HOOFDSTUK 16  
ONWEERSTORINGEN


De onweersbuien die in het zomerhalfjaar de meeste schade veroorzaken, vergezeld gaan van de zwaarste windstoten, de hevigste regen of de grootste hagelstenen genereren of gekarakteriseerd worden door het hoogste aantal bliksemontladingen, maken gewoonlijk deel uit van een groter, georganiseerd geheel. Meteorologen duiden zo'n onweersstoring meestal aan als 'Mesoscale convective system', afgekort MCS. Zo'n MCS bestaat uit verscheidene onweersbuien, georganiseerd in een lijnvormig of cirkelvormig patroon en van boven overdekt met een omvangrijk rond of ovaal scherm van gelaagde bewolking. Enkelvoudige onweersbuien hebben horizontale afmetingen van zo'n 10 km en zijn ongeveer een half uur actief. MCS's daarentegen zijn groter en leven langer: ze hebben een omvang van 100-1000 km en kunnen zich 6-12 uur handhaven.


Figuur 1 (LINKS): METEOSAT satellietbeeld van een zwarebuienlijn boven Nederland, 7 juni 1997. De temperatuur van de toppen van de buien is aangegeven met een kleurcode. In het groene gebied ligt de temperatuur tussen -66 en -67 graden.
Figuur 2 (RECHTS): Beeld van de KNMI neerslagradar in Den Helder, 7 juni 1997, 1330 UTC. Boven Zuid-Holland bevindt zich in de lijnstructuur een boogecho. Bijbehorende animatie is zichtbaar als de muis op de afbeelding wordt gebracht.

Zwarebuienlijnen

Sneltrekkende onweersbuien die deel uitmaken van een lijnvormige storing, noemt men zwarebuienlijnen (Engels: sqall lines). Op radarbeelden is de lijnvorm gemakkelijk te herkennen. De zwarebuienlijnen treden vaak op in de zogeheten warme sector van depressies. De warme sector is het gebied met relatief warme lucht dat zich bevindt tussen het warmtefront en het koufront van een depressie; de squall line bevindt zich gewoonlijk 100-300 km vr het koufront.

Zwarebuienlijnen vormen de meest voorkomende variant van de MCS's; ze komen voor in de maanden mei tot en met september. Het verschijnsel kan zich op elk moment van de dag voordoen; er is dus geen voorkeur voor een bepaalde periode van de dag, al zullen ze in de namiddag meestal actiever zijn. Kennelijk is dit type weer gekoppeld aan processen in de bovenlucht en speelt de dagelijkse gang van de temperatuur en van de opwarming van het aardoppervlak geen rol.

In de radarbeelden van zwarebuienlijnen treden soms boogvormige segmenten op; daar treedt het zwaarste weer op. Deze zogeheten 'boogecho's' kunnen ook voorkomen als afzonderlijk systeem; ze zijn betrekkelijk klein: 20-120 km. Figuren 2 en 3 tonen voorbeelden van zwarebuienlijnen met boogecho's. Zo trok in de ochtend van zaterdag 7 juni 1997 een lijnvormige onweersstoring van zuidwest naar noordoost over Nederland. Op het satellietbeeld (figuur 1) valt vooral het omvangrijke scherm aan de bovenzijde op; de lijnstructuur is daardoor op dat beeld niet zichtbaar. Op het radarbeeld (figuur 2) is de lijnvormige structuur wel duidelijk te zien; boven Zuid-Holland bevindt zich een boogecho. Andere voorbeelden van boogecho's boven Zuid-Holland zijn te zien op de radarbeelden van 4 en 8 juni (eerste pinksterdag) 2003 (figuur 3ab).


LINKS: Figuur 3a: Gecombineerd beeld van de KNMI neerslagradars in De Bilt en Den Helder. 4 juni 2003, 1445 UTC. Boven Zuid-Holland bevindt zich in de lijnstructuur een boogecho. Het beeld komt uit de animatie hieronder.
RECHTS: Figuur 3b: Gecombineerd beeld van de KNMI neerslagradars in De Bilt en Den Helder, 8 juni (eerste pinksterdag) 2003, 815 UTC. Boven Zuid-Holland bevindt zich in de lijnstructuur een boogecho. In de figuur is tevens informatie opgenomen van het KNMI-bliksemdetectiesysteem. Het beeld komt uit de animaties hieronder.



