Citaat van SnakeDoc, vrijdag 3 augustus 2012, 0:16 uur Ik kon zo snel geen vragen Topic vinden, en gok er daarom maar op dat ik deze hier wel kan stellen.

Ik vind de indexcijfers voor het onweer wel erg interessant maar snap 1 ding niet.

De kansen op onweer worden voorspeld onder 5 categorieen. Namelijk, TT, K-Index, Boyden, Lifted en Cape.
Waarom? En wat zijn de betekenissen van deze afkortingen/benamingen.

Waarom zegt men niet gewoon (bijvoorbeeld) dat de kans op onweer voor, laat ik zeggen, Marknesse vanavond 93% is.

Iemand die dit alles wat kan toelichten?

Erg benieuwd!
Goed dat je vragen stelt!

De 5 indices geven aan hoe zwaar het onweer kan worden en niet de kans op onweer. Als je wilt zal ik het wat meer uitleggen.

Eenvoudig gezegd geven de 5 indices dus aan hoe zwaar het onweer kan worden.
Dan nu de uitgebreidere uitleg. Succes ermee!



De Total Totals (TT) wordt berekend door de Vertical Totals (VT) en de Cross Totals (CT) bij elkaar op te tellen. De VT geeft het temperatuurverschil tussen de temperatuur op 850 hPa (afgekort T850, de temperatuur op 850hPa betekent de temperatuur van de lucht in de atmosfeer waar de luchtdruk 850 hPa is) en de temperatuur op 500 hPa (T500). De CT geeft het temperatuurverschil tussen de dauwpuntstemperatuur (de temperatuur waarbij lucht bij gelijkblijvende druk condenseert) op 850 hPa (Td850) en de temperatuur op 500 hPa (T500).

Dus:

VT = T850 - T500
CT = Td850 - T500
TT = (T850 - T500) + (Td850 - T500)



De K-Index (KI) wordt berekend door de Vertical Totals (VT) en het verschil tussen de 850 hPa temperatuur (T850) en de 700 hPa dauwpuntsdepressie (Tdd700) bij elkaar op te tellen. De dauwpuntsdepressie is het verschil tussen de luchttemperatuur en de dauwpuntstemperatuur. Een grote dauwpuntsdepressie betekent dat het verschil tussen de luchttemperatuur en de dauwpuntstemperatuur groot is en dat de lucht dus droog is. Een kleine dauwpuntsdepressie betekent dat het verschil tussen de luchttemperatuur en de dauwpuntstemperatuur klein is en dat de lucht dus vochtig is.

Dus:

KI = (T850 - T500) + (T850 - Tdd700)



De Boyden is het verschil tussen de geopotentieële hoogte (hoogte ten opzichte van het gemiddelde zeeniveau van de aarde waarbij de verschillen in zwaarkracht gecorrigeerd zijn of zoiets, ik snap en weet ook nog niet alles) van het 700 hPa drukvlak (Z700) en de geopotentieële hoogte van het 1000 hPa drukvlak (Z1000) min de temperatuur op 700 hPa (T700) min 200.

Dus:

