Inleiding in de meteorologie

Presentatie over: "Inleiding in de meteorologie"— Transcript van de presentatie:

1 Inleiding in de meteorologie
Weercursus Weer Club Gouda 2012 Weercursus Weer club Kinderboerderij Gouda Eerste avond Inleiding in de meteorologie Weercursus Weerclub Gouda 2012

2 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Weer: toestand van de dampkring op een bepaalde plaats op een bepaalde tijd Klimaat: gemiddelde toestand van het weer over een periode van 30 jaar over een groot gebied De klassieke 4 elementen waar uit alles zou bestaan kun je ook toepassen op de atmosfeer. Alle elementen hebben een invloed op het weer. De 4 klassieke elementen spelen een rol bij het weer. Allereerst de lucht, want daar bestaat de dampkring in principe uit. Daarnaast het vuur in de vorm van de energiebron de zon. Dan het water, zowel in de atmosfeer als het aardoppervlak. Dat speelt een belangrijke rol bij de verdeling van warmte. Ook warmt de aarde de atmosfeer ongelijk op. Dat heeft grote invloed op de atmosfeer. Weer is er in allerlei soorten en maten. Men onderscheidt wel 99 soorten weer! Weercursus Weerclub Gouda 2012

3 Element vuur Onze zon, de motor van het weer
De zon is niet alleen de uiteindelijke energiebron voor al het leven, de bron van fossiele brandstoffen, maar ook de motor van het weer. Hoewel de aarde wel een miljoen keer in de zon past is de zon maar een gele dwerg, een tamelijk kleine ster. De zon draait ook om haar as en draait om het centrum van ons melkwegstelsel met een snelheid van 220 km/sec. in 220 miljoen jaar. Op de zon zonnevlekken, relatief koelere plekken op de zon. Weercursus Weerclub Gouda 2012

4 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Zonne- stelsel De afstand die de aarde heeft t.o.v. de zon is cruciaal voor de aanwezigheid van de atmosfeer, zoals wij die kennen. Die afstand zon aarde is ongeveer km. Het zonlicht dat op ons gezicht valt heeft ongeveer 8 minuten daarvoor de zon verlaten. De aarde draait in een ellipsvormige baan in 365,25 dagen om de zon. De zon draait zelf ook om zijn as en het hele zonnestelsel roteert in de Melkweg. Weercursus Weerclub Gouda 2012 KM

5 Kernfusie in de zon levert ontzagwekkende hoeveelheden energie
Op de zon vindt fusie plaats van waterstofatomen tot helium atomen, waarbij tijdens dat proces een klein beetje materie verdwijnt. Dat wordt omgezet in energie. Einstein formuleerde de beroemde wet E= MC kwadraat, die stelt dat energie gelijk is aan de massa (materie) x de lichtsnelheid in het kwadraat. Doordat de lichtsnelheid km per seconde is, komt er volgens deze formule uit een beetje materie enorm veel energie voort. Op de zon zijn de omstandigheden geschikt voor kernfusie. Op aarde bereikt men die met een waterstofbom Deze hoeveelheid energie is werkelijk gigantisch groot: als je in 1 gram water (ongeveer een halve vingerhoed) alle waterstofatomen uit het water (H2O, waterstof dioxide) samensmelt tot helium levert dat ongeveer twintigduizend kilowattuur aan energie op: tien jaar stroom voor een huishouden. De materie waaruit een menselijk lichaam bestaat zou een groot deel van de Verenigde Staten kunnen opblazen als het volledig in energie kon worden omgezet. Weercursus Weerclub Gouda 2012

