Weerkunde - Hoofstuk 1: Weervoorspelling

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 3

Weerkunde - Hoofdstuk 1

Bijeenkomst 1 | 2023-2024
Theorie | Voltijd & deeltijd
Jelle Jagtenberg | Anne Hazenberg

Leerdoelen Hfdst. 1

De student kan:

• de begrippen warmte- kou- en occlusiefront beschrijven en kan hier contextvoorbeelden van geven (weten).

• De ontwikkeling van een depressie beschrijven (weten)

• weerkaartjes lezen en interpreteren (toepassen); 

Artikelen lezen

- Wolken zaaien en sleutelen aan het weer

- Klimaatproefballon afgeblazen na verhit debat

- Een Sahara vol zonnepanelen zet het weer op zijn kop

- Computermodellen die de risico’s van klimaatverandering voorspellen kunnen wel degelijk nuttig zijn

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.

https://www.vrt.be/vrtnws/nl/2020/02/07/komt-het-ooit-zover-een-dijk-rond-de-noordzee-om-europa-te-besc/

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.

Vraagstukken

Hoe gaan we om met klimaatverandering? 

Hoe weten we wat waar is? 

Wat kun je in je eigen leefwereld bijdragen? 

Arjen Wals: duurzaamheid in de onderwijspraktijk

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

Weer

De staat van de atmosfeer (nog beter: troposfeer) op een locatie en op een tijdstip​

 

 temperatuur​

 vocht​

 neerslag ​

 wind​

Weer

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

Welke technieken worden gebruikt om het weerbericht samen te stellen?

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

weersystemen

Patronen van atmosferische circulatie die leiden tot typische weersomstandigheden, zoals een depressie of een onweersbui​

​

Weersystemen worden vaak geassocieerd met de beweging van luchtmassa's - grote lichamen lucht met vrij uniforme temperatuur- en vochtigheidskenmerken. Een luchtmassa kan enkele duizenden kilometers of mijlen breed zijn en zich uitstrekken tot aan de top van de troposfeer. We karakteriseren elke luchtmassa op basis van zijn temperatuur- en vochtigheidskenmerken.

Weersystemen in onze streken (zoals hogedrukgebieden en depressies of lagedrukgebeiden) bewegen in de regel van west naar oost. 

​

In de gematigde zones botsen noordelijke, koude luchtmassa’s met zuidelijke, warme luchtmassa’s​

​

Temperatuur afhankelijk van windrichting​

​

Neerslag door frontale regens in depressies: warme lucht stijgt over koude​

De onderste laag van de atmosfeer is de troposfeer. De troposfeer bereikt een hoogte

van ongeveer 10 km, iets meer in de tropen (12-15 km) en iets minder (5-7 km) in de

polen. In deze laag speelt het weer zich af. De gemiddelde temperatuurgradiënt is -6,5

oC per km stijging. De werkelijke temperatuurgradiënt kan aanzienlijk afwijken

doordat in dit deel van de atmosfeer sterke verticale bewegingen kunnen optreden die

zorgen voor menging en convectie. De bovengrens van de troposfeer heet de

tropopause. 

Luchtstromen

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

Op grootte hoogte --> westenwind

Luchtmassa’s bewegen door drukverschillen​

Hierdoor komen ze in andere omgeving, waardoor de eigenschappen van de luchtmassa langzaam veranderen​

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

LUCHTMASSA’S​

cA: continentaal Arctisch: koude en droge lucht​

​

cP: continentaal Polair: koud in winter, warmer in zomer​

​

mP: maritiem Polair: koel en vochtig​

​

cT: continentaal Tropisch: warm en droog in zomer​

​

mT: maritiem Tropisch: koel of mild en nat​

 ​

mE: maritiem Equatoriaal: warm en nat​

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

Nederland -> 52.848781 NB

De temperatuur van luchtmassa's kan variëren van extreem koude temperaturen voor cA-luchtmassa's tot mild en heet voor mE-luchtmassa's.

cA: continentaal Arctisch: koude en droge lucht​

​Luchtmassa's ontstaan in de buurt van of over de polen. Ze zijn extreem koud en bevatten bijna geen waterdamp.

cP: continentaal Polair: koud in winter, warmer in zomer​

Luchtmassa ontstaat over Noord-Amerika en Eurazië in de subarctische zone. Het heeft een lage specifieke vochtigheid en is zeer koud in de winter. Deze GOES (geostationaire operationele milieu-satelliet) afbeelding toont een cP-luchtmassa over het oosten van de Verenigde Staten, waarbij vochtige lucht wordt verplaatst naar de Golf en de Atlantische wateren.

​

mP: maritiem Polair: koel en vochtig​

Luchtmassa ontstaat boven oceanen in de gematigde breedtegraden. Het bevat minder waterdamp dan de maritiem tropische luchtmassa, dus de mP-luchtmassa veroorzaakt slechts matige neerslag. Veel van deze neerslag treedt op over bergketens aan de westkusten van continenten.

cT: continentaal Tropisch: warm en droog in zomer​

​Luchtmassa heeft zijn bronregio boven subtropische woestijnen van de continenten. Hoewel deze luchtmassa een aanzienlijke waterdampinhoud kan hebben, heeft ze de neiging stabiel te zijn en heeft ze een lage relatieve vochtigheid wanneer ze sterk wordt verwarmd tijdens de dag.

mT: maritiem Tropisch: koel of mild en nat​ & mE: maritiem Equatoriaal: warm en nat​

​Luchtmassa's ontstaan boven warme oceanen in de tropische en evenaarzones. Ze zijn vrij gelijkwaardig qua temperatuur en waterdampgehalte. Met hun hoge specifieke vochtigheidswaarden kunnen beide zware neerslag veroorzaken.

