Er was laatst het verzoek of de uitleg met betrekking tot de Skew-T en onstabiliteitsindices, die ik en Gert (Elewijt) enkele jaren geleden hier op het forum geplaatst hebben, opnieuw gepost kon worden inclusief de plaatjes aangezien die niet meer on-line stonden. Hierbij dan 
. Je kan het geheel ook downloaden in PDF en wel hier.
Adiabatische processen
In de meteorologie is een adiabatisch proces, een proces waarbij aan een bepaalde hoeveelheid lucht van buitenaf geen warmte wordt toegevoegd of onttrokken. Er vindt dus geen uitwisseling van warmte met de omgeving plaats.
Een adiabatisch proces wordt door lucht ondergaan, wanneer deze verticale bewegingen ondergaat. In opstijgende lucht zal de luchtdruk afnemen en volumevermeerdering optreden (dit noemt men adiabatische expansie). Door deze vergroting van het volume wordt energie verbruikt. Aangezien er geen uitwisseling van warmte met de omgeving is, wordt deze energie omgezet in de luchthoeveelheid zelf. De temperatuur van deze lucht zal daardoor gaan dalen (adiabatische afkoeling genoemd). Tegengesteld zal bij een dalende beweging van een hoeveelheid lucht de luchtdruk toenemen, het volume afnemen (logisch genoemd: adiabatische compressie) en daardoor de temperatuur stijgen (logisch genoemd: adiabatische verwarming).
Het onderscheid tussen droogadiabatisch en nat-adiabatisch kan als volgt worden gemaakt:
De Skew-T
Een Skew-T is een verticale dwarsdoorsnede van de lucht op 1 bepaalde locatie. Skew-T data wordt verzameld door middel van sondeoplatingen. Normaal gebeurd dit 2x per dag (om 00z en 12z).
Een praktisch voorbeeld: de Skew-T van De Bilt van 6 juni 1998, een bekende onweersdag.
Voor nu lijkt dit nog een rare brij van lijntjes. Die gaan we nu voor stuk belichten. De uiterst rechtse dikke, zwarte lijn is de temperatuur zoals die gemeten is op verschillende hoogtes in de atmosfeer. De linker dikke zwarte lijn stelt het dauwpunt voor. De regel is hoe dichter het dauwpunt en temperatuur bij elkaar liggen, hoe vochtiger de lucht is. Relatieve vochtigheid is niets anders dan het in procenten uitdrukken van het verschil tussen de dampdruk die geldt bij de temperatuur als de lucht verzadigd is (deze temperatuur heet het dauwpunt) en de dampdruk bij de heersende temperatuur.
De paarse, schuine lineaire lijnen zijn lijnen van gelijke mixing ratio (mengverhouding). De groene lijnen stellen de weg voor die een luchtdeeltje zou afleggen als deze droogadiabatisch op zou stijgen. De blauwe, gebogen lijnen stellen de weg voor die een luchtdeeltje zou afleggen als deze natadiabatisch op zou stijgen. Tenslotte de blauwe, lineaire lijnen: dit zijn temperatuurlijnen die er puur voor dienen om gemakkelijk de temperatuur op een bepaald niveau af te lezen.
CAPE
CAPE is een afkorting voor Convective Available Potentional Energy, grofweg vertaald met Convectieve Potentioneel Beschikbare Energie.
De C van Convectief duidt aan dat het om een onstabiliteitindex gaat, convectie vindt namelijk doorgaans alleen plaats in een onstabiel deel van de atmosfeer.
Potentioneel beschikbare energie zal zo duidelijk worden aan de hand van de plaatjes. CAPE wordt uitgedrukt in J/Kg (Jules/kilogram), wat al aangeeft dat CAPE te maken heeft met een bepaalde hoeveelheid luchtinhoud.
Er bestaan verschillende 'CAPE’s'. Zo is er de SFC-CAPE (Surface-based CAPE), de 50hpa-CAPE (50hPa parcel CAPE) en de 100hPa-CAPE (100hPa parcel CAPE). Zoals je ziet liggen de verschillen in de hoogte (hPa), dit heeft te maken met op welk niveau een luchtdeeltje natadiabatisch omhoog wordt gebracht. Dit wordt zo nog visueel uitgebeeld en verder duidelijk gemaakt.
Voorbeeldsituatie: 4 juni 2003
Om de CAPE te vinden, moeten we een aantal stappen ondernemen. Als allereerste gaan we naar de rechter onderhoek van de Skew-T, daar waar de temperatuurslijn bij de grond begint.
