Vandaag (maandag) zal hier en daar de zevende ijsdag op rij worden genoteerd. In De Bilt is het Hellmanngetal tot en met zondag 14 februari geklommen naar precies 89 punten en in het noordoosten van het land wordt op de koudste locaties de 150 punten benaderd. Ook viel er voor de verandering weer eens sneeuw in het weekend en is het aantal sneeuwdekdagen landelijk bezien het hoogste sinds de winter van 1979.

Het seizoen schrijdt echter voort en meerdere waarnemers viel het de afgelopen dagen op dat de sneeuw hier en daar toch begon weg te smelten, hoewel de lucht droog was en de luchttemperatuur ruim onder nul lag. In het navolgende verhaaltje praten we u bij over straling, diffuse straling, smelting en sublimatie.

Tussen gas, vloeibaar en vast.

Hoe zit het ook alweer? Een stof kan zich in drie gedaanten voordoen, hij kan vast, vloeibaar of gasvormig zijn. De meeste metalen (kwik uitgezonderd) blijven tot hoge temperaturen vast, terwijl de atmosfeer om ons heen tot bij zeer lage temperaturen gasvormig blijft. Water is echter een stof die daar precies tussenin zit. Gezien het enorme optische verschil tussen vloeibaar en bevroren water (ijs), is het logisch dat in de meeste landen gebruik wordt gemaakt van de temperatuurschaal van Celsius, waarbij het nulpunt ook het vriespunt van zuiver water is. De meeste mensen zijn zeer vertrouwd met de benamingen van de diverse overgangsvormen van waterdamp, naar water en ijs en andersom. Water dat in ijs verandert, bevriest. De omgekeerde overgang noemen we ‘smelten’. De overgang van vloeibaar water naar waterdamp noemen we ‘verdampen’ en de omgekeerde stap ‘condenseren’. Maar ijs (of sneeuw) kan ook rechtstreeks in waterdamp overgaan en dat proces noemen we ‘sublimeren’. De omgekeerde stap is eigenlijk de minst bekende, hoewel de automobilist die zijn voertuig buiten geparkeerd heeft staan, deze tientallen keren per winterseizoen aan den lijve ondervindt. De naam van dit verschijnsel, waarbij waterdamp als ijs (rijp) neerslaat, is niet eenduidig, maar de term ‘verrijping’ wordt het meest gebruikt. De afgelopen tijd heeft de oplettende waarnemer bijna dagelijks alle overgangen tussen waterdamp, water en ijs kunnen zien.

Straling wordt steeds belangrijker.

De sneeuw die in deze vorstperiode viel, viel voor een groot gedeelte als motsneeuw, als kleine vlokjes dus. Daarbij lag de intensiteit vaak net hoog genoeg om het landschap wit te kleuren, maar toch zo laag dat er niet écht een dik sneeuwdek ontstond. In deze tijd van het jaar lengen de dagen steeds sneller en komt de zon dagelijks steeds hoger te staan. Maar ook als wolken de zon aan het oog onttrekken, komt er nog genoeg straling door de wolken heen. Bij helder weer is er veel directe straling, de zon schijnt dan fel, maar dat doet hij natuurlijk ook als er een dik wolkendek hangt en ook ’s nachts. De zon schijnt namelijk altijd, ook al is het achter de wolken of aan de andere kant van de aardbol.

Als het bewolkt is dan is het veel meer indirecte, meer diffuse straling die het aardoppervlak bereikt. Deze straling wordt ook wat meer verstrooid. Het effect van deze straling moet niet worden onderschat en het effect daarvan was vooral de afgelopen dagen goed te zien, dankzij het (zeer) dunne sneeuwdekje, de niet te sterke wind en temperaturen van iets onder nul, de foto’s en de afbeelding hiernaast, geven hiervan een beeld.

Allereerst geeft de grafiek hiernaast een registratie van zondag 14 februari van de Universiteit Wageningen van de straling, verricht op het meetveld bij de Haarweg, vlak buiten Wageningen. Vooral de drie onderste grafieken zijn van belang. De lichtgele en iets donkerder gele lijn tonen respectievelijk de inkomende en uitgaande kortgolvige straling, in Watt per vierkante meter. Vooral rond het middaguur kwam de inkomende straling boven 120 W/m2 en ‘scheen de zon’ volgens de officiële definitie, hoewel in werkelijkheid de zonneschijf ook toen niet te zien was aan de hemel, laat staat dat de zon er zelfs in slaagde een schaduw te werpen. Dit verschijnsel leidde een tweetal weken geleden al tot een hevige discussie op het weerforum ‘Weerwoord’, want hoe is het mogelijk dat een zonneschijnmeter op een bepaalde plaats een aantal zonne-uren aangeeft, terwijl het volgens waarnemers ter plekke een bewolkte dag was waarbij de zon zelfs niet vaag door de wolken heen brak? Eigenlijk is de term ‘zonneschijnuren’ een beetje verouderd en is de meteoroloog daar niet écht in geïnteresseerd. Het gaat immers om de hoeveelheid stráling, al dan niet door directe zonneschijn veroorzaakt, die bepaalt wat de temperatuur zal gaan doen.