Martieme Equatoriaal lucht kan 200 keer zo veel vocht bevatten als continentale polaire lucht. 

Teken de luchtsoorten

Zomer

Teken de luchtsoorten

Winter

Winter

WAT BETEKENT DIT VOOR NEDERLAND? ZOMER​

WAT BETEKENT DIT VOOR NEDERLAND? WINTER​

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

Weerkaarten

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.

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. 

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 

Koufront

Plaats de tekst bij het juiste lijnstuk: 

A. Omdat koude lucht dichter is, blijft het dicht bij de grond en duwt het de warmere luchtmassa omhoog.

B. Een koude luchtmassa dringt een warmere luchtmassa binnen.

C. Omdat de lucht abrupt hoger wordt geduwd en snel afkoelt, veroorzaakt dit kortdurende en intense regen, mogelijk vergezeld van onweersbuien, bliksem of hagel.

D. Naarmate de warme lucht stijgt, koelt het af en begint condensatie, waardoor een massieve lijn van cumulus- of bolvormige wolken ontstaat (hier sterk vergroot weergegeven).

DEPRESSIES: KOUFRONT​

Koude lucht beweegt naar de warme toe, waardoor de warme lucht snel gedwongen wordt op te stijgen​

Warmtefront

Plaats de tekst bij het juiste lijnstuk: 

A. Warme, vochtige lucht aan het laagste uiteinde van de wig wordt opgestuwd en vormt nimbostratuswolken - grote, dichte, dekenachtige wolken die vaak neerslag produceren. Als de warme lucht stabiel is, is de neerslag gelijkmatig. Als de warme lucht onstabiel is, kunnen zware buien of onweersbuien optreden. 

B. Een wig van warme lucht overschrijdt een terugtrekkende koude luchtmassa, die dichter is en dicht bij de grond blijft. 

C. Aan het hoge uiteinde van de wig vormt vocht op hoog niveau cirrus- en cirrostratuswolken.

DEPRESSIES: WARMTEFRONT​

Warme lucht stijgt langzaam op over de koude​

Welk type wolken geeft als eerste een naderende warmtefront aan?

1. Nimbostratus
2. Stratus
3. Altostratus
4. Cirrus

 Ruimschoots voor de passage van het

warmtefront aan de grond verschijnen wolken van het cirrustype - dat zijn hoge

wolken met een veerachtig uiterlijk die louter uit ijskristallen bestaan. Geleidelijk

verdichten deze wolken zich tot cirrostratus, altostratus en nimbostratus waaruit

langdurige regen kan vallen. De eerste bewolking kan zich al 1,5-2 dagen voor de

frontpassage manifesteren.

Venn-diagram

warmte- en koufront

Occlusiefront

OCCLUSIEFRONT:​

VERSMELTING KOU- EN WARMTEFRONT

Het koufront heeft het warmtefront aan het oppervlak ingehaald.​

De warme lucht wordt nog steeds naar boven geduwd​

Trog

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.

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.

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.

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

HOE ONTSTAAT EEN FRONTALE DEPRESSIE?​

A. Er ontstaat een knik in het front. Koude lucht draait naar het zuiden en warme lucht naar het noorden. B. Langs het polaire front komen twee zeer verschillende luchtmassa's met elkaar in contact. De ene luchtmassa is dichte, koude polaire lucht, en de andere is warme, vochtige subtropische lucht. De luchtstroming convergeert uit tegenovergestelde richtingen aan de twee zijden van het front, wat een onstabiele situatie creëert; C. Het sneller bewegende koude front haalt het warme front in, tilt de warme, vochtige luchtmassa in het midden volledig van de grond; D. Zodra de warme luchtmassa in het midden volledig is afgesneden van de rest van het warme front, lost het systeem geleidelijk op; E. De golf langs de koude en warme fronten verdiept en intensiveert zich. Koude lucht duwt actief naar het zuiden langs het koude front, en warme lucht beweegt actief naar het noordoosten langs het warme front.

A. Een golfbeweging begint op een punt langs de polaire front. Koude lucht draait naar het zuiden en warme lucht naar het noorden, zodat ze beide op elkaar vooruitkomen; 

B. Langs het polaire front komen twee zeer verschillende luchtmassa's met elkaar in contact. De ene luchtmassa is dichte, koude polaire lucht, en de andere is warme, vochtige subtropische lucht. De luchtstroming convergeert uit tegenovergestelde richtingen aan de twee zijden van het front, wat een onstabiele situatie creëert; 

C. De sneller bewegende koude front haalt het warme front in, tilt de warme, vochtige luchtmassa in het midden volledig van de grond; 

D. Zodra de warme luchtmassa in het midden volledig is afgesneden van de rest van het warme front, lost het systeem geleidelijk op; 

E. De golf langs de koude en warme fronten verdiept en intensiveert zich. Koude lucht duwt actief naar het zuiden langs het koude front, en warme lucht beweegt actief naar het noordoosten langs het warme front.

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.