Het Weerweetje

Een regelmatige beschijving, kort of lang, van een weerweetje. Hieronder de onderwerpen waar leesvoer van is (uit dit topic, of uit andere topics).

Inhoud:

[Wolken] Wolkenstructuur, scherpe stapelwolk of vage sluier? - 21 februari 2020
[Wolken] Condensatie DEEL 1 - 25 oktober 2019
[Wolken] Van wolk naar regendruppel DEEL 2 - 25 oktober 2019
[Wolken] De vorm van een regendruppel DEEL 3 - 25 oktober 2019
[Wolken] Van plankton, via virus, naar wolk - 6 maart 2020
[Neerslag] Lake effect boven Noordzee - 22 februari 2018
[Luchtdruk] Uitdiepen en Sting jet - 23 januari 2020
[Gezondheid] Waarom komen griepgolven juist in de winter voor? - 13 maart 2020
[Onweer] Een geladen donderwolk - 27 maart 2020
[Tornado] Valwind, Tornado en Gustnado - 24 oktober 2019 | Gewijzigd: 31 januari 2021, 01:56 uur, door Thijs.

Van plankton via virus naar wolk

---

Deze week gaan we wat dieper in op het proces dat ervoor zorgt dat plankton invloed heeft op de hoeveelheid wolken op aarde. Dit past perfect bij deze eerdere post: Condensatie in detail.

Stap 1: plankton

---

Plankton is een groep van dieren, algen, bacteriën, virussen en eencelligen waar de oceanen boordevol mee zitten. De gemeenschappelijke deler is dat ze allemaal zwevend met de stroom mee bewegen. Plankton varieert in grootte van 20 cm (kwallen en krill) tot 0,2 micrometer (virussen). (In één millimeter passen duizend micrometer).

Voorbeeld van plankton, het kan tussen één en 2,5 cm lang worden. Sommige exemplaren van bovenstaande soort kunnen wel 10 cm lang worden.
Bron: Uwe Kils, Licentie CreativeCommons BY-SA 3.0

De oceaan zit boordevol met met plankton. Deze kleinste organismen kunnen de meest cruciale rol spelen in het klimaat van onze aarde. Zo is plankton cruciaal voor het op pijl houden van zuurstof en CO2. Het grootste deel van alle zuurstof op aarde is geproduceerd door plankton.
Indirect heeft plankton ook invloed op de hoeveelheid lage bewolking boven oceanen, hier gaan wij op verder.

Stap 2: virus

---

Dan de aanleiding om het deze keer over plankton te hebben. Het Coronavirus dat momenteel een behoorlijk aantal landen parten speelt, deed mij hieraan denken.
Virussen zijn bovenal een belangrijke groep voor het leven op aarde, voor de mens is maar een zéér klein deel van alle virussen schadelijk. In de oceaan wemelt het ook van de virussen. Enkele virussen hebben het op een specifieke plankton, dankzij dat specifieke virus heeft de plankton genaamd E. huxleyi invloed op het klimaat.


E. Huxleyi, in doorsnede kleiner dan 0,1 millimeter.
Bron: Alison R. Taylor (University of North Carolina Wilmington Microscopy Facility), Licentie CreativeCommons BY 2.5.

E. Huxleyi valt onder de eencellige algen. Om te beginnen is Huxleyi erg nuttig voor klimaatonderzoek. Deze alg maakt namelijk stofjes aan die erg lang blijven bestaan. In miljoenen jaren oude sedimenten zijn deze stofjes aan te treffen. Gedurende warme perioden maakt de alg deze stoffen net op een andere manier dan dat de alg deze stofjes aanmaakt in koude perioden. Hierdoor kun je dankzij deze stoffen (alkenonen) bepalen of het zeewater miljoenen jaren geleden koud of warm was.

Verder is deze alg goed te zien op satellietbeelden, hij komt ook regelmatig voorbij in het ''speciale satellietbeelden'' topic. Wanneer de omstandigheden goed zijn vermenigvuldigd deze alg zich radensnel in zogenoemde algenbloei.


