Wolkenclassificatie (cumuliforme en stratiforme bewolking)
Bui, De Bilt. | Cirrus, De Bilt. | Cumulus, Gelderpolder, Groenekan. |
Iedereen heeft wel eens naar de hemel gekeken en de bewolking bestudeerd.
Dit is niets nieuws want al vele eeuwen kijken mensen geboeid naar het uiterlijk
van de hemel. Bekend is dat zeelieden en boeren de wolken gebruiken voor het verwachten
van het (lokale) weer. Minder bekend is dat de Engelse natuurkundige Luke Howard
zich al in de 18e eeuw bezig hield met wolken. Ook hij keek naar de lucht en zag
dat de wolken voortdurend aan veranderingen onderhevig waren. Gefascineerd door
wat hij waarnam, onderzocht hij of er een bepaalde structuur in te onderkennen
was. Dat bleek inderdaad het geval.
Luke Howard. | Schets van een Cumulonimbuswolk door Luke Howard. |
Allereerst
ontdekte hij drie verschillen typen wolken:
- gelaagde bewolking op een en
hetzelfde niveau
- opbollende bewolking of stapelwolken die zich meer in de
hoogte leken te ontwikkelen en
- bewolking met een meer vezelachtige structuur.
Ook combinaties van deze verschillende wolkentypen waren volgens hem mogelijk.
Maar nog kon hij niet alle wolken die hij waarnam, indelen. De stap naar wolkenclassificatie
maakte hij door de genoemde wolkentypen te combineren met het uiterlijk, de samenstelling
en hoogte van deze wolken. De zo ontwikkelde classificatie leverde uiteindelijk
10 wolkengeslachten op. Deze indeling wordt nog steeds wereldwijd gebruikt door
de meteorologische diensten. De naamgeving van de wolkengeslachten is in het Latijn
omdat dit in de tijd van Howard de voertaal was voor wetenschappelijke publicaties.
We zullen deze wolkengeslachte achtereenvolgens beschrijven. Allereerst wordt
bij de indeling onderscheid gemaakt wordt tussen "gelaagde" bewolking
en "stapelwolken".
Gelaagde bewolking wordt ook wel "stratiform"
genoemd vanwege de vaak grote horizontale uitgestrektheid van de wolk en gaan
in de naamgeving vergezeld van de term "stratus". Voorbeelden hiervan
zijn Cirrostratus, Altostratus, Nimbostratus en Stratus; deze bewolkingstypen
zijn in het algemeen achtereenvolgens zichtbaar tijdens de passage van een warmtefront.
Stapelwolken daarentegen worden wel "cumuliforme" bewolking genoemd
omdat dit type bewolking zich hoofdzakelijk in verticale richting uitstrekt; in
de naamgeving is dit terug te vinden in de term "cumulus" (ophoping).
Wolkennamen met cumulus erin zijn bijvoorbeeld: Cumulus, Cumulonimbus, Altocumulus
en Cirrocumulus.
Het wolkenklassificatiesysteem van Howard werd in Nederland geïntroduceerd door de meteoroloog en fysisch geograaf F.W.C. Krecke.
