Weerkunde - Hoofstuk 1: Weervoorspelling

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 3

Weerkunde - Hoofdstuk 1

Bijeenkomst 1 | 2022-2023
Theorie | Voltijd & deeltijd
Jelle Jagtenberg | Anne Hazenberg

Leerdoelen Hfdst. 1

Kennisdoelen:

Je kent de volgende vakinhoudelijke concepten:
- Fronten

- De ontwikkeling van een depressie (lagedrukgebied)

Je bent in staat eenvoudige opgaven te maken over de volgende eerder geleerde begrippen:

- Weerkaartjes lezen en interpreteren

Artikelen lezen

Wolken zaaien en sleutelen aan het weer

Klimaatproefballon afgeblazen na verhit debat

Was Donald duck right?

Geef antwoord op de volgende vragen: 

- Wat wordt verstaan onder geo-engineering?

- Welke mogelijkheden beschrijven de artikelen om te sleutelen aan het weer? 

Wolken witter maken door verstuiving met zeewater --> meer weerkaatsing van zonnestraling

Zwavelverstuiving

Megazonnescherm

Donald Duck: 

De meest voorkomende vorm van weermodificatie is cloud seeding. Dit is een techniek waarbij wolken met behulp van speciale vliegtuigen, raketwerpers en zelfs autonome drones 'geïmpregneerd' worden met kleine deeltjes zoals zilverjodide, zouten, droogijs of natriumchloride.

Climate engineering

Oplossing of Symptoon bestrijding

- Bosaanplanting om meer CO2 te absorberen;

- 10.000 satellieten met uitvouwbare parasols (opp. ter grootte van Europa) om 1 a 2% van de zonnestraling tegen te houden; 

- Stratosfeer injecties om zonnestraling tegen te houden (vergelijkbaar met een vulkaanuitbarsting - zwaveldeeltjes);

- Lage wolken dichter en witter maken om zonnestraling tegen te houden - deeltjes zeewater inspuiten;

- Hoge wolken dunner maken om meer warmte uit te laten stralen.

Deze maatregelen zijn onderdeel van het concept van "cloud geoengineering" en zijn bedoeld om de opwarming van de aarde te verminderen door het reflecterend vermogen van de wolken te vergroten. Het idee is om het zonlicht dat op aarde valt, terug te sturen naar de ruimte door de wolken witter te maken en dunner te maken, zodat ze meer zonlicht weerkaatsen en minder warmte absorberen. Echter, er is nog veel onderzoek nodig om te bepalen of deze maatregelen op lange termijn effectief en duurzaam zullen zijn en of ze ongewenste neveneffecten zullen hebben.

Wat zie je?
Wat denk je daarbij?
Wat kun je je nu afvragen?

Sleep de juiste beschrijving naar de passende grootheid

Temperatuur T

Relatieve vochtigheid r

Luchtdruk p

Isobaar

1. De ... met als eenheid ℃ of K. De ... wordt gemeten met een thermometer.

2. De ... met als eenheid Pa of mbar. De ... wordt gemeten met een barometer.

3. Punten met gelijke luchtdruk heten ... en de lijn die deze punten verbindt wordt ook zo genoemd.

4. De ... is de hoeveelheid waterdamp in een luchtvolume als fractie van de maximaal mogelijke hoeveelheid waterdamp in dat luchtvolume (bij de heersende temperatuur), uitgedrukt in procenten. Voor normaal gebruik volstaat meting van deze grootheid met een haarhygrometer.

Sleep de juiste beschrijving naar de passende grootheid

Rug

Trog

Luchtdichtheid ρ

Windsnelheid w

Front

1. De ... met als eenheid m/s (of soms windsterkte met als eenheid Beaufort) en windrichting (in graden ten opzichte van noord). Een meter om de ... te bepalen heet een anemometer en een windrichtingmeter een windvaan.

2. De ... met als eenheid  kg/m^3. De ... wordt niet rechtstreeks gemeten, maar is met de algemene gaswet te berekenen uit de temperatuur en de luchtdruk.

