Een portie warme lucht ligt deze week over onze contreien. Deze lucht is naast warm ook behoorlijk vochtig, en laat warmte en vocht nu juist twee belangrijke zaken zijn bij het ontstaan van onweersbuien. De potentie is er dus, maar gaat die ook benut worden? Dat is altijd maar de vraag bij onweer. Waarom zijn die onweersbuien toch zo grillig en moeilijk te verwachten?
Hoe ontstaat onweer?
Een cruciaal element voor de vorming van onweersbuien is een onstabiele atmosfeer, die ontstaat door temperatuurvariaties op verschillende hoogtes. Als de zon het aardoppervlak opwarmt krijgen we dit soort temperatuurverschillen. De warme lucht stijgt op en komt zo in een koudere omgeving terecht. Op enige hoogte is het immers (bijna altijd) kouder dan aan de grond. De warme lucht koelt af en er vindt condensatie plaats, zo ontstaan de eerste wolken. Een tweede essentieel element is de aanwezigheid van vocht, in droge lucht is condensatie immers een stuk minder waarschijnlijk.
De aanwezigheid van vocht en onstabiliteit bepalen de potentie voor onweer, maar voordat het daadwerkelijk tot onweersbuien komt is vaak nog een extra ‘trigger’ nodig. Zonder het zetje zie je vaak flink opbollende stapelwolken, maar die bereiken het buienstadium dan niet. Een push aan de stapelwolken kan gegeven worden door bijvoorbeeld een berg, maar ook een storing in de vorm van een front, vore of trog kan het extra zetje geven. In de wolk zit een opstijgende luchtstroom, maar als er neerslag geproduceerd wordt komt ook een duidelijke dalende luchtstroom op gang. Deze luchtstromen bewegen langs elkaar en wekken daardoor statistische lading op. De ijskristallen hoog in de wolk worden meestal positief geladen, de druppels in het onderste deel van de bui hebben een negatieve lading. Het ladingsverschil raakt de wolk kwijt door bliksem: de onweersbui is een feit.
De ladingsverschillen in de wolken zorgen voor bliksem.
Lokaal karakter
Het complexe proces dat bij de vorming van een onweersbui komt kijken maakt het verwachten van onweer al een hele klus. Daar komt nog eens bij dat onweersbuien vaak ook maar plaatselijk zijn. De cumulonimbus -of onweerswolk- mag dan één van de meest imposante wolken zijn, hun omvang blijft beperkt tot enkele (soms tientallen) kilometers. Dat zorgt ervoor dat onweer vaak lokaal van aard is. Als een derde ingrediënt aan onze onweerscocktail toegevoegd wordt kan onweer wel stukken grotere gebieden beïnvloeden. Dit ingrediënt is dynamiek, met name verschillen in windkracht en -richting tussen verschillende hoogtes in de atmosfeer kunnen onweersbuien doen samenklonteren. Als dit gebeurt wordt het gebied dat met onweer te maken krijgt aanzienlijk groter.
Deze prachtige foto geeft goed weer hoe niet-geclusterde onweersbuien erg lokaal kunnen zijn.
Hoe berekenen de weermodellen onweersbuien
Supercomputers draaien ingewikkelde programma’s met berekeningen om de staat van de atmosfeer te bepalen en een verwachting te maken. Om dat te doen wordt de wereld onderverdeeld in blokjes. Vroeger waren die blokjes tientallen kilometers groot, groter dus dan een onweersbui. Bij het berekenen van onweersbuien werd dan gebruik gemaakt van ‘parametrisatie’ waarbij processen versimpeld werden ingeschat in plaats van fysisch opgelost. Dat proces vermindert natuurlijk de betrouwbaarheid van een weermodel op dit vlak. Inmiddels zijn sommige weermodellen zo geavanceerd en kleinschalig (in Nederland hebben we nu blokjes van 2x2 km) dat ze onweersbuien wel kunnen berekenen. Toch zijn de modellen nog niet fijnmazig genoeg om alle processen in een onweerswolk te kunnen ‘zien’, denk aan de afzonderlijke stijgende en dalende luchtstromen. Doordat we een onweersbui dus nog niet expliciet kunnen berekenen maken we nog steeds tot op zekere hoogte gebruik van aannames bij het berekenen van onweersbuien.
