Nader verklaard: De supercel

Nu Nederland de laatste dagen door de media nog al in de ban van de supercel is en er "welles-nietes" discussies ontstaan over of ze wel of niet voorkomen in Nederland nemen we de supercel eens onder de loep voor de mensen, die nog niet alles van een supercel afweten.

De supercel
Supercells hebben een uniek karakter.
Grote, langdurige onweerssystemen of "supercells" zijn verantwoordelijk voor de sterkste tornado's, grote hagelstenen en gevaarlijke windstoten. Sommige algemene kenmerken helpen om een supercell van afstand te herkennen. Lucht, die in de storm opstijgt met snelheden van meer dan 250 km/h, geeft hem een hard, bloemkoolachtig uitzicht. De opstijgende lucht draait, wat sommige wolken er doet uitzien als een kurkentrekker. Bovenop de zuil van stijgende lucht vormt zich een koepelwolk, een "overshooting" top, ook met een hard uitzicht. Tornado's, zeker de grote, dalen uit de supercel neer nabij de rand van het regenvrije gedeelte van het onweer.


_{De klassieke supercel}

Miljoenen kleine waterdruppels en ijskristallen, die we als wolk zien, verbergen veel van de actie, die plaatsvindt binnenin een supercell-onweer. Maar het uitzicht van de wolk helpt ons voor te stellen wat we niet kunnen zien. De roterende stijgende zuil van lucht - of de "mesocycloon" is het hart van de supercell. De mesocycloon maakt dat zo'n onweer verschilt van zijn zwakkere broers. Zoals elk onweer, heeft een supercell warme, vochtige lucht nodig in de onderste laag van de atmosfeer, veel koudere lucht daarboven en iets dat de lucht nabij de grond een opwaartse 'zet' geeft. Soms is deze 'zet' niets meer of minder dan warme lucht, die opstijgt omdat die lichter is dan de omgevingslucht. Opstijgende warme lucht schiet omhoog zoals een warmeluchtballon, waar de omgevingslucht koud is. Hoe groter het temperatuursverschil, hoe meer energie de stijglucht heeft. Als de waterdamp in de stijglucht condenseert in wolkdruppels of ijskristallen, geeft hij warmte vrij, die de kracht van het onweer doet toenemen.

Elk onweer wordt gevoed door een temperatuursverschil en de warmte, die vrijkomt bij de condensatie van de vochtige lucht tot wolken. Om een supercell te worden, heeft een onweer sterke wind nodig die vanuit verschillende richtingen op verschillende hoogtes hoog boven de grond. De juiste combinatie van windsnelheden en veranderende richtingen geeft de opstijgende lucht de draaiende beweging van een mesocycloon. Dit alles creëert een complex patroon van stijgende en dalende lucht, dat verhindert dat vallende regen en hagel terug in de stijglucht valt. Een normaal onweer wordt immers gewurgd, meestal in minder dan een half uur tijd, omdat er regen valt in de opstijgende warme lucht. Dit breekt de 'brandstoftoevoer' (warme lucht) van het onweer af. Een supercell kan het uren volhouden, terwijl hij honderden kilometers voortbeweegt. De draaibeweging van de stijgende lucht in de mesocycloon helpt tornado's extra kracht te geven. Wetenschappers proberen nog altijd uit te dokteren hoe dat exact in elkaar zit.

Stijgende lucht in de mesocycloon met snelheden van 250 km/u zorgen voor het harde, bloemkoolachtige uiterlijk van een supercell. Het is zelfs zo dat élke wolk met zo'n uitzicht te maken heeft met snelle stijgwind, hoewel waarschijnlijk niet zo snel als in een supercell. Terwijl de lucht stijgt koelt hij af, zodat de vochtigheid van deze lucht condenseert in kleine wolkdruppels. In snel stijgende lucht vormen deze druppels echter geen ijskristallen zelfs wanneer de temperatuur onder het vriespunt zakt. De miljoenen kleine druppels reflecteren veel licht en daardoor lijkt de wolk zo stevig. In delen van wolk, waar de lucht niet stijgt, of stopt met stijgen, veranderen de waterdruppels wél in ijskristallen, die groter zijn dan de waterdruppels. Dezelfde hoeveelheid water zal veel minder grote ijskristallen voortbrengen dan kleine waterdruppels. De ijskristallen reflecteren minder licht en geven de wolk een zachter uiterlijk. Soms, maar niet altijd, zorgt de draaibeweging van de stijglucht voor een verdraaide, kurkentrekkerachtige wolk. Soms ook wordt dit verborgen door de wolken, die er rond zitten. Als de lucht snel genoeg stijgt, schiet hij over het peil waar hij normaal zou stoppen met stijgen. Dit geeft de koepel (over shooting top) bovenop de zuil van stijglucht. In een zwakker onweer kunnen zo'n koepels komen en gaan, of zien ze er zacht uit. Maar als de koepel langer duurt dan zo'n 10 minuten en als hij er hard uitziet, is het onweer waarschijnlijk een supercel. Meestal is deze het beste te zien vanaf de westelijke richting van de bui, aan de oostkant zit meestal hoge sluier bewolking voor de bui uit.


_{Het "skelet" van een supercel}

Vanonder een onweer waarin de lucht stijgt, valt er geen regen. Vandaar dat tornado's zich vormen in een regenvrij gebied. Tornado's bestaan uit stijgende lucht. Maar andere sterke wind kan naar onder schieten vanuit een onweer of zelfs vanuit relatief kleine buien. Zulke valwinden of 'microbursts' kunnen snelheden hebben van meer dan 160 km/u, en kunnen evenveel schade aanrichten als zwakke tornado's.