3. Een ... is een scheidingslijn (in drie dimensies: vlakken) tussen luchtsoorten met een verschillende temperatuur

4. Een ... is een uitgerekt gebied van lage druk, waarbij de kromming van de isobaren "cyclonaal" is. Op de weerkaart wordt het afgebeeld als een aantal korte niet-doorgetrokken blauwe lijnen.

5. Een ... is een uitgerkt gebied van hoge druk, met anticyclonale kromming van de isobaren.

1. Kijk naar de weerkaart en beantwoord de volgende vraag:

https://www.knmi.nl/nederland-nu/weer/waarschuwingen-en-verwachtingen/weerkaarten

a) Bij elke isobaar is de druk genoteerd. In welke eenheid wordt de druk op de kaart genoteerd?

hPa=mbar

1. Kijk naar de weerkaart en beantwoord de volgende vraag:

https://www.knmi.nl/nederland-nu/weer/waarschuwingen-en-verwachtingen/weerkaarten

b) Hoeveel verschil zit er tussen twee opvolgende isobaren?

5 hPa = 5 mbar

1. Kijk naar de weerkaart en beantwoord de volgende vraag:

https://www.knmi.nl/nederland-nu/weer/waarschuwingen-en-verwachtingen/weerkaarten

c) Wat valt je op als je naar het hoge en lage drukgebied kijkt? Tip: dit wordt op de weerkaart met een H en een L weer gegeven.

1. Kijk naar de weerkaart en beantwoord de volgende vraag:

https://www.knmi.nl/nederland-nu/weer/waarschuwingen-en-verwachtingen/weerkaarten

d) Welk verband verwacht je tussen de windsnelheid en de afstand tussen de isobaren?

1. Kijk naar de weerkaart en beantwoord de volgende vraag:

https://www.knmi.nl/nederland-nu/weer/waarschuwingen-en-verwachtingen/weerkaarten

e) Hoe kan je de windrichting aflezen?

De wet van Buys-Ballot. 

De wet van Buys Ballot is een wet uit de meteorologie die aangeeft welke afwijking luchtstromen krijgen als gevolg van de draaiing van de aarde.

Staande met de rug naar de wind is de luchtdruk aan de linkerhand lager dan aan de rechterhand, op het noordelijk halfrond; op het zuidelijk halfrond is het precies andersom.

Eenvoudiger omschreven, met ezelsbruggetje:

Op het noordelijk halfrond met de rug naar de wind, bevindt een hogedrukgebied zich rechts en een Lagedrukgebied Links.

In een andere formulering:

Op het noordelijk halfrond waait de wind van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied met een afwijking naar rechts, door de draaiing van de aarde om zijn as.

Een westenwind is de wind die uit het westen komt. 

Weersystemen in onze streken (zoals hogedrukgebieden en depressies

of lagedrukgebieden)  bewegen in de regel van west naar oost, met de luchtstroming op grote hoogte mee. 

Blokkerend hogedrukgebied

Grondkaartjes. 

Luchtdruk op zeeniveau.

In de meteorologie is sprake van een blokkade wanneer een hogedrukgebied de weg blokkeert voor depressies. Regengebieden kunnen ons dan moeilijk of niet bereiken, zodat het een tijd lang droog en zonnig kan zijn.

Blokkerend hogedrukgebied op de oceaan zorgt ervoor dat de depressies eromheen moeten. 

https:

Dát bladeren steeds eerder uitkomen is voor Europa voor het eerst beschreven in 1999.

Warmte is dus van invloed op de timing van de bladontplooiing, zegt ecoloog Ivan Janssens, verbonden aan de Universiteit Antwerpen.

In ieder geval gaat de boom ergens in het voorjaar over op een ondiepere slaap. Hij wordt dan gevoelig voor warmere luchttemperaturen. 

De temperatuur deze april ligt tot nu toe 3 graad onder het langjarig gemiddelde”, schrijft klimaatonderzoeker Peter Siegmund in een e-mail. De oorzaak is dat zich deze maand opvallend vaak een hogedrukgebied ten noordwesten van Nederland heeft gepositioneerd. Het blokkeert de aanvoer van relatief warme zeewind uit het westen. „We krijgen juist veel koude wind uit het noorden”, schrijft hij. Volgens de voorspelling van het KNMI blijft het de rest van de maand bijzonder koud.

