Veel mensen weten niet (precies) hoe we aan onze regen en sneeuw komen. In dit stukje iets over de vorming van motregen, regen en sneeuw.
Volgende keer iets meer over de vorming van korrelhagel, korrelsneeuw en hagel.
Er zijn twee belangrijke processen die verantwoordelijk zijn voor de vorming van neerslag:
a. coalescentie proces
b. Wegener-Bergeron-Findeisen proces
Beide processen treden op in gemengde wolken. Gemengde wolken bevatten (onderkoeld) water en ijs. In zogenaamde warme wolken (alleen water en temp. in gehele wolk praktisch boven nul) treedt alleen coalescentie op.
Wat houden die processen precies in?
Coalescentie is een niet onbelangrijk neerslagproces gebaseerd op neerslagelementen met een voldoende groot verschil in grootte, bijv. kleine druppeltjes van 0.05 mm en grotere druppels van 0.2 mm. De grotere druppels hebben een groter massa (en gewicht) en zullen een grotere valsnelheid bezitten dan de kleinere die min of meer zullen blijven zweven. De grote druppels zullen door hun grotere valsnelheid de kleinere op hun weg invangen en daardoor verder aangroeien. Door turbulentie in de wolk kan het aantal botsingen alleen maar toenemen en kan het effect nog groter worden. Er zullen dus steeds grotere en dus zwaardere druppels kunnen ontstaan waardoor uiteindelijk een lichte neerslag, vaak in de vorm van motregen kan gaan vallen.
Het Wegener-Bergeron-Findeisen proces werd ontdekt door (u raadt het al) Tor Bergeron, Findeisen en Alfred Wegener.
Deze mensen ontdekten een verschil in dampdruk t.o.v. water en ijs. Ten opzichte van ijs is de waterdampdruk kleiner dan t.o.v. water bij dezelfde temperatuur. Dit verschil is bij ca. -12 graden Celsius het grootst. Is de lucht t.o.v. water verzadigd (rel. vochtigheid=100%) dan is de relatieve vochtigheid t.o.v. ijs hoger dan 100% en is de lucht dus oververzadigd. In gemengde wolken bevinden zich zowel onderkoelde waterdruppels als ijskristallen. In een bepaalde zone komen deze elementen zelfs naast elkaar voor (gemiddeld tussen -10 en -20 graden). Niet alle onderkoelde waterdruppels bevriezen gelijk maar hebben een vrieskern nodig. Vrieskernen kunnen zout- industrie-, stof- of zanddeeltjes zijn. De ijskristallen die al wel voorkomen hebben dus al een vrieskern ontmoet of worden van bovenaf door dikke cirrus en cirrostratuswolken ingezaaid. Altostratus, Nimbostratus en Cumulonimbuswolken zijn over het algemeen gesproken gemengde wolken.
Wat gebeurt er nu dankzij het verschil in dampdruk t.o.v. ijs en water?
Rondom een waterdruppel is bij een bepaalde temperatuur de lucht in een dun microscopisch laagje verzadigd. Op hetzelfde moment betekent dat op dezelfde hoogte, de lucht net rond een ijskristal oververzadigd moet zijn. Er zal hierdoor een transport van waterdampmoleculen op gang komen waarbij de waterdamp van het waterdruppeltje naar het ijskristalletje zal trekken. Er verdwijnen dus waterdampmoleculen rond het waterdruppeltje waardoor daar de lucht spoedig onverzadigd zal raken.
De waterdampmoleculen zullen bij het ijskristalletje een oververzadigde toestand aantreffen waardoor de waterdamp op het ijsdeeltje als ijs zal sublimeren. Zo groeien de ijsdeeltjes ten koste van de waterdruppeltjes aan. Dit proces zal het effectiefst bij -10 tot -15 graden zijn. Een deel van de onderkoelde waterdruppeltjes zullen daardoor verder verdampen.
Het aantal ijsdeeltjes neemt toe en zullen veelvuldiger in botsing komen met elkaar. In een cumulonimbus zal dit sneller gaan als in altostratus/nimbostratus, de reden waarom de neerslag in een buienwolk zich heel snel kan vormen. De sterke verticale daal- en stijgstromen bevorderen de botsingen tussen o.m. de ijsdeeltjes sterk.
De vele ijsdeeltjes kleven door de botsingen aan elkaar en vormen uiteindelijk zo sneeuwvlokken.
De sneeuwvlokken zullen op bepaald moment zwaar genoeg zijn en vallen naar de aarde als sneeuw. Zodra ze ver genoeg onder de vorstgrens vallen (ongeveer 1500 voet of meer) zal de sneeuw smelten en overgaan in regen. De regendruppels ondergaan in de onderste delen van de neerslaggevende wolk het coalescentie-proces waardoor de druppels verder zullen groeien.
Frontale en buiige neerslag worden dus gevormd door deze twee genoemde processen. Hele lichte regen en motregen of motsneeuw ontstaat door coalescentie in bijv. stratus en stratocumulus.
Mario Egthuijsen