Boyden = (Z700 - Z1000) - T700 - 200



De Lifted Index (LI) geeft het temperatuurverschil aan tussen de temperatuur van de omgevingslucht (environmental air) op 500 hPa (Te500 of gewoon T500, dit kan trouwens ook een andere hoogte zijn) en de temperatuur van een luchtpakketje op 500 hPa (Tp500). Het luchtpakketje wordt hierbij vanaf een bepaalde hoogte in de atmosfeer (op de grond bijvoorbeeld) naar boven gebracht. De lucht is instabiel als de LI negatief is. Instabiel wil zeggen dat het luchtpakketje in een bepaald gedeelte van de atmosfeer lichter (warme lucht is lichter dan koude lucht en vochtige lucht is lichter dan droge lucht, alhoewel de temperatuur de meeste invloed hierop heeft) is dan de omgeving. Lucht die lichter is dan andere lucht heeft een positief drijfvermogen en zal stijgen. Lucht die zwaarder is dan andere lucht heeft een negatief drijfvermogen en zal zinken. Lucht die even zwaar is als andere lucht heeft een neutraal drijfvermogen en zal blijven zweven. Eerst stijgt het pakketje droogadiabatisch ('droog' wil zeggen dat het luchtpakketje nog niet verzadigd is en er dus geen condensatiewarmte vrijkomt en 'adiabatisch' wil zeggen dat er geen warmteuitwisseling met de omgeving plaatsvindt want lucht is een slechte warmtegeleider). Als het luchtpakketje hoger in de atmosfeer komt, wordt de luchtdruk lager, waardoor het volume van het luchtpakketje groter wordt (adiabatische expansie). De inwendige energie van het pakketje wordt over een groter volume verspreidt waardoor de lucht afkoelt (adiabatische afkoeling). Koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warme lucht (heeft iets met dampdruk te maken volgens mij maar dat begrijp ik nog niet helemaal). Op den duur is het luchtpakketje zover afgekoeld dat het luchtpakketje om de hiervoorgenoemde reden verzadigd is met waterdamp. Dit punt heet het Lifted Condensation Level (LCL) als het luchtpakketje gedwongen is om op te stijgen of het Cloud Condensation Level (CCL) als het luchtpakketje uit zichzelf opgestegen is (dit leg ik later uit). Hierna zal het luchtpakketje natadiabatisch ('nat' wil zeggen dat het luchtpakketje verzadigd is en dat er dus condensatiewarmte vrijkomt en 'adiabatisch' wil zeggen dat er geen warmteuitwisseling met de omgeving plaatsvindt) stijgen. Het luchtpakketje is lichter dan de omgevingslucht (heeft een positief drijfvermogen) tussen twee punten. Het eerste punt is het Level of Free Convection (LFC). Vanaf dit punt is het luchtpakketje lichter dan de omgevingslucht. Het tweede punt is het Equilibrium Level (EL) ofwel Level of Neutral Buoyancy (LNB, ‘buoyancy’ betekent ’opwaartse kracht’) ofwel Limit Of Convection (LOC). Vanaf dit punt is het luchtpakketje zwaarder dan de omgevingslucht (heeft een negatief drijfvermogen) en zal het afremmen, alhoewel het luchtpakketje een grote snelheid heeft als het dit punt bereikt en dus nog een stuk boven het EL uit zal schieten en een overshooting top zal vormen. Het hoogste punt dat het luchtpakketje bereikt heet het Maximum Parcel Level (MPL). Hierna zakt het luchtpakketje terug naar het EL en vormt een aambeeld op deze hoogte.

In werkelijkheid zakt het luchtpakketje nog een eindje door het EL heen waardoor het luchtpakketje weer warmer wordt dan de omgevingslucht en dus weer een positief drijfvermogen krijgt zodat het weer gaat stijgen en opnieuw door het EL heen schiet waardoor het kouder dan de omgeving wordt en dus weer een negatief drijfvermogen krijgt en weer zal zinken en een stukje door het EL heen zakt enz. Hierdoor ontstaan er golven die ‘gravitatiegolven’ worden genoemd. Op satellietbeelden zijn deze rimpels in het aambeeld goed te zien.

Gravitatiegolven ontstaan dus als lucht stijgt in stabiele lucht, zoals luchtpakketjes die door het EL heen schieten of lucht die over een berg heenwaait.

Op de onderstaande link zie je de golven in het aambeeld:

http://cimss.ssec.wisc.edu/goes/blog/wp-content/uploads/2012/05/120506_g13_vis_KS_MO_anim.gif

Dus:

LI = Te500 - Tp500



De Convective Available Potential Energy (CAPE) is de totale hoeveelheid energie die een luchtpakketje heeft als deze zo ver mogelijk stijgt in de atmosfeer. Deze energie zit tussen het LFC en EL, het gedeelte van de atmosfeer waar het luchtpakketje lichter is dan de omringende lucht. De lucht is instabiel als de CAPE groter dan 0 is. Bij het berekenen van de CAPE door de computer gebruik je de virtuele temperatuur (bij de LI ook trouwens). Zoals eerder gezegd is warme lucht lichter dan koude lucht en vochtige lucht lichter dan warme lucht. De vochtigheid heeft maar een kleine invloed op de dichtheid van de lucht maar toch moet je er rekening mee houden. De virtuele temperatuur is de temperatuur die lucht zonder waterdamp moet hebben om dezelfde dichtheid te hebben als lucht met waterdamp bij gelijke druk. De hoeveelheid water in de lucht noem je de mixing ratio van de lucht. Dit is het aantal gram water dat er in een kg lucht zit. Lucht van 20 graden Celsius met een mixing ratio van 5 g/kg heeft (dit is maar een voorbeeld, in het echt zijn de cijfers waarschijnlijk wel wat anders, maar het gaat om het idee) als je het omrekent dezelfde temperatuur als lucht van 25 graden Celsius en een mixing ratio van 0 g/kg. Die 25 graden noem je dan de virtuele temperatuur van de lucht die in het echt een temperatuur van 20 graden heeft en een mixing ratio van 5 g/kg.

