Onweer en bliksem
In Nederland komt er geregeld en dan voornamelijk in de zomermaanden onweer voor, maar hoe ontstaat zoiets eigenlijk? Hiervoor moet er eerst een bui tot ontwikkeling komen. Men spreekt pas over onweer wanneer er in de buienwolk elektrische ontladingen voorkomen. Vaak na een elektrische ontlading volgt er binnen enkele secondes een gerommel. Dat noemt men de donder.
Ontwikkeling van onweersbuien
Voor onweer zijn er een aantal factoren voor nodig:
- Energie en onstabiliteit
- Vocht en warmte
- Schering
- Een trigger (storing)
Een bui ontstaat wanneer er veel condensatie aanwezig is in de lucht. Als we een warme zomerse dag pakken dan stijgen er vaak tijdens een passage van een storing (trigger) warme luchtdeeltjes de atmosfeer in (warm is lichter dan kou). Hoger in de atmosfeer koelen de luchtdeeltjes weer af. Hierdoor treedt er condens op en ontstaan er wolken. De wolken moeten dan nog wel een hele pad afleggen naar boven toe willen ze zich tot een (onweers)bui ontwikkelen. Voordat het zover is moeten de deeltjes eerst door een inversie heen. De inversie is een virtuele deksel op een pot die de warmte tegen houdt. Mochten deze deeltjes wel de inversie doorbreken (met behulp van een trigger) dan heeft de wolk vrij spel om zich verder uit te groeien, op dat moment treedt er meer waterdamp op binnen in de wolk. De waterdamp vormt dan waterdruppels: de wolk wordt een bui.
> Lees meer over energie en onstabiliteit (CAPE en lifted index).
Een
buienwolk heeft stijg- en daalstromen: de stijgstroom zuigt energie
(warmte) de buienwolk in, waardoor deze kan (blijven) groeien. De
daalstroom stuurt koudere lucht van boven weer naar het aardoppervlak.
Afhankelijk van de atmosfeer snijdt deze de stijg- en daalstroming
uiteindelijk af. De buienwolk verliest dan zijn voedingsbron en sterft
uit. Bij veel windschering (waar we later meer over vertellen) worden de
stijg- en daalstromen van elkaar gescheiden gehouden, waardoor de
buienwolk uren lang kan blijven bestaan en soms een hele nacht kan overleven.
Bliksem
Een onweersbui heeft een positieve en een negatieve lading. De positieve
lading zit boven in de wolk en de negatieve lading onderin de wolk. Wat
we eerder benoemden heeft een onweerswolk sterke opwaartse stroming en
een sterke dalende stroming. Met deze stromingen worden elektrisch
geladen deeltjes meegevoerd, waardoor de wolk wordt opgeladen.
De negatieve lading aan de onderkant van de wolk trekt alle positieve geladen deeltjes op de grond, gebouwen etc. naar zich toe. Als er genoeg negatieve lading in de wolk en positieve lading op de grond aanwezig is, gaat er een stroomstoot van de wolk naar de aarde; ook wel een bliksemschicht genoemd. Tijdens een bliksemschicht worden de deeltjes naar elkaar toe getrokken en zetten het vervolgens weer uit. Tijdens de uitzetting van de deeltjes komt er een schokgolf vrij: dat is dan de donder. De temperatuur in een ontlading ligt ongeveer op 30.000 graden Celsius, de stroomsterkte is bij een ontlading tussen de 20.000 a 40.000 ampère en de spanning bedraagt meestal miljoenen volt.
Een bliksemschicht is gemiddeld 5 tot 6,5 kilometer lang en heeft een doorsnede van 2,5 centimeter. Soms kan een bliksemschicht lange afstanden maken, dus als je net buiten de onweersbui staat is er steeds een kans aanwezig dat je geraakt kan worden door de bliksem. De donder die erbij vrij komt gaat behoorlijk hard! Als je van een afstand naar de bliksemschichten kijkt, hoor je de klap van de bliksem altijd een stuk later. De verklaring hiervoor is heel eenvoudig: Licht gaat sneller dan geluid.
Bliksem is mooi, maar ook zeer gevaarlijk! Lees alles over onweer en veiligheid.
