HomeHomeUpUpSearchSearchE-mailMail
NEW

Onderliggende relevante meteorologische principes

Deze web pagina is onderdeel van Het weer rondom de molen en er worden de relevant meteorologische principes belangrijk voor molen/molenaar besproken.

Tekst in licht grijs is hoogstwaarschijnlijk geen examenstof (meer ter lering en vermaak).

Zwaartekracht

Warmere lucht (lager soortelijk gewicht: relatief lichter en lagere luchtdruk) wil het liefst boven koudere lucht (met hoger soortelijk gewicht: relatief zwaarder).

Temperatuur verloop bij stijgende/dalende lucht

In het algemeen (dus niet altijd!): Stijgende/dalende droge lucht koelt/warmt af/op met 1C per 100m (IJzeren, 1997, page 15). Stijgende/dalende vochtige lucht (wolken/mist) koelt/wamt af/op met 0.6C per 100m.

Luchtdruk

Hogedrukgebied: de lucht komt op bovenste niveau bij elkaar; gaat van grote hoogte naar beneden; en gaat met de wijzers van de klok op grond niveau naar buiten
Lagedrukgebied: de lucht komt tegen de wijzers van de klok op grond niveau bij elkaar; gaat van beneden naar grote hoogte; en gaat op bovenste niveau uit elkaar
Tussen een latitude van 30° en 60° (Ferrel cel) kan een simpel model afgeleid worden: Lagedrukgebieden rond 60° (relatief warm vergeleken met Noord pool gebied), hogedrukgebieden rond 30° (relatief koud vergeleken met equator)

Wind

Wind (bewegingsrichting van de lucht) volgt de isobaren:

Wolken

Als vochtige lucht stijgt, daalt (in het algemeen) z'n temperatuur. Op een bepaald moment (afhankelijk van relatieve vochtigheid, temperatuur, luchtdruk en hoogte stijging) wordt de lucht verzadigd met waterdamp en dan condenseert het water. Er wordt een (zichtbare) wolk gevormd. De hoogte waarop dit gebeurd, is het condensatie niveau (wolkenbasis):
hw = (T -Td)*125 [m] (IJzeren, 1997, page 27)

Stijgt de lucht verder dan wordt deze 0°C en raakt daardoor het water onderkoelt (kan nog niet bevriezen omdat er geen vrieskernen zijn). Pas als de lucht is afgekoeld tot -12°C, dan beginnen ijskristallen zich te vormen. Onder -23°C is er alleen ijs.
Bewolking treedt op als waterdamp condenseerdt (in water druppels). Dit kan gebeuren door:

Wolkenclassificatie

Wolkenfamilies worden geclassificeerd naar hoogte en vorm.
Wolkenfamilies naar hoogte:

  1. Hoog
    tussen 5 en 13km
  2. Midden
    tussen 2 en 8km
  3. Laag
    tussen 0 en 2km
  4. Verticaal ontwikkeld (L+M(+H))
    tussen 0 en 13km

Een voorbeeld van hoe gelaagde wolken weergegeven kunnen worden, zie hier.

Naar wolkengeslacht (vorm):


Wolken klassificatie
<bron KMI, afkortingen wolkengeslachten door VR toegevoegd>

Wolken kunnen kleur verschillen hebben, een is van belang:
Een zoom is een brede, donkere band of strook in/aan de onderzijde van de bewolking. Die duidt doorgaans op een naderende bui; bij bewolkte hemel zie je niet de bovenkant, en dus de hoogte ontwikkeling, van de wolk, maar die donkere band duidt op hoog ontwikkelde bewolking daarboven. Of die wolk al volgroeid is, d.w.z. op het punt staat buien te veroorzaken, kun je dan alleen aan de onderkant zien: kun je er nog onderdoor kijken of zie je al regensluiers c.q. een grauwe lucht zonder zicht.