Randverschijnselen supercel nader verklaard
De grootste, krachtigste en langdurigste vorm van een onweer heeft een toepasselijke naam : "supercell". Supercells kunnen tornado's voortbrengen, grote hagelstenen, gevaarlijke windstoten of overstromingen, maar ook bliksem, misschien wel het grootste gevaar. Karakteristiek voor deze stormen zijn roterende winden, die opstijgen in de storm : een "mesocycloon".

_{Binnenkant supercel}

Wat kan een supercel naast (zware) regen en onweer nog meer produceren?

Een tornado
De krachtigste tornado's komen voor bij supercelbuien. Deze buien bezitten een roterende stijgstroom en vormen zich meestal wanneer de windsnelheid in de atmosfeer sterk toeneemt met de hoogte. Voorwaarde voor het ontstaan van deze — en andere felle — onweersbuien is, dat de temperatuur sterk afneemt met de hoogte, terwijl er bij het aardoppervlak vochtige lucht aanwezig is, die veel waterdamp bevat. Wanneer de waterdamp in de stijgstroom van de bui condenseert tot waterdruppels, komt warmte vrij, die ervoor zorgt dat de stijgstroom warmer blijft dan zijn omgeving en daardoor in stand blijft. Warme lucht zet uit en stijgt op door de opwaartse kracht. De rotatie rond een verticale as in een supercel ontstaat door het kantelen van de rotatie (of preciezer: vorticiteit) rond een horizontale as, die aanwezig is in een stroming waarin de windsnelheid met de hoogte verandert. Dit verklaart waarom voor de sterkste tornado's, die met supercellen samenhangen, steeds een sterke verandering van de windsnelheid met de hoogte aanwezig is.



_{Binnenkant tornado}

Hagel
IJsdeeltjes, die enkele malen in de stijgstroom van de buienwolk terecht komen, kunnen aangroeien tot een hagelsteen.
Op zijn weg door een zone met onderkoelde waterdruppeltjes ontstaat er rond de ijskern een waterfilmpje, dat op zijn weg door nog hogere luchtlagen bevriest. Daarna komt de aangegroeide "steen" weer in zwakkere stijgstromen terecht en valt. Het proces kan zich verschillende malen herhalen totdat de sterk aangegroeide hagelsteen uiteindelijk op de grond valt. Hij heeft nu een gelaagde opbouw gekregen. Die gelaagde opbouw komt nog duidelijker tot uiting als tussen de fasen van het invangen van onderkoelde druppeltjes de hagelsteen in onverzadigde lucht van een rijplaag wordt voorzien. Daardoor ontstaan de karakteristieke afwisselend heldere (doorzichtige) en witte (ondoorzichtige) lagen. Op den duur wordt de "steen" zo zwaar dat de turbulente stijgende bewegingen er geen vat meer op krijgen. De steen valt uit de wolk, maar kan intussen tot een omvang van vele centimeters zijn aangegroeid. Hagel in een supercel is vaak een goede indicatie dat er een tornado aanwezig is.


_Hagelcyclus

Downburst
Windschering komt veel voor bij buienlijnen en onweersbuien en dat is gevaarlijk voor de luchtvaart. Een voorbeeld is de zogenaamde downburst of microburst. Dit is een lokale neerwaartse koude luchtstroming die uit de bui valt. Neervallende neerslagelementen (hagel en regen) sleuren de lucht mee. Die lucht komt van grote hoogte en is koud. De verdampende neerslag koelt de lucht nog verder af en daardoor neemt het volume af en de dichtheid toe, waardoor de lucht versnelt op weg naar het aardoppervlak. Als de diameter van de neerwaartse luchtstroming 4 km of minder is, wordt gesproken van een microburst. Een microburst is niet alleen zeer lokaal, maar duurt ook slechts 15-20 minuten. Als de diameter groter is dan 4 km wordt gesproken van een macroburst. Als deze lucht de grond bereikt zal die zich horizontaal verplaatsen en daarna weer in een werveling gaan opstijgen. De horizontale luchtstroom van een krachtige downburst kan leiden tot plaatselijke windsnelheden tot 77 m/s ofwel 150 knopen. De wervelingen van de stijgende lucht zijn tot een hoogte van 500-600 meter nog merkbaar. Downbursts kunnen ontstaan als gevolg van temperatuursverschillen in de atmosfeer. Onweersbuien zijn de belangrijkste oorzaken. De regenbui hoeft daarbij niet op de grond merkbaar te zijn, omdat het water al verdampt alvorens het de grond bereikt. De downburst wordt dan droog genoemd.


<sub>Luchtstroomingen downburst


hillnado57

Tekst, info en afbeeldingen Onweer-Online, weerheerhugowaard.nl, Roland Robert, Wikipedia, Google.</sub> | Gewijzigd: 8 augustus 2012, 12:53 uur, door Marga

Super, goed topic.

Dank je wel voor de heldere uitleg.  Voor velen een welkome kijk in de zaak.  Voor iedereen met oprechte intresse in de materie is er op het internet heel veel informatie te vinden. Dit (zoals jullie al zagen) vaak ook nog gepaard met mooie stukjes film om de praktijk goed zichtbaar te maken.

Goed werk dit!

Mooi uitgelegd Ries!!!!

Als je een voorbeeld van supercells op de radar wil zien, moet je naar het radararchief van buienradar gaan en dan naar 10 juli 2010 gaan en dan vanaf 18:00 goed kijken bij de grens van België en Nederland. Snap je ook gelijk waarom ze leftmovers en rightmovers heten.

Supercellen in hun meest mooie staat de klassieke Ufo structuur..de supercell op 3.13 is werkelijk schitterend en laat mooi zijn draai zien en de updraft onder de bui


_{Geüpload door StormStock op 12 okt 2010}