IJsgroei: invloed temperatuur, seizoen, wind, bewolking, RV
Bericht van: Alwin (Zeist-West) , 16-12-2007 22:49
Hoi allemaal,
Grappige dingen kom je tegen m.b.v. een ijsgroeimodel. Wist je bijvoorbeeld dat je voor ijsgroei in december ongeveer evenveel hebt aan +1° als dat je in februari aan -1° hebt? (Bij half bewolkt weer, een windje van 4 m/s en een relatieve luchtvochtigheid van 80%.)
Met behulp van de referenties hélemaal onderaan dit bericht heb ik de gevoeligheid van ijsgroei voor de temperatuur, de tijd van het jaar, de windsnelheid, de bedekkingsgraad in achtsten en de relatieve luchtvochtigheid eens onderzocht.
Dit ijsgroeimodel heb ik in Excel verwerkt, en de liefhebbers kunnen er zelfs mee stoeien, via deze link (niet links- maar rechtsklikken en Doel opslaan als... is aangeraden!).
In alle grafieken wordt uitgegaan van een goedgemengde brede sloot of vijver op 52.1°N (De Bilt) met een waterdiepte van 2 meter. Ook wordt als beginvoorwaarde aangenomen dat de watertemperatuur in de hele sloot al is gedaald naar het vriespunt.
Vervolgens wordt, afhankelijk van meerdere factoren, gekeken hoe een eventueel ijslaagje groeit onder constante omstandigheden gedurende 20 dagen.
Referentiewaarden zijn:
- 15 januari (ook 15 december en 15 februari bekeken)
- Windsnelheid 4 m/s (ook 0 en 8 m/s bekeken)
- Bedekkingsgraad 4/8 (ook 0/8 en 8/8 bekeken)
- Relatieve luchtvochtigheid 80% (ook 60% en 100% bekeken)
Groet,
Alwin
Eerst de afhankelijkheid van de tijd van het jaar. Je ziet dat onder standaardomstandigheden het ijs rond 15 december bij +1°C nauwelijks minder snel groeit dan rond 15 februari bij -1°C!! Dit heeft natuurlijk alles te maken met de toegenomen kracht en duur van de zonneschijn in februari! Een zeer belangrijk effect, wat de schaatsliefhebbers in februari 2003 ook parten heeft gespeeld.
Referentie 15 januari:
Een maand vroeger, 15 december:
Een maand later, 15 februari:
Dan de afhankelijkheid van de windsnelheid. Hoe harder het waait, hoe meer warmteuitwisseling met de lucht boven het water/ijs, maar ook hoe efficiënter de oppervlaktetemperatuur naar de evenwichtstemperatuur getrokken wordt, die o.a. afhangt van de natteboltemperatuur. Bij 0°C, 4/8 bedekking en een RV van 80%, doe je er medio januari 18 dagen over om bij windstilte een ijsdikte van 6 cm te krijgen, tegen slechts 8 dagen bij een 10m-wind van 8 m/s.
Referentie 4 m/s:
Windstilte, 0 m/s:
Nét 5 Beaufort, 8 m/s:
Vervolgens de afhankelijkheid van de bedekkingsgraad. Duidelijk: de langgolvige warmtestraling van een laaghangend wolkendek doet meer kwaad dan de combi van extra uitstraling én extra kortgolvige instraling van de zon. Rond 15 januari althans! In februari is het verhaal subtieler, zie onderaan.
Referentie 4/8, half bewolkt:
Onbewolkt, 0/8:
Geheel bewolkt, 8/8:
En ten slotte de afhankelijkheid van de relatieve luchtvochtigheid. Hoe droger de lucht, hoe lager de nattebol- of 'ijsbol'-temperatuur en hoe sneller je ijsdekje zal groeien. Dit is een zeer belangrijk effect. Je kunt bijna net zo goed +2° en een RV van 60% hebben als gemiddeld 0° en een RV van 100%. Let wel: in werkelijkheid zul je misschien een positief verband zien tussen de bedekkingsgraad en de relatieve luchtvochtigheid. De drie grafieken hieronder laten alleen de laatste variëren.
Referentie 80%:
Droger, 60%:
Verzadigd, 100%:
Als allerlaatste wil ik nog even wijzen op de grappige effecten die je kunt krijgen vanwege het samenspel van (langgolvige, infrarode) uitstraling van warmte en (kortgolvige) instraling door de zon! Hiervoor nemen we even de situatie van half februari, wanneer de zon al meer kracht heeft. Let eens op de donkerblauwe lijnen die bij een 2m-luchttemperatuur van 0°C horen. Je ziet dan dat er bij onbewolkt weer (en verder de referentiewaarden) ijsgroei plaatsvindt. Bij geheel bewolkt weer óók! Echter, bij half bewolkt weer wint de combinatie van neerwaartse warmtestraling van het wolkendek én instraling van de zon het van de warmteuitstraling van het wateroppervlak. Heel subtiel dus.
Referentie 4/8, half bewolkt:
Onbewolkt, 0/8:
Geheel bewolkt, 8/8:
Referenties:
- De Bruin, H. A. R., and H. R. A. Wessels, A model for the formation and melting of ice on surface waters, J. Appl. Meteorol., 27, 164-173, 1987.