Cumulus (CU)
Cumulus, Gagelpolder, Utrecht. |
Deze afzonderlijke wolken hebben vaak scherpe en duidelijke randen en ontwikkelen zich in verticale richting. De bovenkant van deze bewolking ziet er soms uit als een "bloemkool"; dit uiterlijk wordt veroorzaakt snelheidsverschillen tussen de stijgbewegingen in de wolk. Doordat cumuluswolken boven land in de meeste gevallen overdag ontstaan worden ze beschenen door de zon en zijn ze tegen een heldere achtergrond vaak verblindend wit. Daarentegen is de onderzijde donkerder doordat het zonlicht in de wolk verstrooid en geabsorbeerd wordt door de aanwezige waterdruppels. De hoogte waarop deze wolk voorkomt (en in de weerkunde gaat het dan over de wolkenbasis), is tussen het aardoppervlak en circa 2200 m. Soms heeft cumulus een wat meer gerafeld uiterlijk, bijvoorbeeld doordat er wat meer wind aanwezig is op de hoogte waarop de bewolking ontstaan is. Kleinere cumuluswolken noemt men ook wel 'mooiweerwolken', omdat ze zich ontwikkkelen bij zonnig en helder weer. Als ze zich verder ontwikkelen of uitspreiden in horizontale richting, is het met de zon gedaan. Regen valt er echter pas als de cumulus verder doorgroeit tot een cumuloniombus. (meer beelden)
Bui, Ruigenhoekse Polder, Groenekan. |
Onweersbui en regenboog, De Bilt. |
Bui, De Bilt. |
Als een cumuluswolk door verregaande onstabiliteit zich verder verticaal ontwikkelt en daarbij het niveau bereikt waarbij de temperatuur en de vrieskernen de waterdruppels boven in de wolk doen overgaan in ijskristallen, ontstaat de cumulonimbuswolk. Deze heeft in de meeste gevallen aan de basis een donker uiterlijk en bezit aan de bovenzijnde een vezelachtige of streperige structuur, vaak in de vorm van een aambeeld. Uit cumulonimbi valt neersleg; valstrepen onder de wolk geven daarvoor soms een aanwijzing. De bovengenoemde uiterlijke kenmerken zijn niet waar te nemen als er een egaal (donker)grijs wolkendek is waaruit buiige neerslag valt. In dat geval wordt de cumulonimbuswolk aan het zicht onttrokken door aanwezige altostratus- of nimbostratusbewolking. De hoogte waarop deze wolk voorkomt (en in de weerkunde gaat het dan zoals gezegd over de wolkenbasis) is tussen het aardoppervlak en circa 2200 m.; de toppen daarentegen bereiken altijd het niveau waarop ijskristallen aanwezig zijn en kunnen met name in de zomermaanden, reiken tot 20 km of meer. Veel meer over cumulonimbuswolken is te vinden in het volgende hoofdstuk. (Meer beelden)
Stratocumulus, Kromme Rijn, Bunnik. |
Deze
bewolking is de meest voorkomende in West-Europa en bestaat uit één
wolkenlaag waarin vrijwel altijd donkere en lichtere gedeelten afwisselend voorkomen.
Soms zijn de elementen met elkaar versmolten en vormen dan een gesloten wolkenlaag.
Hoewel deze wolken overwegend uit waterdruppels bestaan, kan het voorkomen dat
de randen rafelig zijn. Neerslag zal uit deze bewolking alleen kunnen vallen als
het een voldoende dikke laag is, waarbij dan het uiterlijk van de wolk donkergrijs
zal zijn.
Stratocumulusbewolking kan ontstaan als bijvoorbeeld een mistlaag
oplost aan het aardoppervlak, eerst overgaat in stratus (zie verderop), waarna
het lijkt alsof de wolkenbasis verder stijgt. De hierbij aanwezige turbulentie
zorgt dan voor enige mate van onstabiliteit. Deze bewolking komt ook vaak voor
als aan het eind van de dag de onstabiliteit afneemt en daardoor de wolkentoppen
van de in de loop van de dag ontstane cumuluswolken inzakken en de wolkenbasis
dan wat uitspreidt. (Meer beelden).
Avondstemming met altocumulus, De Bilt. | Altocumulus, Tienhoven. | Altocumulus, De Bilt. |
Bij deze wolken wisselen openingen
en wolkenelementen elkaar vaak op regelmatige wijze af. De randen zijn meestal
gerafeld en de wolken hebben enige verticale ontwikkeling. Altocumuluswolken met
bovenstaande kenmerken worden ook vaak "schapenwolken" genoemd. Andere
soorten van altocumulus zijn de wolken die meer een lens- of amandelvormig uiterlijk
hebben. Is in de wolkenlaag een rij van torens of losse elementen in de vorm van
(fel witte) vlokken te onderscheiden, dan is deze bewolking als goede voorspeller
van onweer te gebruiken, meestal binnen 24 uur. Altocumulusbewolking bestaat doorgaans
uit waterdruppels, behalve in die gevallen waarin de temperatuur zeer lage waarden
bereikt en de wolk daardoor ook ijskristallen bevat.