Onweersbuienclusters

Een tweede type MCS dat geregeld in Nederland voorkomt, is het onweersbuiencluster (Cumulonimbus cloud cluster). Onweersbuienclusters komen relatief vaak voor in de late avonduren. Kennelijk kost het de onweersbuien enige tijd om zich te organiseren tot een onweersbuiencluster en loopt de ontwikkeling daarvan dus enkele uren achter op de dagelijkse gang. Hoewel in onweersclusters ovale vormen domineren, zijn soms tevens lijnvormige substructuren te onderkennen. Zo'n onweersbuiencluster trok op 20 juni 2002 in de nanacht en vroege ochtend over Nederland, wat gepaard ging met een grote onweersactiviteit (figuur 4). Nog weer grotere onweersbuienclusters staan bekend als Mesoscale convective complex (MCC). Om de in Nederland uiterst zeldzame status van MCC te bereiken moet een onweersbuiencluster aan een aantal extra eisen voldoen voor wat betreft horizontale uitgestrektheid, verticale ontwikkeling en levensduur.


Figuur 4. Gecombineerd beeld van de KNMI neerslagradars in De Bilt en Den Helder en het KNMI-bliksemdetectiesysteem (alleen mouse-off), 20 juni 2002, 300 UTC. Een onweersbuiencluster trekt op dat moment van zuid naar noord over Nederland.

Noodweer

Veel MCS's brengen noodweer teweeg, maar strikt noodzakelijk is dit niet. Elementen van noodweer zijn: zware windstoten, grote hagelstenen, zwaar onweer (gemeten aan het aantal bliksemontladingen per minuut), zware regenval, lokale overstromingen en mogelijk zelfs windhozen. Er blijkt dat de kansen op verschillende typen noodweer bij zwarebuienlijnen anders verdeeld zijn dan bij onweersbuienclusters. Voor wat betreft hagel zijn de verschillen niet zo groot. Zwarebuienlijnen blijken echter vaker windstoten op te leveren, terwijl ook de kans op een windhoos groter is. Ze trekken meestal te snel over om overvloedige neerslag en overstromingen teweeg te brengen. Onweersbuienclusters worden gekenmerkt door meer bliksemontladingen, brengen grotere hoeveelheden en intensievere neerslag en geven vaker aanleiding tot overstromingen. Het aantal dagen per jaar met door onweer veroorzaakt noodweer is overigens beperkt. In Nederland treden verschijnselen als zware regen (meer dan 80 mm op een dag), zware buien (meer dan 25 mm regen in een uur), grote hagelstenen (2,5 cm of meer in diameter) en windhozen elk ongeveer 2 dagen per jaar op. Dat gebeurt dan vooral in de maanden mei tot en met augustus. Met onweer samenhangende windstoten van 20 m/s of meer komen gemiddeld op 11 dagen per jaar voor. Landelijk zijn er jaarlijks ongeveer 100 000 blikseminslagen en 108 onweersdagen.

LINKS: Figuur 5: METEOSAT satellietbeeld infrarood van onweersbuienclusters boven Nederland en Duitsland, 20 juni 2002, 300 UTC, dus hetzelfde tijdstip als figuur 4. De temperatuur van de toppen van de buien is aangegeven met een kleurcode: wit of kleur kouder dan -30; paars, geel, oranje, bruin: kouder dan -50.
RECHTS: Figuur 6: Onweersbuienclusters boven Nederland en Duitsland, 20 juni 2002, 543 UTC. Zichtbaarlichtbeeld van de Amerikaanse weersatelliet NOAA 14. Rechtsonder in beeld waait Saharazand naar het noorden. Zet de muis op de figuur voor het bijbehorende infraroodbeeld.

Verwachtingen en waarschuwingen

Tijdens het opstellen van weersverwachtingen en eventuele waarschuwingen in situaties met onweersstoringen, moeten de meteorologen een antwoord zien te vinden op vier vragen:

- moet er boven Nederland of het gebied of de locatie waarvoor de verwachting geldig is, rekening gehouden worden met buien?
- zo ja, gaat het om zware buien?
- als er onweer komt, welk type buien of storingen is dan het meest waarschijnlijk?
- als het onweer noodweer teweeg brengt, welke weersverschijnselen zullen dan optreden?

