Afgelopen nacht was op grote schaal sprake van stralingsmist. De situatie was gunstig:
-weinig stroming door nabijheid van hogedruk
-een vochtige onderste laag
-opklaringen, dus sterke afkoeling
In Cabauw (vlakbij Lopik) staat een hoge mast van 213 meter waar op verschillende hoogte meteorologische meetinstrumenten zitten. De situatie in de onderste laag van de atmosfeer is hierdoor goed te volgen. Aangezien het proces van de vorming, handhaving en oplossing van stralingsmist zich nu juist afspeelt in deze onderste laag van de atmosfeer, zal ik in mijn uitleg regelmatig verwijzen naar data van de afgelopen 24 uur in Cabauw.
In figuur 3 is goed te zien dat gisteroverdag de temperatuur afnam met de hoogte, dit komt omdat het bij zonneschijn aan de grond sneller opwarmt dan op enige hoogte. Wanneer we kijken naar de windsnelheden op verschillende hoogtes, zien we dat overdag deze niet al te veel van elkaar verschillen en bovendien een grillig verloop vertonen. Dit komt doordat overdag door opwarming aan de grond thermiekbellen opstijgen, deze bellen met warme lucht zorgen voor een koppeling tussen de wind op verschillende lagen in de onderste 200 meter van de atmosfeer. Het gevolg is dat zowel de windrichting als snelheid op de verschillende lagen min of meer gelijk is. Zie figuren 1 en 2.
Na zonsondergang begint de temperatuur te dalen. Het is helder dus de grond straalt veel warmte uit de atmosfeer in. De grond koelt het snelst af en halverwege de avond hebben alle luchtlagen ongeveer eenzelfde temperatuur, zie figuur 3. Nu is er sprake van een neutrale situatie en zijn er geen thermiekbellen meer, hierdoor is er geen koppeling meer tussen de wind op de verschillende lagen. Het gevolg is dat de wind aan het aardoppervlak afneemt, terwijl de wind op 200 meter hoogte juist sterk toeneemt. Zo is in figuur 1 te zien dat de wind rond 22 uur NL tijd een piek bereikte van zo'n 13 m/s (=6 bft)! Dit is precies op het tijdstip dat de temperatuur op elke laag vrijwel gelijk is.
Gaandeweg de nacht nemen de windsnelheden over alle lagen weer af, en er vormt zich een sterke inversie, hetgeen zichtbaar is in het temperatuurprofiel in figuur 3.
Door de sterke afkoeling van de onderste luchtlagen, raakt de lucht langzaamaan verzadigd met waterdamp. De dauwpuntsdepressie geeft het verschil tussen de temperatuur en de dauwpuntstemperatuur, bij een dauwpuntsdepressie van nul graden bedraagt de relatieve luchtvochtigheid 100%. In schone lucht ontstaat mist vaak pas bij een licht negatieve dauwpuntsdepressie, de lucht is dan oververzadigd met waterdamp. (Dit is analoog aan de onderkoeling van water bij de faseovergang vloeibaar->vast bij ijzel) Wanneer de lucht vuiler is en er meer condensatiekernen aanwezig zijn, kan de mist ook al ontstaan bij een net positieve dauwpuntsdepressie. Dit is vooral het geval wanneer de condensatiekernen bestaan uit waterminnende (hydrofiele) deeltjes, zoals miniscule zoutkristalletjes afkomstig van zee, maar ook wel door de industrie uitgestoten deeltjes.
In figuur 4 zien we duidelijk dat de dauwpuntsdepressie aan het begin van de avond snel afnam, om vervolgens halverwege de avond vrijwel te stationeren rond 1 graad. Vermoedelijk waren er genoeg hydrofiele condensatiekernen aanwezig waardoor het condensatieproces hier al begon. Bij condensatie van waterdamp ontstaat latente warmte (=warmte die vrijkomt als gevolg van een faseverandering, in dit geval gas->vloeibaar). Hierdoor ontstaat er een soort balans tussen de uitstraling van warmte de ruimte in, en het vrijkomen van warmte als gevolg van condensatie van waterdamp. De mistlaag groeit vervolgens aan naar de bovenkant, maar in figuur 4 zien wel wel dat de laag niet dikker wordt dan 140 meter. Dit heeft te maken met het feit dat ook aan de bovenkant van de mistlaag een evenwicht plaatsvindt. In feite is dit een soortgelijk evenwicht als aan de grond plaatsvindt, een groot verschil echter is dat hier ook de mixing van lucht een grote rol speelt. We hebben eerder gezien dat de windsnelheid sterk toeneemt met de hoogte, dit zorgt voor een grote windschering aan de bovenkant van de mistlaag. Deze windschering zorgt ervoor dat de warme en droge lucht boven de mistlaag mengt met de vochtige lucht in de mistlaag (entrainment is de Engelse term voor dit proces). Deze "entrainment" zorgt er op een gegeven moment voor dat de mistlaag zich niet verder de hoogte in zal uitbreiden. Er ontstaat een min of meer stabiele evenwichtssituatie, zolang de meteorologische omstandigheden niet al te veel veranderen.
