Aardrijkskunde De Atmosfeer Schooljaar 2024-2025 PDF

Aardrijkskunde De Atmosfeer Schooljaar: 2024-2025 Leerkracht: Dhr. de Geus Wouter Naam leerling: modeloplossingen  Hoofdstuk 1: Inleiding tot de atmosfeer 1 Verschil tussen weer en klimaat In dit thema wordt di...

Aardrijkskunde De Atmosfeer Schooljaar: 2024-2025 Leerkracht: Dhr. de Geus Wouter Naam leerling: modeloplossingen  Hoofdstuk 1: Inleiding tot de atmosfeer 1 Verschil tussen weer en klimaat In dit thema wordt dieper ingegaan op de atmosfeer en beschrijven we onder meer de atmosferische omstandigheden die bepalend zijn voor weer en klimaat. Daarom is het essentieel om eerst de begrippen ‘weer’ en ‘klimaat’ goed te definiëren, om het verschil en de overeenkomst tussen beide te begrijpen. Het weer is de gesteldheid van de onderste laag van de atmosfeer, nl. de troposfeer, op een bepaald moment op een bepaalde plaats. Het klimaat is de gemiddelde toestand van het weer over een periode van (meestal) 30 jaar en over een grotere regio. 2 De zon: de motor achter het weer De zon is de motor achter het ontstaan van het weer. Wanneer de zon loodrecht op een m2 aardoppervlak schijnt, dan levert de zon daar ±1000 Watt per m 2 aan energie. De zon verwarmt de aarde maar dit gebeurt niet gelijkmatig. Op plaatsen waar de zon loodrecht op het aardoppervlak schijnt, is de instraling wel twee keer zo groot als in een gebied waar de zon onder een hoek van 30° het aardoppervlak beschijnt. Waar de zon loodrecht boven het aardoppervlakte staat is de weg door de atmosfeer bovendien korter en bestrijken eenzelfde hoeveelheid zonnestralen een kleiner oppervlak. Daar wordt het veel warmer. Zo ontstaan er temperatuurverschillen op aarde. De Atmosfeer Wetenschappen 1 De zon levert een enorme hoeveelheid energie. Slechts een heel klein deel daarvan bereikt onze dampkring. Van de energie die de dampkring bereikt, wordt ongeveer de helft opgenomen door het aardoppervlak. Een deel wordt door de dampkring opgenomen. Een deel van de zonnestralen weerkaatst door de dampkring en ook een deel van de zonnestralen die op de wolken valt, weerkaatst. De hoeveelheid weerkaatsing op het aardoppervlak hangt af van de ondergrond (water, land, sneeuw,…). Vereenvoudigde stralingsbalans van de aarde De zon is de motor achter het ontstaan van het weer, want ze levert energie aan de atmosfeer en warmt het aardoppervlak op. De mate van opwarming van het aardoppervlak wordt bepaald door: de invalshoek van de zonnestralen, de door de zonnestralen afgelegde weg door de atmosfeer, de aanwezigheid van wolken, de bodemgesteldheid. Hierdoor ontstaan er temperatuurverschillen op aarde. De Atmosfeer Wetenschappen 2  3 Verticale opbouw van de atmosfeer In het thema “De Kosmos & het systeem Aarde” werd de verticale opbouw van de atmosfeer besproken, onder andere op basis van de temperatuur. Wie kent de verschillende lagen nog? exosfeer thermosfeer mesosfeer stratosfeer troposfeer De bovengrens de atmosfeer ligt rond de 800 à 1000 km, en wordt gekenmerkt door het ontsnappen van gasdeeltjes richting de ruimte. Het grensvlak tussen 2 sferen noemt men telkens een pauze. De temperatuur bereikt hier telkens een maximum of een minimum. De Atmosfeer Wetenschappen 3  De dikte van de troposfeer wordt in de vorige figuur als een constante weergegeven. Dit is in werkelijkheid echter niet het geval. Bij de polen komt de troposfeer tot zo’n 7 kilometer hoogte, bij de evenaar tot wel 15 à 20 kilometer. Hoe verklaar je dit? De hoeveelheid waterdamp in de troposfeer is niet overal op aarde gelijk, maar hangt af van de hoeveelheid verdamping. Ze zal dus dikker zijn aan de evenaar, waar de lucht veel warmer is en er meer verdamping plaatsvindt, en dunner zijn aan de polen als gevolg van de lage temperaturen. Ter info: Door de klimaatopwarming wordt de tropopauze stilaan omhoog geduwd, waardoor de dikte van de troposfeer geleidelijk aan toeneemt, met 50 à 60m per decade: Earth’s lower atmosphere is rising due to climate change 4 Het natuurlijk en versterkt broeikaseffect In de media wordt er