Hoofstuk 9: Niet-meteorologische invloeden op het weer

9.1 inleiding
Het weer wordt bepaald door zowel meteorologische factoren als door niet-meteorologische. Voorbeelden van meteorologische factoren zijn: zonnestraling, luchtstromingen en het vocht in de atmosfeer; bij niet-meteorologische factoren kun je denken aan geografische ligging, terreinomstandigheden en bodemgesteldheid. In dit hoofdstuk worden eerst de meteorologische factoren summier aangestipt; daarna komen de niet-meteorologische factoren uitgebreid aan de orde.

9.2 de weermotor
Elke dag weer ervaren we dat de dampkring of atmosfeer voortdurend in beweging is en dat het weer steeds sterk wisselt. Er zijn drie meteorologische oorzaken van het weer, die samen als het ware de weermotor vormen:

• zonnestraling
  Deze verwarmt het aardoppervlak en pompt elke dag opnieuw energie in het weer. Die zonnestraling wordt, - afhankelijk van het type bodem, - teruggekaatst, opgeslagen als warmte, gebruikt voor verdamping en gebruikt om de lucht te verwarmen. Op de lange duur gezien echter worden de atmosfeer en de aarde niet warmer of kouder. Dat kan alleen als de binnenkomende zonne-energie ook weer als aardse straling verdwijnt, de ruimte in.
• luchtstroming
  De hoeveelheid binnenkomende zonnestraling is niet overal gelijk, zodat er plaatselijke en regionale temperatuurverschillen ontstaan. De atmosfeer raakt als het ware uit balans. Zoals zo vaak streeft ze echter naar evenwicht. Dat evenwicht ontstaat doordat zich onder invloed van de temperatuurtegenstellingen grote hoge- en lagedrukgebieden vormen, die op hun beurt de luchtstroming overal op aarde, dus ook in onze omgeving, regelen. Het resultaat van die luchtstromingen is dat er zich een evenwicht instelt, waarbij de temperatuurverschillen niet verder toenemen.
  De draaiing van de aarde maakt die luchtstromingen gecompliceerd. De essentie is echter dat de atmosfeer ernaar streeft energie of warmte van gebieden met een energieoverschot, zoals de tropen, af te voeren naar gebieden met een energietekort, naar de poolstreken dus. Het warmtetransport wordt verzorgd door stromende lucht.
• vocht in de lucht
  Zonnewarmte en luchtstroming samen verklaren nog niet de weerverschijnselen als bewolking, regen, sneeuw, hagel, buien, mist, en dergelijke. Daarvoor is nog het vocht van belang, dat zich in de atmosfeer bevindt. Het vocht komt voor als damp, als vloeibaar water in de vorm van druppeltjes en in vaste vorm als ijskristallen. De hoeveelheid vocht wisselt van plaats tot plaats en van tijd tot tijd. Is er een teveel aan vocht dan kan het als neerslag (regen, sneeuw) uit de lucht verdwijnen. Daarnaast verdampt er vocht uit de bodem en van wateroppervlakken, zodat ook steeds weer nieuw vocht in de atmosfeer wordt gebracht.

9.3 andere factoren
Zonnewarmte, luchtstroming en vocht zijn de belangrijkste meteorologische factoren die het gedrag van de atmosfeer en van het weer bepalen; het zijn echter niet de enige. De volgende niet-meteorologische invloeden zijn aan te wijzen; soms zijn de effecten sterk, dan weer zwak, soms over grote gebieden, dan weer heel plaatselijk:

• geografische omstandigheden
  Van belang zijn hier de geografische breedte en de ligging ten opzichte van zee of oceaan. Zo ligt Nederland op gematigde breedte aan de Noordzee. De zee gaat gewoonlijk uitschieters in temperatuur, zowel naar boven als naar beneden, tegen. De zee-invloed is sterk langs de kust en bij aanlandige wind; bij aflandige wind of ver landinwaarts is de zee minder belangrijk. Boven warm zeewater vormen zich gemakkelijk buien, die met de luchtstroming op ongeveer 3km hoogte mee het land binnen kunnen drijven en zich daar van hun neerslag ontdoen. Boven land kunnen die buien zich 's winters meestal niet meer ontwikkelen of in stand houden.
• terreinomstandigheden
  Deze beïnvloeden de stroming van de lucht nabij het aardoppervlak. Boven glad terrein, zoals een meren- of poldergebied, wordt een luchtstroming minder gestoord dan boven het ruwe terrein van stad of bos.
• bodemgesteldheid
  De warmtecapaciteit en het warmtegeleidingsvermogen van de bodem bepalen in sterke mate de energiehuishouding van het aardoppervlak en van de bodem; ook voor de wisselwerking tussen bodem en atmosfeer zijn die thermische eigenschappen belangrijk. Zo laten zandgronden 's nachts meer afkoeling toe dan klei.
• bodemvochtigheid
  De vochtigheid van de bodem bepaalt, samen met de wisselwerking tussen bodem en atmosfeer hoeveel vocht er uit de bodem in de atmosfeer gebracht wordt middels verdamping. Daardoor wordt de vochthuishouding van de atmosfeer sterk beïnvloed. Niet voor niets is het in plassengebieden vaak eerder mistig dan elders. En droge zandgronden zijn na een heldere nacht aanzienlijk sterker afgekoeld dan natte kleigrond.