Een algenbloei op de Zwarte Zee, normaal is het water zwart (zoals het koudere water rond de Krim), maar alle blauwe, lichtblauwe en groene tinten komen o.a. door deze alg. De patronen die je ziet verraden de stromingen in de Zwarte Zee.

Verder is Huxleyi van belang voor de zuurstofproductie en de zeer langzame opname van CO2 uit de lucht. Huxleyi neemt namelijk CO2 op en stoot vervolgens zuurstof uit. Van het opgenomen CO2 komt het grootste deel bij het afsterven van de alg weer vrij, een zeer klein deel zakt naar de oceaanbodem en verdwijnt daarmee uit de atmosfeer en oceanen. Dit gaat echter véél te langzaam om de mens de komende eeuwen te helpen bij klimaatverandering.

Dan is er met Huxleyi nog een speciaal iets, er is namelijk een virus dat deze alg kan infecteren. De infectie zorgt er vervolgens voor dat de alg zijn kalk-schild afwerpt (dit kalk-omhulsel zie je op de zwart-wit foto). Dit kalk-deeltje komt vervolgens in de oceaan terecht.

Stap 3: golven

---

In deze stap maken we de overstap van oceaan naar atmosfeer. Brekende golven zien wij als wit, dit komt door alle luchtbelletjes die in de chaos in het water terecht zijn gekomen. Deze luchtbelletjes gaan omhoog om vervolgens aan het wateroppervlak te barsten. Vlak voordat de bel barst is er dankzij oppervlaktespanning nog een klein laagje water om de bel. Dit laagje water bevat zout (lichtblauwe rondjes) en soms ook die kalkdeeltjes, uitgestoten door de alg. Wanneer de bel barst lanceert het talloze waterdruppels de lucht in. De zwaarste vallen meteen weer terug in het water, maar de kleinste komen in de atmosfeer terecht (en zorgen zo ook voor de typische zeegeur). Zo worden zoutdeeltjes en kalkdeeltjes in de lucht gebracht, zeker als naar verloop van tijd al het water rond het kalkdeeltje verdampt.



Barstende luchtbel:


Dit effect ken je misschien wel van het inschenken van drank met prik. Direct na het inschenken zie je vaak allemaal kleine waterdruppels uit het water omhoog springen, door het barsten van de vele bubbels.


NASA simulatie zoutdeeltjes

Blauw = zoutdeeltjes, geel = zanddeeltjes, grijs = asdeeltjes.

Stap 4: wolken

---

Op zoutdeeltjes of kalkdeeltjes van het plankton kunnen zich veel makkelijker wolkendruppels vormen. Het zijn zogenaamde ''condensatiekernen''
Hierdoor zijn er ook boven de oceaan vaak wolken. Zonder die algensoort op zonder dat virus zouden er minder wolken zijn boven de oceaan. Dit zou weer gevolgen hebben voor het wereldwijde klimaat. De lage bewolking die meer voorkomt dankzij deze deeltjes zorgt ervoor dat meer zonlicht terugkaatst naar de ruimte en zodoende koelt het de onderliggende oceaan af.


Lage bewolking boven de oceaan. Bron: NASA Worldviewer.

Stap 5: klimaat

---

Dit is slechts een zeer kleine factor, tussen alle factoren die het klimaat bepalen. Toch is het belangrijk ze allemaal in kaart te brengen, zodat het klimaat in de toekomst nóg zekerder dan dat het nu al is, begrepen en berekend kan worden. Zo zijn mensen aan het onderzoeken of plankton toe- of afneemt, of het virus toe- of afneemt. Dit zijn onderdelen die allemaal invloed hebben op deze reactieketen.


