Luchtdruk en wind

Inleiding

Men stelt vast dat op aarde de druk sterk uiteenloopt : er is enerzijds de grote of hoge druk en anderzijds de geringe of lage druk. Er zijn gebieden waar men 1050 mb (zeer hoge druk) optekent en gebieden waar de luchtdruk daalt

Wat is een hogedrukgebied en wat is een lagedrukgebied

Een hogedrukgebied is een lichtgewelfde luchtberg waarvan de top de plaats is waar de luchtdruk het hoogst is. Een lagedrukgebied is een beeld van een krater waarvan het diepste punt de laagste druk voorstelt.Als grens tussen de lage en hoge drukgebieden neemt men de 1013 mb of 760 mm (de normale luchtdruktoestand in de fysica). Men verbindt de plaatsen met eenzelfde druk door lijnen welke de isobaren worden genoemd. In de praktijk tekent men alleen de isobaren die deelbaar zijn door vijf : vb. 1020, 1025 ..mb. Hoe dichter deze isobaren tegen elkaar lopen, hoe groter het luchtdrukverschil tussen een beperkte afstand A en B. Door dit verschil in druk is er een luchtbeweging in de dampkring die wij aan het aardoppervlak voelen in de vorm van wind, maar ook aanwezig is in de hogere luchtlagen. De windrichting en de windsterkte hangt af van :

  • de richting van het luchtdrukverval (vb. van 950 mb naar 945 mb)
  • de grootte van de luchtdrukverschillen

In mindere mate van :

  • de ruwheid van het aardoppervlak
  • de omwentelingssnelheid van de aarde om zijn as
  • de breedtegraad waar het proces plaatsvindt
  • de temperatuursverschillen tussen de getransporteerde luchtmassa’s en de ondergrond

Het weer in de hogedrukgebieden

Het grote kenmerk van een sterk hogedrukgebied (1035 mb of meer) is dat het zich meestal gedurende langere tijd handhaaft boven een bepaald gebied. De verplaatsingssnelheid ervan is klein ten opzichte van de luchtstromingssterkte. Mede door hun trage passeersnelheid en hun grootse afmetingen duurt het toch enige dagen voor dat ze zijn gepasseerd. Daardoor kan het weer dagenlang hetzelfde karakter hebben. Kleinere hogedrukgebieden kondigen zich meestal aan door een snelle stijging van de luchtdruk en beinvloeden ons weer gedurende een kortere tijd. In tegenstelling tot deze kleine hogedrukgebieden staan de standvastigere grotere hogedrukgebieden die zich aankondigen door een langzame stijging van de luchtdruk.In een hogedrukgebied is het ook relatief droog door de dalende luchtbeweging naar het aardoppervlak toe. Door deze dalende beweging krijgt men een samenpersing van de lucht waardoor de temperatuur stijgt. De warmer wordende atmosfeer kan meer waterdamp bevatten dan er voorheen in kon zitten. De aanwezige bewolking zal door verdamping sterk afnemen of geheel oplossen. Stratus- of laaghangende bewolking is vooral in de winterperiode kenmerkend voor hogedrukgebieden. Bij oplossing van de bewolking zal bij heldere hemel en weinig wind gedurende de lange winternacht, het aardoppervlak meer warmte verliezen dan het tijdens de korte dag heeft kunnen opnemen. Daardoor verliest de luchtlaag op het aardoppervlak sterk haar warmte, zodat de temperatuur aan de grond dikwijls daalt tot onder het vriespunt. In die onderste lagen kan de aanwezige waterdamp condenseren, waardoor mist of laaghangende bewolking gevormd wordt. Overdag is de laaginvallende zonnestraling niet in staat door de laaghangende bewolking door te dringen en het aardoppervlak te verwarmen. In de zomer is dit wel het geval, dan kan de zon de bewolking geheel oplossen. Op een zomerdag kan het ook voorvallen dat er zich stapelwolken vormen die de zogenaamde “mooi weerwolken” voorstellen.Vooral in de winter heeft men ook wel eens te maken met het begrip “inversie” . Het kan voorkomen dat het aardoppervlak bedekt wordt met een koude plaklaag, met een dikte van 500 tot 1200 m. Aan de top hiervan is de temperatuur soms wel 8 a 10º C warmer dan in de onderste luchtlaag. Normaal neemt de temperatuur af met de hoogte, deze omkering van het systeem noemt men dan “inversie”. Deze inversielaag is een soort van warm plafond op een koude laag waarin zich vuil stof, chemische producten, uitlaatgassen enz. nestelen in de vorm van een wolkendek. Dit wolkendek (meestal stratus of stratocumulus) kan zelfs motregen veroorzaken. De hog edrukgebieden die verantwoordelijk zijn voor zulke inversielagen zijn de subtropische hogedrukgebieden die in de winter over een koude massa schuiven waardoor inversie ontstaat. De pool hogedrukgebieden daarentegen kunnen in de winter standvastig winterweer brengen zonder enige vorm van inversie.Inversie heeft ook een negatieve invloed op de radiogolven. De korte golven van de radioamateurs worden gestoord door het temperatuursverschil boven en onder de inversielaag.

