Kees Floor, Zenit februari 2006
Kees Floor, Zenit februari 2006
De onderste laag van de atmosfeer is in hogedrukgebieden vaak geheel losgekoppeld van de luchtlagen daarboven. Vervuilende stoffen die zich onderin bevinden, kunnen onder dergelijke weersomstandigheden niet worden afgevoerd naar omhoog; een zogeheten inversie belemmert de onderlinge uitwisseling. Daardoor blijft rook onder een inversie hangen en bevindt de bovenkant van de rookpluim zich op dezelfde hoogte als de inversie. Ook bij de Engelse oliebrand van zondag 11 december 2005 was dat het geval.
De brand deed zich voor in het Buncefield-oliedepot in Hemel Hempstead, zo'n veertig kilometer ten noordwesten van Londen. Volgens verscheidene nieuwsmedia was het de grootste oliebrand in Europa sinds de Tweede Wereldoorlog. De opname van figuur 1 werd gemaakt door een amateurfotograaf vanuit een vliegtuig dat kort daarvoor vanaf het nabijgelegen Londense vliegveld Luton was opgestegen. De enorme vuurzee was rond 06 UTC ontstaan na drie zware explosies die tot op 140 kilometer afstand te horen waren en ook in Nederland door infrageluidsensoren van het KNMI werden opgemerkt. Van de 26 olieopslagtanks met in totaal 150 duizend ton brandstof gingen er 22 in vlammen op. De brand ging gepaard met een gigantische zwarte rookpluim van zestig meter hoogte (Metro). De Volkskrant meldt zelfs dat de rook opsteeg tot een kilometer hoogte en vervolgens langzaam naar het oosten afboog. Een groot deel van Londen en wijde omgeving ging zondagmiddag schuil onder het donkere, 230 kilometer brede rookgordijn, wat goed te zien was op de satellietbeelden van die dag (figuren 2 en 3).
 |
 |
| 2. Kunstmatig ingekleurd satellietbeeld van de Noordzee en omgeving, zondag 11 december 2005, 12.05 UTC. Boven een nagenoeg windstil Zuid-Engeland bevindt zich het donker getinte rookgordijn van de brand van figuur 1. Grote delen van Nederland gaan schuil achter laaghangende bewolking. Satelliet: NOAA. Beeldbewerking: DLR, Oberpfaffenhofen. |
METEOSAT-beelden van de oliebrand.
|
Weerkaart
Het weer op de plaats van de ontploffing
werd bepaald door een hogedrukgebied dat zowel in Engeland als aan de overzijde
van de Noordzee in Nederland en Vlaanderen rustig weer bracht. De weerkaart van
zondag 11 december 12 UTC is afgebeeld als figuur 4. De richting van de isobaren
duidt op een westelijke stroming ten noorden van de brandhaarden; ten zuiden ervan
staat vrijwel geen wind. De westelijke stroming spoort met in de Volkskrant aangehaalde
waarnemingen van ooggetuigen die de rookpluim naar het oosten zagen afbuigen.
De vorm van de pluim op de foto van figuur 1 en op de satellietbeelden van figuur
2 en figuur 3 wijst echter meer in de richting van een zowel in de hoogte als
in de tijd veranderlijke wind.
Zonder weersveranderingen zou de rook bij
een westelijke stroming de Noordzee over kunnen steken en zo een bedreiging gaan
vormen voor de luchtkwaliteit in Nederland en België. Uiteindelijk kwam de
rook echter in Normandië en Bretagne terecht en trok later naar Spanje. Op
de weerkaart is al te zien wat daarvan de oorzaak is. Juist ten noorden van Schotland
en Ierland ligt namelijk een koufront, waarachter de wind noordelijk is. De stroming
voert het front naar Zuid-Engeland. Het front passeerde Hemel Hempstead in de
vroege ochtend van maandag 12 december. Tijdens zo'n frontpassage draait de wind
en is hij gewoonlijk enige tijd vlagerig. Kennelijk was de meteorologische begeleiding
onvoldoende of niet gericht op 'de werkvloer'. Volgens De Standaard maakte een
verandering van de windrichting het de brandweer namelijk extra moeilijk doordat
de rook werd rondgeblazen, waardoor de brandweerlieden er middenin kwamen te staan.
Het grillig gedrag van de wind tijdens de frontpassage is ook op de registraties
van een aantal Nederlandse waarneemstations (niet afgebeeld) terug te vinden.
 |
3 (links). Zuid-Engeland tijdens de brand
van 11 december 2005, 13.35 UTC, in ware (links) en valse kleuren. Instrument:
MODIS. Satellieten: Terra (boven) en Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response
Team.
|
Satellietbeelden
Geregeld wordt gedacht dat hogedrukgebieden onlosmakelijk verbonden zijn met zonnig,
onbewolkt weer. Vooral in de winter gaat deze 'regel' echter lang niet altijd
op. De uitzondering doet zich voor in de onderste kilometer van de atmosfeer.