vaak gesproken over het broeikaseffect. Maar het is belangrijk te beseffen dat er een verschil is tussen het natuurlijk en het versterkt broeikaseffect. Opdracht: Bekijk volgende video’s en vul dan de teksten aan. Climate Challenge: Het natuurlijk broeikaseffect Climate Challenge: Het versterkt broeikaseffect De Atmosfeer Wetenschappen 4  Het natuurlijk broeikaseffect: De door de aarde uitgezonden langgolvige warmtestraling wordt gevangen door de broeikasgassen die aanwezig zijn in de atmosfeer. Deze stralen worden vervolgens alle richtingen uitgestuurd en bereiken opnieuw de aarde. Deze continue uitwisseling van stralen veroorzaakt een opwarming: de atmosfeer zorgt dus voor een warmte-isolerende werking en dit is het natuurlijk broeikaseffect. Hierdoor is de gemiddelde temperatuur aan de aarde 15°C. Zonder dit effect zou het maar liefst 33°C kouder zijn! Het versterkt broeikaseffect: De mens verstoort het natuurlijk broeikaseffect van de planeet door de massale verbranding van fossiele brandstoffen zoals aardgas, steenkool en aardolie. Hierbij komen grote hoeveelheden van het broeikasgas CO 2 vrij in de atmosfeer. De natuur kan deze CO 2 opnieuw opslaan in oceanen en planten, maar door de grote hoeveelheid die de mens produceert kan de natuur niet meer volgen: de koolstofcyclus raakt verstoord en de hoeveelheid CO 2 in de atmosfeer blijft toenemen. De mens stoot ook andere broeikasgassen uit en deze broeikasgassen houden steeds meer warmte vast en versterken zo het natuurlijk broeikaseffect: daardoor stijgt de temperatuur aan het aardoppervlak! 5 Het weer waarnemen met behulp van satellietbeelden Satellietbeelden van weersatellieten zoals Meteosat zijn een belangrijk hulpmiddel bij het waarnemen van het weer. Het bestuderen van deze beelden is nuttig omdat 1. men bijvoorbeeld ook het weer kan analyseren in gebieden met weinig waarnemingen (bv. boven oceanen, bergachtige gebieden of woestijnen). 2. je een duidelijk beeld krijgt van de ligging, vorm en omvang van wolken 3. verschillende opeenvolgende beelden ook tonen waar fronten zich bevinden en hoe snel ze bewegen. De Atmosfeer Wetenschappen 5 We onderscheiden twee soorten satellietbeelden: satellietbeelden opgenomen in het zichtbare licht en beelden opgenomen in het IR. Soort Visuele opname Infrarood opname satellietbeeld Kenmerken - registreert het teruggekaatste - meet temperatuurverschillen zichtbare licht: hoe lichter - lichte gebieden: koude gebieden gekleurd, hoe meer licht wordt - donkere gebieden: warme gebieden teruggekaatst. (bv. het land in de zomer) Op de website van het ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) kun je verschillende satellietbeelden raadplegen, waaronder visuele- en infrarood-beelden: ECMWF satellietbeelden en weerkaarten Het Europese ruimtevaartagentschap ESA investeert in steeds betere weersatellieten: Europa lanceert nieuwe weersatelliet die zware stormen beter kan voorspellen De Atmosfeer Wetenschappen 6  6 Sleutelcompetenties & Overzicht van de nieuwe begrippen Beheersingsniveau: begrijpen De leerlingen lichten atmosferische processen toe aan de hand van neerslag, SC 09.06 temperatuur en winden en de invloed van deze processen op weerpatronen. Factoren die de temperatuurverdeling bepalen Verandering in weerpatronen ten gevolge van het versterkt broeikaseffect Beheersingsniveau: toepassen De leerlingen zetten terreintechnieken en geografische hulpbronnen met SC 09.11 inbegrip van GIS-viewers functioneel in. Atmosfeer Of dampkring; dun gasomhulsel dat rond de aarde blijft hangen als gevolg van de zwaartekracht. Klimaat De gemiddelde toestand van het weer over een periode van (meestal) 30 jaar en over een grotere regio. Pauze Overgangszone tussen 2 luchtlagen. Sfeer Luchtlaag. Weer De toestand van de onderste laag van de atmosfeer, nl. de troposfeer, op een bepaald moment op een bepaalde plaats. De Atmosfeer Wetenschappen 7  Hoofdstuk 2: De elementen van het weer In het vorige hoofdstuk werd de definitie van het weer gegeven, waardoor we weten dat het weer zo goed als continu verandert. In dit hoofdstuk gaan we dieper in op 2 belangrijke kenmerken van de atmosfeer, namelijk luchtdruk en luchtvochtigheid, en hoe beide het weer bepalen door het laten ontstaan van wind, wolken en neerslag. 