleven onderzoekers geïnteresseerd in de scheepswolken. Na de militaire invalshoek van de jaren zeventig van de vorige eeuw, werd in de decennia daarna het onderzoek naar klimaat en klimaatveranderingen de drijfveer. Men vermoedt dat bewolking bij die klimaatveranderingen een belangrijke rol speelt; daarom wilde men meer te weten komen over de processen die met wolkenvorming gemoeid zijn. Ook de invloed van menselijke activiteit op het gedrag van bewolking moet daarbij in kaart worden gebracht. Scheepswolken vormen in dat kader een dankbaar studieobject; bovendien zijn de omstandigheden om dat onderzoek uit te voeren in de regio’s waar de scheepswolken optreden, ideaal. Over het algemeen komt daar namelijk weinig turbulentie of convectie voor, wat erop neerkomt dat de atmosfeer er rustiger is dan boven land. Daarnaast vormt de subsidentie-inversie aan de bovenzijde van de maritieme grenslaag als het ware een deksel op die laag die voorkomt dat de te onderzoeken stoffen te sterk verdunnen. Zoals gezegd ontstaan scheepswolken uit een bron van verontreiniging in relatief schone lucht; aan die verontreiniging kan daardoor makkelijk gemeten worden. Vergelijk dit met de situatie boven land, waar zoveel uiteenlopende verontreinigingsbronnen zijn die vanuit verschillende locaties stoffen in de dampkring brengen, dat je het overzicht snel kwijt bent. Bovendien is de uitwisseling met hoger gelegen luchtlagen boven land over het algemeen veel intensiever, zodat de te meten stoffen sterker verdund raken en moeilijker meetbaar zijn. We zagen reeds dat de scheepswolken zich enkele uren tot enkele dagen kunnen handhaven; dat is lang genoeg om de onderzoekers, meestal wolkenfysici, rustig hun werk te laten doen. Kortom, de gebieden waarin zich wolkensporen van schepen bevinden, vormden een ideaal openluchtlaboratorium voor wolkenfysici, die daar dan ook dankbaar gebruik van maakten. De werkvoorbereiding vond thuis of op een instituut plaats aan de hand van satellietfoto’s; voor het eigenlijke meetwerk

SCHEEPSWOLKEN

101

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:52

Pagina 102

moest men met meetvliegtuigen naar het openluchtlab. Dat leverde onder meer de volgende onderzoeksresultaten op: in de scheepswolken bleek het aantal waterdruppeltjes per kubieke centimeter het dubbele van wat daarbuiten werd gemeten. De diameter van

de druppeltjes was zes procent kleiner, veelal te klein om nog motregen te kunnen opleveren. De hoeveelheid wolkenwater per kubieke meter bleek verdubbeld! Vooral dat laatste was totaal onverwacht; voor de verklaring van scheepswolken zoals die hierboven werd gegeven, was een toename van de waterinhoud

Rook van branden in Oregan en CaliforniĂŤ is weggedreven naar de Stille Oceaan en steekt geelbruin af tegen de overige bewolking. Ten noorden en ten westen van de rookpluim zijn scheepswolken te zien. Ten zuiden van de rook ligt de tropische cycloon Elida. Datum: 29 juli 2002. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

102

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:53

Pagina 103

Scheepswolken voor de oostkust van de verenigde Staten. Datum: 11 mei 2005. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. namelijk niet noodzakelijk. Het reflecterend vermogen van de scheepswolken wordt door dit effect extra opgevoerd. Satellietdata lieten zien dat de scheepswolken dertien procent helderder zijn dan de omringende bewolking.

Gevolgen voor klimaatverandering De onderzoeksresultaten zijn belangrijk voor de studie van klimaatverandering. Kennelijk bevordert de uitstoot van zwaveldioxide (SO2), dat naast koolstofdioxide (CO2) vrijkomt bij de verbranding van fossiele brandstoffen, de wolkenvorming. Tevens verhoogt het de reflectiviteit van bewolking en onderdrukt het de neerslag. Zonlicht dat door wolken wordt teruggekaatst, bereikt het aardoppervlak niet meer en kan ook niet worden vastgehouden door het broeikasef-

fect. Mogelijk verklaart deze gang van zaken dat de temperatuurstijging op het zuidelijk halfrond, waar minder menselijke activiteit plaatsvindt en waar minder biomassa wordt verbrand, groter is dan op het noordelijk halfrond. Dit betekent overigens niet dat we de opwarming van de aarde kunnen tegengaan door meer fossiele brandstoffen te gebruiken. Het CO2 verblijft jaren in de atmosfeer en verspreidt zich over de hele aardbol. De sulfaatdeeltjes vallen langzaam naar beneden of regenen uit, verblijven daardoor korter in de dampkring en steken vrijwel nooit de evenaar over. De opwarming door CO2 is dus mondiaal terwijl de tempering van de aanwarming door SO2 en daarvan afgeleide stoffen slechts regionaal plaatsvindt.