Hoe dan ook, aan de grafiek is duidelijk te zien dat er overdag méér straling inkwam dan er uitging, waardoor er een duidelijke positieve stralingsbalans werd gecreëerd (de paarsige lijn). Opvallend is verder dat te zien is dat ook vóór zonsopkomst er sprake was van een positieve balans. Hier was een dik wolkendek de oorzaak, die meer langgolvige straling naar het aardoppervlak straalde. Dat is zichtbaar aan de twee grafieken bovenin, die rond de 300 W/m2 liggen. Daarbij geeft de paarse de inkomende, en de rode de uitgaande langgolvige straling weer.

Smelting, ondanks vorst.

In de foto’s die hiernaast als voorbeeld zijn gegeven, is heel duidelijk te zien dat die diffuse straling, net als bij directe zonnestraling, voorwerpen weet op te warmen tot boven het vriespunt en dat daardoor de sneeuw toch smelt. Deze foto’s zijn allemaal genomen bij luchttemperaturen van rond -2 graden. De foto die woensdag 10 februari is geschoten, is wat dat betreft zeer typerend. Het motsneeuwde de hele ochtend licht en er lag een flinterdun laagje, maar na 10 uur ’s ochtends deed de diffuse straling zijn werk en verdween de sneeuw, maar aan de schaduwkant van de auto’s bleef deze liggen. Ook is te zien dat een donkere auto meer van deze straling oppakt dan het lichte exemplaar in het midden. Daarvan is het dak nog wit, maar zelfs van de donkere auto rechts is aan de schaduwkant – nog net zichtbaar – de sneeuw nog niet gesmolten. Bij de auto’s aan de overkant van de straat is hetzelfde verschijnsel waarneembaar.

De volgende drie foto’s zijn allemaal gisteren (zondag) geschoten. Het bleef de hele dag bewolkt en er viel vrijwel voortdurend motsneeuw, die meestal licht was, maar vooral in de ochtenduren soms wat intensiever. Op de eerste foto is te zien dat op de plekken waar eerst auto’s stonden, de grond begon aan te witten. Een uur later echter, bij ongewijzigde weersomstandigheden, begon de diffuse straling zijn werk te doen en begon de sneeuw te smelten, hoewel het nog steeds motsneeuwde, het geheel bewolkt was en het kwik op -2 graden stond.

Wat aan de stralingsgrafieken aan de Haarweg is te zien is dat met een steeds lager wordende zonnestand in de namiddag, de stralingsbalans geleidelijk opnieuw negatief werd en buiten was het effect na rond 16 uur, ook meteen merkbaar. Tijdelijk viel de sneeuw in wat grotere vlokjes en geleidelijk bleef deze dan ook weer overal liggen, zelfs op het dak van de donkere auto rechts en ook weer op de dakpannen op de voorgrond, waar toch een volle centimeter sneeuw op lag in de vroege ochtend, die daarna vrijwel geheel wegdooide.

De straling zal de komende dagen en weken gestaag verder toenemen en hierdoor zal het voor een eventueel gevormd sneeuwdekje steeds moeilijker worden om zich te handhaven, zelfs als de zon geregeld achter wolken verscholen zit.

Sublimatie, inklinking en verijzing. 

Een ieder weet het wel. Een oud sneeuwdek is veel beter tegen een lichte dooi bestand dan een vers sneeuwdek, zeker als dat luchtig is opgebouwd. Veel sneeuw in ons land, ook als die blijft liggen, is toch vaak natte sneeuw. Deze sneeuw heeft een relatief grote vloeibare waterinhoud, die, als dat water bevriest, de sneeuwlaag behoorlijk ‘weerbarstig’ maakt. Juist deze winter was het aantal situaties echter heel groot waarbij de sneeuw heel droog en luchtig was. Bijvoorbeeld afgelopen woensdag nog, leidde 2 mm neerslag tot een sneeuwdek van wel 5 cm. Een dergelijk luchtig sneeuwdek zal door inklinking en sublimatie, ook bij aanhoudende vorst, vrij snel dunner worden. Als de vorst pas kort geleden is ingevallen en de grond dus nog relatief warm is, kunnen zo door een combinatie van sublimatie en smelting heel aparte vormen ontstaan. De onderste foto’s hiernaast, gemaakt in verschillende winters, geven hiervan een indruk.

Het meest fraaie effect van het niet natuurlijk verouderen van een sneeuwdek is, als iemand door een vers gevallen sneeuwdek loopt. De sneeuw die wordt samengedrukt, smelt gedeeltelijk, maar bevriest ook meteen. Als de sneeuw wordt weggeveegd, zijn de blauwdrukken van die voetsporen soms nog heel goed te zien. Nog extremer was het in de winter van 2003. Nadat er een beetje sneeuw was gevallen, bleef het een aantal dagen flink vriezen en sublimeerde alle sneeuw. De uitzondering waren die plekken waar de sneeuw was samengedrukt door een wandelaar. Uiteindelijk bleven alleen die ‘sneeuwvoetstappen’ over!

Zo is het voor de sneeuwliefhebber niet alleen kommer en kwel als zijn geliefde sneeuwdekje geleidelijk verdwijnt, maar kunnen er ook fraaie verschijnselen worden gezien. Want dat de sneeuw vroeg of laat zal verdwijnen, is een waarheid als een koe.

Bronnen: Meteo Consult, Wageningen Universiteit, eigen archief, weerwoord. Foto’s: Tom van der Spek.