1 Luchtdruk en wind Het weer hangt het meest af van de luchtdruk die op een bepaalde plaats heerst. Daarom is dit weerselement het belangrijkste om te begrijpen. Luchtdruk en wind 1.1. Ontstaan van luchtdrukverschillen Als een oppervlak opgewarmd wordt, dan zal de lucht boven dit oppervlak spontaan gaan stijgen. Doordat de lucht van het oppervlak weg beweegt, duwt de lucht minder op het oppervlak en laat het een kern van lage luchtdruk achter. Hoger in de atmosfeer botst de stijgende lucht tegen de tropopauze, die als een deksel op de troposfeer ligt. De lucht buigt zijwaarts af en koelt af, waardoor hij zwaarder wordt en naar beneden zakt. Op de plaats waar hij weer naar beneden zakt, duwt de lucht op het aardoppervlak en creëert het een kern van hoge luchtdruk aan de oppervlakte. Illustreer het ontstaan van luchtdrukverschillen aan de hand van een tekening. De Atmosfeer Wetenschappen 8  De zon verwarmt de aarde en de lucht niet overal gelijkmatig, waardoor de lucht temperatuurverschillen vertoont. Warme lucht stijgt als de lucht eromheen kouder is en koude lucht daalt in een warmere omgeving. Daardoor ontstaan luchtdrukverschillen: lage luchtdruk waar de lucht stijgt en hoge luchtdruk waar de lucht daalt. Deze luchtdrukverschillen ontstaan door verschillen in temperatuur: het zijn thermische drukgebieden. Luchtdrukverschillen kunnen ook ontstaan door botsing van lucht of een verandering in massadichtheid van de lucht: dit zijn dynamische drukgebieden (zie hoofdstuk 4). 1.2. Wind Omdat aan de ene kant de luchtdruk hoger is dan normaal is en aan de andere kant de druk lager, zal de natuur dit evenwicht herstellen via wind = een horizontale luchtverplaatsing van hoge druk naar lage druk. In de kern van die H en L zelf is het echter windstil: want daar beweegt de lucht verticaal en niet horizontaal. In een kern van lage druk stijgt de lucht en in een hoge druk daalt de lucht. Als de isobaren rond de kernen van druk dicht bij elkaar liggen, verandert de luchtdruk snel op een klein oppervlak. Dit betekent dat er veel wind zal zijn als de isobaren dicht bij elkaar liggen. 1.3. Windrichting als gevolg van het corioliseffect op aarde In het hoofdstuk ‘Aardrotatie’ (thema Kosmografie) leerden we dat winden worden afgebogen als gevolg van de Corioliskracht. Er werd een onderscheid gemaakt tussen de afbuiging van winden in het noordelijk halfrond (naar rechts) en het zuidelijk halfrond (naar links). In de vrije atmosfeer (op grote hoogte, waar de wrijving verwaarloosbaar klein is), wordt de windrichting bepaald door een evenwicht tussen de drukgradientkracht en de corioliskracht. Deze zogenaamde ‘geostrofische wind’ waait dus parallel aan de isobaren: De Atmosfeer Wetenschappen 9 Echter, in de buurt van het aardoppervlak is er wel wrijving. Deze wrijving zorgt voor een vertraging van de luchtbeweging: ze verkleint de corioliskracht (die proportioneel is aan de windsnelheid), maar niet de drukgradientkracht, want die is onafhankelijk van de windsnelheid. De wrijving zorgt bijgevolg voor een verandering van de windrichting, over de isobaren heen, in de richting van het lagedrukgebied. In een lagedrukgebied krijgen we een wind richting het centrum van het lagedrukgebied. In een hogedrukgebied waait de wind weg van het centrum van het hogedrukgebied. Dit is onafhankelijk van het halfrond op aarde: door wrijving krijg je altijd een convergentie rond een lagedrukgebied en divergentie rond een hogedrukgebied. De Atmosfeer Wetenschappen 10  De wind draait dus ROND de kernen van hoge en lage druk. Houd voor het bepalen van de windrichting op een weerkaart steeds rekening met de ligging van de isobaren. De lijnen van gelijke druk geven je al een indicatie van hoe de wind zal waaien. Voor het noordelijk halfrond: Bij lage druk (1013 hPa): lucht verplaatst zich tussen de isobaren