SCHEEPSWOLKEN

103

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:53

Pagina 104

16. Weerspiegelingen van zonlicht Geregeld tonen satellietbeelden weerspiegelingen van zonlicht op het aardoppervlak en dan met name in het water van zeeën en oceanen. In de zones met zonneglinstering komen soms zaken naar voren, die onder normale omstandigheden aan het oog ontsnappen of onzichtbaar zijn.

en zijn ze uitzonderlijk helder. Ook in rustig oppervlaktewater treden identieke, felle weerkaatsingen op. De langgerekte lichtvlek heeft eenzelfde oriëntatie als de baan van de overkomende satelliet (foto onder en op pag. 106-107).

Golvend wateroppervlak Spiegelgladde zee De weerspiegelingen van zonlicht op satellietbeelden manifesteren zich als heldere, zilverwitte plekken of banen tegen een donkere achtergrond. Deze achtergrond is boven zeeën en oceanen donker doordat water slechts ongeveer 10 procent van het opvallende zonlicht terugkaatst; dat resulteert in een donkerblauwe, haast zwarte tint (zie ook hoofdstuk 17, Kleurrijk oceaanwater). Heldere plekken ontstaan alleen als aan de voorwaarde is voldaan dat satelliet en zon de juiste positie hebben – ten opzichte van zowel het wateroppervlak als van elkaar – om de zonnestralen zo van richting te veranderen dat ze de satelliet kunnen bereiken. Een volkomen gladde zee fungeert als een perfecte spiegel; in dat geval beslaan de reflecties van het zonlicht op satellietbeelden een langgerekt, ovaal gebied

Meestal is het wateroppervlak gerimpeld, wat er in de praktijk op neerkomt dat er niet één aaneengesloten spiegelend oppervlak is, maar dat in een bredere strook op het zeeoppervlak van elke golf een deel de juiste stand kan hebben om reflecties in de richting van de satelliet mogelijk te maken. Binnen het ovale gebied waar bij windstil weer een felle reflectie op zou treden, resulteert dit in een afname van de intensiteit van het weerkaatste zonlicht, al kan de weerspiegeling daar nog steeds erg fel zijn. Buiten het weerkaatsingsgebied-bij-spiegelgladde-zee bevinden zich nu echter eveneens golven die maken dat een deel van het wateroppervlak de juiste oriëntatie heeft om reflecties op het satellietbeeld te veroorzaken. Overigens moet het wel rustig weer zijn; als het zeeoppervlak te ruw is, blijven duidelijk zichtbare weerspiegelingen uit. Uiteindelijk toont het satellietbeeld daardoor bij rustig, maar niet geheel windstil weer een minder felle, maar bredere witte band: de zone met zonneglinstering. Valt de wind helemaal weg, dan verdwijnt de weerspiegeling en resteert er een donkere band in een overigens zilverwit gebied (foto rechter pagina). Dergelijke omstandigheden komen voor in centra van hogedrukgebieden, die door dit effect gelokaliseerd kunnen worden.

Luwte van eilanden

Zonneglinstering boven Nederland, de Waddenzee en de Noordzee. De weerspiegelingen in de oppervlaktewateren van Friesland en Noordwest-Overijssel tonen een langgerekt patroon. Boven Polen zijn wolkenstraten (zie hoofdstuk 6, Wolkenstraten) en gesloten cellen (zie hoofdstuk 7, Celvormige bewolkingspatronen) te zien. Datum: 13 juli 2003. Satelliet: NOAA. Beeldbewerking DLR Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, Duitsland.

104

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Zonneglinstering maakt niet alleen hogedrukkernen zichtbaar. Ook verschillen in windsnelheid, ondiepten in zee en golfverschijnselen in de oceaan verraden hun aanwezigheid in zones met zonneglinstering. Het effect van verschillen in windsnelheid is geregeld te zien achter vulkanische eilanden in de oceaan. In sommige gevallen is het relatief beschutte gebied achter het eiland donker van tint (foto pag. 108). Dan is er te weinig golfslag en zijn er geen geschikte golfhellingen om nog reflecties te krijgen van zonlicht naar de satelliet. In andere gevallen is het zeegebied achter dezelfde eilanden juist lichter (foto’s pag. 109 en 110).