Je krijgt de CAPE in J/kg ofwel m²/s² door voor elke hoogte in de atmosfeer tussen het LFC en het EL het verschil tussen de virtuele temperatuur (in graden Kelvin) van het luchtpakketje en de virtuele temperatuur van de omringende lucht te delen door de virtuele temperatuur van de omringende lucht en dat te vermenigvuldigen met 9,8.

Dus:
 
(van wikipedia gehaald maar persoonlijk zou ik sommige termen anders noemen)

zn = Equilibrium Level (z = hoogte, n staat voor ‘neutral’ in ‘Level of Neutral Buoyancy’)
zf = Level of Free Convection (f staat voor ‘free’)
g = valversnelling (in dit geval 9,8 m/s²)
Tv,parcel = virtuele temperatuur van het luchtpakketje
Tv,env = virtuele temperatuur van de omgevingslucht (environmental air)
z = hoogte
Ik weet niet precies wat die lange ‘s’ aan het begin en de ‘d’ aan het eind voorstellen maar het betekent dat je voor elke hoogte z tussen het LFC en het EL het temperatuurverschil tussen het luchtpakketje en de omringende lucht moet delen door de temperatuur van de omringende lucht en dat vermenigvuldigd met de valversnelling.

Je hebt een aantal soorten CAPE:

1. Surface-Based CAPE (SBCAPE). Dit is de CAPE die je krijgt als je een luchtpakketje vanaf de grond laat opstijgen.
2. Most-Unstable CAPE (MUCAPE). Dit is de grootste CAPE die je kunt krijgen als je een luchtpakketje ergens in de atmosfeer (bijvoorbeeld de hoogste CAPE in de luchtlaag van het aardoppervlak tot 700 hPa of gewoon de hele atmosfeer) laat opstijgen. Vooral ’s nachts wanneer het aardoppervlak sterk afkoelt is dit belangrijk, want zo kun je zien of de luchtlagen boven het aardoppervlak instabiel zijn.
3. Mixed-Layer CAPE (MLCAPE). Dit is de CAPE die je krijgt door de gemiddelde temperatuur en vochtigheid van een bepaalde luchtlaag te gebruiken. De onderste 100 hPa (0-100 hPa MLCAPE) van de atmosfeer wordt het meest gebruikt.
4. Low-Level CAPE (LLCAPE). Dit is de hoeveelheid SBCAPE, MUCAPE of MLCAPE die zich in de onderste lagen (meestal de onderste 3 km) van de atmosfeer bevindt.
5. Normalized CAPE (NCAPE). Dit is de SBCAPE, MUCAPE of MLCAPE gedeeld door het verschil tussen het EL en het LFC in meters (de diepte van de laag waarin de CAPE zit dus). Als de CAPE 2000 J/kg, het EL op 12000 m en het LFC op 2000 m, dan geldt NCAPE = 2000 / (12000-10000) = 0,2 J/kg/m of m/s2.
6. Integrated CAPE (ICAPE). Dit is de dichtheid gewogen totale CAPE in kJ/m² van alle luchtpakketjes in een kolom van 1 m² met een CAPE groter dan 0 (ik moet toegeven dat ik nog niet alles hiervan begrijp).



Als het luchtpakketje in het begin droogadiabatisch afkoelt, zal het luchtpakketje in veel gevallen kouder en dus zwaarder worden dan de omgevingslucht en zal zinken en het LFC dus niet kunnen bereiken. Er is dan sprake van een capping layer (een laag die als een deksel werkt) of korter gezegd cap (deksel). De sterkte van de cap kun je aangeven met de CIN (Convective INhibition, convectieve remming). Dit is in feite een tegenhanger van de CAPE.

Je krijgt de CIN in J/kg ofwel m²/s² door voor elke hoogte in de atmosfeer tussen het aardoppervlak en het LFC het verschil tussen de virtuele temperatuur (in graden Kelvin) van het luchtpakketje en de virtuele temperatuur van de omringende lucht te delen door de virtuele temperatuur van de omringende lucht en dat te vermenigvuldigen 9,8.