Neerslag (praecipitatio)

Onweer

Er zijn diverse situaties waar onweer/bliksem ontstaat:

Er zijn divere soorten bliksem (die op kunnen treden bij alle bovengenoemde weer situaties):

Windvlaag/dip(zaam)

Een paar belangrijke wind verschijnselen zijn:

Deze wind verschijnselen (meestal veroorzaakt door veel neerslag: groot volume veroorzaakt flinke luchtverplaatsing en/of hogere laag wind wordt mee genomen door de neerslag) kunnen optreden bij:

Wolk, luchtdruk, temperatuur en neerslag

Wolken en neerslag
<uit Wilson&Dunlop, 1985, p. 184, vette tekst door VR aangepast>

Luchtsoorten, luchtmassa's, fronten en andere fenomenen

Luchtsoorten

Luchtsoorten die het meest van belang zijn op breedte- en lengtegraad van Nederland (Wilson, 1985, pp 28-30):

Het polaire front (scheiding tussen PL en TL) veroorzaakt hoofdzakelijk de lagedrukgebieden (depressies) op breedte- en lengtegraad van Nederland (Henneveld, 2016, pp 6).

Luchtmassa's en hun stabiliteit

Fronten

Fronten en andere fenomen

Als luchtsoorten elkaar ontmoeten (op het polaire front) ontstaan fronten. De fronten die het polaire front kan vormen, zijn:

Andere fenomenen

Fronten en andere fenomen
<Rug en grond/frontale trog benamingen toegevoegd door D. Henneveld (pers. comm., 2022) en aangevuld door VR met een vore>

Enkele andere fenomenen (Henneveld, 2022, slide 5, 13, 17-19):

Lagedrukgebied

Onder invloed van de straalstroom kan er vanuit een stationair front (meestal in polaire front) een lagedrukgebied ontstaan (cyclogenese: men kan dit ook min of meer linken met Venturi effect: Een versnellede straalstroom veroorzaakt een onderdruk en die zuigt de lucht aan van onderen [Helsen, pers. comm., 2023]) en daarbij een lagedrukgebied vormend) met: een warmtefront, warme sector, koud front en een convergentie sector (zolang er nog geen occlusie rondom lagedrukgebied is gevormd). De luchtdruk is relatief laag (minder dan 1000mbar). 
Hier is een plaatje dat deze relatie met straalstroom weergeeft:

Lagedrukgebieden stadia en de straalstroom
[Watts, 2020, Fig. 7.4]

Het lagedrukgebied draait tegen de wijzers van de klok in (op noordelijk halfrond). Op de breedte van Nederland veroorzaken de lagedrukgebieden het meeste weer. Ze verplaatsen zich meestal van zuidwest naar noordoost. Deze richting van een niet al te oud (korte occulusie) lage drukgebied is ook te zien in de wind in de warme sector. Hier zijn wat voorbeelden.

Lagedrukgebied
<hier een actief warmtefront en een passief koufront: uit van IJzeren (1997, p 65), benamingen door VR>

Gedurende de levensduur van een lagedrukgebied (gemiddeld 1 week) zal het koufront het warmtefront inhalen en daardoor ontstaat er een occlusie front. Occlusie front start bij de kern van lagedrukgebied en breidt zich langzaam naar buiten uit (en daarbij het warmte- en koufront vervangend). Als alle warme lucht (in warme sector) geheel afgesneden is van aardoppervlak dan zal het lagedrukgebied oplossen (opvullingsstadium). Na een kou front kunnen opklaringen plaats vinden (buiten mogelijke hoogte troggen). Maar er kunnen meerdere lagedrukgebieden elkaar opvolgen (depressiefamilie).
In bovenstaande figuur is ook een hoogte trog te zien, die komt vaak na kou front (oppassen dus)

Stormdepressie

Naast de fronten heeft een stormdepressie hoge windsnelheden, neerslag en mogelijk onweer. Deze kunnen dus gevaarlijk zijn voor de molen. Daar de windkracht vaak 6 Bft of meer is, zal de molen meestal wel stil staan (anders: stil zetten en aan blisemafleider)!