Bliksemschichten hebben vaak een eigen structuur, maar hebben wel dezelfde uitgangspunten. Een bliksemontlading kan van wolk naar aarde gaan, maar ook van wolk naar wolk, ook binnen in de wolk kan er een bliksemschicht voorkomen, dit wordt dan weerlicht genoemd (oplichtende wolken).
Verschillende kleuren bliksemschichten
Vaak is er bij onweer te zien dat de bliksemschichten verschillende kleuren
hebben, dit heeft niks met de sterkte van een ontlading te maken, maar
in wat voor omstandigheden deze ontlading voorkomt:
- Witte bliksem -> Vaak een ontlading in de droge lucht
- Paarse/groene bliksem -> Vaak een ontlading in hevige regenkernen
- Blauwe bliksem -> Vaak een ontlading in een hagelkern of in zeer koude bovenluchten
- Oranje bliksem -> De atmosfeer is erg stoffig (veel fijnstof aanwezig)
Afstand berekenen tussen jou en de bliksem
Als je goed bent in rekenen, dan kun je gemakkelijk weten hoever het
onweer van je vandaan is. Dit doe je door de volgende formule te
hanteren: 343 meter x het aantal secondes. Geluid is namelijk langzamer
dan het licht. Bijvoorbeeld: In de verte is een bliksemschicht te zien.
Na waarneming start je gelijk met tellen. Hoor je de donder na 2
secondes dan is het onweer 686 meter van je vandaan (343 x 2).
- Volg het onweer op onze onweerradar
Schering
Wat we al eerder benoemden speelt de schering vaak een belangrijke rol voor het ontwikkelen van onweersbuien. Dit is van belang om de
buienmodus te achterhalen. Hoe meer schering er aanwezig is, des de
sterker de buien zijn, ook hebben ze dan een veel langere levensduur.
Windschering staat bekent om de plotselinge verandering in de
windrichtingen. Dat kan de windsnelheid of de windrichting zijn of
beide. De wind komt dan uit verschillende hoeken en kan er bijvoorbeeld
op 900 meter een windkracht 2 staan en op 1,5 km een windkracht 6.
De deep layer shear is de windschering vanaf 0 km (oppervlakte) tot 6 km hoogte. Deze windschering zorgt voor horizontale vorticiteit in de lucht. De stijgstroom kan deze optillen en zal in een roterende beweging opstijgen. Sterke windschering zorgt ervoor dat stijg en daalstromen van elkaar gescheiden blijven binnen in een onweersbui en dat resulteert vaak in een supercel.
Hieronder een klein overzicht van de verschillende types onweersbuien:
Warmte onweer (Pulse storm genoemd)
Deze onweersbuien ontstaan vaak in de zomer op warme vochtige dagen. Aan
het einde van de middag wanneer de convectietemperatuur behaald wordt
gaan warme deeltjes de lucht in en zonder hinder van de inversie zullen
deze uitgroeien tot warmte onweerders. Vaak gebeurt dit als eerste
bijvoorbeeld boven de Veluwe, omdat daar de grond warmer is dan de lucht
zelf. Een warmte onweer verplaatst zich amper doordat er op hoogte
weinig wind staat. Deze onweersbuien veroorzaken in korte tijd veel
regen met plaatselijk wateroverlast tot gevolg. De pulse storm blijft
niet lang bestaan, omdat stijg en daalstromen elkaar behoorlijk in de
weg zitten, waardoor ze snel weer zullen uitsterven (maximale levensduur
15 minuten).
De losse onweersbui (single cell genoemd)
Losse onweersbuien gaan bijna op dezelfde manier als een pulse storm,
maar zijn dan vaak meer georganiseerd. Dit komt doordat er een trigger
aanwezig is die de buienwolken laten leven, hierdoor hebben deze een
langere levensduur (ongeveer tot 30 a 45 minuten). Deze onweersbuien
kunnen dan ook hagel en windstoten met zich meebrengen.
Clusterbuien (multicells genoemd)
Onweersbuien die aan elkaar zijn geclusterd. Er zijn dan meerdere kernen
actief binnen 1 buiengebied en door de samenwerking kunnen deze langer
leven dan een losse onweersbui, ook deze gaan op dezelfde manier, maar
zorgt de trigger voor extra forcering. De schering ligt hierbij matig,
waardoor de buien zich goed kunnen organiseren.