Geografische factoren

Terreinomstandigheden

Bodemvochtigheid.

9.4 verschillende schalen
De genoemde niet-meteorologische factoren beïnvloeden het weer zowel op de grote schaal als op de kleine. Bij grootschalig denken we aan gebieden van honderden of duizenden kilometers doorsnede, dus van dezelfde omvang als depressies en hogedrukgebieden. Bij de kleine schaal gaat het om een omvang van enkele tientallen kilometers of minder; dat is bijvoorbeeld de schaal van een regen- of sneeuwbui. Op nog kleinere schaal, dat wil zeggen over gebieden met afmetingen in de orde van meters, en zelfs op microscopisch kleine schaal kent het weer eveneens niet meteorologische invloeden. Voor het wegbeheer is vooral het weer dat varieert van de vrij kleine schaal met afmetingen van tientallen tot honderden meters (mistbanken, windstoten) tot de grote schaal met afmetingen van honderden meters tot honderden kilometers (buien, mistvelden, fronten, hoge- en lagedrukgebieden) interessant. De niet-meteorologische invloeden worden in de volgende paragrafen uitvoeriger besproken.

9.5 geografische omstandigheden
Vooral de geografische breedte van een plaats is uiterst belangrijk voor het weer dat men daar mag verwachten. De hoeveelheid zonnestraling die binnenkomt, hangt daar namelijk direct mee samen.
Zo schijnt de zon in Nederland gedurende de wintermaanden slechts ongeveer acht uur, terwijl dat in de zomer maar liefst een uur of veertien is. Ook staat de zon 's winters veel lager aan de hemel dan 's zomers zodat de hoeveelheid zonnestraling die Nederland in de winter treft veel en veel kleiner is dan in de zomer. Enerzijds moet de straling namelijk een langere weg afleggen door de dampkring, anderzijds is ook de hoek waaronder de straling invalt minder gunstig, zoals we later in het hoofdstuk over straling zullen zien. De breedte-afhankelijkheid van de hoeveelheid binnenkomende zonnestraling, veroorzaakt het directe verband dat er is tussen geografische breedte en temperatuur. De hoeveelheid energie die door de aarde uitgestraald wordt, is namelijk voor alle geografische breedten min of meer gelijk; ze verschilt ook niet zoveel in zomer en winter.
Van belang is verder de ligging van een plaats ten opzichte van de zee. Zeeën verdampen grote hoeveelheden vocht; ook varieert de temperatuur van het zeewater gedurende het jaar minder sterk dan die van het vasteland. Als gevolg hiervan ondervindt Nederland de sterk matigende invloed van de oceaan en de Noordzee op het klimaat: we hebben geen extreme kou en geen uitzonderlijke hitte; ook is er gewoonlijk voldoende vocht om van tijd tot tijd neerslag mogelijk te maken. Onze winters kennen dan ook vaak een wisselvallig en grillig karakter. Gladheid ten gevolge van opvriezen en bevriezen van natte weggedeelten speelt daardoor een even belangrijke rol als gladheid veroorzaakt door sneeuw of ijzel. Op kleine schaal vinden we de invloed van het water eveneens enigszins terug, zij het in veel mindere mate, bij de ligging van een plaats ten opzichte van water (denk aan plaatsen dicht bij de rivieren, IJsselmeer en Friese meren die gevoelig zijn voor mist en dergelijke).

