Wat staat er eigenlijk op een weerkaart?

In de meteorologie zijn er een haast oneindige hoeveelheid variabelen en parameters welke je op weerkaarten kan zetten. Het liefst wil je zoveel mogelijk informatie op een weerkaart zetten, maar je wilt ook de boodschap voor de kijker duidelijk maken. Vaak kan de kijker geen overzicht meer houden als er meer dan 3 verschillende dingen weergegeven worden. Iedere weerkaart moet dus geschikt zijn voor zijn publiek, en een balans hebben tussen overzicht en informatie.

Misschien dat ik op het eind een verkiezing van de duidelijkste weerkaarten organiseer, maar eerst gaan we de weerkaarten zelf langs. Hopelijk kom je nog nieuwe weerkaarten tegen, of begrijp je sommige variabelen wat beter. We beginnen bij de basis.

Wetterzentrale - 500 hPa Geopot. hoogte

---

De kaart die hier op het forum wellicht het vaakste gebruikt wordt, is de eerste kaart van Wetterzentrale. Op deze kaart vinden we de geopotentiële hoogte van het 500 hPa drukniveau, met daarnaast de temperatuur op de hoogte waar de druk 500 hPa bedraagt. Los daarvan zien we ook de luchtdruk op zeeniveau.

Het concept geopotentiële hoogte

---

In de meteorogie gebruiken we zelden hoogte, je zult zelden een weerkaart tegenkomen met de temperatuur op 5 km hoogte. In plaats daarvan gebruiken we geopotentiële hoogte, dit is de hoogte waarop we een bepaalde druk vinden (bijvoorbeeld 850, 500 of 300 hPa). Een synoniem voor geopotentiële hoogte is diktewaarde.

Hoe maken we een weerkaart met geopotentiële hoogte?
We gaan op iedere locatie omhoog, en kijken wanneer de luchtdruk tot bijvoorbeeld 500 hPa is gedaald. Dit is bijvoorbeeld op een plaats 5520 meter (552 dam/decameter). Vervolgens verbinden we alle punten waar het 500 hPa niveau even hoog ligt. Het resultaat is een kaart met geopotentiële hoogte. 


In de groene helft zien we een 2D weerkaart met druk op zeeniveau. We leven echter in een 3D wereld dus luchtdruk variëert ook in de hoogte. Luchtdruk neemt altijd af als we hoger gaan, omdat er dan immers minder lucht van boven op ons drukt. In de bovenste helft zie je hoe luchtdruk met toenemende hoogte afneemt.

Isobar: iso = gelijk, bar = luchtdruk. Een isobaar is een lijn van gelijke luchtdruk
Isohypse: iso = gelijk, hypsos = hoogte. Een isohypse is een lijn van gelijke (geopotentiële) hoogte
Isotach: iso = gelijk, tach = wind. Een isotach is een lijn van gelijke windsnelheid
Isotherm: iso = gelijk, therm = temperatuur. Een isotherm is een lijn van gelijke temperatuur

De voordelen van geopotentiële hoogte

---

1. Informatie over windsnelheden en -richting
2. Informatie over temperatuur
3. Informatie over sneeuwkans
4. Locatie van rugggen en troggen
5. Eenvoudigere weergave doorsnede (Skew-T)
6. Eenvoudigere berekeningen voor weermodellen

Eigenlijk heb je aan een geopotentiële kaart al voldoende, en heb je geen windsnelheden en temperatuurkaarten meer nodig. 
We kijken eerst naar geopotentiële hoogte (achtergrondkleur), de grijze isothermen (temperatuurlijnen) en witte isobaren bespreken we later.

De rood-geel-groen-blauwe kleuren zeggen niets over de temperatuur aan de grond. Dat is een veel voorkomende misvatting. De kleuren zeggen iets over de hoogte waarop het 500 hPa zich bevindt. De dikte van de atmosfeer is wel afhankelijk van de ggemiddelde temperatuur van de hele luchtkolom.
Omdat warme lucht uitzet en koude lucht krimpt ligt de 500 hPa bij een warme luchtkolom hoger, en bij een koude luchtkolom lager. De kleuren zeggen dus wel iets over de temperatuur van de gehele luchtkolom. 