De altocumuluswolk ontstaat
als gevolg van onstabiliteit en/of turbulentie op een niveau tussen 2200 en 5500
m., bijvoorbeeld doordat er sterke verschillen in windrichting en/of snelheid
aanwezig zijn tussen twee aangrenzende niveaus. Een andere ontstaansoorzaak kan
zijn dat bewolking van het geslacht altostratus of nimbostratus overgaat in altocumulusbewolking.(Meer
beelden).
Cirrocumulus, Tienhoven. |
Cirrocumulus, Wimmenum. |
Cirrocumulusbewolking zit
vrij hoog, namelijk boven de 5500 m.; daardoor bestaat deze volledig uit ijskristallen.
Door de grote afstand tot het aardoppervlak zijn de afzonderlijke elementen alleen
zéér klein waar te nemen. De elementen zijn wel vaak (evenals Altocumulus)
regelmatig gerangschikt aan de hemel. Deze helwitte wolken geven de hemel vaak
een fraai uiterlijk. Zoals de naam ook al aangeeft, is er verticale ontwikkeling
waar te nemen bij deze wolken. Ze ontstaan dan ook als gevolg van wrijvingseffecten
nabij een (verticaal) golvend warmtefrontvlak. In de stijgende luchtbeweging zal
de bewolking ontstaan en in de dalende luchtbeweging zal deze aan oplossing onderhevig
zijn.
Ook kan deze bewolking ontstaan in bergachtige gebieden waarbij aan
de lijzijde hiervan in de bovenlucht een golvend patroon waar te nemen is. (meer
beelden)
Stratus (ST)
Stratus, Ruigenhoekse polder, Groenekan. | Stratus, Persijnpolder, Groenekan. |
Deze wolken komen hoofdzakelijk voor nabij het aardoppervlak. Soms zelfs bevindt de basis zich op het aardoppervlak en is er mist. Doordat deze bewolking dicht bij het aardoppervlak voorkomt, bestaat ze meestal uit waterdruppeltjes. Alleen als de temperatuur in de wintermaanden ver beneden het vriespunt ligt, bestaat de wolk soms uit ijskristallen. Het uiterlijk van de wolk is een gelaagde grijs wolkendek waarin vrijwel geen structuur valt te ontdekken. In het algemeen geldt: hoe donkerder de wolk, des te groter de kans op wat neerslag. Veel valt er niet uit; het zal hoofdzakelijk licht motregenen, of - in de winter - motsneeuwen. Soms is de bewolking zo dun dat de zon door deze wolk heen te zien is; neerslag is dan uitgesloten. Het ontstaan van mist is in hoofdstuk 7 al aan bod gekomen; stratus kan ontstaan als de mist, als gevolg van opwarming van het aardoppervlak, optrekt. Stratus ontstaat ook als in mistsituaties de wind aantrekt, waardoor er menging van lucht plaatsvindt. Ook ontstaat stratus nabij het aardoppervlak (tot ongeveer 300 m. hoogte) als gevolg van het samenspel van verdamping en condensatie wanneer uit een dikke wolkenlaag neerslag valt door een minder vochtige luchtlaag. (Meer beelden)
Cirrostratus met bovenraakboog kleine kring; De Bilt. |
| Cirrostratus met kring om de zon, Kreta. |
Deze bewolking bezit meestal het uiterlijk van een doorzichtige, witachtige,
geheel egale wolkensluier. Als gevolg van de hoogte waarop deze bewolking voorkomt,
boven de 5 km, bestaat zij volledig uit ijskristallen. Vaak zijn fraaie, kleurige
lichtverschijnselen zichtbaar (halo's) waarvan de bekendste een kring om de
zon of maan is. Doordat in sommige gevallen de cirrostratus zo dun is, is deze
kring vaak de enige aanwijzing dat er cirrostratusbewolking aanwezig is.
