Hoe ontstaan ​​onweersbuien?

01 van 07

onweersbuien

Een volwassen onweersbui, met aambeeld top. NOAA Nationale Weerdienst

Of je nu een toeschouwer bent of een 'spook', de kans is groot dat je het zicht of de geluiden van een naderende onweersbui . En het is geen wonder waarom. Elke dag komen er wereldwijd meer dan 40.000 voor. Van dat totaal komen er alleen al in de Verenigde Staten dagelijks 10.000 voor.

02 van 07

Onweer Klimatologie

Een kaart met het gemiddelde aantal onweersdagen per jaar in de VS (2010). NOAA Nationale Weerdienst

In de lente- en zomermaanden lijken onweersbuien zich als een uurwerk voor te doen. Maar laat je niet misleiden! Onweersbuien kunnen het hele jaar door voorkomen en op alle uren van de dag (niet alleen 's middags of' s avonds). De atmosferische omstandigheden hoeven alleen maar goed te zijn.

Dus, wat zijn deze voorwaarden en hoe leiden ze tot stormontwikkeling?

03 van 07

Onweer ingrediënten

Om een ​​onweersbui te laten ontstaan, moeten er 3 atmosferische ingrediënten aanwezig zijn: lift, instabiliteit en vocht.

Tillen

Lift is verantwoordelijk voor het initiëren van de opwaartse luchtstroom - de migratie van lucht naar boven in de atmosfeer - die nodig is om een ​​onweerswolk (cumulonimbus) te produceren.

Lift wordt op een aantal manieren bereikt, de meest voorkomende is via: differentiële verwarming , of convectie . Naarmate de zon de grond verwarmt, wordt de verwarmde lucht aan het oppervlak minder dicht en stijgt op. (Stel je luchtbellen voor die opstijgen uit de bodem van een pan met kokend water.)

Andere hefmechanismen zijn onder meer warme lucht die een koufront overstijgt, koude lucht die een warmtefront ondergraaft (beide staan ​​bekend als frontale lift ), lucht wordt langs de zijkant van een berg omhoog gestuwd (bekend als orografische lift ), en lucht die samenkomt op een centraal punt (bekend als convergentie .

instabiliteit

Nadat lucht een opwaarts duwtje heeft gekregen, heeft het iets nodig om het te helpen zijn stijgende beweging voort te zetten. Dit 'iets' is instabiliteit.

Atmosferische stabiliteit is een maat voor hoe drijvend lucht is. Als lucht onstabiel is, betekent dit dat het erg drijvend is en dat het, eenmaal in beweging gezet, die beweging zal volgen in plaats van terug te keren naar zijn startlocatie. Als een onstabiele luchtmassa door een kracht omhoog wordt geduwd, zal deze verder naar boven gaan (of als deze naar beneden wordt gedrukt, zal deze verder naar beneden gaan).

Warme lucht wordt over het algemeen als onstabiel beschouwd omdat het, ongeacht de kracht, de neiging heeft om op te stijgen (terwijl koude lucht dichter is en zakt).

Vocht

Lift en instabiliteit resulteren in opstijgende lucht, maar om een ​​wolk te kunnen vormen, moet er voldoende vocht zijn binnenin de lucht condenseert tot waterdruppels net zo het stijgt. Bronnen van vocht zijn onder meer grote watermassa's, zoals oceanen en meren. Net zoals warme luchttemperaturen helpen bij het optillen en instabiliteit, helpt warm water bij de verdeling van vocht. Ze hebben een hogere verdamping snelheid, wat betekent dat ze gemakkelijker vocht in de atmosfeer afgeven dan koelere wateren.

In de VS is de Golf van Mexico en de Atlantische Oceaan zijn belangrijke bronnen van vocht voor het aanwakkeren van zware stormen.

04 van 07

De drie fasen

Schema van een meercellige onweersbui bestaande uit individuele stormcellen - elk in een ander ontwikkelingsstadium. Pijlen vertegenwoordigen de sterke op-en-neer beweging (updrafts en downdrafts) die de dynamiek van onweersbuien karakteriseren. NOAA Nationale Weerdienst

Alle onweersbuien, beide erge, ernstige en niet-ernstig, doorlopen 3 stadia van ontwikkeling:

1. het torenhoge cumulus podium,
2. het volwassen stadium, en
3. het dissiperende stadium.

05 van 07

1. Het torenhoge cumulus-podium

De eerste fase van de ontwikkeling van onweersbuien wordt gedomineerd door de aanwezigheid van opwaartse stromingen. Deze laten de wolk groeien van een cumulus tot een torenhoge cumulonimbus. NOAA Nationale Weerdienst

Ja dat is cumulus als in mooi weer cumulus . Onweersbuien zijn eigenlijk afkomstig van dit niet-bedreigende wolkentype.