We kunnen onderstaande kaart dus ook gebruiken om koude bovenluchten te herkennen, of een afgesnoerd hoogtelaag (losse bel koude lucht).
Daarnaast hebben we ook geen windkaart meer nodig. Als de isohypses (kleurengradient) dicht bij elkaar liggen, is de windsnelheid er hoog.
We kunnen de straalstroom zien liggen, want biij Newfoundland liggen de kleuren het dichtste bij elkaar (0,5 m/km gradient). Ter vergelijking is de te verwachten windkracht bij de Azoren zeer laag door de lage gradient (0,03 m/km).
We kunnen ook de windrichting bepalen, want deze loopt parralel aan de isohypses (werkt bijna hetzelfde als met isobaren).

De geopotentiële hoogte is afhankelijk van temperatuur. Zodoende kan de dikte toenemen door een WA (warmte advectie, toevoer van warme lucht) , condensatiewarmte of door opwarming door zonnestraling. De dikte kan afnemen door CAA (Cold Air Advection, toevoer van koude lucht), verdampingsafkoeling, of door warmte-uitstraling.

Verder heeft de geopotentiaal lager dan 540 een indicatie voor sneeuw, een geopotentiële hoogte hoger dan 540 brengt zelden sneeuwkansen.

Een trog is een zone met relatief lage geopotentiële hoogte. In deze zone vinden we her en der stijgende lucht.
Een rug is een zone met relatief hoge geopotentiële hoogte. In deze zone vinden we algemeen dalende lucht.

We zien dus een straalstroom bij Newfoundland, welke vervolgens richting het noorden afbuigt (tussen IJsland en Noorwegen). We kunnen ook een bel koude lucht verwachten bij Italië & de Balkan.


Meer informatie over geopotentiaal: https://www.weather.gov/source/zhu/ZHU_Training_Page/Miscellaneous/Heights_Thicknesses/thickness_temperature.htm


Temperatuur op 500 hPa
Een aspect dat vrij weinig wordt gebruikt is de temperatuur op deze weerkaart. Deze grijze lijnen zijn ook vrij lastig te lezen. De kaart hieronder is identiek, ik heb alleen de geopotentiële kleuren weggehaald.

1. Informatie over de straalstroom
2. Informatie over mogelijke polaire buien (koude bovenluchten)

De straalstroom ontstaat enkel door de temperatuursverschillen. Daardoor kunnen we ook al op deze kaart goed de locatie van de straalstroom vinden. Daar waar de isothermen (lijnen van gelijke temp.) dicht bij elkaar liggen, verwachten we een hoge windrichting loodrecht op de temperatuursgradiënt. Verder zou ik ook winterse buien verwachten in de oceaan rond Groenland en IJsland, gezien de bovenluchten van -35°C.



Luchtdruk op zeeniveau

1. Drukgebieden herkennen
2. Windsnelheid en -richting op zeeniveau
3. Locatie van troggen en ruggen op zeeniveau

Op deze kaart zien we het makkelijkst de drukgebieden op zeeniveau. Fronten zijn te herkennen aan troggen in de luchtdruk. Windsnelheid en -richting aan de hand van deze kaart zal bij de meesten wel bekend zijn, als isobaren dicht bij elkaar liggen is de te verwachten wind harder.

Let wel op, dit is alleen geldig op zeeniveau, en dit is geen kaart van luchtdruk aan de grond. Gebergtes zorgen ervoor dat de luchtdruk, windrichting en windkracht fors kunnen afwijken van deze kaart. Bij gebergtes zien we sowieso wel eens "valse" hogedrukgebieden. Bijvoorbeeld bij Zwitserland (1025 hPa) en Turkije (1030 hPa). Ook liggen gebergtes hoger, en waait het daar vaak harder dan verwacht. Het weer rondom gebergtes is vaak een hele andere specialisatie dan het weer in de Benelux.



Verificatie
We kunnen bevestigen dat de bovenluchten bij IJsland inderdaad koud zijn, de bel met koude bovenluchten bij Italië/Balkan zien we ook mooi terug. Op basis daarvan verwacht ik daar wisselvallig en buiig weer.


En ook de straalstroom ligt waar we het verwacht hadden op basis van temperatuurkaarten én geopotentiaalkaarten. We zien overigens ook mooi dat waar de temperatuursverschillen op korte afstand groot zijn, ook de kracht van de straalstroom toeneemt. Het is natuurkundig te verklaren dat des te groter de temperatuursverschillen, des te sneller de wind toeneemt het hoogte.

| Gewijzigd: 6 december 2021, 22:44 uur, door Thijs.