Om buien te krijgen dient aan ten minste drie belangrijke voorwaarden zijn voldaan. Allereerst moet de atmosfeer onstabiel zijn opgebouwd. Verder is een voldoende dikke laag vereist met warme, vochtige lucht die zich onderin de atmosfeer of op enige hoogte bevindt. Tenslotte moet er een mechanisme voorhanden zijn dat de lucht kan optillen om zo de voor het ontstaan van onweersbuien benodigde stijgbewegingen in gang te zetten. Op basis van actuele weerwaarnemingen en recente producten van atmosfeermodellen beoordeelt de meteoroloog of aan deze voorwaarden is voldaan. Daarnaast zijn er producten van statistische modellen die, uitgaande van een gegeven weersituatie, de kans op onweer geven gedurende een bepaald tijdvak en in een gegeven gebied of op een gegeven locatie.

<< Radaranimatie, 20 juni 2002. (links en rechtsboven)

Meer informatie over zwaarte van de buien en de aard van de onweersstoringen ontleent de meteoroloog aan gegevens over het verloop van de temperatuur en de wind met de hoogte boven Nederland en in de aangevoerde lucht. Deze informatie is beschikbaar in diagrammen, waarin de radiosondepeilingen van de weerballonnen zijn geplot; daarnaast worden ook profielen gebruikt, ontleend aan producten van atmosfeermodellen. De profielgegevens worden soms vertaald naar een eenvoudig getal. Zo'n getal wordt onstabiliteitsindex genoemd en wordt gebruikt als maat voor de kans op optreden van onweer of voor de potentie voor noodweer. Sommige onstabiliteitsindices geven aan hoe sterk het contrast is tussen warme, vochtige lucht onderin de atmosfeer en koudere, drogere lucht op ruim 5 km hoogte. Andere geven aan hoeveel energie de opstijgende lucht ter beschikking staat om verder door te stijgen naar de tropopauze en zo bij te dragen aan de ontwikkeling van een zware bui. Combinatie van onstabiliteitsgetallen met het verloop van windrichting- en snelheid met de hoogte maakt het mogelijk zwaarte en type onweerssyteem gedetailleerder te verwachten.

Daarnaast kent de meteoroloog de weersituaties waarin MCS's kunnen optreden. Een daarvan staat bekend als de Spaanse pluim. In deze weersituatie ligt er een koufront tegen de westkusten van Schotland, Wales, Bretagne en Spanje. Voor dit front uit bevindt zich een 'pluim' van warme vochtige lucht, die zich uitstrekt vanaf de Sahara of Spanje tot aan Oost-Engeland of Nederland. Onweersstoringen die daarin boven Spanje of Zuid-Frankrijk ontstaan, kunnen worden meegevoerd naar onze omgeving en hier uitermate actief zijn. Als er extreem weer aankomt, geeft het KNMI een weeralarm uit.

Dat is het geval als zeer zware windstoten worden verwacht met over 3 seconden gemeten windsnelheden van meer dan 100 km/h. Een weeralarm wordt ook van kracht bij zwaar onweer met talrijke onweersontladingen en eventueel (zeer zware) windstoten, slagregens, wolkbreuken of hagel.

Literatuur

Dong Hognian, 1993, A synoptic climatology of convective weather in The Netherlands, Wetenschappelijke rapporten; WR 93-04, De Bilt, KNMI.
Floor, K. & H. Geurts, 2003, Weeralarm en gevaarlijk weer, Zenit 30 (11), november 2003.
Groenland, R., 2001, De bow-echo van 7 juni 1997, Meteorologica 10 (4), december 2001.
Haven, M. van der, 1996, Mesoschaal convectieve systemen in Nederland, Meteorologica 5 (3), oktober 1996.
Laing, A.G., 2003, Mesoscale convective systems; in: Holton, J.R., Curry, J.A. & Pyle, J.A., Encyclopedia of Atmospheric Sciences, Vol 2, 509-520 Amsterdam, Academic Pres


Kees Floor, Zenit, juni 2004.