Dus:



Ztop = bovenkant van de cap (het LFC)
Zbottom = onderkant van de cap



Je hebt ook nog de CAP. De CAP geeft het grootste virtuele temperatuurverschil tussen de omgevingslucht en het luchtpakketje aan. Een soort tegenhanger van de Lifted Index dus.



Een cap houdt dus convectie en dus de onweersbuien tegen. Er zijn een aantal manieren om de cap te doorbreken:

1. Verwarming door de zon. Dit verhoogt de CAPE behoorlijk.
2. Low-Level Moisture Advection (LLMA). Advectie (horizontale verplaatsing van een eigenschap, bijvoorbeeld de hoeveelheid vocht of temperatuur, door de wind) van vocht laag in de atmosfeer. Dit verhoogt de CAPE enorm.
3. Low-Level Warm Air Advection (LLWAA). Dit verhoogt de CAPE aanzienlijk.
4. Koufront (grens tussen warme en koude lucht waarbij de warme lucht verdreven wordt).
5. Trog (uitloper van een lagedrukgebied).
6. Hoogtetrog (uitloper van een lagedrukgebied op grote hoogte, te zien op de kaart met de geopotentieële hoogte van het 500 hPa drukvlak).
7. Convergentielijn (plaats waar de wind uit twee verschillende richtingen komt en op elkaar botst zodat de lucht opstijgt).
8. De linkeruitgang en rechteringang van een jet streak (gedeelte van de straalstroom waar de windsnelheden het hoogst zijn) zorgt voor divergentie (uit elkaar stromen van lucht) hoog in de atmosfeer waardoor er lucht van onder in de atmosfeer wordt aangezogen. De divergentie boven in de atmosfeer is het sterkst bij de linkeruitgang.
9. Differental Positive Vorticy Advection (hier moet ik me nog even mee bezig houden eer ik dit goed snap).
10. Orografische lift. De lucht botst tegen een berg en stijgt op.
11. Isentropische lift dankzij WAA bij een warmtefront (ook hier moet ik me nog even in verdiepen).
12. Cap erosion. Verdamping van neerslag uit bewolking die zich op middelbare hoogte bevindt zorgt ervoor dat de warme luchtlaag die convectie tegenhoudt, afkoelt (bij condensatie komt er warmte vrij, bij verdamping koelt de lucht af) waardoor de cap kan verzwakken of verdwijnen.
13. Cold Air Advection (CAA) in de luchtlaag waarin de cap zich bevindt waardoor de cap zwakker wordt of verdwijnt.
14. Kustconvergentie. De wind ondervindt boven zee minder wrijving dan boven land. Bij een aanlandige wind (de wind waait vanuit de zee het land op) remt de wind bij de overgang van zee naar land af als gevolg van de toegenomen wrijving. Bij de overgang van land naar zee hoopt de lucht zich op (convergentie) en stijgt op.
15. De outflow van andere onweersbuien. Deze koude lucht tilt de warme lucht op. De optilling is aan een bepaalde zijde (meestal benedenwind) nog sterker als er voldoende 0-3 km wind shear is. 10-20 m/s 0-3 km wind shear is meestal genoeg.


Als je dit min of meer snapt dan ben je al een heel eind. Zoals je leest weet ik ook niet alles dus als je het niet begrijpt is dat helemaal niet erg. Ik moest ook sommige dingen goed uitpluizen eer ik het begreep. Als je nog wat wil weten dan vraag je het maar. Er zullen best nog wel fouten inzitten dus als iemand iets ziet dat niet klopt dat hoor ik dat graag.

Edit: hoogtetrog in het rijtje hierboven gezet.
Edit 2: link toegevoegd voor satellietbeelden van gravity waves in een aambeeld en nog 3 triggers toegevoegd. | Gewijzigd: 7 augustus 2012, 11:55 uur, door Robert96

Citaat van Robert96, zondag 5 augustus 2012, 0:03 uur [Heel verhaal]
Ziet er erg interessant uit! Ik dacht, ik snap alles, komt hij met dit verhaal. :p Zal nog wel ff duren voor ik dit alles onder de knie heb...

Thanks for sharing!

Kort gezegd ...

Als alle vijf de index cijfers op rood staan, dan breekt de pleuris uit