Een kijkje naar de Lifted Index

Hoe hevig pakken buien uit? Daar zijn verschillende parameters voor. We kijken naar de Lifted Index.

Hoe onstabieler de lucht, des te groter de kans op stapelwolken en buivorming. Deze snelle redenering is af en toe in weersverwachtingen te horen en betekent dat er een beduidend temperatuurverschil is tussen de lucht nabij de grond en de lucht hogerop. De crux daarbij is dat het op hoogte relatief koud is, en dichter bij de grond relatief warm. Door dat temperatuurverschil zal lucht gaan stijgen. Opstijgende lucht kan minder water in de gasvorm (dampvorm) bevatten en een deel van het onzichtbaar aanwezige vocht condenseert. Voilà; een wolk begint te ontstaan.

Hoe groter de onstabiliteit, ergo; hoe groter de temperatuurverschillen, des te steviger de buien kunnen uitpakken. Om in te schatten in hoeverre een toekomstige bui veel regen, onweer, hagel en/of windstoten met zich meebrengt, zijn diverse rekenparameters in omloop. Begin juni hebben we een van die parameters onder de loep genomen, de CAPE. Zie hier het
verhaal  . Bij de Cape gaat het om de energie (in Joules per kilogram) die een stijgend luchtpakketje met zich mee krijgt. Nu gaan we kijken we de Lifted Index, een maatstaf die temperatuurverschillen op een bepaalde hoogte in de atmosfeer betreft.

Lifted Index
Deze parameter geeft een indicatie van de stijgingskracht op een bepaald punt in de atmosfeer. Vaak wordt hiervoor het 500 hectoPascal vlak gebruikt, gemiddeld gesproken is dat punt rond 5 kilometer hoogte te vinden. Op dat specifieke punt/vlak wordt gekeken wat het temperatuurverschil is van een stijgend luchtpakketje dat vanaf de grond is opgestegen en de temperatuur van de lucht waar dat ‘pakketje’ in terecht komt. Bij onstabiele luchtopbouw zal het stijgende pakketje altijd warmer zijn dan zijn omgeving, bij stabiele luchtopbouw zal het stijgende pakketje kouder zijn dan zijn omgeving. Bij een stabiele opbouw is de lifted index positief, bij een onstabiele opbouw negatief.

Een voorbeeld. Als het pakketje stijgende lucht een temperatuur heeft op 500 HPA van -10 graden en de omgevingstemperatuur op dat punt -13 graden is, dan wordt de Lifted Index -3.Stevige regen- en onweersbuien worden gevoed door sterk stijgende luchtstromingen. Hoe groter het negatieve getal, des te groter de vaart van de stijgende luchtpakketjes.
Deze parameter wordt ofwel aangegeven als LI, of als K. Als in Nederland de lifted index tussen 0 en min 3 zit, is de lucht onstabiel genoeg voor onweer. Wordt de lifted index tussen min 3 en min 6 berekend dan zijn zware onweersbuien mogelijk. Lager dan -6? Dan zijn het bijna Amerikaans aandoende zware exemplaren.

Hoe gaat het luchtpakketje omhoog?
De lifted index is een theoretische rekenwaarde die uitgaat van een luchtpakketje dat als vanzelf vanaf de grond opwaarts beweegt. In de Temp-grafieken hiernaast is dat ook te zien. Al vanaf de grond is de lucht vandaag en morgen onstabiel en zal er dus stijging van luchtpakketten plaatsvinden.

Vanmiddag stijgt de lucht in Hoogeveen tot ongeveer 4 kilometer hoogte en lijkt op dat punt eventjes tegengewerkt te worden. Zie de eerste TEMP grafiek links naast het verhaal. Het blauwe stukje rond 4 kilometer hoogte is een stabiele zone van een paar honderd meter. Boven 5 kilometer hoogte is de lucht weer onstabiel en vandaar dat er op 500 hPa toch een negatieve LI-index is.

Onthoud dat dit altijd theoretische werkelijkheden zijn! In realiteit hoeft dat stabiele stukje er niet te zijn….. En dan kan een bui inderdaad tot rond 7 kilometer hoogte doorgroeien. De Temp-grafiek voor morgenmiddag in De Bilt geeft geen stabiel stuk aan, maar laat de lucht stijgen tot ruim 7 kilometer hoogte.

De bijbehorende rekenmethode laat het luchtdeeltje daarbij omhoog brengen, droogadiabatisch, tot het verzadigingspunt en dan natadiabatisch verder opwaarts. Om het verzadigingspunt te vinden, het moment waarop een deel van het vocht gaat condenseren en een wolk vormt, wordt de vochtigheid van de onderste delen van de atmosfeer gemiddeld.

Verschillende meethoogten in omloop
Vaak gaat het hier om de temperatuurverschillen op het 500 hPa, maar er zijn ook rekenmethodes waarin je de Lifted Index op een lager niveau in de troposfeer kunt bepalen. Zo is het 500 hPa vlak wat aan de hoge kant voor winterbuien, daar wordt dan ook bij voorkeur een LI-index van 700 hPa gebruikt. Binnen ons eigen Wrf-model wordt zelfs de Lifted Index van de meest bijpassende drukniveaus automatisch bepaald. Het gaat dan om een mix van de vier meest toepasselijke drukvlakken.

Disclaimer
De CAPE en LI zijn omgekeerd evenredig aan elkaar. Dat wil zeggen dat als de Lifted Index afneemt, de CAPE toeneemt. Net als bij de CAPE, is ook de Lifted Index alleen te gebruiken in samenspel met andere rekengegevens, een overall view op de weerkaarten en besef van de complexheid van de atmosfeer. Zo is in deze parameter het aandeel vocht niet inbegrepen en kun je dus zeer lage LI-waarden krijgen (en dus denken aan zware buien), terwijl er niets gebeurt door gebrek aan waterdruppeltjes om de buien te genereren. Ook werkt deze LI-index niet goed bij geforceerde optilling van lucht, bijvoorbeeld als een koufront binnenschuift en de lucht daardoor in stijging gaat. De LI-index is dus vooral van toepassing op vrije convectie, waarbij het proces aan de grond begint en niet op enige hoogte (zeg 1 of 2 km) boven de grond.

Bronnen: Meteo Consult, www.theweatherprediction.com, glossary of meteorology