Boven deze onderste laag treden steeds dalende luchtbewegingen op, waarbij de
lucht niet alleen hoogte verliest, maar ook opwarmt en uitdroogt. Eventuele bewolking
lost daarbij op. Bij een droge onderste laag van de atmosfeer leidt dat tot zonnig
weer, zodat dan het verband tussen een situatie met hoge luchtdruk en zonnig weer
geldig is. Is de lucht onderin echter erg vochtig, dan treedt vaak mist of laaghangende
bewolking op. Vooral in het winterhalfjaar kan deze hardnekkig zijn.
Dit
was boven Nederland op die zondag 11 december 2005 het geval. Het satellietbeeld
van figuur 2 laat zien dat grote delen van het land onder een omvangrijk wolkendek
schuil gingen. Het beeld is afkomstig van een polaire, Amerikaanse NOAA-satelliet,
die elke dag enkele malen overkomt op een hoogte van ruim 800 kilometer. De bewolking
strekt zich via de Noordzee uit tot over Norfolk. In de rest van Engeland, Vlaanderen
en stukjes van daaraan grenzende Nederlandse provincies scheen de zon meestal
wel. De Londenaren kregen hem door het rookgordijn van de oliebranden echter nauwelijks
te zien.
Doordat de rookwolk niet door bewolking aan het zicht werd onttrokken,
is hij op de satellietbeelden goed terug te vinden als donkere plek. Figuur 2
is een zichtbaarlichtbeeld dat vervolgens met meetgegevens in andere golflengtegebieden
kunstmatig is ingekleurd. Figuur 3 toont een kleiner gebied boven Zuid-Engeland
anderhalf uur later, ditmaal in ware kleuren. Het beeld berust op meetgegevens
van het MODIS-instrument op de Amerikaanse satelliet Aqua.
Naast de rook boven
Engeland en de laaghangende bewolking boven Nederland, toont het satellietbeeld
van figuur 2 onder andere bewolking boven het noorden van Schotland en boven Noord-Ierland.
Deze bewolking hangt samen met het genoemde koufront dat bij de bluswerkzaamheden
roet in het eten dreigde te gooien.
TEMP-diagram
Zoals
door de Volkskrant gemeld, reikte de rookpluim tot ongeveer een kilometer hoogte.
De hoogte van die bovengrens is ook af te leiden uit metingen van radiosondes,
die elke twaalf uur op een groot aantal plaatsen ter wereld aan weerballonnen
worden opgelaten. De sondes meten tijdens hun reis omhoog temperatuur, vochtigheid,
luchtdruk, windrichting, windsnelheid en hoogte. De gegevens worden uitgezet in
een zogenoemd TEMP-diagram en worden onder andere gebruikt om de stabiliteit van
de atmosfeer in kaart te brengen.
Figuur 5 geeft het onderste deel van zo'n
registratie van temperatuur en vochtigheid. Langs de verticale as is de hoogte
uitgezet in verschillende eenheden; de getallen uiterst links geven de hoogte
in kilometers. De bovenzijde van het afgebeelde deel van het diagram ligt op ruim
drie kilometer. Om praktische redenen is de temperatuur niet uitgezet langs de
horizontale as. Lijnen van gelijke temperatuur staan daardoor niet rechtop, maar
lopen schuin van linksonder naar rechtsboven. De temperatuurlijn van nul graden
is groen gemarkeerd. De overige temperatuurlijnen (blauwe, getrokken lijnen) lopen
evenwijdig aan de groene lijn en zijn weergegeven om de twee graden, maar dikker
om de tien graden. Alleen de temperatuurlijn van 20 graden is aangeduid met de
bijbehorende temperatuur. Het diagram bevat tevens streepjeslijnen, waarvan we
hier verder geen gebruik zullen maken.
Subsidentie-inversie
De rode lijn in het TEMP-diagram van figuur 5 geeft het temperatuurverloop met
de hoogte boven De Bilt op zondag 11 december 12 UTC. Op de plaats van de brand
was het beeld vergelijkbaar. Duidelijk is de zien dat de temperatuur op een hoogte
van ongeveer duizend meter sterk oploopt van twee naar negen graden. Gemiddeld
genomen neemt de temperatuur af met de hoogte. Het omgekeerde verloop - zoals
hier optrad - noemt men een inversie; als de inversie samenhangt met dalende luchtbewegingen
in een hogedrukgebied, spreekt men van een subsidentie-inversie. De inversie fungeert
als een deksel op de luchtlaag eronder. Lucht uit de onderste laag die erin zou
slagen door de inversie heen te stoten, is kouder dan de lucht erboven en zakt
vervolgens door zijn eigen gewicht terug nar de plaats van herkomst onder de scheidingslijn.