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:53

Pagina 105

De tropische cycloon Frances bij de Bovenwindse Eilanden, 30 augustus 2004. Over het satellietbeeld loopt een zilverwitte band met zonneglinstering. Midden onder in die band bevindt zich een gebied waar de oceaan vrijwel spiegelvlak is. Dat levert enerzijds in het midden van de band een helderder reflectie op, maar veroorzaakt naast die markante weerspiegeling een donker gebied zonder reflecties. Hoofdstuk 3 geeft meer informatie over tropische cyclonen. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:54

Pagina 106

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:54

Pagina 107

Satellietbeeld met onder andere weerspiegeling van zonlicht boven de Stille Oceaan (rechts). Het beeld is samengesteld uit gegevens van de satellieten Terra en Aqua. De satellieten volgen verschillende banen en komen onder een andere hoek over. Daardoor hebben ook de zones met zonneglinstering verschillende oriĂŤntaties. In AustraliĂŤ woeden bosbranden. De rook ervan waait tot op duizenden kilometers van de brandhaarden over de oceaan uit. Hoofdstuk 13 bevat meer informatie over bosbranden. Datum: 19 januari 2003. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:54

Pagina 108

Patroon met zonneglinstering bij noordoostenwind achter de Kaapverdische Eilanden. De eilanden lijken een donker spoor te trekken door de Atlantische Oceaan. De lichte tint van de rechterhelft van het satellietbeeld wordt veroorzaakt door Saharazand, dat vanaf het Afrikaanse vasteland onderweg is naar de eilandengroep (zie verder hoofdstuk 11, Stofstormen). Datum: 4 februari 2004. Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Inwendig e golven

25 km

N ▲

▲

lichter water Vlissingen Zeebrugge

golftop van inwendig e golf

zwaarder water

Inwendige golven doen zich voor onder het wateroppervlak aan het grensvlak tussen lagen met verschillende dichtheden. De dichtheidsverschillen kunnen samenhangen met verschillen in temperatuur of in zoutgehalte.

108

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Oostende Brugge Nieuwpoort

BELGIË

Patroon van banken en ondiepten voor de kust van Zeeland en Vlaanderen.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:55

Pagina 109

De oostelijk gelegen eilanden van de Hawaï-groep liggen in een zilveren band met zonnespiegelingen. Het wateroppervlak is niet overal in het gebied even rustig of onrustig, zodat sommige gebieden meer zonlicht reflecteren dan andere. De twee meest zuidoostelijk gelegen eilanden van de groep zijn Hawaï of ‘Big Island’ en Maui. De zuidwestkant van de eilanden is tevens de lijzijde; het water is er rustiger en de zilvertint is helderder. Merk op dat aan de noordoostkant van de eilanden, de loefzijde, de meeste plantengroei optreedt; daar wordt de aangevoerde lucht gedwongen op te stijgen tegen de vulkaanhellingen en valt de meeste regen. Datum: 27 mei 2003. Satelliet Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. De zee buiten het beschutte gebied is dan te ruw om als spiegel te kunnen optreden; in de luwte van de eilanden lukt dat wel.

Inwendige oceaangolven Inwendige oceaangolven treden niet op aan het wateroppervlak, maar aan een grensvlak onder water tussen lagen met verschillende dichtheden (tekening pag. 108 linksonder). De dichtheidsverschillen kunnen samenhangen met verschillen in temperatuur of in zoutgehalte. Gewone oppervlaktegolven krijg je als je een steen in het water gooit of als het gaat waaien. Bij inwendige golven wordt de verstoring meestal veroorzaakt door het getij. De waterbeweging is in situaties met inwendige golven het grootst aan het grensvlak waarlangs de golven zich voortplanten en neemt

zowel naar boven als naar onderen af. In eerste benadering veroorzaken de inwendige golven daardoor geen open neergaande bewegingen van het water aan het oppervlak. Wel treden er in horizontale richting stromingen op langs het oppervlak; in wisselwerking met de oppervlaktegolven veroorzaken deze stromingen verschillen in de ruwheid van de zee. Als de golven zich voordoen in een gebied waar toevallig net weerspiegelingen van zonlicht optreden in het zeeoppervlak, zijn deze ruwheidsverschillen zichtbaar. In sommige gebieden heeft de zee op het satellietbeeld dan een grijze tint; dat is het geval op plaatsen waar de zee ruwer is door de wisselwerking van de door inwendige golven in gang gezette stromingen aan het wateroppervlak en de oppervlaktegolven zelf. Boven rustiger, maar niet spiegelglad water is de tint lichter.

WEERSPIEGELINGEN VAN ZONLICHT

109

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:55

Pagina 110

Patroon met zonneglinstering bij noordoostenwind achter de Kaapverdische Eilanden in de Atlantische Oceaan ten westen van de Afrikaanse kust. De eilanden trekken een zilverwit spoor door de oceaan. Datum: 7 maart 2003. Satelliet Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

110

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:55

Pagina 111

Inwendige golven in de Rode Zee tussen Egypte en Saoedië-Arabië. Verschillen in de ruwheid van het zeeoppervlak veroorzaken verschillen in de mate waarin zonlicht wordt weerspiegeld; daardoor zijn de inwendige golven zichtbaar geworden. Satelliet: Terra. Datum: 26 juli 2003, ochtendbaan. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Tsoenami Sommige aardbevingen onder de zeebodem brengen de oceaan erboven in beweging. De golven die daarbij ontstaan, heten tsoenami’s. Op zee worden de golven nauwelijks opgemerkt, maar in ondiep water neemt de golfhoogte snel toe. Langs de kust vervormen ze tot een muur van water, die in incidentele gevallen veel schade veroorzaakt en talrijke slachtoffers eist. Dat was bijvoorbeeld het geval in de Indische Oceaan op 26 december 2004. Het rimpelpatroon op de foto van pag. 113 voor de kust van Sri Lanka markeert ongeveer de rand van het continentale plat en wordt veroorzaakt door wisselwerking tussen diepe golven en de bodem van de oceaan, vermoedelijk teruggekaatste golven van de tsoenami. De rimpels zijn zichtbaar doordat ze zich voordoen in een gebied met zonneglinstering.

