Wat zijn soundings in de meteorologie?

Meteorologen gebruiken allerhande tools om het weer te voorspellen. Naast het analyseren van weerkaarten op grondniveau kijken meteorologen ook altijd naar wat er gebeurt in de hogere lagen van de atmosfeer. Het weer speelt zich immers af in de troposfeer, een laag die zich uitstrekt van aan de grond tot op meer dan 10 kilometer hoogte. Een zeer handige meteorologische tool die vaak gebruikt wordt, is een atmosferische ‘sounding’ of ‘skew-T diagram’. Deze maakt in feite een dwarsdoorsnede doorheen de atmosfeer op een bepaalde plaats en laat toe om verschillende meteorologische parameters te bestuderen.

Oorsprong van een sounding

Soundings komen tot stand door middel van weerballonnen die dagelijks worden opgelaten op verschillende plaatsen. Aan deze ballonnen is meetapparatuur bevestigd die op verschillende hoogtelagen doorheen de troposfeer metingen uitvoeren van o.a. temperatuur, luchtdruk, vochtgehalte, wind… Deze parameters worden dan later geplot in een diagram, ‘de sounding’, waarop je als het ware een verticale doorsnede van de toestand van de atmosfeer te zien krijgt op de plaats van de meting.

Door deze diagrammen te analyseren krijgen meteorologen een beeld van wat er zich afspeelt in de atmosfeer en welk weerbeeld men mag verwachten. Tegenwoordig worden deze diagrammen ook berekend door de weermodellen (GFS en ECMWF) om het toekomstig weer te kunnen voorspellen.

vandaag

Figuur 1: Voorbeeld van een atmosferische sounding van het weermodel GFS. Deze geldt voor Brussel op 19/08/2017 om 12 GMT. Het weer is matig onstabiel met stapelwolken die kunnen uitgroeien tot buien. (weatheronline.co.uk)

Hoe analyseer je een sounding?

Een sounding geeft verschillende parameters weer (zie voorbeeld). Op de x-as staat de temperatuursschaal afgebeeld (°C). Op de y-as staat de hoogte, zowel in druk (links) als in kilometer boven zeeniveau (rechts), alsook de variatie van de windsnelheid en windkracht en de mixing ratio. Op de grafiek zelf zijn verschillende hulplijntjes zichtbaar die hieronder kort worden toegelicht:

  • Blauwe lijnen van ZW naar NO: isothermen (°C) die de variatie van temperatuur en dauwpuntstemperatuur weergeven met hoogte
  • Oranje lijn van ZO naar NW: droge adiabaat, de temperatuursdaling met de hoogte van een droog luchtpakketje (gemiddeld gesproken zo’n 9,8°C/km)
  • Groene lijnen van ZZO naar NNW: de verzadigde adiabaat, de temperatuursdaling met de hoogte van een verzadigd luchtpakketje dat volledig uit water bestaat (gemiddeld gesproken zo’n 6°C/km)
  • Zwarte lijnen van W naar O: drukvlakken (hectopascal, hPa)
  • Rode stippellijn: daling van de mixing ratio (g/kg), de daling van de verhouding tussen de hoeveelheid water en droge lucht in het luchtpakketje/daling dauwpuntstemperatuur

Deze hulplijntjes zijn nodig om de sounding te kunnen interpreteren. Naast deze hulplijntjes zijn er eveneens de hoofdparameters zelf die de toestand van de atmosfeer weergeven:

  • Rode vetgedrukte lijn: het temperatuursverval doorheen de troposfeer
  • Grijze vetgedrukte lijn: het temperatuursverval van een pakketje lucht dat opstijgt vanop de grond
  • Blauwe vetgedrukte lijn: het verval van de dauwpuntstemperatuur, de tempeatuur waarop condensatie optreedt

De exacte configuratie van de laatste drie parameters wordt geanalyseerd door de meteoroloog en op basis hiervan kan het weer geëvalueerd worden op een bepaalde plaats.