Daardoor is er nauwelijks uitwisseling tussen de lucht onder de inversie en de
lucht erboven. Verontreinigingen in de onderste laag kunnen zich alleen daar verspreiden;
afvoer door uitwisseling met schonere lucht van boven is bij dergelijke weersomstandigheden
niet mogelijk. De inversie is daardoor tevens de bovenste begrenzing van de verontreinigde
lucht, in dit geval de rookpluim van de oliebrand. De hoogte van de rookpluim
zegt daardoor meer over de inversiehoogte dan over de ernst van de brand.
Grondinversie
Windgegevens van de Engelse ballonoplatingen laten zien dat er in de hele laag
onder de inversie vrijwel geen wind stond. Daardoor kon de wolk zo sterk uitdijen
en een diameter van 230 kilometer aannemen. Wel was er bij het uitbreken van de
brand onder de subsidentie-inversie nog een tweede inversie aanwezig; de resten
daarvan zijn ook op figuur 4 nog te zien. Zo'n zogeheten grondinversie is een
gevolg van de nachtelijke afkoeling van het aardoppervlak. De koude grond doet
de lucht erboven van onderen af afkoelen. Daardoor treden vlak bij het aardoppervlak
de laagste temperaturen op en neemt de temperatuur toe met de hoogte, wat een
belangrijk kenmerk is van een inversie. Mogelijk lag de grondinversie op een hoogte
van 60 meter, de hoogte die Metro voor rookpluim opgaf en was de verslaggever
van die gratis ochtendkrant eerder ter plaatse dan de correspondent van de Volkskrant.
Door de grote hitte kostte het de rook van de oliebrand na enige tijd echter geen
moeite door de grondinversie heen te breken en kon deze gemakkelijk doorstijgen
tot de volgende barrière: de subsidentie-inversie op ongeveer een kilometer
hoogte.
Laaghangende bewolking
De blauwe lijn in het
TEMP-diagram van figuur 5 geeft het verloop van het dauwpunt met de hoogte. Het
dauwpunt is een maat voor de vochtigheid van de lucht. Als temperatuur en dauwpunt
gelijk zijn, is de lucht verzadigd. In droge lucht is het verschil tussen temperatuur
en dauwpunt groot. De lucht is in dit geval verzadigd vanaf tien meter hoogte
tot aan de subsidentie-inversie. De inversie vormt dus niet alleen de bovenste
begrenzing van de rook, maar ook van de bewolking. Het getoonde vochtprofiel kan
niet gebruikt worden voor de plaats van de ramp; daar ontbreekt namelijk de bewolking.
Onderscheid tussen mist en laaghangende bewolking is op basis van satellietbeelden
niet mogelijk; die tonen namelijk alleen de bovenkant en die ziet er in beide
gevallen hetzelfde uit. Het TEMP-diagram laat zien dat de lucht vlak bij de grond
niet verzadigd is. Er zal daar dus geen mist optreden, wat door de waarnemingen
wordt bevestigd. In De Bilt was het alleen mistig tussen 07 en 08 UTC.
Een
dag later.
Het blussen van de branden nam enkele dagen in beslag.
Daardoor kwam er ook maandag nog rook terecht in de dampkring. Rond de middag
lag het front dat eerder ter sprake kwam, boven Het Kanaal. Tegelijkertijd had
het hogedrukgebied dat aanvankelijk ten zuiden van IJsland lag, zich verplaatst
naar Noord-Ierland. Boven Zuid-Engeland stond vanaf de grond tot aan de iets in
hoogte toegenomen subsidentie-inversie een straffe noordwestelijke stroming. Daardoor
veranderde het rookgordijn van zondag in een strakke rookpluim, die maandag na
het wegtrekken van de met het front samenhangende bewolking op satellietbeelden
zichtbaar werd (figuur 6). Doordat de rookpluim een schaduw werpt op de ondergrond,
is hij beter te zien. De bebouwing van de stad Londen ten zuidoosten van de brandhaard
is cementgrijs. Rookpluim en bebouwing zijn echter nog beter te zien als het satellietbeeld
kunstmatig wordt ingekleurd met stralingsgegevens uit geschikt gekozen kanalen
van de MODIS. Figuren 3 (rechterkolom) en 7 toont daarvan het resultaat.
 |
 |
|
| 6. Zuid-Engeland op 12 december 2005, 13.35 UTC, in ware kleuren. De rook wordt met noordoostenwinden afgevoerd in een strakke rookpluim. Instrument: MODIS. Satelliet: Aqua. Bron: NASA/GSFC MODIS Land Rapid Response Team. |
|
|
Geraadpleegde
bronnen:
(Websites van) Algemeen Dagblad, Earth Observatory, Gazet
van Antwerpen, KNMI, Met Office, Metro (NL), De Morgen, NRC/Handelsblad,
Spits, De Standaard, De Telegraaf en de Volkskrant.