We trekken een lijn droogadiabatisch (dit betekent: parallel aan de droog-adiabatische lijn) van de temperatuur op de grond naar grofweg 950hPa. Vervolgens trekken we een lijn van het dauwpunt op de grond parallel aan de meest nabije lijn van gelijke mengverhouding, net zolang totdat deze de eerder getekende lijn kruist. Zie afbeelding 2 op de volgende pagina. Vanaf dit kruispunt trekken we een lijn natadiabatisch (parallel aan de meest nabije natadiabaat) omhoog tot 200hPa (of de top van de Skew-T, mag je zelf kiezen, in ieder geval 200hPa of hoger). Zie de afbeeldingen aan de linkerzijde.
Links afgebeeld is een uitvergroting van het CAPE gebied. Het grijs gearceerde gebied is de CAPE. De inhoud hiervan wordt door de computer uitgerekend en uitgedrukt in J/kg. Voor deze Skew-T is de SFC-CAPE ~600 J/kg.
SFC-CAPE, 50hPa CAPE, 100hPa CAPE
Bij de SFC-CAPE hebben we in stap 1 een lijn droog-adiabatisch getrokken vanaf de temperatuur op grondniveau en een lijn vanaf het dauwpunt op grondniveau parallel aan de mengverhouding. Echter, bij 50hPa CAPE is dit, je raadt het misschien al, als volgt: de lijn wordt droog-adiabatisch getrokken vanaf bijv. 950hPa (gronddruk/1000hPa - 50hPa) en een lijn vanaf het dauwpunt op 950hPa parallel aan de lijn van gelijke mengverhouding.
De 50hPa CAPE wordt het meeste gebruikt, omdat het bij sommige onweerssituaties nogal vochtig kan zijn in de onderste 50hPa, terwijl het op 100hPa stukken droger is. De 50hPa CAPE zal dan stukken lager uitvallen dan de SFC-CAPE. Bij een goede, onstabiele situatie is de gehele onderste 100hPa verzadigd, en zullen de SFC-CAPE en 50hPa CAPE vrijwel gelijk zijn.
De lifted index
Voor het aflezen van de lifted index op de Skew T trekken we eerst een lijn droogadiabatisch vanaf de grondtemperatuur. We trekken eveneens een lijn vanaf de dauwpuntstemperatuur evenwijdig met de mixing ratio tot beide lijnen elkaar kruisen. Dit noemen we de LCL of de Lifted Condensation Level.
De LCL is het de hoogte waar T gelijk is aan de Td na het pakketje lucht droog adiabatisch te hebben laten stijgen. Vanaf die hoogte is het pakketje aldus verzadigd en stijgt het nat adiabatisch verder.
Vanaf dit "kruispunt" trekken we een lijn evenwijdig met de nat adiabatische lijn. Nu bepaal je de temperatuur die het pakketje lucht zal hebben op 500 hPa. (= T P500 ). Noteer de temperatuur op deze hoogte (= T 500 ).
LI = T 500 - T P500
Het verschil is positief of negatief, afhankelijk van dat de T 500 groter/kleiner is dan de T P500 .
LI positief: stabiele atmosfeer
LI tussen 0 en -3: net instabiele atmosfeer
LI tussen -3 en -6: matig instabiele atmosfeer
LI tussen -6 en -9: erg instabiele atmosfeer
LI lager dan -9: extreem instabiele atmosfeer
De rackliff index
Bepaalde de ThetaW (potentiële natte-bol temperatuur) op 900 hPa. Neem de temperatuur en dauwpunt op 900 hPa en bepaal de LCL. Trek dan een lijn naar beneden evenwijdig met de nat adiabatische lijn tot op het 1000 hPa vlak. Lees daar de temperatuur af (= ThetaW900 ) en neem de temperatuur op 500 hPa. (= T500).
T = ThetaW900 - T500
T groter dan 25: een enkele bui
T groter of gelijk aan 29: buien met onwaar mogelijk
T groter dan 29: onweer waarschijnlijk
De Bradbury index
Voor het bepalen van deze index moeten we eerst de Theta W bepalen op 500 en 850 hPa.