in wijzerzin/tegenwijzerzin. De wrijving zorgt er in de atmosfeer dus voor dat de wind een hoek maakt met de isobaren. Boven de oceaan is er weinig wrijving: er is een hoek van hooguit 10° à 20°. Boven land heb je echter meer wrijving en krijg je een hoek van gemiddeld 30°. In de atmosfeer krijgen we bijgevolg volgende 3-dimensionale verplaatsing van de lucht rond kernen van hoge en lage druk: De Atmosfeer Wetenschappen 11 1.4. Voorbeeld van een lokale wind: de zeebries Een zeebries vormt zich in bepaalde seizoenen in de kuststreek op dagen met weinig wind. In het begin van de dag waait er eerst nog een (vrij) warme wind vanuit het binnenland. Maar in de loop van de dag, wanneer de temperatuur z’n maximum bereikt, kan die landwind in de kustregio plots verdwijnen en vervangen worden door veel koelere lucht uit noordwestelijke tot noordoostelijke richtingen. Men spreekt dan van een zeebries. Hierbij kan het nevelig of zelfs mistig worden! Hoe ontstaat een zeebries volgens jou? Tip: Het heeft te maken met een luchtdrukverschil tussen zee en land. En daar speelt de temperatuur een grote rol in! We weten dat land sneller opwarmt dan zeewater. De warme lucht stijgt boven het land, waardoor de luchtdruk er zal dalen: er ontstaat een lagedrukgebied. Die wind stroomt in de hoogte richting zee (= aflandige wind). Boven het koudere zeewater zal de lucht dalen, waardoor er een hogedrukgebied zal ontstaan. Vervolgens stroomt de wind van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied in de onderste luchtlagen en stroomt de koelere zeewind de stranden en het land binnen: zo is de zeebries ontstaan! De Atmosfeer Wetenschappen 12 Een zeebries is een typisch verschijnsel in de lente en de zomer. In die seizoenen warmt het land overdag soms snel op, tot bijvoorbeeld 20 à 25 graden, terwijl de zeewatertemperatuur amper verandert. Zo kan het zeewater bijvoorbeeld maar 10 graden warm zijn in april. Hierdoor kan het weer door de zeebries minder aangenaam zijn aan de kust dan in het binnenland. In de echte zomermaanden daarentegen zal de zeebries voor een welgekomen verfrissing zorgen in de namiddag, als de temperaturen in het binnenland oplopen tot 30 graden of meer (aan zee is het dan bijvoorbeeld 23 graden). Samen met een zeewind komt er ook koelere en vochtigere lucht binnen. In sommige gevallen ontstaat er zo zeemist, wat het einde van een mooie zonnige dag kan betekenen. De Atmosfeer Wetenschappen 13  2 Luchtvochtigheid, wolken en neerslag 2.1. Het verband tussen temperatuur en luchtvochtigheid Onder invloed van de zonnewarmte verdampt er voortdurend water uit zeeën, rivieren, meren, vochtige grond en vegetatie. De waterdamp komt in de atmosfeer terecht en draagt bij aan de luchtvochtigheid. Er zijn verschillende vormen van luchtvochtigheid (uitgedrukt in g/m³): Lucht kan maar een beperkte hoeveelheid waterdamp bevatten. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer waterdamp de lucht kan bevatten, en dus hoe hoger V max is. Voor elke temperatuur bestaat er een maximale vochtigheid. Wanneer de maximale luchtvochtigheid wordt bereikt, is de relatieve luchtvochtigheid (V rel) 100%, en is de lucht verzadigd. De temperatuur waarbij de relatieve vochtigheid in de lucht 100 % bedraagt, is het dauwpunt. De lucht kan dan geen grotere hoeveelheid waterdamp bevatten. Als er toch meer waterdamp in de lucht komt of als de temperatuur van de lucht daalt (zie figuur hieronder), condenseert de waterdamp. In de atmosfeer gaat dit gepaard met vorming van wolken. Een wolk bestaat dus uit minuscule waterdruppeltjes. De Atmosfeer Wetenschappen 14 2.2. Het ontstaan van wolken De belangrijkste oorzaak van wolkenvorming (en neerslag) is dus wanneer de relatieve luchtvochtigheid 100% bedraagt en de lucht verzadigd wordt. Dan condenseert de waterdamp. De temperatuur waarbij de relatieve vochtigheid in de lucht 100 % bedraagt, is het dauwpunt. De overgang van onverzadigde naar verzadigde lucht kan op twee manieren gebeuren: Enerzijds zal de lucht hoe langer hoe meer verzadigd worden wanneer de