Dit hele proces valt in bovenstaande diagram onder ''Aerosols''. De grijze lijn geeft de onzekerheid aan, des te groter de grijze lijn, des te groter de onzekerheid. Alles boven nul (rood/oranje/geel) geeft netto een opwarmend effect, alles beneden nul (blauw) geeft netto een afkoelend effect.
Bron: Leland McInnes, Licentie CreativeCommons BY-SA 3.0

We zijn helemaal van een microscopisch kleine eencellige alg naar het wereldwijde klimaat gegaan. De alg is ongeveer 0,1 mm groot en leeft slechts kort. Het wereldwijde klimaat omstrekt vele duizenden kilometers en veranderd op schalen van 50 jaar tot miljoenen jaren. Omdat de oceanen zo onmetelijk groot zijn (70% van het aardoppervlak is oceaan) en de algen met zo onmetelijk veel zijn, hebben ze toch hun eigen afdruk op het wereldwijde klimaat. Zo zijn dingen waar je het eigenlijk niet van verwacht, toch met elkaar verbonden.

Meer weten?
When viruses infect phytoplankton, it can change the clouds
How plankton and bacteria shape ocean spray
Bacteria as Cloud Condensation Nuclei (CCN) in the Atmosphere | Gewijzigd: 16 maart 2020, 11:47 uur, door Thijs.

Een geladen donderwolk

Laten we alvast een voorschot nemen op het komende onweersseizoen, met het thema onweer. Eerst hebben we het over de manier wat aan een ontlading vooraf gaat: de ladingen in een wolk. Later hebben we het over de flits en de donder, en wat dit precies veroorzaakt.

De scheiding van elektrische ladingen.
We nemen allereerst opnieuw de foto van de wolk van een paar weken geleden. We voegen korrelhagel (‘graupel’) toe, dit zijn onderkoelde regendruppels die in contact zijn gekomen met een ijskristal en toen spontaan bevroren tot een zachte witte korrel van 2 tot 5 mm. Korrelhagel is geen normale hagel, normale hagel bestaat uit harde ijsbrokjes die bovendien vaak groter zijn.

Bovenin het aambeeld vinden we nog steeds de ijskristallen, onderaan de wolk vinden we nog steeds een gebied boven nul, hier smelt de korrelhagel (graupel) tot regendruppels.

Bron: Parudox, Licentie CreativeCommons BY-NC 2.0, aangepast door W. in t Erland.
Er is nooit een harde grens tussen de soorten wolkendeeltjes, daarom heb ik ook onderkoelde regendruppels onder nul getekend en ijskristallen boven -38°C. Deze gemengde lagen, waar contact is tussen de deeltjes, zijn namelijk van groot belang voor het scheiden van de ladingen en het vormen van onweer.

Onweer is een elektrische ontlading. Het licht dat je ziet komt van elektronen die razendsnel door de atmosfeer bewegen. Maar hoe kan het dat er ergens een overschot van elektronen ontstaat?
Voordat we hier op in gaan, is het handig te weten dat het ontzettend lastig is om ladingen te meten in wolken, en op de schaal waarop de elektronen overspringen. Hierdoor is er nog onzekerheid hoe dit in zijn werk gaat. Wij gaan in op de breedst geaccepteerde theorie.


Cumulonimbus, de donderwolk
Om te beginnen moeten ladingen kunnen overspringen van de ene hoogte naar de andere hoogte. Met stratus lukt dit niet, want stratus is slechts een platte plak bewolking, waar dus geen verschillende vormen deeltjes (ijskristallen, korrelhagel en regendruppels) naast elkaar voorkomen omdat de wolk niet in de hoogte maar in de breedte voorkomt.

Met cumulonimbus wolken lukt dit wel, vandaar de bijnaam ‘donderwolk’ voor cumulonimbus. (naast bloemkool, ploffer, pannenkoek, aambeeld en buienwolk. De cumulonimbus heeft veel bijnamen.)