Bij zonsopkomst echter, zal de uitstraling van warmte aan de bovenkant teniet worden gedaan door de grote instraling van warmte door directe zonneschijn. Om weer een balans te bereiken zal de top van de mistlaag snel dalen, omdat de windschering en dus de entrainment op lagere hoogtes minder groot is. De mist wordt bovendien minder dicht, en de zonnestraling kan steeds verder in de laag doordringen. Wanneer voldoende zonnestraling door de mistlaag heen het aardoppervlak kan bereiken, zal deze snel opwarmen. De warmte wordt overgedragen aan de lucht boven de grond, waardoor de temperatuur stijgt. De dauwpuntsdepressie stijgt mee en de mist verdwijnt. Dit is mooi te zien in figuur 4, de dauwpuntsdepressie in de onderste luchtlagen schiet omhoog rond zonsondergang, terwijl deze in twee middelste lagen nog laag blijft.
De mist wordt nu dus vooral van onderaf opgeruimd, en al gauw begon het zonnetje te schijnen in Cabauw.
Groeten,
Bas
Figuur 1) Windsnelheid in m/s
Figuur 2) Windrichting in graden
Figuur 3) Temperatuur in graden Celsius
Figuur 4) Dauwpuntsdepressie (verschil tussen temperatuur en dauwpunt: T-Tdauw) in graden Celsius
Bron van alle figuren: KNMI meetmast Cabauw
-weinig stroming door nabijheid van hogedruk
-een vochtige onderste laag
-opklaringen, dus sterke afkoeling
In Cabauw (vlakbij Lopik) staat een hoge mast van 213 meter waar op verschillende hoogte meteorologische meetinstrumenten zitten. De situatie in de onderste laag van de atmosfeer is hierdoor goed te volgen. Aangezien het proces van de vorming, handhaving en oplossing van stralingsmist zich nu juist afspeelt in deze onderste laag van de atmosfeer, zal ik in mijn uitleg regelmatig verwijzen naar data van de afgelopen 24 uur in Cabauw.
In figuur 3 is goed te zien dat gisteroverdag de temperatuur afnam met de hoogte, dit komt omdat het bij zonneschijn aan de grond sneller opwarmt dan op enige hoogte. Wanneer we kijken naar de windsnelheden op verschillende hoogtes, zien we dat overdag deze niet al te veel van elkaar verschillen en bovendien een grillig verloop vertonen. Dit komt doordat overdag door opwarming aan de grond thermiekbellen opstijgen, deze bellen met warme lucht zorgen voor een koppeling tussen de wind op verschillende lagen in de onderste 200 meter van de atmosfeer. Het gevolg is dat zowel de windrichting als snelheid op de verschillende lagen min of meer gelijk is. Zie figuren 1 en 2.
Na zonsondergang begint de temperatuur te dalen. Het is helder dus de grond straalt veel warmte uit de atmosfeer in. De grond koelt het snelst af en halverwege de avond hebben alle luchtlagen ongeveer eenzelfde temperatuur, zie figuur 3. Nu is er sprake van een neutrale situatie en zijn er geen thermiekbellen meer, hierdoor is er geen koppeling meer tussen de wind op de verschillende lagen. Het gevolg is dat de wind aan het aardoppervlak afneemt, terwijl de wind op 200 meter hoogte juist sterk toeneemt. Zo is in figuur 1 te zien dat de wind rond 22 uur NL tijd een piek bereikte van zo'n 13 m/s (=6 bft)! Dit is precies op het tijdstip dat de temperatuur op elke laag vrijwel gelijk is.