Nederland en omgeving, 10 augustus 2003. In de zone met zonneglinstering boven de Noordzee zijn voor de Zeeuwse kust ondiepten zichtbaar. In het Westland lichten broeikassen op. Satelliet: NOAA, middagbaan. Beeldbewerking DLR Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen, Duitsland.

WEERSPIEGELINGEN VAN ZONLICHT

111

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:55

Pagina 112

Inwendige golven in het overgangsgebied tussen de Golf van Oman en de Indische Oceaan, zichtbaar gemaakt door zonneglinstering. Linksonder de noordoostpunt van Somalië; de eilanden horen bij Jemen. Datum: 27 augustus 2003. Satelliet: Aqua, middagbaan. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Zandbanken Het kleine satellietbeeld op pag. 111 onderaan toont een golfpatroon voor de Zeeuwse kust dat veel weg heeft van een patroon met inwendige oceaangolven. Toch zijn dergelijke golven in dit geval niet de verklaring voor het patroon; het wordt hier veroorzaakt door 112

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

banken en ondiepten voor de kust. Inwendige golven komen in de Noordzee niet voor. Bovendien tonen de oriëntaties van het patroon op het satellietbeeld en dat van de zandbanken een grote overeenkomst (vergelijk de tekening op pag. 108 rechtsonder). Kennelijk beïnvloeden de ondiepten de golfhellingen die ter plekke optreden. Ondiepten brengen soms een ‘gladheid’ van

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

16:37

Pagina 113

het wateroppervlak teweeg, die het bijvoorbeeld ervaren vissers mogelijk maakt de banken op zee te herkennen. Het effect treedt enorm versterkt op bij rustig weer. Golfmetingen uit het gebied voor de Zeeuwse en Hollandse kust laten zien dat er op 10 augustus 2003, de dag waarop het satellietbeeld betrekking heeft, inderdaad sprake was van rustig weer. De golven – voorzover nog aanwezig – van de gladde zee boven de zandbanken, hebben een onvoldoende helling om nog zonlicht naar de satelliet te kunnen weerkaatsen. De ondiepten hebben daardoor een tint die donker afsteekt tegen de omgeving, waar wél reflecties vandaan komen. Zo blijken niet alleen inwendige golven en golven van een tsoenami, maar ook met ondiepten samenhangende verschijnselen aan het zeeoppervlak onder ‘sunglintcondities’ met het blote oog zichtbaar.

Uitstroom rivieren en broeikaseffect De Zeeuwse en Vlaamse zandbanken zijn niet de enige veroorzakers van effecten in het patroon van zonneglinstering op de foto van pag. 111 rechtsonder. De uitstroom van rivieren lijkt ook invloed te hebben op de ruwheid van het zeeoppervlak en daarmee op de totale helderheid van de reflecties van zonlicht. We zien beïnvloeding van de zonneglinstering bij de uitstroom van de Nieuwe Waterweg, de Schelde en in mindere mate de Thames. De uitstroom van de Nieuwe Waterweg is aan de noordzijde vrij schep begrensd. Linksboven bevindt zich een mistveld dat de zonneglinstering aan het oog onttrekt. Dezelfde foto toont nog een ander interessant detail. Boven Zuid-Holland, en dan vooral in het Westland, zijn enkele markante witte vlekken zichtbaar. Ongetwijfeld gaat het hier weer om weerspiegelingen van zonlicht, ditmaal in daar overvloedig aanwezige tuinbouwkassen. Evenals delen van golven op een wateroppervlak de juiste helling kunnen hebben om zonlicht te weerkaatsen naar de satellietsensor, kan dat het geval zijn bij de glazen daken van broeikassen. We kunnen dan ook spreken van een broeikaseffect op satellietbeelden.

Golven en tsoenamischade bij de zuidwestkust van Sri Lanka. De golven hangen samen met de tsoenami en zijn zichtbaar door zonneglinstering. De bruine tinten van het zeewater bij de kust, veroorzaakt door sediment, puin en wrakstukken, wijzen erop dat ook de westkant van het eiland tsoenamischade opliep, zij het minder dan de oostkant. Golven van tsoenami’s buigen namelijk om eilanden heen, zodat ook de van een aardbeving af gerichte kusten gevaar lopen. Datum: 26 december 2004. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC/LaRC/JPL, MISR Team.