Bron: Oscar den Uijl, Licentie CreativeCommons BY-SA 3.0.
Hieronder wordt uitgelegd waarom in het aambeeld, het gebied met ijskristallen, er een positieve lading ontstaat. Verder hebben we het ook over waarom er in het midden een negatieve lading ontstaat en helemaal aan de onderkant een positieve.

Een cumulonimbus is altijd een verticale wolk, dit wil dus zeggen dat er op verschillende hoogtes nu wél ijskristallen, korrelhagel (graupel) en regendruppels voorkomen. Als je een cumulonimbus ziet, dan weet je dat er waarschijnlijk sterke stijgende (verticale) lucht is (stijgstroom, of updraft). In de buurt van een updraft is ook vaak dalende lucht (daalstroom of downdraft). De downdraft is overigens verantwoordelijk voor valwinden en microbursts.

Deze updrafts en downdrafts zijn essentieel voor onweer. In deze verticale bewegingen worden de ijskristallen, korrelhagel en regendruppels een klein beetje gemengd, en daar waar ijskristallen contact hebben met korrelhagel, en korrelhagel contact heeft met regendruppels, springen elektronen over en bouwen zich ladingsverschillen op, wat uiteindelijk leidt tot ontladingen. Dit verklaart ook waarom we bij onweer praten over 'triggers' of 'forcerings', dat zijn fronten die de lucht dwingen te stijgen en zo het begin van een updraft veroorzaken. Updraft veroorzaakt, wanneer krachtig genoeg, dan onweer.

Een bijkomstigheid van updrafts en downdrafts, is dat ze haast per definitie neerslag veroorzaken. Daarom is er eigenlijk altijd neerslag in de buurt als je onweer hoort of ziet (alhoewel je onweer wel van verre afstand kan horen en zien). Het gevaarlijkste onweer is droog onweer, dit is onweer waarbij er wel neerslag ontstaat, maar de neerslag is hier al verdampt voordat het grond bereikt (in bijvoorbeeld Australië ontstaat zo op kleine schaal op een natuurlijke manier een bosbrand).

Dus, in cumulonimbus stijgt lucht, en in de bui vlakbij de cumulonimbus daalt lucht. Deze verticale bewegingen zijn het begin van het scheiden van positieve en negatieve ladingen.
 

Bron: NOAA, Publiek domein, (copyright vervallen).
We zien hier een overzicht met gele pijlen van de stijg en daalstromen (up en downdrafts) in een cumulonimbus, links zien we de ‘geboorte’ van een cumulonimbus, rechts zien we het einde van de cumulonimbus. Bovenstaande afbeelding is het meest toepasselijk voor een single cell.
 
Tussen korrelhagel en ijskristallen
Verreweg het grootste ladingsverschil komt van het gebied waar kleine ijskristallen (lichte sneeuwvlokken) omhoog ‘waaien’ door de updraft, ze gaan richting het aambeeld van de wolk. In een updraft is er letterlijk een wind omhoog. In dit gebied valt echter de zwaardere korrelhagel naar beneden, omdat het te zwaar is geworden. Op de afbeelding met de ladingen rechts en deeltjes links bevinden we ons grofweg rond -38°C. (In realiteit ligt die grens overigens ongeveer op -25°C.)
 
Daar waar korrelhagel en ijskristallen tegen elkaar botsen doordat ze in verschillende richting bewegen kunnen elektronen overspringen van het ijskristal naar de korrelhagel. Hierdoor verzamelt korrelhagel tijdens zijn val elektronen (negatieve lading), en raakt het ijskristal er steeds meer kwijt (minder negatieve deeltjes wil zeggen dat het een positieve lading krijgt).


Bron: NOAA, Publiek domein, (copyright vervallen).
Tijdens botsingen wordt vallende korrelhagel negatief geladen, en stijgende ijskristallen positief.
 
Dit hele proces waarbij korrelhagel negatieve lading verzamelt is afhankelijk van temperatuur en vochtgehalte. Bij een hoge luchtvochtigheid en lage temperaturen (lager dan -15°C) wordt korrelhagel steeds negatiever geladen. Bij een lagere luchtvochtigheid en temperaturen boven de -15°C vindt het tegenovergestelde plaats, dit zien we in de volgende alinea.