6 Weercursus Weerclub Gouda 2012
De hoeveelheid zonlicht die de aarde bereikt is niet altijd en overal gelijk Allereerst zijn er de verschillen tussen dag en nacht veroorzaakt door de draaiing van de aarde om haar as. Omdat het zonlicht bij de evenaar recht invalt en bij de polen veel schuiner valt er per oppervlak meer of minder energie. Vergelijk een zaklamp die recht of schuin op iets schijnt. Daarnaast draait de aarde om de zon. Doordat de aardas wat scheef staat krijgen grote delen van de aarde door het jaar heen per 24 uur niet dezelfde hoeveelheid zonlicht. De daglengte is niet gelijk in de diverse seizoenen. Bij de polen wordt het zelfs helemaal niet licht of donker gedurende een bepaalde periode. Verder speelt het wolkendek natuurlijk ook een rol. Weercursus Weerclub Gouda 2012

7 Wat gebeurt er met de invallende zonne-energie?
Een deel van het invallend zonlicht wordt direct weer teruggekaatst door wolken en aardoppervlak. Een ander deel wordt geabsorbeerd door aarde en atmosfeer. De geabsorbeerde energie wordt weer uitgestraald en warm de onderste delen van de atmosfeer op. Dat opwarmen duurt even. Zo’n minuten. Over een langere periode is er een balans tussen inkomende straling van de zon en aardse straling, want de aarde warmt niet extreem op of koelt extreem af. Weercursus Weerclub Gouda 2012

8 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Radiogolven, microwave golven, warmtestraling zichtbaar licht, UV licht, röntgen- en gammastralen behoren allemaal tot het zgn. elektromagnetisch spectrum. Zichtbaar licht kan na breking uiteenvallen in alle kleuren van de regenboog. Zichtbaar licht dat op aarde valt kan ook terugkomen als infrarood. De golflengte hoeft alleen wat te veranderen. Licht wordt warmte. Weercursus Weerclub Gouda 2012

9 Optische verschijnselen
Verschijnselen in de atmosfeer die te maken hebben met licht en kleur Een regenboog kun je zien als je met de zon achter je naar een regenbui voor je kijkt. Zonlicht breekt in regendruppels. Je ziet vaak een zwakkere tweede boog met een tegengestelde volgorde van kleuren. Haloverschijnselen (rechts) ontstaan in dunne wolken met ijskristallen. Weercursus Weerclub Gouda 2012

10 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Conclusie Door verschillen in/tussen Dag en nacht Geografische ligging Seizoenen Soort van het aardoppervlak verschilt de hoeveelheid zonne-energie die op een bepaald aardoppervlak valt, geabsorbeerd of teruggekaatst wordt. Daardoor wordt de atmosfeer anders opgewarmd. Dat leidt tot verschillen in temperatuur. Die leiden weer tot verschillen in dichtheid en dus gewicht van luchtmassa’s. De atmosfeer kan zonlicht op verschillende manieren beïnvloeden, waardoor allerlei bijzondere optische verschijnselen kunnen ontstaan. Weercursus Weerclub Gouda 2012

11 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Element lucht: de atmosfeer Opbouw atmosfeer Niet altijd hoe hoger hoe kouder De atmosfeer wordt naar buiten toe steeds ijler. De troposfeer ( van 0-15 km) bevat 80% van de totale luchtmassa We zien een vreemd temperatuursverloop in de atmosfeer. Daar zijn zelfs de diverse lagen door bepaald. De troposfeer kent een negatieve temperatuur gradiënt, d.w.z. hoe hoger hoe kouder. Dat houdt verband met het ijler worden van de lucht. De temperatuur neemt af met de hoogte, ongeveer 6,5 graad per km! In de stratosfeer wordt door het invallend UV ozon gevormd. Daarbij ontstaat warmte, zodat daar de temperatuur oploopt Dat voorkomt verdere stijging van wolken. In de thermosfeer worden geïoniseerde gasdeeltjes geneutraliseerd. Ook daar loopt de temperatuur op. Auora is poollicht. Deeltjes van de zon komen in het aardmagnetische veld en dat geeft optische verschijnselen. Weercursus Weerclub Gouda 2012

12 Samenstelling atmosfeer
De lucht die we inademen bevat grofweg 79 % stikstof, 20 % zuurstof en 1% andere gassen. Daarnaast bevat het gasvormig water. Dat is overigens weinig . Als je al het water dat op een bepaald moment in de lucht zit op de aarde zou concentreren heb je een laagje van zo’n 2 cm. In de stratosfeer, zo’n 15 tot 30 km hoogte wordt door zonlicht uit zuurstof ozon gevormd. Daardoor wordt het oppervlak beschermd voor gevaarlijke UV straling. Weercursus Weerclub Gouda 2012

13 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Luchtdruk We hebben bij onze experimenten gezien, dat lucht gewicht heeft, en dat luchtdruk voor spectaculaire verschijnselen kan zorgen. We hebben ook gezien dan warme lucht uitzet en dus minder moleculen gaat bevatten per volume eenheid. Warme lucht is lichter dan koude lucht. De luchtdruk van een warme luchtkolom neemt af. We weten dat de atmosfeer door allerlei omstandigheden ongelijk opwarmt, waardoor luchtdrukverschillen ontstaan. Luchtdrukverschillen hebben zoals we bij een opgeblazen ballon eenvoudig kunnen constateren hebben wind tot gevolg. De luchtdruk op zeeniveau is rond 1000 hectopascal, zeg maar zo’n kg per vierkante cm of kg per vierkante meter, of te wel 3 olifanten! Weercursus Weerclub Gouda 2012

14 Weerkaart Isobaren, hoge en lage luchtdrukgebieden Wind
Op een weerkaart worden punten met gelijke luchtdruk met elkaar verbonden. De lijnen die zo ontstaan noemt men isobaren Op de kaart vinden we hoge en lage luchtdrukgebieden. De wind waait van een hoge druk gebied naar een lage. Hoe dichter de isobaren bij elkaar staan hoe harder. De wind begint te waaien doordat er gebieden zijn met hoge druk en gebieden met lage druk. De wind gaat dan van de gebieden met hoge druk naar de gebieden met lage druk waaien. Door de draaiing van de aarde gaat deze wind niet in een rechte lijn maar wordt afgebogen. Zie volgende dia. De verschillen in lucht druk worden op de kaart aangegeven met isobaren. Dit zijn lijnen die gebieden met dezelfde luchtdruk met elkaar verbinden. Meestal zie je bij een lagedruk gebied de isobaren dicht bij elkaar staan en bij een hogedruk gebied ver uit elkaar. Hoe dichter de isobaren bij elkaar staan hoe harder het waait. Let daar maar eens op als je weer eens een weer bericht ziet. Weercursus Weerclub Gouda 2012

15 Wind en draaiing van de aarde
Lucht stroomt van een gebied met relatief veel lucht (dus hoge druk) naar een gebied met minder lucht (lage druk). Dat gaat niet in een rechte lijn, maar met een afwijking door rotatie van de aarde Wind waait van een hoge druk gebied naar een gebied met lage druk. Doordat de aarde draait krijgt de wind een afwijking. Op het noordelijk halfrond naar rechts en op het zuidelijk halfrond naar links. Bij depressies zie je die draaiing ook. Weercursus Weerclub Gouda 2012

16 Coriolis kracht in de speeltuin
Niets ingewikkelds aan de corioliskracht. Een kleuter kan het ontdekken. Weercursus Weerclub Gouda 2012

17 Mondiale luchtcirculatie
Er zijn drie belangrijke luchtcirculatiepatronen rond de aarde. 1. Tussen de beide keerkringen (brede strook ter weerskanten van de evenaar) wordt de aarde fors en min of meer gelijkmatig opgewarmd, waardoor de er boven hangende lucht uitzet en gaat stijgen. Bij de stratosfeer aangekomen kan de lucht niet verder en koelt af en gaat dalen in het gebied tussen de 30 graad Noorder -en Zuiderbreedte subtropen) daar beweegt de lucht zich (min of meer afgekoeld) weer naar de evenaar toe. Een soort lopende band van lucht dus. 2. In de gematigde streken Op 60 graden Noorder - en Zuiderbreedte stijgt relatief warme lucht op die bei de polen afkoelt en weer gaat dalen en bij de aarde van de polen weer richting hogere breedtes. Tussen beide circulatiestromen vind je op gematigde breedten de Ferrel cell. Weercursus Weerclub Gouda 2012

18 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Zee- en landwinden Water en land warmen verschillend op en koelen verschillend af. Boven zee is de temperatuur het meest gelijkmatig. Overdag is het daar relatief koel, dus is de luchtdruk daar hoger dan op land. Dat resulteert in een wind uit zee. s’ Nachts is het relatief warm en wordt de luchtdruk dus lager dan op land. Er komt dan wind van het land. Weercursus Weerclub Gouda 2012

19 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Moessonwinden zijn periodieke winden in tropische gebieden die een half jaar uit een bepaalde richting waaien en dan ongeveer 180 graden draaien. De temperatuurverschillen tussen land en zee zijn de motor. Zee verandert minder snel van temperatuur dan land. Komt de wind van zee dan is de moesson nat, komt die van land dan is de moesson droog. Hoe komt het dat de windrichting wisselt? In juli staat de zon meer in het noorden. Dan is de land kant dus heter en komt de wind van de koude zeekant, dus die is nat. In januari staat de zon meer in de zuid positie. De zee is dan relatief warmer het land kouder dus de wind komt van de land kant en is droog. Weercursus Weerclub Gouda 2012

20 Straalstromen Krachtige winden op grote hoogte
Op 9 à 10 kilometer hoogte waait in de regel een zeer sterke wind (groter dan 100 km per uur, die de straalstroom wordt genoemd. Gemiddeld enkele duizenden km lang en honderden km breed en een paar km hoog. Van west naar oost, maar door kronkels soms naar zuid of noord zuid oost Oorzaak temperatuurverschillen Noord en Zuidpool en evenaar Weercursus Weerclub Gouda 2012

21 Luchtmassa’s, grote oppervlakten lucht met dezelfde eigenschappen
De luchtmassa’s kunnen zich verplaatsen van het oorsprong gebied en van eigenschappen veranderen door de ondergrond die ze passeren Soorten luchtmassa’s: 1.Arctische lucht 2.Polaire lucht 3.Tropische lucht 4.Equatoriale lucht Weercursus Weerclub Gouda 2012

22 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Weer front: wanneer luchtmassa’s met verschillende eigenschappen elkaar ontmoeten Warmte front: relatief warme lucht verplaatst zich naar een gebied met relatief koude lucht Kou front koude lucht verplaatst zich naar gebied met relatief warme lucht Occlusiefront: warmtefront en koude front raken elkaar Als een warmte front nadert wordt het warmer en bij een koufront is het anders om Weercursus Weerclub Gouda 2012

23 Weerkaarten en fronten
Een koufront is sneller dan een warmtefront en haalt die dus in. Dan ontstaat een occlusiefront en wordt lucht opgetild. Een koufront wordt aangegeven met een blauwe lijn met blauwe driehoekjes. Een warmte front met een rode lijn met rode halve rondjes Een occlusiefront wordt aangegeven met een paarse lijn met aan weerzijden driehoekjes en halve bolletjes Weercursus Weerclub Gouda 2012

24 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Element water Water is een bijzonder molecuul, met daarom bijzondere eigenschappen. Het is een zeer goed oplosmiddel. Heel gek is dat de vaste vorm meer ruimte inneemt dan de vloeibare vorm. Daardoor is ijs lichter dan water en blijft dus drijven. Extreem belangrijk voor het leven. Ook is de soortelijke warmte hoog, dwz. dat het veel energie kost om het bv 1 graad in temperatuur te laten stijgen. Water is dus vrij stabiel in temperatuur. Warmt minder snel op en koelt minder snel af. Daardoor ontstaan tussen zee en land makkelijk temperatuurverschillen die weer gevolgen hebben voor de lucht er boven. Water is een bijzonder vreemd molecuul 71 % van onze planeet is met water bedekt Weercursus Weerclub Gouda 2012