Hoewel dit in eerste instantie tegenstrijdig lijkt, moet u dit eens overwegen: thermische instabiliteit (die de ontwikkeling van onweersbuien veroorzaakt) is ook het proces waardoor een cumuluswolk wordt gevormd. Omdat de zon het aardoppervlak verwarmt, warmen sommige gebieden sneller op dan andere. Deze warmere luchtzakken worden minder dicht dan de omringende lucht, waardoor ze opstijgen, condenseren en wolken vormen. Binnen enkele minuten na vorming verdampen deze wolken echter in de drogere lucht in de bovenste atmosfeer. Als dit lang genoeg gebeurt, wordt die lucht uiteindelijk bevochtigd en vanaf dat moment, gaat verder wolkengroei in plaats van het te onderdrukken.

Deze verticale wolkengroei, ook wel an opwaartse luchtstroom , is wat het cumulusstadium van ontwikkeling kenmerkt. Het werkt om bouwen de storm. (Als je ooit een cumuluswolk van dichtbij hebt bekeken, kun je dit echt zien gebeuren. (De wolk begint hoger en hoger de lucht in te rijzen.)

Tijdens de cumulusfase kan een normale cumuluswolk uitgroeien tot een cumulonimbus met een hoogte van bijna 6 km. Op deze hoogte passeert de wolk het vriespunt van 0 ° C (32 ° F) en begint zich neerslag te vormen. Naarmate de neerslag zich ophoopt in de wolk, wordt deze te zwaar voor opwaartse stromingen om te ondersteunen. Het valt in de wolk en veroorzaakt luchtweerstand. Dit creëert op zijn beurt een gebied van naar beneden gerichte lucht dat wordt aangeduid als a downdraft .

06 van 07

2. Het volwassen stadium

In een 'volwassen' onweersbui bestaan ​​een opwaartse stroming en een neerwaartse stroming naast elkaar. NOAA Nationale Weerdienst

Iedereen die een onweersbui heeft meegemaakt, is bekend met het volwassen stadium - de periode waarin aan de oppervlakte windvlagen en hevige neerslag worden gevoeld. Wat misschien niet bekend is, is het feit dat de neerwaartse beweging van een storm de onderliggende oorzaak is van deze twee klassieke onweersweersomstandigheden.

Bedenk dat wanneer neerslag zich ophoopt in een cumulonimbuswolk, deze uiteindelijk een neerwaartse stroming genereert. Welnu, als de neerwaartse stroming naar beneden reist en de basis van de wolk verlaat, komt de neerslag vrij. Een stroom van regen gekoelde droge lucht begeleidt het. Wanneer deze lucht het aardoppervlak bereikt, verspreidt deze zich voor de onweerswolk - een gebeurtenis die bekend staat als de windvlaag voorzijde . Het windvlaagfront is de reden waarom koele, winderige omstandigheden vaak worden gevoeld bij het begin van een stortbui.

Met de opwaartse stroming van de storm zij aan zij met zijn neerwaartse stroming, is de onweerswolk blijft vergroten. Soms reikt het onstabiele gebied tot aan de onderkant van de stratosfeer . Wanneer de opwaartse luchtstromen tot die hoogte stijgen, beginnen ze zich zijwaarts te verspreiden. Door deze actie ontstaat het karakteristieke aambeeldblad. (Omdat het aambeeld zich zeer hoog in de atmosfeer bevindt, bestaat het uit cirrus/ijskristallen.)

Al die tijd wordt koelere, drogere (en dus zwaardere) lucht van buiten de cloud in de cloudomgeving geïntroduceerd door simpelweg te groeien.

07 van 07

3. Het dissiperende stadium

Diagram van een verdwijnende onweersbui - de derde en laatste fase. NOAA Nationale Weerdienst

Na verloop van tijd, naarmate de koelere lucht buiten de wolkenomgeving in toenemende mate de groeiende onweerswolk infiltreert, haalt de neerwaartse stroming van de storm uiteindelijk zijn opwaartse stroming in. Zonder toevoer van warme, vochtige lucht om zijn structuur te behouden, begint de storm te verzwakken. De wolk begint zijn heldere, scherpe contouren te verliezen en ziet er in plaats daarvan slordiger en vlekkeriger uit - een teken dat hij ouder wordt.

Het volledige levenscyclusproces duurt ongeveer 30 minuten. Afhankelijk van het type onweersbui kan een storm er slechts één keer doorheen gaan (eencellig) of meerdere keren (meercellig). (Het windvlaagfront veroorzaakt vaak de groei van nieuwe onweersbuien door te fungeren als een bron van lift voor aangrenzende vochtige, onstabiele lucht.)