Tussen korrelhagel en vloeibaar water
Het ladingsverschil wat ik nu probeer uit te leggen is van kleinere omvang, het valt in het niet bij de ladingen die zich opbouwen hogerop in de wolk (zie vorige alinea).
Hier zijn de temperaturen hoger (circa -5°C), bij deze temperaturen is het effect omgekeerd. De hele ladingsscheiding is afhankelijk van temperatuur, de top is koud: opstijgende ijskristallen worden positief geladen, vallende korrelhagel negatief. De onderkant is warm: opstijgende ijskristallen worden negatief geladen, vallende korrelhagel positief. De korrelhagel smelt bij het vallen en zorgt voor een zwakke positieve lading van de gesmolten korrelhagel (regendruppels) aan de onderkant van de wolk.
 

Bron: NOAA, Publiek domein, (copyright vervallen)
Het totaaloverzicht van ladingen, we zien positief boven, negatief in het midden en positief onderaan.
 
We praten hier telkens over vallende korrelhagel die de lading zou veroorzaken die op zijn beurt weer ontladingen veroorzaakt. Waarom valt er dan vrijwel nooit korrelhagel als het onweert? Dat is te verklaren aan de hogere temperaturen helemaal onderaan de wolk, hier smelt de korrelhagel, het smeltwater ervaren wij als dikke regendruppels.
 
Lading van de grond
Niet alleen ijskristallen, korrelhagel en druppels kunnen een lading hebben, maar ook zandkorrels kunnen een lading hebben. Normaal is het oppervlak van een kleideeltje of zandkorrel negatief geladen. Echter, wanneer een onweersbui over een gebied trekt, gaat het klei en zand zich anders rangschikken en wordt het oppervlak positief geladen. Dit komt door de grote negatieve lading die het midden van de onweerswolk met zich meebrengt. Negatieve lading trekt positieve lading aan en dus gaat de positieve kant van zand of klei zo dicht mogelijk naar de bui. Aangezien zand of klei niet massaal kan gaan zweven blijft het beperkt tot een positieve lading aan het oppervlak.
 
Overige ladingsverschillen
Er zijn overigens ook ladingsverschillen in de stratosfeer, mesosfeer en hoger. Deze ladingsverschillen veroorzaken red sprites, elves en blue jets (klik hier voor meer beelden hiervan). Dat is een onderwerp voor later.
 
Dus, boven in het aambeeld zien we een positieve lading, in het midden negatief en aan de grond en de onderkant van de wolk positief. Hiertussen vinden ontladingen plaats. De ladingen worden gescheiden door sterke winden omhoog en omlaag (up- en downdrafts). Er gebeurt dus van alles binnen zo'n wolk.
Volgende keer gaat het over de bliksem, het resultaat van deze ladingsverschillen!
 
Filmmateriaal:


 
Leesmateriaal:
Understanding Lightning: Thunderstorm Electrification
The Ice Crystal–Graupel Collision Charging Mechanism of Thunderstorm Electrification
The effect of liquid water on thunderstorm charging
The effect on thunderstorm charging of the rate of rime accretion by graupel
 
Extra afbeelding:
Wolk doorsnede ter verduidelijking

Als er nog vragen zijn, klik dan op 'bericht toevoegen' en stel je vraag. | Gewijzigd: 27 maart 2020, 10:45 uur, door Thijs.

De verklaring voor: Neerslag

Wolkenvorming

---

Het begint allemaal met watermoleculen in gasvorm (waterdamp). Waterdamp is overal om ons heen, het is een onzichtbaar gas.

In de loop van de dag warmt de zon de aarde steeds verder op, totdat de lucht eindelijk warm genoeg is om te gaan stijgen (een thermiekbel). Zo’n stijgend pakketje lucht koelt al stijgende af. Dan bereikt het condensatiehoogte en wordt het een wolk. Dit proces gaan we als eerste van dichtbij bekijken.

