Column – Omgekeerde barometer

Omgekeerde barometer

Huug van den Dool

Aan het eind van de vorige column (juni 2020) had ik het over een artikeltje uit het jaar 1900 betreffende het “gedrag van een ‘wel’ bij lage druk”. Hoeveel lezers begrijpen na 120 jaar nog waar dit over gaat? Wat is een “wel”? Het slappe (stop)woordje “wel” is weinig geschikt als Google zoekterm, dus dat levert niets op. Vandaar deze column. Ik kwam de omgekeerde barometer (OB) al tegen als student. Mijn doctoraalonderzoek ging over het grootschalige horizontaal transport van impulsmoment in de atmosfeer, een onderwerp uit de school van Victor P. Starr op MIT, in Nederland als onderzoeksonderwerp geïntroduceerd door Bram Oort en wat mij betreft ook Wim van Dijk (IMOU). Ik las en ik las, want ik wist niets. Dat variaties in het atmosferische impulsmoment de draaiing van de aarde kunnen beïnvloeden vond ik uitermate fascinerend. Ik las dus meteen ook maar het boek van Munk en McDonald uit 1960 over de draaiing van de aarde. Lezen, nou ja, het is zware kost. In dat boek kwam ik, vermoedelijk voor het eerst, de notie van de OB tegen. Het is een begrip uit de oceanografie. Waar het op neerkomt is dat onder een atmosferisch hogedrukgebied op de oceaan het wateroppervlak omlaag wordt geduwd, en wel zo dat de door de atmosfeer opgelegde drukgradiënten een metertje onder het wateroppervlak al zijn verdwenen. Bij een lagedrukgebied komt de oceaan iets omhoog. Wie een barometer op de oceaanbodem plaatst ziet dus weinig tot niets van de atmosferische drukvariaties, want de oceaan doet aan compensatie. Het traagheidsmoment van atmosfeer plus oceaan verandert dus veel minder dan je zou verwachten op basis van de atmosfeer alleen, en dit is van groot belang voor de invloed op de rotatie van de aarde. Het is natuurlijk maar een notie, zo’n OB, er zitten veel haken en ogen aan de afleiding en onder welke omstandigheden dit geldt (vooral langere tijdschalen). Het is ook maar een naam; waarom heet het eigenlijk OB? Blijkbaar omdat bij de oorspronkelijke barometer de vloeistofkolom hoog (laag) staat bij hoge (lage) atmosferische druk, terwijl de vloeistofkolom in de oceaan het “omgekeerde” doet. (Het was bij mij eerlijk gezegd nooit opgekomen dat de vloeistofkolom in de oceaan als barometer kon worden gebruikt. Geen barometer die je makkelijk afleest trouwens.) Tot zover de oceanografie. En boven land? Volgens mij zien landrotten de OB ook boven land. Daartoe moet men echter eerst begrijpen wat een “wel” is. Ik grijp terug op m’n eigen jeugdherinneringen uit de jaren 1950. Toen hadden veel boeren in Zuid-Holland nog een wel, hoewel de grootste populariteit in 1940 al voorbij was omdat rond die tijd bijna iedereen waterleiding kon krijgen. Het gaat hierom: men kan een holle pijp in de grond slaan tot men een laag tegenkomt (op vele meters diepte) waar grondwater onder voldoende druk staat om via de pijp naar het oppervlak te wellen. (Ik meen dat er geen pomp aan te pas kwam.) Wellen suggereert iets langzaams, en inderdaad hebben we het niet over een fontein van 100 meter hoogte, zoals Faithful in Yellowstone National Park. Het kan zijn dat je de holle pijp enkele malen de grond moet inslaan om geschikt water te vinden; de kwaliteit van het water varieert namelijk nogal. Zo’n wel had in vroegere tijden, toen duurzame bedrijfsvoering nog vanzelf sprak, vele functies. Allereerst uiteraard het gebruik van het water zelf, daar ging het om, en ten tweede een koelingseffect. Veel boeren zetten na het melken der koeien de volle melkbussen in een grote bak met koud stromend welwater, tot de vrachtwagen van de melkfabriek langskwam, want dit hield bederf tegen. Het derde gebruik, waar het in deze column voornamelijk over gaat, is “gaswinning”. Over de wel werd een grote “hoed” geplaatst. Het welwater kwam omhoog en werd in een bovengronds pijpje geleid en kwam een paar meter boven de grond via een groot omgekeerde douchekop naar buiten. Het water viel daarna in druppels naar beneden, maar in dit proces kreeg het welwater-gas de kans te ontsnappen en op te stijgen in de hoed waar het bewaard werd voor gebruik. Boven op de hoed was een pijpje met een kraan bevestigd die je kon openen om het gas te gebruiken. Zodra de populaire meteorologische literatuur opkwam (na 1900) kwamen er vragen binnen waarom de hoed op de wel op het weer reageert en zo laag staat in typisch lange periodes van rustig weer met een hoge barometer. Dit is dus net zoiets als de OB en bovendien makkelijker af te lezen. De snelheid waarmee het welwater omhoog komt is evenredig met het verschil tussen de druk in de diepe laag en de atmosferische luchtdruk aan het oppervlak. Bij lage druk in de atmosfeer werkt de wel beter, komt er meer water naar boven, is de gaswinning groter en staat de hoed hoger (tenzij het gas wordt afgetapt). Bij zo’n wel zie je de OB aan de gasdruk. In een boorgat waar in de diepte water staat met een afleesbare peilschaal zou men dit ook kunnen zien. Het blijft wonderbaarlijk. De troposfeer bevat allerlei energiek weer dat zich niet laat temmen, begrensd door twee sferen, de oceaan en de stratosfeer, die allebei flink aan compensatie doen. Dat men een wel nodig had in Zuid-Holland, waar oppervlaktewater overal in overvloed aanwezig is, is een verhaal apart dat met de kwaliteit van het oppervlaktewater en vervuiling te maken heeft. Omgekeerd dus. De omgekeerde barometer, de reversieslinger, de Umkehr methode, Goethes weerglas, de contrabarometer van Huygens, ons vak staat bol van de inverse (meet)methodes. Taalkundig is het verschil tussen gekeerd en omgekeerd niet zo groot. Binnenkort geef ik een lezing over dit onderwerp in “De Gekeerde Kanis”, de naam van een herberg ergens nabij Woerden; komisch genoeg zijn de uitbaters er niet zeker van of de kanis waar hun zaak nota bene naar vernoemd is gekeerd of omgekeerd was. We begonnen met een raadsel, en we eindigen met een ander raadsel. Wie niet weet wat een kanis is moet het verhaal (gruwelijk sprookje) van Herman de Man nog maar eens nalezen.