Gaandeweg de nacht nemen de windsnelheden over alle lagen weer af, en er vormt zich een sterke inversie, hetgeen zichtbaar is in het temperatuurprofiel in figuur 3.
Door de sterke afkoeling van de onderste luchtlagen, raakt de lucht langzaamaan verzadigd met waterdamp. De dauwpuntsdepressie geeft het verschil tussen de temperatuur en de dauwpuntstemperatuur, bij een dauwpuntsdepressie van nul graden bedraagt de relatieve luchtvochtigheid 100%. In schone lucht ontstaat mist vaak pas bij een licht negatieve dauwpuntsdepressie, de lucht is dan oververzadigd met waterdamp. (Dit is analoog aan de onderkoeling van water bij de faseovergang vloeibaar->vast bij ijzel) Wanneer de lucht vuiler is en er meer condensatiekernen aanwezig zijn, kan de mist ook al ontstaan bij een net positieve dauwpuntsdepressie. Dit is vooral het geval wanneer de condensatiekernen bestaan uit waterminnende (hydrofiele) deeltjes, zoals miniscule zoutkristalletjes afkomstig van zee, maar ook wel door de industrie uitgestoten deeltjes.
In figuur 4 zien we duidelijk dat de dauwpuntsdepressie aan het begin van de avond snel afnam, om vervolgens halverwege de avond vrijwel te stationeren rond 1 graad. Vermoedelijk waren er genoeg hydrofiele condensatiekernen aanwezig waardoor het condensatieproces hier al begon. Bij condensatie van waterdamp ontstaat latente warmte (=warmte die vrijkomt als gevolg van een faseverandering, in dit geval gas->vloeibaar). Hierdoor ontstaat er een soort balans tussen de uitstraling van warmte de ruimte in, en het vrijkomen van warmte als gevolg van condensatie van waterdamp. De mistlaag groeit vervolgens aan naar de bovenkant, maar in figuur 4 zien wel wel dat de laag niet dikker wordt dan 140 meter. Dit heeft te maken met het feit dat ook aan de bovenkant van de mistlaag een evenwicht plaatsvindt. In feite is dit een soortgelijk evenwicht als aan de grond plaatsvindt, een groot verschil echter is dat hier ook de mixing van lucht een grote rol speelt. We hebben eerder gezien dat de windsnelheid sterk toeneemt met de hoogte, dit zorgt voor een grote windschering aan de bovenkant van de mistlaag. Deze windschering zorgt ervoor dat de warme en droge lucht boven de mistlaag mengt met de vochtige lucht in de mistlaag (entrainment is de Engelse term voor dit proces). Deze "entrainment" zorgt er op een gegeven moment voor dat de mistlaag zich niet verder de hoogte in zal uitbreiden. Er ontstaat een min of meer stabiele evenwichtssituatie, zolang de meteorologische omstandigheden niet al te veel veranderen.
Bij zonsopkomst echter, zal de uitstraling van warmte aan de bovenkant teniet worden gedaan door de grote instraling van warmte door directe zonneschijn. Om weer een balans te bereiken zal de top van de mistlaag snel dalen, omdat de windschering en dus de entrainment op lagere hoogtes minder groot is. De mist wordt bovendien minder dicht, en de zonnestraling kan steeds verder in de laag doordringen. Wanneer voldoende zonnestraling door de mistlaag heen het aardoppervlak kan bereiken, zal deze snel opwarmen. De warmte wordt overgedragen aan de lucht boven de grond, waardoor de temperatuur stijgt. De dauwpuntsdepressie stijgt mee en de mist verdwijnt. Dit is mooi te zien in figuur 4, de dauwpuntsdepressie in de onderste luchtlagen schiet omhoog rond zonsondergang, terwijl deze in twee middelste lagen nog laag blijft.
De mist wordt nu dus vooral van onderaf opgeruimd, en al gauw begon het zonnetje te schijnen in Cabauw.
Groeten,
Bas
Figuur 1) Windsnelheid in m/s
Figuur 2) Windrichting in graden
Figuur 3) Temperatuur in graden Celsius
Figuur 4) Dauwpuntsdepressie (verschil tussen temperatuur en dauwpunt: T-Tdauw) in graden Celsius
Bron van alle figuren: KNMI meetmast Cabauw
Bericht laatst bijgewerkt: 07-10-2007 12:53