Deel 1: Condensatie

---

Ieder luchtpakketje heeft een bepaald aantal watermoleculen. We nemen even aan dat de hoeveelheid constant is (alhoewel de hoeveelheid watermoleculen in de lucht kan toenemen door verdamping van zee en afnemen door regenval).

Ieder luchtpakketje heeft een maximum aantal beschikbare plaatsen voor moleculen waterdamp (gas), afhankelijk van de temperatuur.

We nemen als vergelijking een stoelendans, i.p.v. met muziek wordt er nu bij dalende temperatuur een stoel weggehaald. Bij 20°C zijn er 200 stoelen voor mensen, waarvan er 95 bezet zijn. Als we nu het percentage bezette stoelen berekenen (aantal mensen aanwezig)/(maximum aantal stoelen), in dit geval dus bij 20°C 47,5% (95/200 *100).

Bij het afkoelen worden er echter continu stoelen weggehaald, en wordt het relatief steeds drukker. In dit voorbeeld zijn er bij 10°C nog maar 100 zitplaatsen voor mensen. Bij 5°C zijn er nog maar maximaal 95 stoelen, en is het percentage bezette stoelen 100%. In onze vergelijking zijn nu alle stoelen bezet.

Als de temperatuur daalt naar 4°C, dan daalt het maximaal aantal stoelen naar 94, terwijl er nog steeds 95 mensen aanwezig zijn. Mensen moeten nu met een ander één stoel delen (percentage komt even boven 100%). Dit gaat even goed, maar naarmate nóg meer mensen stoelen moeten delen, past dit niet meer.

Als we dit voorbeeld vertalen naar condensatie, dan passen er, afhankelijk van de temperatuur, een bepaalde hoeveelheid watermoleculen in gasvorm in een luchtpakket. Bij dalende temperatuur nadert het luchtpakket zijn dauwpunt en daarmee maximale capaciteit (100%). Nadat 100% bereikt is, moet de luchtvochtigheid nog iets verder stijgen naar een kritische waarde, pas vanaf dat moment wordt gas omgezet in vloeibaar water (wat wij zien als wolk). Dit kan je het beste zien als een berg, het kost veel moeite omhoog te komen, vanaf het moment dat je de top bereikt hebt (kritische waarde) glij je vanzelf naar beneden en gaat het proces vanzelf verder.


De luchtvochtigheid stijgt tot een bepaald kritisch moment, vanaf dat moment zien wij opeens een wolk ontstaan en neemt de luchtvochtigheid weer af naar 100%.

De watermoleculen moeten exact goed bij elkaar komen om van gas naar een miniscuul wolkendruppeltje te komen. Zonder hulpmiddelen zouden er extreem veel watermoleculen in de lucht moeten zijn om ‘toevallig’ goed bij elkaar te komen om een wolkendruppel te vormen die groot genoeg is om te blijven bestaan. De luchtvochtigheid zou dan zo’n 300 tot 800% moeten zijn. Gelukkig is dit niet de realiteit, anders zouden er amper wolken zijn. Er zijn namelijk hulpmiddelen!


Wanneer er condensatiekernen aanwezig zijn, is de benodigde luchtvochtigheid opeens lager.

De hulpmiddelen zijn zogenaamde ‘condensatiekernen’. Deze deeltjes maken met voor de watermoleculen makkelijk om samen te komen tot een wolkendruppel. De luchtvochtigheid hoeft dan niet 300 tot 800% te zijn (zoals in ‘gezuiverde’ lucht), maar slechts ongeveer 100 tot 102%.