Buienlijn (Squalline)
Een squalline ontstaat vaak op storingen (koufront bijvoorbeeld) en kan
het gehele jaar voorkomen. Dit is vaak afhankelijk hoe sterk de schering is
in de onderste lagen. Squallines zijn goed georganiseerde lijnen en
kunnen vaak (sterke) windstoten met zich meebrengen. Vaak zit er dan ook
randverschijnselen aan de voorzijde van zo'n lijn (een shelfcloud
bijvoorbeeld).
Mesoscale convective system (afgekort: MCS)
Grote buiencomplexen die zich gemakkelijk kunnen volhouden in een gebied
waar veel schering aanwezig is, ook moeten de andere genoemde
parameters aanwezig zijn. Dit soort complexen hebben dan vaak een hoge
bliksemfrequentie (+300 ontladingen per minuut!) en kunnen uren
lang blijven bestaan door de sterke scheiding tussen opwaartse en
neerwaartse stromingen. Een mesoscale convective system kan rond of
lineair in vorm zijn en komen alleen in de warme zomermaanden voor in
ons land.
Supercel
Een supercel is het zwaarste type onweersbui wat kan ontstaan. Een
supercel ontstaat wanneer er grote verticale windschering is, waardoor
de windsnelheid en -richting in de bovenlaag sterk afwijkt van de
onderste laag, ook moet er genoeg energie aanwezig zijn in de atmosfeer
en onstabiliteit. Door de windschering ontstaat een horizontale
vorticiteit die door de stijgstroom verticaal wordt getild, een
zogenaamde mesocycloon.
Supercels hebben een uniek karakter en zijn verantwoordelijk voor tornado's, grote hagelstenen en gevaarlijke windstoten. Tornado's die daarbij ontstaan dalen neer nabij de rand van een regenvrije gedeelte van het onweer onder een zogenoemde wallcloud (muurwolk).
Bow Echo
De term bow refereert naar de boogvorm van de echo op de radar. Een
bow-echo komt vaak voor op buienlijnen. Deze ontstaan wanneer er een
enorme windtoename is op 1,5 tot 3 km hoogte (700-850 hpa). De toename
is gevolg van het ontstaan van een krachtige instroom van lucht vanaf de
achterzijde van de bui naar voren toe. De windstoten zullen hierop dan
feller uithalen. De kans op schade is dan aanwezig.
Zwaar onweer
Zwaar onweer is meestal het gevolg van een samenloop van bepaalde
weersomstandigheden (grote temperatuursverschillen, veel
energie/onstabiliteit, veel vocht en schering). Vaak hangt de
intensiteit van het onweer af van de tijdstip van de dag. In de
zomermaanden is de kans op zwaar onweer het grootst aan het einde van de
middag of in het begin van de avond. Dan is de lucht voldoende opgewarmd en is
er veel energie aanwezig. Zware onweersbuien kunnen gelijk zeer hoge
toppen behalen van 16 tot 18 km hoog!
Onweersseizoen
Onweersbuien komen voornamelijk in de lente- zomermaanden voor wanneer
het warm is. In de maanden april, mei, juni, juli, augustus en het
eerste deel van september komen er geregeld onweersbuien voor. In de
weerwereld wordt dit ook wel eens het onweerseizoen genoemd. In de
wintermaanden komt er ook onweer voor, maar minder vaak dan in de
zomer.
Hoogtes
Onweer is in de winter gevaarlijker dan in de zomer, dit komt omdat de
basis van de buienwolken in de winter lager liggen dan in de zomer. Als
de basis van een onweerswolk laag ligt, heeft de bliksem sneller de
neiging om in de grond te slaan. Dit komt doordat warme deeltjes sneller
afkoelen dan in de zomermaanden.
Bolbliksem
De bolbliksem is een zeer bijzonder verschijnsel wat niet vaak voorkomt.
Het is een bal die bestaat uit plasma. Deze komen soms bij zware
onweersbuien voor. Een bolbliksem is bijna even groot als een voetbal en
vliegt als het ware door de lucht. Er gaan verhalen rond dat een
bolbliksem via je ramen of zelfs via de schoorsteen naar binnen kan
komen. Deze lichtgevende bollen hebben een korte levensduur en
verdwijnen binnen enkele secondes. Wanneer een bolbliksem in de
meterkast verdwijnt kan de schade enorm zijn.