16 mei 2021 - 7 min. lezen
0 reacties 0

Onweersbuien kunnen gepaard gaan met randverschijnselen zoals hagel, wateroverlast en stevige windstoten. Eén van die gevaarlijke neveneffecten van grote, convectieve cellen zijn dus hevige windstoten. Vaak ontstaan deze door een sterke downdraft van de onweersbui uit. In dit artikel nemen we de downdraft van een onweersbui verder onder de loep. We bekijken ook welke parameters we kunnen gebruiken om een indicatie te krijgen van de sterkte van de downdraft en deze vervolgens te voorspellen.

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.

Downdraft: sterke neerwaartse beweging in een onweersbui

Wat bekent een downdraft bij onweer nu juist? Om te beginnen bekijken we eerst even de ‘anatomie’ van een onweersbui. Typisch bestaat een onweersbui uit 2 sterke luchtstromen. Enerzijds is dit de updraft, die zorgt voor voeding van de bui en luchtdeeltjes hogerop stuurt. De updraft houdt de aanvoer van warme en vochtige lucht in de richting van de onweersbui intact. Hier leeft de bui van (de ‘inflow’). Deze updraft is bijvoorbeeld belangrijk in het proces van hagelvorming.

Anderzijds is er ook de downdraft. Deze zorgt ervoor dat een grote massa lucht aan grote snelheid naar de oppervlakte wordt gestuwd vanuit de bui. Dit zijn dus grote hoeveelheden lucht die naar de oppervlakte worden gestuwd. Ze kunnen gezien worden als een soort van koufront, met koelere temperaturen en windvlagen. Wanneer ze de oppervlakte bereiken spreken we ook wel over microbursts of macrobursts. Aan de oppervlakte kunnen ze vervolgens uitmonden in zogenaamde outflow boundaries. In de figuur hieronder worden deze beide luchtstromen grafisch voorgesteld.

De verschillende luchtstromen in een onweersbui. De rode luchtstroom is de updraft, deze voedt de bui. De blauwe pijltjes geven de downdraft weer (Gfycat).

Ontstaan van de downdraft: verschillende processen

Precipitation loading

Er zijn verschillende processen die voor deze snelle neerwaartse beweging kunnen zorgen. Een eerste is zware neerslag, die ervoor kan zorgen dat er grote massa’s lucht mee naar beneden worden “gesleurd” door de regen/hagel. In dit geval is de stevige downdraft te wijten aan wat men noemt ‘precipitation loading’. In andere woorden betekent dit dat de bui overladen is met veel neerslag, veel lucht mee kan sleuren op het pad naar beneden. Dit soort downdraft zien we vaak terug wanneer de atmosfeer erg verzadigd is over de gehele verticale kolom en er maar een zwakke synoptische wind aanwezig is.

De neerwaartse bewegingen in een bui worden downdrafts genoemd. Het zijn grote hoeveelheden lucht die vanuit de bui de oppervlakte bereiken. Eén van de processen die hiervoor kan zorgen is het meesleuren van grote hoeveelheden lucht door sterke regen of hagel. Wanneer ze de oppervlakte bereiken spreken we over microbursts of macrobursts (Gfycat).

Koude en/of droge luchtmassa met (evaporatieve) afkoeling

Een andere factor is de aanwezigheid van een koude luchtmassa op hoogte: koude lucht daalt namelijk, terwijl warme lucht de neiging heeft om te stijgen. Die afkoeling kan onder andere bereikt worden door advectie (aanvoer) van koude lucht op hoogte. Ook evaporatieve afkoeling (wanneer water verdampt verbruikt het energie, wat de lucht afkoelt) in een droge luchtlaag kan hiervoor zorgen, net als grote hoeveelheden neerslag die doorheen de luchtkolom vallen en koudere lucht mee naar beneden brengen.

Typisch herkennen we die droge/koude luchtlaag op hoogte doordat op een sounding de temperatuurgradiënt heel steil is (“steep low/mid-level lapse rates”), alsook doordat de temperatuur- en dauwpuntcurven ver uit elkaar liggen (“dry air intrusion”). In zulke profielen zullen de omstandigheden gunstiger zijn voor het tot stand brengen van sterkere downdrafts.

Op deze sounding zien we duidelijk een droge luchtlaag op hoogte (blauwe en rode curven liggen ver uit elkaar), een duidelijke indicatie voor potentieel hevige windstoten bij de onweersbuien.