Voorbeelden van condensatiekernen zijn: aerosolen zoals stofdeeltjes, as, zout, pollen en zelfs sporen van paddenstoelen en bacteriën. Vanaf het moment dat een bepaalde luchtvochtigheid bereikt wordt, kan de wolkenvorming beginnen. In een situatie met Saharastof boven de Benelux zou dat in bepaalde lagen bijvoorbeeld 100,4% zijn (daarom is er dan vaak meer sluierbewolking), terwijl het normaal eerder grofweg 101,0% moet worden.

Proces in meteorologische termen
Water heeft een dampdruk (e) en een maximale dampdruk (e-saturated of es) Dit is de druk die watermoleculen uitoefenen op één vierkante meter (gemeten in druk Pa (Pascal)). Als de dampdruk (e) 0 is, zijn er geen watermoleculen en spreken we van absoluut droge lucht. Als e<es dan is de lucht onverzadigd en als de dampdruk maximaal is, is de lucht verzadigd. De relatieve luchtvochtigheid wordt berekend door e/es.
De definitie van het dauwpunt is de temperatuur waarop e = es.

Hoe kan er kort een relatieve luchtvochtigheid van meer dan 100% zijn?
Dit heeft te maken met de manier waarop luchtvochtigheid berekend wordt. Het wordt namelijk berekend met:
(dampdruk in ronde druppels)/(maximale dampdruk in vlak oppervlak)=luchtvochtigheid
Nu is er een minimaal verschil tussen de dampdruk in ronde druppel en een vlak oppervlak. Dankzij de ronde vorm (met oppervlaktespanning) kan die nét wat meer watermoleculen bevatten dan dat er op een vlak oppervlak passen. Hierdoor kan bovenstaande formule net boven 100% uitkomen.

Enkele onderzoeken naar condensatiekernen
In een onderzoek zijn wetenschappers er zelfs achtergekomen dat ook een virus het plankton in de oceaan zo kan beïnvloeden dat plankton tijdens de algenbloei een kalkdeeltje de lucht in brengt. Dit kalkdeeltje kan vervolgens dienen als een condensatiekern waardoor wolkenvorming gestimuleerd kan worden. Klik hier voor dat onderzoek.
Ook zijn er onderzoekers die stellen dat in de evolutie, sporen van paddenstoelen en bacteriën een condensatiekern geworden zijn. Dit is omdat wanneer ze per ongeluk in de atmosfeer komen, ze dan onderdeel van een druppel kunnen worden en vervolgens in een regendruppel terug naar aarde kunnen komen (bijvoorbeeld voor nieuwe paddenstoelen).

Over welke grootte hebben we het eigenlijk?

	Grootte (straal)
Condensatiekern	0,0001 mm
Wolkendruppel	0,01 – 0,1 mm
Regendruppel	0,1 mm – 6 mm

Artikel van Weer.nl:
Weer.nl Hoe hard het ook regent, het blijven druppels... Maar waardoor?

Liever een filmpje hierover kijken?



Ik hoop dat mijn vergelijking met zitplaatsen een beetje begrijpelijk was, als er nog vragen zijn, stel ze gerust! | Gewijzigd: 2 mei 2020, 13:34 uur, door Thijs.

Deel 3: de vorm van een regendruppel

---

Maar waarom vormt het zich precies in een druppel? En hoe ziet zo’n druppel er dan uit?

Het antwoord is helaas niet de voor de hand liggende vorm van de druppel die iedereen herkent. Die vorm is voor de watermoleculen totaal geen gunstige vorm. De werkelijke vorm heeft alles te maken met oppervlaktespanning en luchtweerstand.

Oppervlaktespanning is zichtbaar wanneer je een glas helemaal tot net iets over de rand vult met water. Dan zie je aan de rand van het glas een bolling. Dit is oppervlaktespanning (het voorkomt dat het glas meteen overstroomt).



De bolling is de meest gunstige manier voor de watermoleculen om zich te plaatsen. Als we terug gaan naar de regendruppel komt dezelfde bolling naar voren in de bolvorm. Regendruppels hebben dus geen punt aan de bovenkant, maar ze zijn rond.
Wanneer een regendruppel echter groter wordt, dan wordt de valsnelheid ook groter en daarmee ook de luchtweerstand (er botsen meer gasmoleculen tegen de onderkant van de regendruppel). Hierdoor deukt de onderkant van de druppel in en wordt die meer vlak.