Passeren van een lagedrukgebied

Als een lagedrukgebied (met een actief warmtefront en een passief koufront) over de molen heen gaat, dan zijn er drie belangrijke passages (onderstaande figuren komen uit van IJzeren, 1997, pp 66-67):

Eigenschappen van lagedrukgebied (L) passage

Trekrichting van lagedrukgebied is vaak van ZW naar NO en wrijvingshoek 30deg (over land):

Passage Parameter Warmtefront Koufront
voor front in front achter front voor front in front achter front
L ten noorden (ruimend) langs
Wolken cirrus (ci)
cirrostratus (Cs)
altostratus (As)
nimbostratus (Ns)
nimbostratus (Ns)
stratus (St)
stratus (St)
stratocumulus (Sc)
stratus (St)
stratocumulus (Sc)
nimbostratus (Ns)
altostratus (As)
cirrostratus (Cs)
cumulus (Cu)
cumulonimbus (Cb)
stratocumulus (Sc)
kans op (Mot)Regen/Bui/Onweer m
M
  b B/O b/O
Windrichting OZO
iets krimpend ↺
ZZO
geruimd ↻
ZZW ZZW
iets ruimend ↻
WZW
geruimd ↻
W
iets krimpend ↺
Windsnelheid geleidelijk toenemend sterk aanwakkerend constant constant krachtige toename, vlagerig afnemend, zeer vlagerig
Temperatuur iets stijgend door stijgend constant constant dalend sterk dalend
Luchtdruk gestage daling heel licht dalend of constant constant of licht dalend constand of licht stijgend constant matig tot sterk stijgend
Vochtigheid neemt merkbaar toe zeer hoog hoog hoog iets dalend sterk dalend
Actie op molen
eventueel meekruien ruimend meekruien ruimend meekruien afzeilen, bliksemafleider, roede vastzetten
stil opzeilen en draaien
L rechtover Wolken cirrus (Ci)
cirrostratus (Cs)
  altostratus (As)
nimbostratus (Ns)
kans op Regen/Bui/Onweer       R/O
Windrichting OZO OZO WNW WNW
Windsnelheid   neemt af neemt toe  
Luchtdruk sterk dalend diepst diepst sterk stijgend
Actie op molen
afzeilen, bliksem afleider, roede vastzetten
stil stil opzeilen en draaien
L ten zuiden (krimpend) langs
Wolken cirrus (Ci)
cumulus (Cu)
altostratus (As)
nimbostratus (Ns)
cirrus (Ci)
altostratus (As)
cumulus (Cu)

Windrichting O NNO WNW
Windsnelheid constant constant constant
Luchtdruk neemt af constant neemt toe
Actie op molen
krimpend meekruien krimpend meekruien krimpend meekruien









Een berekening van de lagedrukgebied passage:
WIndrichtingen bij lage druk gebied

Animatie van de in de wind gezette molen bij een overtrekkend lagedrukgebied (L), als eerste lagedrukgebied ten zuiden (krimpend), daarna over en als laatste ten noorden (ruimend) van de molen:
animatie van L-kern bij molen

Een lagedrukgebied kan zich ook voor of achter een hogedrukgebied bevinden. De windrichtingen van z'n lagedrukgebied kunnen dus volgen of voorafgaan op de windrichtingen gezien bij een hogedrukgebied.

Gekruiste (crossed) winden regels rondom lagedrukgebied

De gekruiste winden regels zijn bedacht door Watts (2007&2017, pp 7-8) en gelden (meestal) rondom een lagedrukgebied.

Crossed winds
<derived from Watts (2017, fig. 1)>

De regels zijn:
Ga met de rug naar de grondwind staan en draai rond de 30° (op land, maar op zee: rond de 15°) met de wijer van de klok: men staat dan ongeveer met de rug naar de benedenwind [L: ong. 950hpa].  Kijk nu hoe de bovenwind/bewolking beweegt [U: ong 300hPa]:

  1. Als de bovenwind/bewolking van links komt, zal het weer meestal verslechteren. (A)
    lagedrukgebied komt er aan
  2. Als de bovenwind/bewolking van rechts komt, zal het weer meestal verbeteren. (C)
    lagedrukgebied is voorbij
  3. Als de bovenwind/bewolking parallel (dezelfde of tegenovergestelde richting) met de benedenwind  gaat, dan zal het weer hoogstwaarschijnlijk niet echt wijzigen.
    Dezelfde richting (B): in warme sector; onder lagedrukgebied kern
    Tegengestelde richting (D): boven lagedrukgebied kern

Voorbeeld van gekruiste winden plaatjes is hier.