9.6 terreinomstandigheden
Wisselende terreinomstandigheden worden veroorzaakt doordat obstakels die de luchtstroming belemmeren, op de ene plaats talrijker zijn dan op de andere. Grote watervlakten, zoals de Friese meren, zijn tamelijk glad, waardoor de lucht er ongehinderd overheen kan stromen en de wind niets in de weg wordt gelegd. Een zandvlakte of grasvlakte, zoals de IJsselmeerpolders, is een stuk minder glad dan een wateroppervlak; de luchtstroming ondervindt daarvan al wat meer hinder, al is het effect nog maar klein. Anders wordt het als er hier en daar verspreid struiken of bomen in het terrein staan (bomen langs de wegen in polders). De wind moet daar dan over- en omheen en dat gaat niet zo gemakkelijk: de luchtstroming wordt erdoor gehinderd. Het terrein is een stuk 'ruwer' dan een grasvlakte of een wateroppervlak. Nog lastiger wordt het als er geen sprake is van verspreide obstakels, maar als er tamelijk veel bomen en struiken staan. Deze hebben dan bovendien vaak nog verschillende afmetingen, zowel in hoogte als in breedte en lengte; denk bijvoorbeeld aan bomenrijke gebieden (geen aaneengesloten bossen) in Noord-Brabant, Limburg en het oosten van het land. De luchtstroming wordt daar sterk gehinderd en afgeremd. Ook de richting van de door obstakels verstoorde luchtstroming varieert in dit tamelijk ruwe terrein ten opzichte van de richting van de ongehinderde luchtstroming. Een stuk grond met bebouwing, zoals in een dorp of stad of bos, hindert de luchtstroming nog meer en is nog ruwer. In het hoofdstuk over de wind zullen we zien dat de 'ruwheid' van het terrein belangrijk is voor het weer op kleinere schaal. In de figuur zijn vier klassen van ruwheid weergegeven, namelijk erg glad (watervlakten, onbebouwd polderland), tamelijk glad (polderland nabij wegen met bomen, her en der verspreide boerderijen), tamelijk ruw terrein (bomenrijke omgeving, maar geen aaneengesloten bossen of verspreide bebouwing) en erg ruw terrein (bos, stad).

Tamelijk open landschap

Zeer ruw landschap

Voor elk van deze klassen is een terrein geschetst dat als voorbeeld kan dienen. Bedenk wel dat er natuurlijk een geleidelijke overgang is van de ene ruwheidklasse naar de andere.
De ruwheid van het terrein is niet de enige factor waarmee rekening gehouden moet worden. Van belang is het ook om te weten of een terrein of een weg al dan niet vlak ligt en zo ja, welke kant het geheel op helt. Een helling op het noorden blijft langer koud dan een weg die overdag zon kan vangen. Verder speelt een rol of de omgeving van de weg (tamelijk grootschalig gezien) in een dal of op een heuvel ligt. Zo zal een terrein dat in een dal ligt (bijvoorbeeld rond de snelweg tussen Amersfoort en Apeldoorn) een verzamelplaats zijn voor koudere lucht; koude lucht is namelijk zwaarder dan wat warmere lucht en heeft daardoor de neiging langs de helling van het terrein naar beneden te zakken, onder de warmere lucht door te schuiven en zich dan onderin het dal te verzamelen.