Toch wordt er een toename in vorstschade gezien, aan bomen die vroeger in bloei komen en dan nog late lentevorst over zich heen krijgen.

Wat is de invloed van het blokkerende hogedrukgebied op de ontwikkeling van knoppen van bomen?

Fronten

Lucht is een goede isolator stijgende lucht mengt nauwelijks met de omringende lucht (adiabatisch proces). Ook luchtsoorten met verschillende eigenschappen mengen slecht. Waar koude lucht op warme botst (of warme op koude) ontstaat een front. Het verschil in temperatuur tussen koude en warme lucht zorgt voor een verschil in dichtheid. De koudere lucht is zwaarder en zal zich over het aardoppervlak onder de warmere lucht uitbreiden.

Fronten zijn vlakken van een paar kilometer hoog. Fronten gaan gepaard met neerslag. 

Koufront helt naar achteren en is relatief stijl --> kortstondige buien. 

Warmtefront --> wolken worden steeds dikker --> langdurige regen. 

Fronten bewegen met de windrichting op grote hoogte mee. Dit is de meest krachtige wind. 

We onderscheiden verschillende typen fronten: 

a) Welke typen fronten zijn er? Tip: gebruik Binas

Bekijk het filmpje op de volgende dia en geef antwoord op de volgende vragen: 

b) In welke richting bewegen de fronten? 

c) Teken hoe de verschillende fronten ontstaan. 

Warmtefront (bolletjes staan in de bewegingsrichting). 

Koufront

Stationair front (koude kant erachter, warm ervoor)

Occlussiefront 

2. Kijk naar de weerkaart en beantwoord de volgende vraag:

https://www.knmi.nl/nederland-nu/weer/waarschuwingen-en-verwachtingen/weerkaarten

Maak een schets van de weerkaart en geef m.b.v. van pijlen aan in welke de fronten bewegen.

Troggen

Troggen zijn uitgerekte gebieden van lage druk, waarbij de kromming van de isobaren “cyclonaal” is zoals in figuur 4 te zien is. Een uitgerekt gebied van hoge druk, met anticyclonale kromming van de isobaren heet een rug.  

Plaats waar lokaal een sterke stijging plaatsvindt. 

Dit hoeft niet op een berg plaats te vinden, kan wel. 

Het er op neer dat lucht een trog sneller instroomt dan uitstroomt. Hierdoor hoopt in de trog-as de lucht op en die kan maar één kant op en dat is naar boven. Ook in de bovenlucht is de trog vaak herkenbaar waardoor de lucht flink kan door stijgen. Buien kunnen zo zeer actief worden. Overigens zie je bij fronten ook een knik in de isobaren. Dit kan eveneens als trog worden opgevat. Groot verschil is dat die knik het frontvlak markeert en een front is de scheidingslijn van twee luchtsoorten. Een trog manifesteert zich in een enkele luchtsoort.

Trog --> tegen de klok in

Rug --> met de klok mee

Troggen

De troggen bevinden zich vooral in de bovenlucht . Troggen gaan vaak gepaard met buienlijnen en zijn daarom voor de weersverwachting interessant. Zo’n buienlijn is op de foto in figuur 5 goed te zien. 

De blauwe lijn is een trog, de rode lijnen zijn rug-assen (Bron: DWD).

3. Klik op de volgende link en lees het artikel:

https://www.buienradar.nl/nederland/weerbericht/blog/wat-is-een-trog-3e603c

Schets in ongeveer drie plaatjes stap voor stap hoe een trog ontstaat.

Kleine afwijkingen zorgen voor statistische afwijkingen --> hoe kleiner hoe zekerder, hoe groter hoe onzekerder. 

Luchtstromen

Bekijk het filmpje op de volgende dia en teken hoe de luchtstromen op de aarde ontstaan. 

Op grootte hoogte --> westenwind

4. Wat veroorzaakt volgens het filmpje de luchtstromen op aarde?

Fronten --> scherpe scheidingslijnen tussen twee luchtsoorten. 

Naam van de luchtsoort --> waar de luchtsoort is ontstaan. 

In de winter is de continentale lucht kouder dan de maritieme lucht. 

Hoe is in de afbeelding de storing weergegeven?

Het grijze gebieden daar valt de meeste neerslag. 