Hogedrukgebied (H)

De luchtdruk is relatief hoog (meer dan 1000mbar) bij een hogedrukgebied. De wind draait rondom de kern met de wijzers van de klok (op het noordelijk halfrond) en stroomt, op grond niveau, richting een lagedrukgebied. Daar de (koudere) lucht naar beneden wordt gedrukt (gecomprimeerd), warmt daardoor ook op (wolken lossen op). Mogelijke cumulus (Cu) wolken zijn relatief dun en hebben een vlakke onderkant en van boven zijn ze afgevlakt.
Er is relatief weinig wind (grote afstand tussen isobaren), hogedrukgebied verplaatst zich langzaam en is dus een langere tijd op dezelfde plaats dan een lagedrukgebied. Ze zijn vaak ten zuiden van Nederland en als ze bewegen; bewegen ze zich meestal van west naar oost. Het heeft een langere levensduur dan een lagedrukgebied; rond de één tot enkele weken. Ze zijn het hoogst in winter en lente. Er zijn geen fronten.
Het windgedrag bij een hogedrukgebied is vergelijkbaar met een lagedrukgebied (behalve dat er dus geen fronten zijn en het allemaal veel rustiger is). Een hogedrukgebied ten noorden zorgt voor een ruimende wind, een hogedrukgebied ten zuiden geeft een krimpende wind en een hogedrukgebied recht over geeft een omslag van de wind. Nogmaals de verschijnselen (windkracht en regen/buien) zijn een stuk minder heftig dan bij een lagedrukgebied!

Een berekening van de hogedrukgebied passage:
WIndrichtingen bij
        hoge druk gebied
Animatie van de in de wind gezette molen bij een overtrekkend hogedrukgebied, als eerste hogedrukgebied ten zuiden (krimpend), daarna over en als laatste ten noorden (ruimend) van de molen:
animatie van H-kern bij molen

Een hogedrukgebied kan zich ook voor of achter een lagedrukgebied bevinden. De windrichtingen van z'n hogedrukgebied (in dat geval vaak een hogedrukrug) kunnen dus volgen of voorafgaan op de windrichtingen gezien bij een lagedrukgebied.

Referenties

Henneveld, David: Het weer: Weer informatie voor molenaars. Het Gilde van Vrijwillige Molenaars 2016.
Henneveld, David: Troggen en vores, valwinden en windstoten. In: Weercursus voor molenaars.2022.
Van der Hoven Isaac. Power spectrum of horizontal wind speed in the frequency range from 0.0007 to 900 cycles per hour. Journal of Meteorology 1957; 14; 160–164
Jaylan, Gilead: Fronts and mid-latitude cyclones. In: ENVI 1400.2012.
Karnetzki, Dieter: Het weer van morgen: weerboek voor watersporters. Haarlem, Hollandia 2001.
Klöpping, Heinrich Wilhelm: Het weer: Vereenvoudigd. Molenstichting Midden- en Oost-Groningen 2016.
Watts, Alan: Zelf wind voorspellen. Alkmaar, De Alk & Heijnen 2005.
Watts, Alan: Instant weather forecasting. London, Adlard Coles nautical 2007.
Watts, Alan: Het kleine weerboek: Kijk naar de lucht en voorspel zelf het weer. Trans. by G.W. Roos, Hollandia 2017.
Watts, Alan: The weather handbook. London, Adlard Coles nautical 2020.
Wilson, Francis and Storm Dunlop: Practische gids weersvoorspellingen. Utrecht, Het Spectrum 1985.
IJzeren, W.A. van: Meteorologie. Urk, Smit & Wytzes 1997.

Acknowledgements

I would like to thank people, such as Samuel Helsen, David Henneveld, Greg Goodson, Walter Holweg, Natasja Klein Nulent and others for their help, encouragement and/or constructive feedback. Any remaining errors in methodology or results are my responsibility of course!!! If you want to provide constructive feedback, let me know.
Disclaimer and Copyright
HomeHomeUpUpSearchSearchE-mailMail

Major content related changes: June 29, 2022