- Buck, A. L., New equations for computing vapor pressure and enhancement factor, J. Appl. Meteorol., 20, 1527-1532, 1981. (http://cires.colorado.edu/~voemel/vp.html)
- http://www.fao.org/docrep/005/w5268e/w5268e08.htm
- http://tracer.env.uea.ac.uk/e114/publications/thesis/appendix_ii.pdf
Grappige dingen kom je tegen m.b.v. een ijsgroeimodel. Wist je bijvoorbeeld dat je voor ijsgroei in december ongeveer evenveel hebt aan +1° als dat je in februari aan -1° hebt? (Bij half bewolkt weer, een windje van 4 m/s en een relatieve luchtvochtigheid van 80%.)
Met behulp van de referenties hélemaal onderaan dit bericht heb ik de gevoeligheid van ijsgroei voor de temperatuur, de tijd van het jaar, de windsnelheid, de bedekkingsgraad in achtsten en de relatieve luchtvochtigheid eens onderzocht.
Dit ijsgroeimodel heb ik in Excel verwerkt, en de liefhebbers kunnen er zelfs mee stoeien, via deze link (niet links- maar rechtsklikken en Doel opslaan als... is aangeraden!).
In alle grafieken wordt uitgegaan van een goedgemengde brede sloot of vijver op 52.1°N (De Bilt) met een waterdiepte van 2 meter. Ook wordt als beginvoorwaarde aangenomen dat de watertemperatuur in de hele sloot al is gedaald naar het vriespunt.
Vervolgens wordt, afhankelijk van meerdere factoren, gekeken hoe een eventueel ijslaagje groeit onder constante omstandigheden gedurende 20 dagen.
Referentiewaarden zijn:
- 15 januari (ook 15 december en 15 februari bekeken)
- Windsnelheid 4 m/s (ook 0 en 8 m/s bekeken)
- Bedekkingsgraad 4/8 (ook 0/8 en 8/8 bekeken)
- Relatieve luchtvochtigheid 80% (ook 60% en 100% bekeken)
Groet,
Alwin
Eerst de afhankelijkheid van de tijd van het jaar. Je ziet dat onder standaardomstandigheden het ijs rond 15 december bij +1°C nauwelijks minder snel groeit dan rond 15 februari bij -1°C!! Dit heeft natuurlijk alles te maken met de toegenomen kracht en duur van de zonneschijn in februari! Een zeer belangrijk effect, wat de schaatsliefhebbers in februari 2003 ook parten heeft gespeeld.
Referentie 15 januari:
Een maand vroeger, 15 december:
Een maand later, 15 februari:
Dan de afhankelijkheid van de windsnelheid. Hoe harder het waait, hoe meer warmteuitwisseling met de lucht boven het water/ijs, maar ook hoe efficiënter de oppervlaktetemperatuur naar de evenwichtstemperatuur getrokken wordt, die o.a. afhangt van de natteboltemperatuur. Bij 0°C, 4/8 bedekking en een RV van 80%, doe je er medio januari 18 dagen over om bij windstilte een ijsdikte van 6 cm te krijgen, tegen slechts 8 dagen bij een 10m-wind van 8 m/s.
Referentie 4 m/s:
Windstilte, 0 m/s:
Nét 5 Beaufort, 8 m/s:
Vervolgens de afhankelijkheid van de bedekkingsgraad. Duidelijk: de langgolvige warmtestraling van een laaghangend wolkendek doet meer kwaad dan de combi van extra uitstraling én extra kortgolvige instraling van de zon. Rond 15 januari althans! In februari is het verhaal subtieler, zie onderaan.
Referentie 4/8, half bewolkt:
Onbewolkt, 0/8:
Geheel bewolkt, 8/8:
En ten slotte de afhankelijkheid van de relatieve luchtvochtigheid. Hoe droger de lucht, hoe lager de nattebol- of 'ijsbol'-temperatuur en hoe sneller je ijsdekje zal groeien. Dit is een zeer belangrijk effect. Je kunt bijna net zo goed +2° en een RV van 60% hebben als gemiddeld 0° en een RV van 100%. Let wel: in werkelijkheid zul je misschien een positief verband zien tussen de bedekkingsgraad en de relatieve luchtvochtigheid. De drie grafieken hieronder laten alleen de laatste variëren.
Referentie 80%:
Droger, 60%:
Verzadigd, 100%:
Als allerlaatste wil ik nog even wijzen op de grappige effecten die je kunt krijgen vanwege het samenspel van (langgolvige, infrarode) uitstraling van warmte en (kortgolvige) instraling door de zon! Hiervoor nemen we even de situatie van half februari, wanneer de zon al meer kracht heeft. Let eens op de donkerblauwe lijnen die bij een 2m-luchttemperatuur van 0°C horen. Je ziet dan dat er bij onbewolkt weer (en verder de referentiewaarden) ijsgroei plaatsvindt. Bij geheel bewolkt weer óók! Echter, bij half bewolkt weer wint de combinatie van neerwaartse warmtestraling van het wolkendek én instraling van de zon het van de warmteuitstraling van het wateroppervlak. Heel subtiel dus.
Referentie 4/8, half bewolkt:
Onbewolkt, 0/8:
Geheel bewolkt, 8/8:
Referenties:
- De Bruin, H. A. R., and H. R. A. Wessels, A model for the formation and melting of ice on surface waters, J. Appl. Meteorol., 27, 164-173, 1987.
- Buck, A. L., New equations for computing vapor pressure and enhancement factor, J. Appl. Meteorol., 20, 1527-1532, 1981. (http://cires.colorado.edu/~voemel/vp.html)
- http://www.fao.org/docrep/005/w5268e/w5268e08.htm
- http://tracer.env.uea.ac.uk/e114/publications/thesis/appendix_ii.pdf
Bericht laatst bijgewerkt: 16-12-2007 23:40