Het gebied tussen kou- en warmtefront noemen we de warme sector omdat de lucht hier warmer is (de warme sector bevindt zich immers aan de zuidkant van het poolfront).

Depressie

Bekijk het filmpje op de volgende dia en teken stap voor stap hoe een depressie ontstaat. 

Wanneer de depressie in haar volwassen fase komt, vormt zich het zogenaamde occlusiefront

5. Hoe ontstaat een depressie?

1. Als gevolg hiervan verdwijnt het sterke temperatuurcontrast aan de grond, hoewel de lucht achter het koufront dikwijls wat kouder (en droger) is dan de lucht voor het warmtefront.

2. Omdat het temperatuurcontrast grotendeels is verdwenen bij een geoccludeerde depressie nemen de verticale bewegingen af waardoor er geen nieuwe aanvoer van energie meer is. De depressie vult langzaam maar zeker op en is op een gegeven moment verdwenen.

3. Rondom de kern van de depressie en langs de fronten ontstaat bewolking (soms langdurige, regen en flinke wind). Als het koufront het warmtefront inhaalt ontstaat er een occlusiefront. Warme lucht omhooggeduwd.

4. De depressie begint als een knik in het front. De knik is instabiel en groeit uit tot een meer open golf met een koufront aan de westzijde (achterzijde) en een warmtefront aan de oostzijde (voorzijde). Systeem beweegt van oost naar west. 

Theorie van de Noorse school 1920. 

Begin met een stationair front waar een storing ontstaat (een knik) (A). 

Uitdieping van de depressie (volwassen staat van de depressie) (B). 

Ontstaat een occlusiefront (C). 

Veel regen, weinig temperatuurverschil, depressie verdwijnt (D). 

Kommawolk 

Koufront zit net na de opklaring.

Warmtefront zit helemaal rechts. 

Occlussie is zichtbaar met de kern. 

Koufront haalt het warmtefront in. Warme lucht wordt omhoog gestuwd. Aan het aardoppervlak alleen nog maar koude lucht. Heel veel neerslag. Steeds minder temperatuurverschil en verdwijnt het front.  

Hogedrukgebied

Bekijk het filmpje op de volgende slide en schrijf woorden op die passen bij een hogedrukgebied. 

Hogedrukgebied --> rustig weer. 

Lagedrukgebied --> ruig weer

In de kern heb je rustig weer omdat de lucht daalt. 

Een hoge drukgebied is een anticycloon. 

Leerdoelen Hfdst. 1

Kennisdoelen:
Je kent de volgende vakinhoudelijke concepten:
- Fronten
- De ontwikkeling van een depressie (lagedrukgebied)

Je bent in staat eenvoudige opgaven te maken over de volgende eerder geleerde begrippen:
- Weerkaartjes lezen en interpreteren

Hoe goed beheers je nu de leerdoelen van hoofdstuk 1?

😒🙁😐🙂😃

www.ucsusa.org

www.nemokennislink.nl

(1)    koufronten, aangeduid door  blauwe lijnen met driehoekjes; de driehoekjes wijzen in de richting waarin het front beweegt. Achter het front ligt koude lucht, voor het front is de lucht warmer. Een koufront voert dus koude lucht aan.  

(2)    warmtefronten, aangeduid door rode lijnen met halve bolletjes, die wijzen in de richting waarin het front beweegt. De warme lucht ligt achter het front en een warmtefront voert dus warme lucht aan. 

(3)    occlusiefronten, paarse lijnen met zowel driehoekjes als bolletjes. Bij een occlusiefront heeft een koufront een warmtefront ingehaald: aan beide zijden is de lucht koud, maar meestal wat kouder aan de achterkant.

(4) stationaire fronten, die op hun plaats blijven en door een afwisselend rode en blauwe lijn worden aangegeven met de driehoekjes en bolletjes aan weerszijden. 

Een stationair front scheidt een warmere luchtmassa van een koelere luchtmassa. Een stilstaand front heeft weinig of geen beweging, dus de koude en warme frontsymbolen worden afwisselend getekend. Als een stationair front over uw regio is gedrapeerd, zal uw weer waarschijnlijk minstens een paar dagen hetzelfde zijn.