B = ThetaW500 - ThetaW850
B = ≤ - 2: (zomer) onweer waarschijnlijk
B = ≤ +3: (winter) onweer waarschijnlijk
B = < +3 in combinatie met cyclonaal 500 hPa-patroon: onweer
. Je kan het geheel ook downloaden in PDF en wel hier.Adiabatische processen
In de meteorologie is een adiabatisch proces, een proces waarbij aan een bepaalde hoeveelheid lucht van buitenaf geen warmte wordt toegevoegd of onttrokken. Er vindt dus geen uitwisseling van warmte met de omgeving plaats.
Een adiabatisch proces wordt door lucht ondergaan, wanneer deze verticale bewegingen ondergaat. In opstijgende lucht zal de luchtdruk afnemen en volumevermeerdering optreden (dit noemt men adiabatische expansie). Door deze vergroting van het volume wordt energie verbruikt. Aangezien er geen uitwisseling van warmte met de omgeving is, wordt deze energie omgezet in de luchthoeveelheid zelf. De temperatuur van deze lucht zal daardoor gaan dalen (adiabatische afkoeling genoemd). Tegengesteld zal bij een dalende beweging van een hoeveelheid lucht de luchtdruk toenemen, het volume afnemen (logisch genoemd: adiabatische compressie) en daardoor de temperatuur stijgen (logisch genoemd: adiabatische verwarming).
Het onderscheid tussen droogadiabatisch en nat-adiabatisch kan als volgt worden gemaakt:
- Droogadiabatisch: adiabatisch proces in droge (niet-verzadigde) lucht
- Natadiabatisch: adiabatisch proces in verzadigde lucht
De Skew-T
Een Skew-T is een verticale dwarsdoorsnede van de lucht op 1 bepaalde locatie. Skew-T data wordt verzameld door middel van sondeoplatingen. Normaal gebeurd dit 2x per dag (om 00z en 12z).Een praktisch voorbeeld: de Skew-T van De Bilt van 6 juni 1998, een bekende onweersdag.
Voor nu lijkt dit nog een rare brij van lijntjes. Die gaan we nu voor stuk belichten. De uiterst rechtse dikke, zwarte lijn is de temperatuur zoals die gemeten is op verschillende hoogtes in de atmosfeer. De linker dikke zwarte lijn stelt het dauwpunt voor. De regel is hoe dichter het dauwpunt en temperatuur bij elkaar liggen, hoe vochtiger de lucht is. Relatieve vochtigheid is niets anders dan het in procenten uitdrukken van het verschil tussen de dampdruk die geldt bij de temperatuur als de lucht verzadigd is (deze temperatuur heet het dauwpunt) en de dampdruk bij de heersende temperatuur.
De paarse, schuine lineaire lijnen zijn lijnen van gelijke mixing ratio (mengverhouding). De groene lijnen stellen de weg voor die een luchtdeeltje zou afleggen als deze droogadiabatisch op zou stijgen. De blauwe, gebogen lijnen stellen de weg voor die een luchtdeeltje zou afleggen als deze natadiabatisch op zou stijgen. Tenslotte de blauwe, lineaire lijnen: dit zijn temperatuurlijnen die er puur voor dienen om gemakkelijk de temperatuur op een bepaald niveau af te lezen.
CAPE
CAPE is een afkorting voor Convective Available Potentional Energy, grofweg vertaald met Convectieve Potentioneel Beschikbare Energie.
De C van Convectief duidt aan dat het om een onstabiliteitindex gaat, convectie vindt namelijk doorgaans alleen plaats in een onstabiel deel van de atmosfeer.
Potentioneel beschikbare energie zal zo duidelijk worden aan de hand van de plaatjes. CAPE wordt uitgedrukt in J/Kg (Jules/kilogram), wat al aangeeft dat CAPE te maken heeft met een bepaalde hoeveelheid luchtinhoud.Er bestaan verschillende 'CAPE’s'. Zo is er de SFC-CAPE (Surface-based CAPE), de 50hpa-CAPE (50hPa parcel CAPE) en de 100hPa-CAPE (100hPa parcel CAPE). Zoals je ziet liggen de verschillen in de hoogte (hPa), dit heeft te maken met op welk niveau een luchtdeeltje natadiabatisch omhoog wordt gebracht. Dit wordt zo nog visueel uitgebeeld en verder duidelijk gemaakt.