De cirrostratusbewolking ontstaat doordat bij nadering van een
warmtefront de warme lucht opglijdt tegen een koudere luchtlaag en daardoor afkoelt.
Het vocht in de lucht condenseert en bevriest. Cirrostratus kan ook ontstaan als
het aambeeld van een cumulonimbus zich over de hemel uitspreidt. (Meer
beelden)
Deze bewolking is kenmerkend voor een
naderend warmtefront; in hoofdstuk 12 wordt uitgebreid ingegaan op warmtefronten.
Altostratus bestaat hoofdzakelijk uit (onderkoelde) waterdruppels en/of sneeuwkristallen.
Het is een egaal gelaagd wolkendek met een grijs uiterlijk. Vaak is er een streperige
structuur in te herkennen. Als de bewolking begint binnen te drijven, zijn sommige
gedeelten van de altostratus dun genoeg om nog juist de positie van de zon er
vaag doorheen te kunnen waarnemen. Later wordt de wolkenlaag dikker en is deze
niet meer zichtbaar. In altostratusbewolking komen géén haloverschijnselen
voor.
De altostratusbewolking ontstaat bij een naderend warmtefront waarbij
de cirrostratusbewolking dikker wordt en de basis lager komt te liggen. De wolkenbasis
van de altostratus daalt dan van maximaal 5500 m. naar soms slechts 2200
m. De altostratus is dan ook een voorbode van slechter weer, doordat het, zoals
aangegeven, samenhangt met de nadering van het warmtefront van een depressie.
(meer beelden)
Nimbostratus, Maarsseveense Plassen, 8 februari 2007. | Nimbostratus, Polder Maarsseveen, 8 februari 2007. |
Deze meestal donkergrijze bewolking heeft géén of vage randen. Er valt onafgebroken regen of sneeuw uit. De wolkenlaag is zo dik dat de zon niet door het wolkendek heen zichtbaar is. De bewolking bestaat uit een mengeling van (onderkoelde) waterdruppels, regendruppels, sneeuwkristallen en sneeuwvlokken. Vaak zijn gelijktijdig onder het wolkendek nog wolkenflarden (stratus) aanwezig die snel van vorm veranderen. De hoogte waarop deze bewolking voorkomt, is afhankelijk van de hoeveelheid neerslag die uit de bewolking valt. Bij grote hoeveelheden kan de wolkenbasis zich rond de 200-500m..bevinden; als er weinig regen uit valt zo rond de 1500-2000m. Deze bewolking vormt zich vaak op het warmtefrontvlak wanneer het grondfront dicht in de buurt zit. Door de grote neerslaghoeveelheid zal de wolkenbasis geleidelijk aan gaan zakken. Nimbostratus heeft een lagere wolkenbasis dan altostratus en is vele malen donkerder van tint. (Meer beelden).
Cirrus, landgoed Vollenhove, De Bilt. | Cirrus, De Bilt | Cirrus en bloeiend fruit, Zeist |
Cirrusbewolking komt in verschillende vormen voor, onder andere in de vorm van vliegtuigwolken. Doordat deze bewolking op grote hoogte voorkomt, boven 5 km, bestaat zij volledig uit ijskristallen. Ze is meestal zichtbaar in de vorm van fijne witte draden of smalle banden. De bewolking wordt gekenmerkt door de vezelachtige structuur en een zijdeglans uiterlijk. Doordat er op de hoogte waarop deze wolk voorkomt, vaak veel wind staat (soms tot wel 75 m/s) wordt de bewolking uitgespreid over de hemel. In de nabijheid van frontvlakken zal dit dan zichtbaar worden doordat aan de voorzijde de wolk een verdikking krijgt (in de vorm van een hockeystick). Hiermee wordt dan een weersverandering aangekondigd. Ook kan in sommige gevallen cirrusbewolking het bovenste restant zijn van een cumulonimbuswolk. (Meer beelden).