Het weer in de lagedrukgebieden of de depressies

lagedrukgebied

De luchtbeweging in een depressie is totaal tegengesteld aan de luchtbeweging in een hogedrukgebied(in een hogedrukgebied gaat de luchtbeweging met de wijzers van de klok mee, in een lagedrukgebied in de tegenovergestelde richting). De lucht volgt een lange omweg om tot in de kern te komen, waardoor de baan beschreven door deze luchtbeweging een wijde spiraal om de kern vormt. Daardoor kan men op wolkenfoto’s een echte draaikolk rondom de kern van een depressie merken. De draaikolk is echter geen trechtervormige draaikolk, maar een platte wervel.De horizontale doorsnede van zulk een depressie kan uiteenlopen van enkele honderden tot enkele duizenden km. De echte wervelende luchtstromingen komen voor in de onderste luchtlagen (een doortocht van een depressie gaat dikwijls gepaard met veel wind). Een depressie is toch ook niet cirkelvormig, maar meer een ellips met langgerekte uitlopers. Boven de kern, op hoogten van 4 tot 8 km. is er een zodanige luchtstroming dat lucht uit het kerngebied wordt weggezogen en er wordt uitgepompt met grote kracht. Ook door de snelle daling van de temperatuur boven de kern kan de luchtdruk in het centrum aan de grond nog lager worden dan tevoren. Het gevolg hiervan is dat de verschillen in luchtdruk zo groot gaan worden op een beperkte afstand dat de aanstromende lucht een grote snelheid kan ontwikkelen, waardoor men van harde wind, storm, zware storm en orkaan kan spreken.

Onderstaande tabel toont een schaal met de windsnelheden genoemd naar de uitvinder “DE BEAUFORTSCHAAL” :

windkracht windsnelheid (m/s) benaming
0 0 – 0,2 windstil
1 0,3 – 1,5 flauw en stil
2 1,6 – 3,3 flauw en koelte
3 3,4 – 5,4 lichte koelte
4 5,5 – 7,9 matige koelte
5 8,0 – 10,7 frisse bries
6 10,8 – 13,8 stijve bries
7 13,9 – 17,1 harde wind
8 17,2 – 20,7 stormachtig
9 20,8 – 24,4 storm
10 24,5 – 28,4 zware storm
11 28,5 – 32,6 zeer zware storm
12 hoger dan 32,6 orkaan

Kenmerken van de aanwezigheid van een depressie in onze gebieden :
– de depressie bevindt zich meestal ten westen of het noorden van ons land waardoor de wind zuid tot zuidwest georienteerd is
– de aangevoerde lucht, v66r de doortocht, is warmer en vochtiger dan na de doortocht als de wind meestal naar noordwest tot noord ruimt, waardoor frissere lucht ons land binnenstroomt .
– soms ontstaat er een zuidwesterstorm. In de winter zijn de N.W.-stormen frequenter dan de Z.W.-stormen (vb. de noordwesterstorm in Zeeland in Nederland in 1953). Depressies zijn eigenlijk niets meer dan “grote slecht weergebieden” waarin zowel stormweer, hardnekkige bewolking, regen als sneeuw geen uitzondering vormen. Deze regen of sneeuwgebieden ontstaan door een mechanisme van instroming aan het aardoppervlak en uitpomping bovenin. Hierdoor treffen we in een groot gedeelte van de depressie stijgende luchtbewegingen aan (meestal vooraan in de depressie), die boven afkoelt en leidt tot condensatie en wolkenvorming. Deze regen of sneeuwgebieden kunnen een oppervlakte hebben van duizenden vierkante km. en hebben soms een zeer lange levensduur.
De nadering van zo een regen of sneeuwgebied kondigt zich van tevoren aan en daarin kan men de volgende fasen onderscheiden :
– eerst ziet men cirrusdraden
– deze cirrusdraden gaan geleidelijk over in cirrostatus met of zonder haloverschijnselen
– de cirrostratus overgaand in altostratus (zon verdwijnt stilaan)
– laatste stap is de nimbostratus waaruit het dan begint te regenen of te sneeuwen.
Bij zeer actieve depressies verlopen deze fasen zeer vlug en begint het dan ook snel te regenen. Soms duurt de doortocht van zo een regengebied enkele uren. Als het neerslaggebied echter blijft haperen, kan het dagen onafgebroken regenen of sneeuwen.