Onstabiliteit en windschering

Ook de mate van atmosferische instabiliteit speelt een rol. Dit komt omdat een sterkere updraft, die gepaard gaat met hogere onstabiliteit, grotere hoeveelheden regen kan voeden aan de bui. Die kunnen dan weer zorgen voor een hogere precipitation loading en bijgevolg meer (evaporatieve) afkoeling, wat resulteert in een sterkere neerwaartse luchtstroom zoals hierboven besproken.

Windschering speelt ook een rol. Dit betekent dat, als er op een bepaalde hoogte al sterke winden aanwezig zijn, er bij deze onweersbuien ook sterkere windstoten aan de oppervlakte te verwachten zijn. Dit komt omdat de kracht die gepaard gaat met het sterke horizontale windveld mee zal opgenomen worden in de downdraft van de bui, die zich hierop dan weer versterkt. Bovendien is het zo dat sterke windschering ook een bui langer in leven kan houden, waardoor de downdraft zich sterker kan ontwikkelen. Als laatste kan hoge windschering ervoor zorgen dat droge lucht uit de omgeving makkelijk in de bui gemengd wordt, wat de downdraft ook weer kan versterken (zie hierboven).

Een onweersbui met een duidelijke downdraft.

Voorspellen van de downdraft: parameters

CAPE: atmosferische instabiliteit

Een eerste belangrijk besproken ingrediënt is atmosferische onstabiliteit. Of met andere woorden: de wolken moeten voldoende kunnen doorgroeien tot sterke onweersbuien. Zonder onweer geen downdraft natuurlijk. Dit wordt samengevat in de parameter “CAPE”. Het duidt de hoeveelheid energie aan die aanwezig is in de atmosfeer die gebruikt kan worden voor het vormen van onweersbuien. Hoe hoger die parameter, hoe zwaarder de onweersbuien zijn met sterke stijg- en daalstromen en bijbehorende randverschijnselen zoals regen, hagel en windstoten. Hoge waarden voor CAPE kunnen echter bereikt worden als het aan de oppervlakte erg warm en vochtig is, maar in de bovenlucht daarentegen koud.

Bij een hogere waarde voor CAPE kunnen zwaardere onweersbuien voorkomen. Dit kan bij warme, vochtige lucht aan de oppervlakte en koude lucht bovenaan in de atmosfeer.

DCAPE: maat voor sterkte downdraft

De sterkte van die neerwaartse bewegingen wordt vaak omvat in de parameter “DCAPE”. Hoge waarden worden bijvoorbeeld bereikt bij droge en/of koude lucht op hoogte omdat die lucht zwaarder is en neigt naar beneden te vallen. DCAPE zal dus hoog zijn bij de aanwezigheid van een droge en/of koude luchtlaag op hoogte en een warmere temperatuur aan het aardoppervlak. In dat geval zullen de downdrafts sterk zijn.

Bij een hogere waarde voor DCAPE kunnen grotere en krachtigere downdrafts zich voordoen (bovenaanzicht). De uitvloei beslaat dan een grotere oppervlakte. Hoge DCAPE ontstaat bij warme lucht aan de oppervlakte en koude/droge lucht bovenaan in de atmosfeer.

Precipitation loading

Voor precipitation loading is het een andere zaak. Vaak kijken we hiervoor naar de verzadiging van het profiel op een sounding. Indien de lucht over alle verticale lagen een hoge luchtvochtigheid bevat, is de kans groot dat precipitation loading voor downdrafts zal zorgen. Kijken naar andere parameters, zoals “precipitable water” kan ook handig zijn.

Geen gouden regel of combinatie van parameters

Het voorspellen van de sterkte van downdrafts blijft moeilijk en zal vooral moeten gebeuren met behulp van ‘kansen op…’. Zoals in dit artikel aangehaald, zijn er wel een aantal parameters. Deze kunnen ons vertellen of de omgeving waarin de onweerswolk zich bevindt gunstig is voor het ontstaan van (stevige) downdrafts.

Aangezien het weer grillig is, is daar echter nooit garantie op. Het is dus vooral van belang na te gaan hoe gunstig de omgeving is door ‘ingrediënt-based’ te werk te gaan: het nagaan van verschillende parameters en de daarbij samenhangende kans op het optreden van sterke downdrafts en bijbehorende stevige windstoten.

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
1

Explosieve zeebeving nabij Alaska

11 uur geleden - 2 min. lezen
59

Wisselvallig en fris voor de tijd van het jaar

2 dagen geleden - 4 min. lezen