Weermodellen verdelen de regio waar ze het weer in berekenen in allemaal aparte blokjes waarin ze vervolgens stuk voor stuk de nodige berekeningen doen. De resolutie van modellen is de afgelopen decennia drastisch verbeterd.
Het ensemble: kansberekening
De aanwezigheid van warmte en vocht, die de potentie voor onweersbuien bepalen, zit vaak wel aardig in de weermodellen verwerkt. Maar zoals hierboven besproken is de ‘trigger’ ook heel bepalend voor het ontstaan van onweer. Die trigger kan soms heel kleinschalig zijn, en de ligging maakt natuurlijk veel uit voor de locatie van de onweersbuien. Een model berekent de locatie vaak, maar kan er zomaar 30 kilometer naast zitten. Daarom draaien de supercomputer ook ‘ensembles’. Zo’n ensemble bestaat uit leden die met verschillende uitgangsposities rekenen en daardoor ook vaak met een iets andere oplossing komen. Kijk je naar de verschillende oplossingen, en hoe ver die uit elkaar liggen dan krijg je een idee van de onzekerheid die in het model zit. Zo kun je wat zeggen over de waarschijnlijkheid van onweer, of een ander meteorologisch fenomeen, in een bepaald gebied. Zeggen 4 van de 10 berekeningen dat het gaat onweren bij Amsterdam, dan is dat een indicatie dat het daar zomaar eens los zou kunnen gaan. Maar tegelijkertijd zijn er ook 6 berekeningen die het er droog laten blijven, zo onvoorspelbaar is onweer dus. Als de buien eenmaal ontstaan zijn is het makkelijker om regio’s aan te duiden die grote kans op onweer maken. Maar de grilligheid van onweer maakt het een lastig te verwachten fenomeen, aan de andere kant is dat ook juist de charme.
De onweerskansen van deze week
We hebben een groot deel van de week te maken met de twee potentiële onweersveroorzakers: warmte en vocht. De potentie voor onweersbuien is dus daar. De weermodellen zijn echter nog flink aan het worstelen met de aanwezigheid van de trigger. Op dinsdagavond berekenen de meeste weermodellen een storing over het zuidwesten, die zou daar voor wat onweersspektakel kunnen zorgen. In Zeeland komt ongeveer 60% van de leden van het ensemble van het Nederlandse model met (onweers)buien dinsdagavond. Later in de nacht zou ook de rest van het westen wat van de buien mee kunnen krijgen. Enkele leden (20 à 30%) komen ook met onweersbuien over het midden van het land, maar deze kans is dus wel behoorlijk wat kleiner. Voorlopig zullen we in de verwachting dus vooral de onweerskans voor het zuidwesten van het land benoemen op dinsdag.
De hoofdverwachting van het Nederlandse model laat dit beeld zien morgenavond laat, onweersbuien in het zuidwesten. Door ook naar andere berekeningen te kijken weten we dat de kans op dit scenario zo'n 60% is en dat er ook een kansje is dat het elders gaat knetteren of dat het onweer buiten de grenzen blijft.
Op woensdag moeten we voor de verwachting gebruik maken van het (grootschaligere) ensemble van het Europese weermodel. De onstabiliteit is woensdag erg groot, dus eventuele onweersbuien kunnen dan fors uitpakken. De trigger die nodig is is echter nog geen zekerheid. In een groot deel van het land komt 30% van de leden met onweersbuien, richting het zuidwesten is de kans iets groter, met zo’n 50% van het ensemble dat voor onweer gaat. Het is allemaal afhankelijk van een lagedrukgebied dat ten zuiden van ons langstrekt. Dit gebied werpt ten noorden een storing op waarop geheid onweer gaat voorkomen. Het is echter maar de vraag of deze storing ons land ook gaat kunnen bereiken. Zoals vaak bij onweer is het dus ook deze week weer ingewikkeld om precieze verwachtingen omtrent de buien te maken. Door het vergelijken van de verschillende modellen en de vaak jarenlange ervaring van meteorologen te combineren maken we de kans op een correcte verwachting zo groot mogelijk, maar garanties zijn er met onweer nooit.