Soundings in de meteorologie

(On)stabiliteit en vorming van stapelwolken

Soundings worden vaak gebruikt om te kijken of er stapelwolken gevormd worden en/of deze al dan niet kunnen uitgroeien tot onweders. Anders gesproken kan je hiermee dus de atmosferische (on)stabiliteit analyseren. De atmosfeer is normaal gesproken stabiel als de vette rode lijn steeds boven de vette grijze lijn ligt, m.a.w. als het luchtpakketje steeds kouder is dan zijn omgeving.

Als de rode lijn een sterker verval kent dan de grijze, dan kan het luchtpakketje stijgen tot op grote hoogte (want het is warmer dan zijn omgeving). Onderweg, op zekere hoogte, zal de lucht dan condenseren en worden stapelwolken gevormd. Dit punt, waar de temperatuur (rode lijn) en het dauwpunt (blauwe lijn) mekaar raken wordt ook wel het ‘lifting condensation level’ (LCL) genoemd en komt overeen met de wolkenbasis.

Als de lucht echter blijft stijgen over een grote afstand, is de atmosfeer zeer onstabiel en zullen naar alle waarschijnlijkheid de stapelwolken uitgroeien tot hevige onweersbuien. Het gebied tussen de grijze en rode lijn is in dit geval de CAPE, een voor meteorologen zeer bekende indicator voor onstabiliteit en onweerskansen.

soundings in de meteorologie

Figuur 2: De sounding van GFS voor Brussel op zondag 20/08/2017 om 12 GMT. Stapelwolken zullen ontstaan, maar zullen niet hoog ontwikkelen door geleidelijke drukstijgingen. De wolkenbasis (LCL) ligt ongeveer iets boven 1 km en de top ongeveer op 2,5 km. Merk eveneens de zeer droge luchtmassa op, met daarboven een vochtige luchtlaag. Hierin zal waarschijnlijk cirrus-bewolking ontstaan. (weatheronline.co.uk)

Luchtmassa’s

Naast onstabiliteit geven soundings ook informatie over de soort luchtmassa’s waarin we vertoeven. Ze geven bijvoorbeeld aan hoe droog of vochtig de lucht is op welke niveaus. Hiervoor geldt de regel: hoe dichter het dauwpunt (blauwe lijn) en de temperatuur (rode lijn) in elkaars buurt liggen, hoe vochtiger de luchtmassa is en hoe verder deze uit elkaar liggen, hoe droger.

Naast de vochtigheidsgraad kan ook de temperatuur van luchtmassa’s en de advectie (aanvoer) ervan geëvalueerd worden. Hiervoor moet gekeken worden naar de verandering van de wind met de hoogte. Als de wind ruimt (draaien in wijzerzin) met de hoogte, is er sprake van warme luchtadvectie, als hij krimpt daarentegen (draaien in tegenwijzerzin), is er sprake van koude luchtadvectie. Dit kom je bijvoorbeeld tegen in situaties waarin er een warmte- of koufront komt opzetten, zoals goed te zien is op de sounding voor maandag.

Wanneer er vocht gevangen zit in de hogere luchtlagen, dat zich met de tijd uitbreidt naar het oppervlak en je hierbij ook een ruimende wind waarneemt met de hoogte, komt er naar alle waarschijnlijkheid een warmtefront opzetten. Het is immers typisch voor een warmtefront dat het vocht zich eerst manifesteert op hoogte en dan pas op het grondniveau. Deze setting doet zich voor aanstaande maandag, wanneer een warmtefront komt opzetten en in de loop van de dag over de Benelux zal trekken.

maandag

Figuur 3: De sounding van GFS voor Brussel op maandag 21/08/2017 om 12 GMT. Het warmtefront komt opzetten. De wind ruimt met de hoogte, er is dus warme luchtadvectie, en de vochtige luchtlaag zakt geleidelijk naar het oppervlak. (weatheronline.co.uk)

weerkaartgoed

Figuur 4: De weerkaart met theta-E waarden voor aanstaande maandag om 12z. Theta-E geeft het contrast weer tussen luchtmassa’s. Op deze kaart is goed te zien dat een warmtefront zich aandient en dat warmere en vochtigere lucht op weg is naar de Benelux. Er wordt m.a.w. warme lucht geadvecteerd naar onze contreien, zoals we konden aflezen op de sounding. (Wetterzentrale.de)

Dit artikel werd geschreven door student meteoroloog Samuel H.


Lees ook eens: