We hebben vannacht te maken met stralingsmist, oftewel de verzadiging van lucht nabij het aardoppervlak door afkoeling als gevolg van uitstraling. Je hebt inderdaad gelijk dat mist, zeker in het beginstadium, de afkoeling behoorlijk kan remmen of zelfs stagneren. Dit heeft ermee te maken dat de gecondenseerde waterdamp ervoor zorgt dat de hemel afgedekt wordt en daardoor de uitstraling wordt beperkt. Ook speelt een rol dat waterdamp natuurlijk de uitgaande warmte van het aardoppervlak absorbeert.
Mist ontstaat in lucht die meestal iets oververzadigd is. Bij condensatie komt latente warmte vrij, die wordt afgegeven aan de omgeving. Zodoende neemt de relatieve vochtigheid toe, zodat de lucht weer onder het punt van (over)verzadiging kan komen. Of de lucht verzadigd raakt én blijft, hangt er vanaf of er nog aanvoer is van vochtige lucht van elders. Dit kan door een zwak windje of puur door turbulentie en een zwakke convectieve stroom (kom ik zo op terug).
Na de vorming van de eerste mist, met een dikte van 0,5 tot wel 20 meter, gaat afkoeling vanaf het aardoppervlak nog steeds door. Dit komt omdat de hemel meestal nog zichtbaar is, de mist is nog niet dik genoeg. Het hangt natuurlijk allemaal af van de concentratie waterdruppeltjes. Zodra de dikte van de mistlaag voldoende groot wordt, dat de bovenlucht niet meer zichtbaar is, verandert ook de stralingsbalans in het onderste deel van de atmosfeer. Het aardoppervlak kan zijn warmte niet meer goed kwijt en er wordt zoveel straling door de waterdamp geabsorbeerd, dat de afkoeling stagneert of de onderste paar meters zelfs weer ietsje opwarmen.
Uiteindelijk kan de afkoeling nog wel doorgaan, als de hemel boven de mist onbewolkt blijft. Het mistdek is zodanig dik geworden, dat dit als een 'oppervlak' gezien kan worden. Stralingskundig gezien is dit ook zo. De top van de mistlaag straalt de warmte uit, die de verzadigde laag (mistlaag) bevat a.g.v. vrijkomst van latente warmte bij condensantie en de warmte vanaf het aardoppervlak. Als deze afkoeling lang genoeg doorzet keert het temperatuurprofiel weer om: eerst nam de temperatuur af met hoogte, maar geleidelijk neemt die weer toe met hoogte.
Als de afname met hoogte groot genoeg wordt, gaat er convectie optreden: de warmte wordt naar boven getransporteerd. De lucht koelt daarbij adiabatisch af. Op die manier krijgt de mistlaag qua thermisch profiel een vrij typische verdeling. Helemaal onderin is de lucht lichtjes onstabiel, net boven de mistlaag sterk stabiel. Een groot deel van de mistlaag zelf is neutraal van opbouw. Omdat de top van de mistlaag nog steeds afkoelt en de lucht in de mist wordt gemengd en reageert door middel van convectie, gaat uiteindelijk de temperatuur van de hele mistlaag van boven naar onderen) verder dalen.
De convectie helpt overigens ook op de mist geleidelijk nog dieper te maken. Tegen zonsopkomst kan je dan een situatie hebben met -1°C aan de grond, -2°C op 150 meter en een mistlaag van 200 meter dik. Hieronder de vier belangrijkste stadia van stralingsmist, hoe het zich ontwikkelt van 5 meter naar 60 meter dikte. Daarbij getoond is het temperatuurprofiel tussen 0 en 250 meter.
Je ziet dat er eerst een scherpe grondinversie ontstaat, hogerop is de toename minder sterk. Wordt de mist dikker dan neemt de toename met hoogte af, omdat de mist ervoor zorgt dat de afkoeling wordt beperkt en warmte vanaf de grond deels wordt geabsorbeerd. Op plaatje 3 zie je dat de mist dik genoeg is dat de uitstraling aan de top van de mistlaag ervoor zorgt dat de temperatuur afneemt met hoogte in de mistlaag. Het resultaat is zwakke convectie, die de mist nog dikker maakt. Meestal wordt het zicht aan het aardoppervlak trouwens ietsje beter, omdat de mist door de convectie feitelijk iets wordt opgetild. Op plaatje 4 is de mist gegroeid tot een dikte van 60 meter. De afkoeling gebeurt aan de top en geleidelijk koelt de mistlaag eronder ook af, waarbij convectie onderin effectief het verticale temperatuurverloop reguleert.
Ik denk dat bovenstaand verhaal al veel verduidelijkt, maar er zijn nog wel wat (vooral theoretische) 'gaten'. Die laat ik hier even terzijde, de praktijk verloopt doorgaans zoals hierboven geschetst. Het gaat mij er vooral in dit verhaal om, dat mist geen permanente rem op de afkoeling hoeft te zetten. Ook dóór de mistlaag heen gaat de afkoeling uiteindelijk nog door, zij het wel beduidend minder snel.
Groeten, Ben
Mist ontstaat in lucht die meestal iets oververzadigd is. Bij condensatie komt latente warmte vrij, die wordt afgegeven aan de omgeving. Zodoende neemt de relatieve vochtigheid toe, zodat de lucht weer onder het punt van (over)verzadiging kan komen. Of de lucht verzadigd raakt én blijft, hangt er vanaf of er nog aanvoer is van vochtige lucht van elders. Dit kan door een zwak windje of puur door turbulentie en een zwakke convectieve stroom (kom ik zo op terug).
Na de vorming van de eerste mist, met een dikte van 0,5 tot wel 20 meter, gaat afkoeling vanaf het aardoppervlak nog steeds door. Dit komt omdat de hemel meestal nog zichtbaar is, de mist is nog niet dik genoeg. Het hangt natuurlijk allemaal af van de concentratie waterdruppeltjes. Zodra de dikte van de mistlaag voldoende groot wordt, dat de bovenlucht niet meer zichtbaar is, verandert ook de stralingsbalans in het onderste deel van de atmosfeer. Het aardoppervlak kan zijn warmte niet meer goed kwijt en er wordt zoveel straling door de waterdamp geabsorbeerd, dat de afkoeling stagneert of de onderste paar meters zelfs weer ietsje opwarmen.
Uiteindelijk kan de afkoeling nog wel doorgaan, als de hemel boven de mist onbewolkt blijft. Het mistdek is zodanig dik geworden, dat dit als een 'oppervlak' gezien kan worden. Stralingskundig gezien is dit ook zo. De top van de mistlaag straalt de warmte uit, die de verzadigde laag (mistlaag) bevat a.g.v. vrijkomst van latente warmte bij condensantie en de warmte vanaf het aardoppervlak. Als deze afkoeling lang genoeg doorzet keert het temperatuurprofiel weer om: eerst nam de temperatuur af met hoogte, maar geleidelijk neemt die weer toe met hoogte.
Als de afname met hoogte groot genoeg wordt, gaat er convectie optreden: de warmte wordt naar boven getransporteerd. De lucht koelt daarbij adiabatisch af. Op die manier krijgt de mistlaag qua thermisch profiel een vrij typische verdeling. Helemaal onderin is de lucht lichtjes onstabiel, net boven de mistlaag sterk stabiel. Een groot deel van de mistlaag zelf is neutraal van opbouw. Omdat de top van de mistlaag nog steeds afkoelt en de lucht in de mist wordt gemengd en reageert door middel van convectie, gaat uiteindelijk de temperatuur van de hele mistlaag van boven naar onderen) verder dalen.
De convectie helpt overigens ook op de mist geleidelijk nog dieper te maken. Tegen zonsopkomst kan je dan een situatie hebben met -1°C aan de grond, -2°C op 150 meter en een mistlaag van 200 meter dik. Hieronder de vier belangrijkste stadia van stralingsmist, hoe het zich ontwikkelt van 5 meter naar 60 meter dikte. Daarbij getoond is het temperatuurprofiel tussen 0 en 250 meter.
Je ziet dat er eerst een scherpe grondinversie ontstaat, hogerop is de toename minder sterk. Wordt de mist dikker dan neemt de toename met hoogte af, omdat de mist ervoor zorgt dat de afkoeling wordt beperkt en warmte vanaf de grond deels wordt geabsorbeerd. Op plaatje 3 zie je dat de mist dik genoeg is dat de uitstraling aan de top van de mistlaag ervoor zorgt dat de temperatuur afneemt met hoogte in de mistlaag. Het resultaat is zwakke convectie, die de mist nog dikker maakt. Meestal wordt het zicht aan het aardoppervlak trouwens ietsje beter, omdat de mist door de convectie feitelijk iets wordt opgetild. Op plaatje 4 is de mist gegroeid tot een dikte van 60 meter. De afkoeling gebeurt aan de top en geleidelijk koelt de mistlaag eronder ook af, waarbij convectie onderin effectief het verticale temperatuurverloop reguleert.
Ik denk dat bovenstaand verhaal al veel verduidelijkt, maar er zijn nog wel wat (vooral theoretische) 'gaten'. Die laat ik hier even terzijde, de praktijk verloopt doorgaans zoals hierboven geschetst. Het gaat mij er vooral in dit verhaal om, dat mist geen permanente rem op de afkoeling hoeft te zetten. Ook dóór de mistlaag heen gaat de afkoeling uiteindelijk nog door, zij het wel beduidend minder snel.
Groeten, Ben
Bericht laatst bijgewerkt: 10-10-2010 19:53