Wanneer regendruppels groter worden van 6 mm wordt de luchtweerstand te groot, en wordt de deuk te groot. Het gevolg hiervan is dat het eerst een soort parachute wordt, vervolgens knapt de druppel en spat het uiteen en kleinere druppels (die dan weer verder groeien tot de maximale grootte).

Enkele filmpjes hierover:




Deel 4: trends in neerslag

---

Om het onderwerp regen af te sluiten, als laatste nog een deel over de trends in regenval in de Benelux. Is het daadwerkelijk zo dat het er vaker hoosbuien zijn en minder vaak miezerregen?

Dit heeft alles te maken met de stijgen van de jaartemperatuur (verbonden met klimaatverandering). In het eerste deel kwam ik met de vergelijking dat er bij 20°C 200 zitplaatsen waren, bij een lagere temperatuur nam dit af, terwijl dit bij hogere temperatuur toenam. Wanneer er meer watermoleculen passen in een luchtpakketje, kunnen er dus ook meer wolkendruppels en later regendruppels uit ontstaan.

Dit wordt vaak uitgedrukt in waterinhoud (precipitable water). Dit geeft aan hoeveel millimeter regen er theoretisch maximaal uit een wolk kunnen vallen (in het geval dat de wolk dus compleet uit zou regenen, wat nooit echt gebeurt). Bij een hogere temperatuur past er meer water in één vierkante meter, en dus is de waterinhoud groter. Dit zien we ook op weerkaarten terug, rond de tropen is de waterinhoud groter dan rond de polen:


Bij de Benelux zien we zondag bij het front een waterinhoud van 30 kg/m2 of omgerekend 30 mm regen als theoretisch maximum. Rond de polen ligt dit hoger, vaak rond de 55 mm. In een cycloon bij India is het zelfs 70 mm!

Als de temperatuur hier stijgt door klimaatverandering, bevat de atmosfeer dus meer waterdamp. Hierdoor kunnen buien explosiever groeien en zou de neerslag intensiever worden. Daarnaast zijn we in de Benelux enthousiast overal tegels neer aan het leggen, die factoren samen zorgen ervoor dat er vaker wateroverlast voorkomt.
Dus de neerslag die valt, is tegenwoordig inderdaad vaker een plensregen.

Als er vragen zijn, beantwoord ik die graag!

Sint Elmsvuur waargenomen op ruit cockpit

Vandaag kwam ik langs een mooie opname van Sint Elmsvuur (Saint Elmo's fire). Dit is een erg bijzondere vorm van plasma (het is geen soort bliksemontlading). Het kan voorkomen op vliegtuigen of op spitse uitstekende objecten zoals scheepmasten of hoge gebouwen.

Absolutely incredible capture of St. Elmo’s Fire last night by my good buddy @Scuba_F16. He was piloting a Boeing 767 somewhere over Georgia and this crazy weather phenomenon started happening. Never seen it before! pic.twitter.com/U93VqytfUH

— Mike Olbinski (@MikeOlbinski) March 26, 2021

Rond spitse, uitstekende objecten bouwen zich altijd de hoogste spanningsverschillen op. Hier concentreert zich de positieve lading van de grond nog eens extra (t.o.v. de negatieve lading van de onweersbui erboven). Daarom slaat de bliksem vaak in in een boom, of de hoek van een huis, in plaats van een andere locatie.
Bij Sint Elmsvuur wordt het spanningsverschil tussen de lucht en het object zo groot, dat ionisatie van de lucht plaatsvind. Hierdoor ontstaat er een wolkje met geïoniseerd gas. Geïoniseerd gas geeft het licht dat wij zien als Sint Elmsvuur.




Artikel: what is Saint Elmo's fire?