9.7 bodemgesteldheid De bodem oefent zijn invloed vooral uit door zijn stralings- en thermische eigenschappen. Zoals we in het hoofdstuk over straling nog zullen zien, wordt op het aardoppervlak vallende zonne-energie grotendeels gebruikt om de bodem op te warmen. Het aardoppervlak raakt daarna door uitwisselingsprocessen die warmte weer kwijt aan de lucht erboven, die daardoor opwarmt. Tevens verdwijnt er via geleiding een deel van de warmte de bodem in; deze wordt daar opgeslagen. Is het aardoppervlak echter veel kouder dan de bodem, dan staat de bodem weer warmte aan het oppervlak af. Voor deze processen is zowel het vermogen van de bodem om warmte op te slaan, de zogeheten warmtecapaciteit, als het warmtegeleidingvermogen van de bodem van belang. De warmtegeleiding bepaalt daarbij hoe snel warmte door de bodem wordt opgenomen of afgestaan. Dit kan bijvoorbeeld een grote rol spelen bij het glad worden van een wegdek. Als de afkoeling sterk is, kan het wegdek nat worden door condensatie van vocht uit de atmosfeer. Ook kan de temperatuur onder nul komen, waardoor het vocht bevriest en het wegdek glad wordt. Soms kan de warmte die uit de bodem naar het aardoppervlak komt, net genoeg zijn om te verhinderen dat de temperatuur onder nul komt. Even verderop koelt het wegdek van een brug, dat geen bodem onder zich heeft om warmte uit te putten, wel tot onder nul af, zodat daar het natte wegdek bevriest en glad wordt. Er wordt echter maar een gedeelte van de zonnestraling in warmte omgezet in het bovenste laagje van de bodem. Een deel wordt gereflecteerd en een gedeelte dringt direct door tot wat diepere lagen. Zo is een zandbodem niet transparant en zal de zonnestraling slechts in een dun laagje van hooguit een paar millimeter dikte doordringen en dat laagje dan ook sterk opwarmen ('s zomers aan het strand in de felle zon, kun je je voeten op het hete zand branden; 's winters duurt het lang voordat de vorst uit de grond is). Water is echter wel tamelijk transparant en de binnenvallende zonnestraling warmt een dikke laag water op. Het wateroppervlak wordt dan ook niet zo sterk opgewarmd, maar wel wordt er veel warmte opgeslagen doordat de warmte over een dikke laag verdeeld wordt. De stralingseigenschappen voor zonnestraling van de bodem, zijn hierbij dus van groot belang. Is de zonnestraling eenmaal in bodemwarmte omgezet, dan wordt ook weer een groot gedeelte van die warmte door de bodem afgegeven in de vorm van straling; deze zogeheten infrarode straling kunnen we, in tegenstelling tot de straling van de zon, niet zien. Dus ook de stralingseigenschappen van de bodem in het infrarood zijn van belang. Een mooi voorbeeld bieden de stralingseigenschappen van sneeuw. Sneeuw reflecteert vrijwel alle zichtbare licht en absorbeert weinig of niets; sneeuw is dan ook wit. Diezelfde sneeuw absorbeert echter praktisch alle aardse (infrarode) straling en kan die straling tevens goed uitzenden. Dat is ook de reden dat het 's winters boven een sneeuwdek veel sterker afkoelt dan boven grond waar geen sneeuw ligt.

Satellietbeeld van Nederland. Wit is koud. De Hollandse duinen zijn het sterkst afgekoeld. Verder zijn sporen zichtbaar van sneeuw, achtergelaten door buien die het land binnentrokken en vervolgens uitdoofden.

9.8 bodemvochtigheid
Door verdamping wordt vocht, dat een cruciale rol speelt bij de vorming van gladheid, uit de bodem in de atmosfeer gebracht. Daarvoor is ook het vochtgehalte van de bodem van belang en natuurlijk de aanwezigheid van water (plassen, rivieren, meren). De capaciteit van een bodem om vocht te bevatten en beschikbaar te hebben voor verdamping, hangt af van de structuur van de bodem. Maar het daadwerkelijke vochtgehalte hangt af van het weer. Zo zal een zandbodem na fikse regen veel vocht bevatten; het vocht wordt meestal echter snel afgevoerd naar diepere lagen, zodat er niet zoveel tegelijkertijd beschikbaar is voor verdamping. Op kleigrond blijft het water vaak staan en het wordt moeilijk en langzaam afgevoerd; er is dan veel vocht beschikbaar voor verdamping. Als het daarentegen lang droog is, verliest een bodem langzamerhand het vocht en droogt uit; er is dan weinig of niets meer beschikbaar voor verdamping. Iets dergelijks speelt een rol bij het verschil in gedrag tussen gewoon asfalt en zoab. Gewoon asfalt heeft weinig poriën en neemt weinig water op. Zoab daarentegen neemt veel water op in de poriën. Dit water kan verdampen en op het wegdek condenseren. Bij afkoeling kan dan bevriezing en gladheid optreden.

9.9 onderlinge samenhang
Het zal duidelijk zijn dat de in dit hoofdstuk besproken factoren niet onafhankelijk van elkaar werken, maar elkaar onderling ook beïnvloeden. Zo zal op een warme zomerse dag de temperatuur op zandgronden sterk oplopen. Als er boven een vochtige bodem of in de buurt van meren veel vocht beschikbaar is voor verdamping, dan kan dat bij 'gunstige' wind de lucht boven de zandgronden extra vochtig maken. Zoals we later zullen zien kan dit leiden tot wolkenvorming en er kunnen mogelijk zelfs buien ontstaan.
Grasland daarentegen, zal onder dezelfde omstandigheden niet zo warm worden, waardoor daarboven niet zo gemakkelijk wolken en buien ontstaan. We zien dat de bodemgesteldheid, de terreinomstandigheden en het vocht in de bodem dan allemaal belangrijk zijn.
Bij mistvorming is dat vaak nog sterker. Daar zijn terreinomstandigheden en aanvoer en/of aanwezigheid van vocht en mate van energie-uitstraling door het aardoppervlak erg belangrijk.