25 Water, water en nog eens water
Temperatuurmeting in graden Celsius op vries- en kook punt water gebaseerd Kook- en vriespunt afhankelijk van luchtdruk en opgeloste stoffen Alle stoffen kunnen –afgezien van een aantal exotische mogelijkheden- in drie fasen voorkomen: vast; vloeibaar en gas. Bij water kennen we die fasen uit eigen ervaring. Bij stikstof en bv ijzer zie je bij de gebruikelijke aardse temperaturen maar 1 fase. Weercursus Weerclub Gouda 2012

26 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Watercyclus Al het water uit de atmosfeer zou een waterlaagje van 2-4 cm betekenen. Alleen in Nederland valt al 1000 mm per jaar. Er verdampt dus heel veel. Weercursus Weerclub Gouda 2012

27 Relatieve luchtvochtigheid
Lucht kan slechts een beperkte hoeveelheid gasvormig water bevatten bij een bepaalde temperatuur en luchtdruk. Men drukt die hoeveelheid uit in procenten. Als de relatieve luchtvochtigheid bij 1 atmosfeer bij 20 graden 65 % is betekent dat dat de lucht nog meer gasvormig water kan bevatten. Maar bij 100 % gaat dat watergas condenseren tot water en er ontstaat bv mist of dauw Als je in de winter ademhaalt in de warme woonkamer zie je geen waterdamp. Wel als je naar buiten gaat. Er komt echt niet meer water uit je mond. Alleen de afgekoelde ademlucht kan minder watergas bevatten, waardoor het gaat condenseren. Precies zo ontstaan wolken! Ze lossen weer op als de omgeving warmer wordt. Gaat de temperatuur omlaag dan gaat de relatieve luchtvochtigheid stijgen, terwijl er toch niet meer water in de lucht komt. Het dauwpunt geeft de temperatuur aan waarbij lucht met een gegeven hoeveelheid gasvormig water het verzadigingspunt bereikt. Weercursus Weerclub Gouda 2012

28 Weercursus Weerclub Gouda 2012
WOLKEN Wolken bestaan uit al dan niet onderkoelde waterdruppels of ijsdruppels die condensatie of sublimatie zijn ontstaan. Deze zgn wolkenelementen zijn echter zo klein dat ze Blijven zweven. In een wolk is het alles behalve rustig. Er zijn allerlei op en neergaande bewegingen, soms zeer krachtig Er zijn heel veel typen wolken. Ze kunnen veel zeggen over het te verwachten weer. Weercursus Weerclub Gouda 2012

29 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Hoe ontstaat neerslag? Voor neerslag is nodig dat de wolkenelementen (waterdruppels en ijskristallen) zwaar genoeg worden om te kunnen vallen. Er zijn twee processen die dit mogelijk maken. Het tweede proces vindt meer plaats in gematigde streken want de wolk moet erg koud zijn Coalescentie: kleine en grotere druppeltjes vallen met een verschillende snelheid. Door op en neergaande bewegingen in de wolk groeien de druppels Wegener Bergeron principe: onderkoelde waterdruppeltjes verdampen in de aanwezigheid van ijskristallen en slaan er op neer Weercursus Weerclub Gouda 2012

30 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Vormen van neerslag Weercursus Weerclub Gouda 2012

31 Weercursus Weerclub Gouda 2012
Bliksem Ontstaat vaak bij warm weer als warme vochtige lucht snel opstijgt, afkoelt en dan in botsing komt met nieuwe opstijgende lucht. Daardoor ontstaat wrijving waarbij lading zich gaat ophopen. Die kan zich ontladen door bliksem. Daarvoor vinden voorontladingen plaats. Donder is het gevolg van door de hitte zeer snel uitzettende lucht. Weercursus Weerclub Gouda 2012