temperatuur van de lucht daalt (rode pijl). Een voorbeeld hiervan is het opstijgen van lucht tegen een gebergte of in een lagedrukgebied. Anderzijds zal de lucht bij aanhoudende verdamping bij eenzelfde temperatuur hoe langer hoe meer verzadigd raken (groene pijl). Dit gebeurt op plaatsen waar water verdampt of de wind vocht aanbrengt. Om de waterdamp in de lucht te laten condenseren en druppelvorming te krijgen, is het echter niet voldoende dat de lucht verzadigd is! Er moeten zogenaamde condensatiekernen (of aerosolen) aanwezig zijn. Op die kernen condenseren de waterdampdeeltjes, waardoor er een druppel of een ijskristalletje ontstaat. Het zijn de aerosolen (roet, stof, pollen, zeezouten,…) die dienen als condensatiekernen! De vliegtuigstrepen (‘contrails’) in de lucht zijn ook een voorbeeld van condensatie als gevolg van de uitstoot van waterdamp en roetdeeltjes. De Atmosfeer Wetenschappen 15 2.3. Soorten wolken De classificatie van de wolken werd in 1802 geïntroduceerd door Luke Howard, een Britse apotheker die later industrieel scheikundige werd. Hij gebruikte een systeem dat erg lijkt op de manier waarop planten en dieren worden geclassificeerd: met namen die ontleend zijn aan het Latijn. Vandaag wordt dit systeem met enkele aanpassingen nog steeds gebruikt. De wolken worden in drie ‘etages’ ingedeeld. Hoge wolken komen voor boven 6000 m, lage wolken beneden 2500 m. Tussenin zitten de middelhoge wolken. De verschillende wolkengeslachten krijgen een specifieke naam, opgebouwd uit de combinatie van een aantal stamwoorden: stratus (strato-) staat voor gelaagd opgebouwde wolken. cumulus (cumulo-) wijst op verticaal opgebouwde wolken. alto is het voorvoegsel gebruikt voor middelhoge bewolking. cirrus (cirro-) duidt op het veerachtige karakter van hoge bewolking nimbus (nimbo-) betekent ‘wolk’ en geeft het regen-karakter van de wolk aan. Door de combinatie van deze stamwoorden kun je tien hoofdtypes van wolken onderscheiden. Bron: zone 5 De Atmosfeer Wetenschappen 16  2.3.1. Hoge bewolking 2.3.2. Middelhoge bewolking 2.3.3. Lage bewolking De Atmosfeer Wetenschappen 17  2.3.4. Verticale bewolking 2.4. Soorten neerslag Omdat atmosferische omstandigheden sterk verschillen in functie van de plaats op aarde en het seizoen, bestaan er verschillende soorten neerslag. De meest voorkomende vormen van neerslag zijn regen, sneeuw, en hagel. Bij het bespreken van de verschillende soorten neerslag, is het belangrijk te weten dat wolken bijna altijd uit een verzameling van ijskristallen bestaan, want ze bevinden zich in een omgeving met een temperatuur lager dan 0 °C. 2.4.1. Regen Het regent als die ijskristallen smelten op hun weg naar beneden. De lucht tussen de wolk en het aardoppervlak is dan (vanaf een bepaalde hoogte) warmer dan 0 °C. Er wordt gesproken van motregen wanneer de waterdruppels een diameter hebben die kleiner is dan 0.5mm. De Atmosfeer Wetenschappen 18  2.4.2. Sneeuw Het sneeuwt als de ijskristallen vallen en de lucht tussen de wolk en de grond niet warmer wordt dan 0 °C. De verschillende ijskristallen klitten samen en vormen dan sneeuwvlokken. De grootte, vorm en concentratie van de sneeuwvlokken hangen grotendeels af van de temperatuur waarbij ze gevormd worden (denk bijvoorbeeld aan ‘poedersneeuw’ of ‘natte sneeuw’). 2.4.3. Hagel Hagel ontstaat enkel in grote cumulonimbuswolken, waarin stijgende luchtstromen (“updrafts”) en een grote hoeveelheid onderkoeld water voorkomen. We spreken dan van zomerhagel of harde hagel. Hagelstenen worden gevormd wanneer kleine ijs- en sneeuwkristallen terechtkomen in luchtlagen met grote onderkoelde waterdruppels. Het bovenste deel van een buienwolk, waar het meer dan 20 °C vriest, bevat ijskristallen, terwijl het onderste deel, met temperaturen tussen -10 en -20 °C, onderkoelde druppels bevat. Dalende (“downdraft”) en stijgende luchtbewegingen in de wolk jagen ijsdeeltjes door niveaus met veel onderkoeld water. Zo komen ze in botsing met andere onderkoelde druppels en ijs. De onderkoelde druppels zetten zich af op de ijskristallen, waardoor