WEERSPIEGELINGEN VAN ZONLICHT

113

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

16:38

Pagina 114

17. Kleurrijk oceaanwater Het aardoppervlak bestaat voor tweederde uit water. Geen wonder dat de kunstmanen die in een baan om de aarde zijn gebracht om haar onafgebroken te kunnen bestuderen, een veelheid van beelden genereren van zeeën en oceanen. De satellietfoto’s tonen een minder eenzijdig beeld van al die grote wateroppervlakken dan je in eerste instantie wellicht zou verwachten. Dat komt doordat er in de oceaan, van alles aan de hand is. Bijgaande figuren geven een indruk van wat er zo al te zien is. Als zonlicht invalt op het oceaanoppervlak, treden verscheidene effecten op die bekend zijn uit de optica. De belangrijkste daarvan zijn terugkaatsing, verstrooiing en absorptie. De terugkaatsing van zonlicht is gewoonlijk een weinig efficiënt proces, zodat er maar weinig licht van de oceaan de sensor van een satelliet kan bereiken. Absorptie verwijdert selectief bepaalde kleuren uit het licht, terwijl andere kleuren juist worden doorgelaten. Bij de verstrooiing zijn

Algenbloei in de Zwarte Zee; de Middellandse Zee heeft zijn normale kleur. Datum: 13 juni 2000. Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

114

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

vooral deeltjes betrokken die in het water rondzweven, bijvoorbeeld aangevoerd door rivieren; de absorptie wordt vooral veroorzaakt door het chlorofyl van eventueel aanwezig fytoplankton. Het resultaat van de interactie tussen de verschillende optische processen is wisselend, en daarmee ook de tint en de kleur van de oceaan zelf. Doorgaans heeft helder oceaanwater op satellietbeelden een diepblauwe tint; het meeste licht dat vanuit de oceaan door watermoleculen wordt teruggestrooid is namelijk blauw van kleur. De blauwe kleur is onder meer duidelijk te zien op de Middellandse Zee in de foto hieronder. De diepblauwe tinten doen zich vooral voor in diep water; boven ondiepe banken kan de zee in helder water veel lichtere blauwtinten vertonen (zie de foto op pag. 116-117). Oceaanwater kan echter meer bevatten dan alleen maar water. Soms aanwezig zand en slib doet het oceaanoppervlak het van tint veranderen. Dat gebeurt in de buurt van de kust, waar rivieren in zee uitkomen en

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

Door Myanmar (Birma) stromende rivieren voeren zand en slib naar de Indische Oceaan. Datum: 4 december 2002. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

08:56

Pagina 115

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:56

Pagina 116

Het water van de Caribische Zee en de Atlantische Oceaan is over het algemeen diepblauw. Boven ondiepe banken is de tint in uiterst helder water, zoals op dit satellietbeeld van Florida, Cuba en de Bahamaâ&#x20AC;&#x2122;s, aanzienlijk lichter van tint. De banken maken deel uit van het continentale plat en liepen onder na het smelten van de ijskap na de laatste ijstijd. Datum: 24 januari 2004. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:57

Pagina 117

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:57

Pagina 118

Algenbloei in de Barentszee ten noorden van Noorwegen. Datum: 19 juli 2003. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.. waar het ondiepe water door getijwerking en stormen zo sterk in beroering wordt gebracht dat ‘wolken’ zand- en slibdeeltjes van de bodem omhoogkomen en het wateroppervlak een bruinige tint doen aannemen. Dat is bijvoorbeeld te zien op pag. 115, waar door Myanmar (Birma) stromende rivieren sediment afvoeren naar de Indische Oceaan.

Fytoplankton Een andere, veel belangrijker oorzaak van afwijkende kleuren van het oceaanoppervlak vormt fytoplankton. Fytoplankton is een verzamelnaam voor microscopisch kleine, eencellige planten in de oceaan. Het komt er in grote hoeveelheden in voor en vormt de basis van de voedselketen. Het dient als voedsel voor kleine visjes, maar ook voor sommige soorten walvissen. Grotere vissen eten de kleintjes en worden op hun beurt door vogels gegeten of komen terecht in de netten van vissers om vervolgens door de mens te worden verorberd. 118

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Om te groeien heeft fytoplankton zonlicht, water en voedingsstoffen nodig. Het water vormt in de oceaan uiteraard geen probleem. Doordat het meeste zonlicht beschikbaar is aan het oceaanoppervlak, komt fytoplankton daar het vaakst voor. Net als bomen, planten en struiken op het vasteland, bevat fytoplankton de kleurstof chlorofyl die verantwoordelijk is voor een groene kleur. Chlorofyl wordt gebruikt voor de zogeheten fotosynthese, waarbij zonlicht benut kan worden als energiebron voor de plant. Deze energie is nodig om uit water en koolstofdioxide (CO2) koolwaterstoffen te verkrijgen die dienen als bouwstenen voor groei. Naast water en CO2, beide in ruime mate voorradig, zijn er echter ook nog andere voedingstoffen nodig om te overleven, zoals ijzer. Deze extra voedingsstoffen zijn vooral te vinden in gebieden met koud oceaanwater, waar voedselrijk oceaanwater uit de diepte omhoogkomt in een proces dat ‘opwelling’ wordt genoemd. Ook dragen rivieren niet alleen water, maar ook voedingsstoffen naar de zee. Grote hoeveelheden fytoplankton worden dan ook vooral

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:57

Pagina 119

Zwavelpluim voor de kust van NamibiĂŤ. Datum: 9 januari 2003. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

KLEURRIJK OCEAANWATER

119

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

16:42

Pagina 120

schil wordt duidelijk door vergelijking van de waterkleur van de Middellandse Zee (blauw, weinig of geen fytoplankton) en de Zwarte Zee (algenbloei) op pag. 114. Fytoplankton leeft ongeveer twee dagen; daarna sterft het af en zinkt het naar de bodem. Daar worden de restanten afgebroken door bacteriën.

Zwavel

Algenbloei op de Noordzee tussen Nederland en Engeland. Boven Noord-Duitsland, Nederland, België, Noord-Frankrijk, Engeland en Wales zijn wolkenstraten zichtbaar (zie hoofdstuk 6, Wolkenstraten). Rechtsonder is een wolkenpatroon met gesloten cellen (zie hoofdstuk 7, Celvormige bewolkingspatronen). De bewolking boven Ierland toont een ribbelpatroon (zie hoofdstuk 10, Wasbordpatroon in bewolking achter bergen en eilanden). Satelliet: Seastar. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project. aangetroffen in gebieden met opwelling en in de buurt van de kust, waar rivieren in zee uitkomen. Opwelling treedt onder andere op bij Afrika voor de kust van Namibië en bij Zuid-Amerika voor de kust van Peru. Als het oppervlaktewater voor de kust van Peru warmer is dan normaal, wordt de opwelling tegengewerkt en verdwijnt het fytoplankton, evenals de vissen en de zoogdieren die ervan afhankelijk zijn voor hun voeding. Dergelijke perioden staan bekend als El Niño. Ook al zijn afzonderlijke organismen microscopisch klein, toch kan het fytoplankton tijdens algenbloei immens gedijen en de kleur van het oceaanoppervlak zo sterk beïnvloeden dat het vanuit de ruimte kan worden waargenomen. Door de aanwezigheid van chlorofyl gaat het, afhankelijk van de fytoplanktonsoort, om groene of blauwgroene tinten. Het tintver-

120

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Een gebied waar van tijd tot tijd door opwelling veel voedingstoffen aan het wateroppervlak komen, bevindt zich op de zuidelijke Atlantische Oceaan voor de kust van Namibië. Daar komt algenbloei dan ook geregeld voor. Soms treden echter afwijkende kleuren op; vergelijk bijvoorbeeld het melkachtig groen van de foto op pag. 119 met de tinten van de algenbloei in de Barentszee (foto pag. 118) en de Zwarte Zee (foto op pag. 114). Dergelijke melkgroene tinten ontstaan als de bacteriën die zich ophouden bij de bodem en normaliter de restanten van het fytoplankton afbreken, alle zuurstof verbruikt hebben. De afbraak van de fytoplanktonresten wordt dan overgenomen door een andere bacteriesoort. Deze bacteriën maken bij het afbraakproces gebruik van een vorm van zwavel en hebben als bijproduct zwavelwaterstofgas (H2S). Aanvankelijk houdt het sediment op de bodem het gas nog vast. Als de opslagcapaciteit echter is uitgeput, ontsnapt het gas uit de zeebodem en stijgt op naar het wateroppervlak. Wanneer het gas in de bovenste lagen van de oceaan in een zuurstofrijkere omgeving terechtkomt, wordt het deels omgezet in zwavel. De zwavel is geelwit van tint en veroorzaakt de melkgroene kleur op de foto van pag. 119. Naarmate het proces langer voortduurt, wordt de kleur groener, een combinatie van het geel van het zwavel en het blauw van het water. De locale bevolking langs de kust van Namibië is gewend aan de incidentele rotte-eierenlucht van zwavelwaterstofgas, al blijft het gas giftig en de geur onaangenaam. De dieren en organismen die de zeebodem bevolken hebben echter een grote hekel aan de zuurstofarme omgeving met het stinkende en giftige H2S. De kreeften in dat gebied maken dat ze wegkomen en trekken soms massaal het strand op, waar ze door de plaatselijke bevolking gemakkelijk ‘geraapt’ kunnen worden. De tegelijkertijd optredende vissterfte maakt het foerageren voor de zeemeeuwen zeer eenvoudig.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:57