Voorbeeldsituatie: 4 juni 2003
Om de CAPE te vinden, moeten we een aantal stappen ondernemen. Als allereerste gaan we naar de rechter onderhoek van de Skew-T, daar waar de temperatuurslijn bij de grond begint.We trekken een lijn droogadiabatisch (dit betekent: parallel aan de droog-adiabatische lijn) van de temperatuur op de grond naar grofweg 950hPa. Vervolgens trekken we een lijn van het dauwpunt op de grond parallel aan de meest nabije lijn van gelijke mengverhouding, net zolang totdat deze de eerder getekende lijn kruist. Zie afbeelding 2 op de volgende pagina. Vanaf dit kruispunt trekken we een lijn natadiabatisch (parallel aan de meest nabije natadiabaat) omhoog tot 200hPa (of de top van de Skew-T, mag je zelf kiezen, in ieder geval 200hPa of hoger). Zie de afbeeldingen aan de linkerzijde.Links afgebeeld is een uitvergroting van het CAPE gebied. Het grijs gearceerde gebied is de CAPE. De inhoud hiervan wordt door de computer uitgerekend en uitgedrukt in J/kg. Voor deze Skew-T is de SFC-CAPE ~600 J/kg.SFC-CAPE, 50hPa CAPE, 100hPa CAPE
Bij de SFC-CAPE hebben we in stap 1 een lijn droog-adiabatisch getrokken vanaf de temperatuur op grondniveau en een lijn vanaf het dauwpunt op grondniveau parallel aan de mengverhouding. Echter, bij 50hPa CAPE is dit, je raadt het misschien al, als volgt: de lijn wordt droog-adiabatisch getrokken vanaf bijv. 950hPa (gronddruk/1000hPa - 50hPa) en een lijn vanaf het dauwpunt op 950hPa parallel aan de lijn van gelijke mengverhouding.
De 50hPa CAPE wordt het meeste gebruikt, omdat het bij sommige onweerssituaties nogal vochtig kan zijn in de onderste 50hPa, terwijl het op 100hPa stukken droger is. De 50hPa CAPE zal dan stukken lager uitvallen dan de SFC-CAPE. Bij een goede, onstabiele situatie is de gehele onderste 100hPa verzadigd, en zullen de SFC-CAPE en 50hPa CAPE vrijwel gelijk zijn.
De lifted index
Voor het aflezen van de lifted index op de Skew T trekken we eerst een lijn droogadiabatisch vanaf de grondtemperatuur. We trekken eveneens een lijn vanaf de dauwpuntstemperatuur evenwijdig met de mixing ratio tot beide lijnen elkaar kruisen. Dit noemen we de LCL of de Lifted Condensation Level.De LCL is het de hoogte waar T gelijk is aan de Td na het pakketje lucht droog adiabatisch te hebben laten stijgen. Vanaf die hoogte is het pakketje aldus verzadigd en stijgt het nat adiabatisch verder.
Vanaf dit "kruispunt" trekken we een lijn evenwijdig met de nat adiabatische lijn. Nu bepaal je de temperatuur die het pakketje lucht zal hebben op 500 hPa. (= T P500 ). Noteer de temperatuur op deze hoogte (= T 500 ).
LI = T 500 - T P500
Het verschil is positief of negatief, afhankelijk van dat de T 500 groter/kleiner is dan de T P500 .
LI positief: stabiele atmosfeer
LI tussen 0 en -3: net instabiele atmosfeer
LI tussen -3 en -6: matig instabiele atmosfeer
LI tussen -6 en -9: erg instabiele atmosfeer
LI lager dan -9: extreem instabiele atmosfeer
De rackliff index
Bepaalde de ThetaW (potentiële natte-bol temperatuur) op 900 hPa. Neem de temperatuur en dauwpunt op 900 hPa en bepaal de LCL. Trek dan een lijn naar beneden evenwijdig met de nat adiabatische lijn tot op het 1000 hPa vlak. Lees daar de temperatuur af (= ThetaW900 ) en neem de temperatuur op 500 hPa. (= T500).T = ThetaW900 - T500
T groter dan 25: een enkele bui
T groter of gelijk aan 29: buien met onwaar mogelijk
T groter dan 29: onweer waarschijnlijk
De Bradbury index
Voor het bepalen van deze index moeten we eerst de Theta W bepalen op 500 en 850 hPa.B = ThetaW500 - ThetaW850
B = ≤ - 2: (zomer) onweer waarschijnlijk
B = ≤ +3: (winter) onweer waarschijnlijk
B = < +3 in combinatie met cyclonaal 500 hPa-patroon: onweer
Bericht laatst bijgewerkt: 23-06-2007 22:42