de hagel kan blijven groeien. Wanneer de hagelstenen te zwaar worden om door de stijgende luchtstroom opgetild te worden, of wanneer ze een dalende luchtstroom tegenkomen, vallen ze uit de wolk. Hagelstenen bestaan vaak uit laagjes die afwisselend mat en helder zijn. In het matte deel zijn op grote, koude hoogten de botsende deeltjes of druppels onmiddellijk vastgevroren. In het heldere deel is vloeibaar water op lagere, warmere hoogte ingevangen dat pas later op koudere hoogte bevroren is. Als je een hagelsteen doorsnijdt en de laagjes ijs telt, kun je zien hoe vaak de hagelsteen op en neer is geslingerd. De Atmosfeer Wetenschappen 19 Hagel kan door zijn ontstaanswijze alleen in buien voorkomen en niet in frontale neerslaggebieden (fronten worden in hoofdstuk 5 behandeld). What is hail? How is hail formed and why does it happen? 2.4.4. Korrelhagel Korrelhagel (“sleet”), ook wel winterhagel of zachte hagel genoemd, wordt gevormd in buien bij koud weer, meestal in het winterhalfjaar. Korrelhagel ontstaat wanneer er een laag ‘zachte’ lucht (met een temperatuur van > 0°C) voorkomt tussen 2 lagen koude lucht. De neerslag begint als sneeuw, maar smelt dan tot regendruppels in de warmere luchtlaag. Nadien vriezen ze weer aan in de koude luchtlaag bij de grond, waardoor ze kleine, witte, ondoorzichtige korreltjes vormen die meestal niet groter zijn dan regendruppels waaruit ze gevormd zijn. Deze korrels zijn moeilijk samendrukbaar en springen na de val op. De Atmosfeer Wetenschappen 20  2.4.5. IJzel IJzel (“glaze”) is onderkoelde regen, die bij aanraking van een voorwerp of oppervlakte, in ijs overgaat. De vorming van ijzel lijkt veel op de vorming van korrelhagel, maar de onderste, koude luchtlaag is in het geval van ijzel niet dik genoeg om de regendruppels opnieuw helemaal te laten bevriezen. De regendruppels geraken wel onderkoeld, waardoor ze bij contact met het bevroren oppervlak een ijslaag, en dus ijzel, vormen. IJzelsituaties kunnen voorkomen op het einde van een lange koude periode. De naderende warme lucht zal eerst in de hoogte doordringen (warmtefront, zie hoofdstuk 5) omdat de koude luchtlaag, die zwaarder is, hardnekkig lang aanwezig kan blijven. IJzel kan voor heel gevaarlijke, gladde situaties zorgen op de weg voor voetgangers, fietsers en auto’s, maar ook voor bijvoorbeeld treinen en trams: Glaze ice covers trap Kyiv residents on hills Opmerking: Als er regen valt die niet onderkoeld is maar wel bevriest op de grond, mag er in de meteorologie strikt genomen niet gesproken worden van ijzel, men spreekt dan van aanvriezende regen. Bij deze neerslagvorm vindt bevriezing alleen plaats op voorwerpen die een temperatuur onder 0°C hebben. Meestal worden beide termen echter door elkaar heen gebruikt. Volgende video legt nogmaals het verschil uit tussen sneeuw, korrelhagel, ijzel en regen: Types of Precipitation De Atmosfeer Wetenschappen 21 2.5. Invloed van bewolking op de temperatuur Wolken werken als een isolatielaag: Overdag kaatsen wolken de zonnestraling voor een deel terug naar de ruimte (‘albedo’), zodat de temperatuur minder hoog oploopt. Op een wolkeloze dag wordt er geen zonnestraling gereflecteerd en kan het aardoppervlak dus beter opwarmen. ’s Nachts houden de wolken de warmtestraling van de aarde voor een deel tegen en werken dus als een soort deken, waardoor het minder afkoelt dan wanneer het een wolkeloze nacht zou zijn. Wolken zorgen dus voor een kleinere temperatuurvariatie, door de maximumtemperatuur overdag te verlagen en de minimumtemperatuur ’s nachts te verhogen! De Atmosfeer Wetenschappen 22 Dit effect wordt ook nog eens versterkt door de seizoenen: In de winter vallen de zonnestralen schuin in, waardoor een groter oppervlak dient opgewarmd te worden met een zelfde intensiteit aan zonnestralen: Als er geen wolken zijn in de winter, gaat er gedurende de lange nachten veel warmte verloren door uitstraling (waardoor het bij zonsopgang erg koud kan zijn), terwijl overdag “de zon niet krachtig genoeg is” om de Aarde op te warmen. Het mag dan wel een zonovergoten dag zijn, maar toch kan het blijven vriezen! 