Pagina 121

18. Temperatuurbeelden De meeste afbeeldingen in dit boek zijn zichtbaarlichtbeelden, gebaseerd op metingen van instrumenten op satellieten. Ze tonen een momentopname van het aardoppervlak en eventuele bewolking daarboven. Mogelijk wordt daarmee de suggestie gewekt dat satellieten slechts ordinaire, zij het kwalitatief hoogwaardige, fototoestellen in de ruimte zijn. Ze blijken echter tot veel meer in staat en hebben meer taken dan alleen foto’s maken. Daartoe bevinden zich aan boord van de satellieten verschillende instrumenten die ons in staat stellen de aarde op allerlei manieren te bekijken. Zo vormen bijvoorbeeld infraroodbeelden

een zeer gangbaar product van weersatellieten. Deze beelden tonen de temperatuur van het landoppervlak (foto’s pag. 123 boven en pag. 125) en het zeewater (pag. 126 boven) op het moment van overkomst van de satelliet. Infraroodbeelden kunnen ook in de nacht worden gemaakt. Door alle temperatuurgegevens over een periode van dagen, maanden of jaren te verzamelen en te middelen, ontstaan kaarten met bijvoorbeeld gemiddelde zeewatertemperatuur (pag. 123 onder). Ook kunnen temperaturen van verschillende jaren worden vergeleken, zoals is gedaan bij het beeld hieronder.

Temperatuurafwijkingen °C

Hittegolf in Frankrijk: verschil in gemiddelde maandtemperatuur van het aardoppervlak in juli 2003 en juli 2001. Satelliet: Terra. Bron: NASA/Earth Observatory/ MODIS Land Science Team.

TEMPERATUURBEELDEN

121

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:57

Pagina 122

Dikke laag zand en stof boven het zuiden van Afghanistan en het noorden van Pakistan, 14 juni 2004. Het zand stroomt rond de Chagai Hills, de donkere plek in het midden. Aan de zuidzijde voorkomt de Siahan Mountain Range in Pakistan dat het stof verder oprukt. Meer informatie over stofstormen is te vinden in hoofdstuk 11, Stofstormen. Zichtbaarlichtbeeld in ware kleuren. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

MODIS, SeaWiFS en AVHRR Het leeuwendeel van de gedetailleerde satellietbeelden in dit boek is afkomstig van een instrument dat wordt aangeduid als MODIS. Het acroniem staat voor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer. MODIS is het belangrijkste instrument op de Terra en de Aqua, twee geavanceerde satellieten van het Earth Observation Program. Ook de beelden van de voorloper van de MODIS, de Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) op de satelliet Seastar, tonen veel detail en niet alleen op zee, zoals de naam van het instrument ten onrechte doet vermoeden. Daarnaast zijn er beelden geplaatst van de Advanced High Resolution Radiometers (AVHRR) op de operationele NOAA-weersatellieten. De satellietbeelden van MODIS en SeaWiFS onder122

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

scheiden zich op verscheidene punten van de klassieke beelden van operationele weersatellieten. Zo zijn er beelden beschikbaar in â&#x20AC;&#x2DC;ware kleurenâ&#x20AC;&#x2122;; de klassieke zichtbaarlichtbeelden van de operationele NOAAweersatellieten tonen slechts grijstinten of zijn kunstmatige ingekleurd op basis van aanvullende informatie uit het infraroodkanaal van de AVHRR (false color, de NOAA-beelden bij de voorgaande hoofdstukken, bijvoorbeeld pag. 11 boven). Daarnaast tonen de beelden van de nieuwe generatie satellieten veel meer detail: de resolutie van MODIS-beelden bedraagt zelfs 250 meter, tegen een kilometer of meer bij de meeste operationele weersatellieten. MODIS heeft elke plaats op aarde bij daglicht dagelijks in beeld, als tenminste de satellieten Terra en Aqua beide actief zijn. Mocht een van de satellieten buiten bedrijf zijn, dan vallen er gaten in de dekking en zijn sommige plekken slechts om de andere dag

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:58

Pagina 123

Temperatuur van het aardoppervlak en van stof en zand tijdens de zandstorm van 14 juni 2004 (foto links). Als het zand en stof omhoog wordt gevoerd, koelt het sterk af. De temperatuur van het aardoppervlak is op de heetste plekken 57 graden; aan de bovenkant van de stoflaag ligt de temperatuur maar liefst veertig graden lager. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. Temperatuur van het zeewater, gemiddeld over de maand mei 2001. Satelliet: Terra. Bron: NASA/GSFC MODIS Ocean Group.

TEMPERATUURBEELDEN

123

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:58

Pagina 124

Spanje en Portugal op 1 juli 2004. Alleen langs de noordkust zit wat schaduwgevende bewolking; elders schijnt de zon volop. Ten westen van de Straat van Gibraltar is een strook met zonneglinstering zichtbaar (zie hoofdstuk 16, Zonneglinstering). Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. te zien (vergelijk de foto op pag. 11 onder). Hetzelfde geldt voor de beelden van de SeaWiFS, die op slechts één satelliet wordt meegevoerd (pag. 126 onder). De AVHRR van traditionele weersatellieten die vergelijkbare banen rond de aarde volgen en waarvan er twee tegelijkertijd operationeel zijn, heeft elk punt op aarde enkele malen per dag in het vizier.

