4 mei 2021 - 7 min. lezen
3 reacties 3

Hevige (onweers)buien of stortbuien komen in de Benelux in alle seizoenen voor. Vooral tijdens de zomer kunnen deze buien stevig uitpakken en schade veroorzaken. Ze gaan dan ook geregeld gepaard met (tijdelijk) hevige regenval en diverse randverschijnselen. Vaak zijn onweerhagelwindstoten tijdens deze hevige buien dan ook van de partij. Maar hoe kunnen we een onweerssituatie nu herkennen op de weerkaarten? Welke parameters moeten we raadplegen om te zien hoe zwaar het onweer zal uitpakken? In dit artikel overlopen we de belangrijkste basisparameters, alhoewel we erop moeten wijzen dat er bij een echte onweerssituatie grondiger en gedetailleerder te werk moet gegaan worden.

Deelnemen aan discussie? Ben je geïnteresseerd om deel te nemen als weeramateur of liefhebber van het weer aan het weerforum? Onderaan dit artikel krijg je bliksemsnel & gratis toegang tot alle reacties. Je kan ook je eigen weerfoto’s opladen.

Een thermodynamisch onstabiele atmosfeer

Wat is atmosferische instabiliteit?

Hoe kunnen we een onweerssituatie herkennen op de weerkaarten? Ons verhaal beginnen we met atmosferische instabiliteit. Om een onweersbui te doen ontstaan dient de atmosfeer namelijk onstabiel te zijn. Deze term beschrijft eigenlijk de thermodynamische weerstand die de atmosfeer biedt tegen het opstijgen van luchtbellen vanaf de grond en werd reeds uitvoerig besproken in een vorig artikel. Een bel met warme lucht, die vertrekt vanaf de oppervlakte, blijft namelijk verder hogerop in de atmosfeer stijgen zolang deze warmer is dan haar omgeving. Hoe hoger de luchtbel kan stijgen, hoe feller een onweersbui kan doorgroeien. In een notendop houdt dit dan ook in dat hoe vochtiger en warmer het is nabij de oppervlakte, hoe makkelijker er wolken kunnen ontstaan. Hoe kouder het is bovenaan, hoe hoger de bui kan doorgroeien.

Onstabiliteit kwantificeren: CAPE en lifted index

Op de weerkaarten drukken we deze thermodynamische instabiliteit uit met een parameter genaamd CAPE (Convective Available Potential Energy). Hoe hoger de waarde van de CAPE is, hoe instabieler de atmosfeer. Deze waarde zal dan ook vooral hoog worden als het aan de oppervlakte warm en vochtig is, terwijl het in de bovenluchten net kouder is. Op die manier kan de luchtbel namelijk makkelijker hogerop stijgen.

Naast CAPE is de lifted index ook nog een interessante parameter. Deze geeft het verschil weer tussen de temperatuur van de omgevingslucht en de temperatuur van de opstijgende luchtbel op ongeveer 5 km hoogte. Hoe warmer deze luchtbel is tegenover haar omgeving, hoe negatiever de lifted index en hoe feller de bui zal kunnen doorstijgen zoals eerder besproken. Zo betekent een lifted index van -10 dat het verschil tussen beide curven 10 graden bedraagt, een behoorlijk onstabiele situatie! Indien er wel CAPE is, maar de lifted index is positief, dan wil dit zeggen dat een eventuele onweersbui niet tot 5 km hoogte kan doorgroeien.

Atmosferische instabiliteit in een notendop: hoe vochtiger/warmer onderaan en hoe kouder bovenaan, hoe onstabieler de atmosfeer en hoe hoger de CAPE-waarde. Hierdoor kunnen buien fel doorgroeien.

Hoe ontdek je CAPE en lifted index op de weerkaarten?

Op onderstaande weerkaart zijn de waarden voor de CAPE en lifted index gegeven voor een zeer onstabiele situatie. De CAPE steeg tot boven 2000 J/kg, wat bijzonder hoog is, en de lifted index zakte plaatselijk richting -10! Geen wonder dat er die dag dan ook stevige onweersbuien konden ontstaan met bijbehorende randverschijnselen. Door te kijken naar de voorspelde waarden van CAPE en lifted index kunnen we dus een inschatting maken over hoe onstabiel de atmosfeer is. Deze CAPE-waarden werden ook gehaald op 25/26 mei 2009.

De CAPE en lifted index voor een bijzonder onstabiele situatie.

Andere parameters die we kunnen gebruiken om te zien of de CAPE positief uitdraait zijn o.a. de theta-e waarden op 850 hPa, WAA op 850 hPa, vochtaanvoer op 850 hPa, upper-level CAA, de dagelijkse gang, en de aanwezigheid van een droge luchtlaag met een steile temperatuurgradiënt in de hoogte.

Factor die onweer blokkeert: CIN

In sommige situaties zit er echter een addertje onder het gras. De stijgende luchtbellen kunnen namelijk ook tegengewerkt worden om verder omhoog te stijgen. In het vakjargon noemt men dit CIN (Convective Inhibition) en het kan plaatsvinden bij bijvoorbeeld een kleine inversie, waarbij de omgevingstemperatuur ligt stijgt met de hoogte. Dit proces moeten we ons eigenlijk voorstellen alsof er een dekseltje op de atmosfeer wordt gelegd, waartegen de wolken botsen. Dit dekseltje is de ‘capping layer’ en stopt de verticale groei van de onweersbui.

Door een kleine inversie (temperatuursstijging met de hoogte) kan de wolk niet doorgroeien. De luchtbel is namelijk niet meer warmer dan haar omgeving en botst daardoor op een dekseltje, ook wel ‘capping layer’ genoemd.

Ook deze waarde kunnen we raadplegen op de weerkaarten. Hoe negatiever de waarde, hoe steviger het dekseltje is. De wolk zal dan moeilijk kunnen doorgroeien. In onderstaand voorbeeldje bedraagt de CIN over de Benelux plaatselijk -100 J/kg. Dit is te sterk om de wolk te laten doorgroeien, met bijgevolg weinig kansen op onweersbuien. Er zijn wel een aantal zaken die het dekseltje kunnen doen verzwakken, zij het thermodynamisch (bv. door de oppervlakte warmer te maken) of dynamisch (bijvoorbeeld door outflow boundaries van vroeger gevormde buien).

In dit voorbeeld is er een grote negatieve CIN aanwezig over de Benelux. Hierdoor kan de onweersbui moeilijk verticaal doorgroeien, want het luchtdeeltje is niet langer warmer dan de omgevingslucht.

Organisatie en het type onweersbuien

Windschering of ‘wind shear’

Nu we kunnen voorspellen of er al dan niet onweersbuien ontstaan, is een volgende stap om na te gaan welk type onweersbuien dit zullen zijn. Hiervoor kijken we naar het dynamische aspect: de windschering. Windschering of ‘wind shear’ betekent net dat de windsnelheid en/of -richting verandert met de hoogte en dus verschilt per verticale laag in de atmosfeer. Dit kan u bijvoorbeeld merken wanneer hoge en lage wolken in een andere richting voorbij komen gedreven.

Indien in dat geval enkel de snelheid verandert, maar de richting min of meer gelijk blijft, dan spreekt men over ‘unidirectionele wind shear’. Indien de richting wel verandert, spreken we over ‘wind shear’. In de figuur hieronder wordt het concept grafisch voorgesteld.

Windschering of ‘wind shear’ is de verandering van de windsnelheid en/of -richting met de hoogte.

Windschering herkennen op weerkaarten

De windschering is een belangrijk aspect voor onweersbuien. Het kan namelijk zowel de levensduur van onweersbuien bepalen alsook het type onweersbui. Bovendien is het ook een belangrijke factor met betrekking tot het ontstaan van nieuwe buien. Hoe hoger de windschering, hoe langer een bui kan blijven voortleven en hoe makkelijker er ook steeds nieuwe buien kunnen blijven ontstaan. Vaak kijken meteorologen naar het verschil tussen de winden aan het oppervlak en op ongeveer 6 km hoogte.

De wind shear vertelt ons iets over het type onweersbui. In deze situatie is deze erg hoog, waardoor er dynamisch onweer kan ontstaan!

Windschering en het type onweersbui

De windschering is dus in staat om het type onweersbui te bepalen. Het speelt dus een rol in het organiseren van onweersbuien. Algemeen geldt dat, hoe hoger de windschering in de laag tussen het oppervlak en 6 km hoogte, des te zwaarder het type onweersbui met bijbehorende randverschijnselen.

  • Windschering < 20 kts geeft zogenaamde single cells of pulse storms die zich snel vormen en vanzelf terug uitsterven. Ze zijn over het algemeen het minst zware type onweersbui.
  • Windschering in het bereik van 20-40 kts zal (al dan niet zwak) georganiseerde complexen van stormen opleveren (de zogenaamde multicells). Dit type buien kan dan ook iets zwaarder uitpakken.
  • Unidirectionele windschering > 40 kts geeft vaak discrete stormen die overgaan in een sterk georganiseerde buiencluster zoals een “derecho“. Direct voor een koufront zou een “squall line” de voorkeur genieten.
  • Directionele windschering > 40 kts zorgt ervoor dat het meest zware type onweersbuien zich kan vormen: de supercell. In dit type buien is rotatie waar te nemen en is ook het gevaar voor hagel, windstoten en tornado’s het hoogst. Indien er slechts beperkte CAPE is spreken we over HSLC (high shear-low CAPE) en dan kunnen zich low-topped supercells voordoen.

Yoni

Door Yoni

Afgestudeerd geograaf aan de KULeuven en doctorandus binnen klimatologie/glaciologie aan de VUBrussel. Binnen NoodweerBenelux ben ik vooral bezig met het schrijven van artikels en het programmeren van tools om bepaalde weerelementen te voorspellen.


Verder lezen

Alles bekijken
34 Prognose

Wisselvallig weer houdt aan met temperaturen onder normaal

5 uur geleden - 4 min. lezen
104

Onweerskansen op 13 en 14 mei 2021

2 dagen geleden - 2 min. lezen
139 Prognose

Koel en (licht) wisselvallig Hemelvaartweekend

3 dagen geleden - 4 min. lezen