2.6. Mist Soms wordt ons weer bepaald door een hogedrukgebied, bijvoorbeeld ten westen van de Azoren of boven Oost-Europa en Rusland. We zagen eerder al dat de lucht daalt in een hogedrukgebied, waardoor de temperatuur van de lucht stijgt, de relatieve vochtigheid vermindert en eventuele wolken oplossen. Hogedruk betekent dus (meestal) helder weer. Toch kunnen er bij hogedruk ook wolken ontstaan, zoals bijvoorbeeld mist (wat eigenlijk niks anders is dan een wolk aan de grond!). Dat kan op twee manieren: 2.6.1. Grondmist Als het ’s avonds en aan het begin van de nacht helder is, kan het aardoppervlak door de uitgestraalde infraroodstraling sterk afkoelen. De onderste luchtlaag die in contact staat met het aardoppervlak zal mee afkoelen. Koude lucht kan minder vocht bevatten en wanneer de afkoelende luchtlaag verzadigd is aan waterdamp, treedt er condensatie op. Er ontstaan kleine De Atmosfeer Wetenschappen 23 waterdruppeltjes die vrij dunne mistbanken vormen: we spreken van grondmist. Er is namelijk weinig uitwisseling tussen de koude lucht onderaan en de warme lucht erboven. Zodra de mistlaag gevormd is, werkt ze als een deken, waardoor verdere uitstraling en dus mistvorming wordt afgeremd. Omdat bij koude temperaturen de lucht minder waterdamp aankan, ontstaat mist vooral in de herfst en winter. Meestal trekt de mist in de loop van de ochtend op omdat het opwarmt. In de winter staat de zon echter zo laag dat de mistbanken moeilijk of niet meer oplossen. Zo ontstaat er een algemene en dikkere mistlaag die soms uren of dagen kan blijven hangen! Voor het ontstaan van grondmist mag er niet te veel wind zijn, anders is er teveel beweging in de onderste luchtlagen, waardoor deze niet gestaag kan afkoelen! 2.6.2. Advectiemist Mist doet zich soms ook voor wanneer er in de winter zachte, vochtige zeelucht over het koude landoppervlak waait. Boven het koude land koelt deze lucht af en condenseert ze. De waterdruppeltjes die zo ontstaan, vormen een mistlaag: advectiemist. Deze mistlaag is veel dikker dan grondmist. Als het niet teveel waait kan advectiemist enkele dagen blijven hangen. De zeemist die we zagen bij de zeebries is een voorbeeld van advectiemist. Grondmist advectiemist De Atmosfeer Wetenschappen 24  3 Invloed van luchtsoorten op het weer De windrichting waaruit de wind komt, is belangrijk voor het weer in België. Wind brengt namelijk lucht mee met bepaalde kenmerken, zoals temperatuur en vochtigheid. We spreken van een luchtsoort (of luchtmassa). Een luchtsoort is een hoeveelheid lucht die lange tijd in eenzelfde gebied verblijft en daarom een bepaalde temperatuur en vochtigheid heeft. Een luchtsoort vormt zich boven een bepaald brongebied wanneer de lucht meerdere dagen of zelfs weken in dat gebied verblijft. Voorbeelden van zo’n brongebieden zijn de Atlantische Oceaan, het Europese binnenland of de Arctische gebieden (dichtbij de Noordpool). Wanneer een luchtmassa haar brongebied verlaat en in West-Europa toekomt, zal deze het weer bij ons bepalen. We maken een onderscheid in de luchtsoorten die België kunnen bereiken: 1. Continentale of maritieme lucht Dit bepaalt de vochtigheid van de lucht. Als een wind zich volledig over het land verplaatst, bevat die weinig of geen vocht. Het is een eerder droge wind, waardoor er weinig of geen neerslag zal vallen. Men spreekt dan van een continentale luchtsoort. Als een wind zich volledig of grotendeels over een zee of een oceaan verplaatst, neemt de lucht onderweg veel vocht op. De lucht wordt vochtig en men spreekt van een maritieme luchtsoort. 