Missie De lagere frequentie van de MODIS- en SeaWiFSbeelden hangt samen met het beoogde gebruik, de zogeheten missie, van de satellieten. De gegevens zijn niet in eerste instantie bedoeld voor de dagelijkse weersverwachting, maar veeleer voor het klimaaton124

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

derzoek. Daarvoor is eerst nodig het huidige klimaatsysteem in kaart te brengen, inclusief de rol van menselijke activiteiten daarin. De MODIS bekijkt de aarde door 36 verschillende brillen; satellietontwerpers spreken van 36 kanalen of vensters. Door het grote aantal kanalen en door de aanwezigheid van aanvullende instrumenten, kunnen de Terra en de Aqua veel meer informatie opleveren dan alleen maar beelden met de posities van bewolking en weersystemen. Boven land sporen de Terra en de Aqua gemakkelijk brandhaarden op. Deze worden vaak als rode stippen in de ‘gewone’ satellietbeelden opgenomen (zie diverse beelden bij hoofdstuk 13, Rook van bosbranden en andere vormen van luchtverontreiniging). Verder leveren de satellieten

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:58

Pagina 125

Temperatuurbeeld van Spanje en Portugal tijdens een hittegolf van hetzelfde moment als de foto hiernaast, 1 juli 2004. Het landoppervlak is plaatselijk 59 graden. Waarneemstations rapporteerden een luchttemperatuur van meer dan veertig graden. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team.

informatie over landgebruik en veranderingen daarin door verstedelijking of door de omzetting van bossen en regenwoud in landbouwgrond. De temperatuur van het landoppervlak en de vochtigheid van de bodem worden eveneens gemeten. Daarnaast helpen de satellietgegevens bij het in kaart brengen van de toestand van de vegetatie en bij het signaleren van eventuele vulkaanuitbarstingen (zie hoofdstuk 12, As van vulkanen bedreigt vliegveiligheid). Ook de oceaan is geregeld in beeld. De satelliet meet zeewatertemperatuur (foto pag. 126 boven), bepaalt windrichting en -snelheid nabij het zeeoppervlak en legt de kleur van de oceaan vast (zie hoofdstuk 17, Kleurrijk oceaanwater). De kleur van de oceaan hangt onder andere af

van de hoeveelheid fytoplankton en is daarmee een maat voor de â&#x20AC;&#x2DC;gezondheidâ&#x20AC;&#x2122; van de oceaan. Op verschillende niveaus in de atmosfeer bepalen de satellieten de temperatuur en vochtigheid. Tevens worden de karakteristieken van stofdeeltjes in de atmosfeer, het zogeheten aerosol, en van bewolking onderzocht met meetgegevens afkomstig van de MODIS. Datzelfde geldt voor de stralingshuishouding van de atmosfeer en voor neerslag. Ten slotte wordt ook de sneeuwbedekking en de aanwezigheid van zee-ijs met behulp van de MODIS gemeten en bestudeerd. Wetenschappers hebben hun handen vol aan het interpreteren van alle gegevens die de satellieten naar de aarde sturen. Ze doen hun best de metingen om te

TEMPERATUURBEELDEN

125

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

16:42

Pagina 126

zetten in beelden en de interessantste daarvan voor alle belangstellenden beschikbaar te maken. Dankzij hun inspanningen kan iedereen nu zelf de aarde van-

uit de ruimte bekijken en werd de basis gelegd voor de vele beelden in dit boek.

Momentopname van de temperatuur van de Warme Golfstoom voor de oostkust van de Verenigde Staten, 8 mei 2000. De Warme Golfstroom begint in de Golf van Mexico, loopt langs de oostkust van de Verenigde Staten en steekt vervolgens de Atlantische Oceaan over naar de Britse Eilanden. De temperaturen variĂŤren in dit beeld van 7 tot 22 graden. Bron NASA/University of Miami.

Saharastof boven de Atlantische Oceaan, 28 februari 2000. Het beeld toont het gebied dat de satelliet Seastar op een dag bestrijkt; niet alle plaatsen komen dagelijks in beeld. Bron: NASA/GSFC SeaWiFS Project.

126

HET WEER OP SATELLIETBEELDEN

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:58

Pagina 127

Van dezelfde auteur verscheen eerder WEERKUNDE Meteorologie voor iedereen

ISBN 90389 1489 X

Kees Floor was tot voor kort in dienst bij het KNMI als metereoloog. Hij heeft een bijzondere fascinatie voor de haarscherpe satellietbeelden van NASA van de weergebieden boven aarde.

Opmaak-Satelliet-pam

21-06-2005

08:58

Pagina 128