2. Arctische, tropische of polaire lucht Dit bepaalt de temperatuur van de lucht. Op het noordelijk halfrond is lucht afkomstig uit het zuiden van tropische oorsprong. Deze luchtsoort brengt relatief warme lucht meer zorgt voor een temperatuurstijging. Arctische lucht is afkomstig van de poolgebieden. Deze lucht brengt relatief koude lucht mee en zorgt voor een temperatuurdaling. Als de lucht afkomstig is uit het oosten of het westen spreek je van polaire lucht. De temperatuur is dan gematigd en afhankelijk van het seizoen. Als we de vochtigheid en de temperatuur combineren, komen we tot zes luchtsoorten die onze streken kunnen bereiken en dus het weer bepalen in België: mA, mP, mT, cA, cP en cT De Atmosfeer Wetenschappen 25  Opdracht: a) Noteer de afkorting van de luchtsoorten in de rechthoekjes op de kaart b) Verbind de luchtsoorten met de kenmerken en de herkomstgebieden Bij de polaire lucht bepaalt het seizoen mee het effect op de temperatuur. Hoe verklaar je dit? Zeeën koelen trager af en warmen ook trager op dan land. Hierdoor zorgt maritiem polaire lucht in de zomer voor koelere temperaturen en in de winter voor zachtere temperaturen. Continentaal polaire lucht zorgt in de zomer voor een temperatuurstijging en in de winter voor een daling. De Atmosfeer Wetenschappen 26  4 Elementen op de weerkaart: de isobarenkaart Luchtdruk en luchtvochtigheid zorgen dus voor het ontstaan van wind en wolken, neerslag en mist. Om (de verandering van) het weer voor te kunnen stellen, wordt gebruikt gemaakt van weerkaarten. Een weerkaart is een kaart waarbij door middel van isolijnen en meteorologische symbolen het weer op een bepaald tijdstip op een schematische manier voorgesteld wordt. De kaart hierboven is een isobarenkaart van West-Europa. Hierop vind je: Isobaren: lijnen die punten met een gelijke luchtdruk met elkaar verbinden. Luchtdrukwaarden (uitgedrukt in hPa) en kernen van luchtdruk Fronten (zie hoofdstuk 5) Gesloten isobaren bakenen kernen van luchtdruk af. Een kern van lage druk begrensd door gesloten isobaren noemt men een minimum, depressie of cycloon. Naar analogie is een kern van hoge druk begrensd door gesloten isobaren een maximum of anticycloon. De Atmosfeer Wetenschappen 27  5 Oefeningen Oefening 1 a) Kleur een windstil gebied op de kaart in het geel. Verklaar waarom hier geen wind is: Het is windstil in de kern van een drukgebied omdat de lucht hier verticaal beweegt b) Noteer een Europees land waar er veel wind zal zijn: IJsland, Sardinië, centraal-Italië, Ierland. c) Hoe herken je een gebied met veel wind op de weerkaart? Als de isobaren dicht op elkaar liggen (= hoge luchtdrukgradiënt) d) Link het land of de stad met de juiste windrichting: Lissabon (Portugal) Oostenwind Schotland Zuidenoostenwind IJsland Noordwestenwind Lviv (Oekraïne) Zuidwestenwind e) Omcirkel de juiste stelling: 1) Boven de Azoren zal het zonnig zijn. 2) Op Corsica en Sardinië kun je nu aangenaam zonnebaden. 3) In de buurt van IJsland is het stabiel weer. 4) Alle stellingen van hierboven zijn correct. De Atmosfeer Wetenschappen 28  Oefening 2 a) Link het land of de stad met de juiste windrichting: Oslo (Noorwegen) Westenwind Parijs (Frankrijk) Noordwestenwind IJsland Noordoostenwind Kiëv (Oekraïne) Zuidwestenwind b) Welke luchtsoort bereikt België? mP (maritiem polaire lucht) c) Welke luchtsoort bereikt de Azoren? mT (maritiem tropische lucht) d) Welke kenmerken draagt de lucht dan? Vermeld temperatuur en vochtigheid. (Let op de datum van de weerkaart!) België: Vochtige en zachte lucht in de winter Azoren: warm en vochtig De Atmosfeer Wetenschappen 29  6 Sleutelcompetenties & Overzicht van de nieuwe begrippen Beheersingsniveau: begrijpen De leerlingen lichten atmosferische processen toe aan de hand van neerslag, SC 09.06 temperatuur en winden en de invloed van deze processen op weerpatronen. neerslag o luchtvochtigheid o wolkenvorming en neerslagvorming winden o drukkernen en isobaren o windkracht en windrichting Absolute De hoeveelheid waterdamp die op een bepaald ogenblik per kilogram lucht luchtvochtigheid aanwezig is. Aerosolen Vaste deeltjes in de lucht zoals roet, zouten, pollen, … Ze spelen een belangrijke rol bij onder andere wolkenvorming. Alto Voorvoegsel gebruikt voor middelhoge bewolking. Anticycloon Kern van hogedruk: >1013 hPa Cirrus Of cirro-. Duidt op het veerachtige karakter van hoge bewolking. Cumulus Of cumulo-. Verticaal opgebouwde wolken. Cycloon Of depressie. Kern van lagedruk: