Van regen tot sneeuw: Hoe ontstaat neerslag?

Wolkenvorming

Regen begint met een wolk. Dit begint bij de vorming van een wolk. Wolken vormen bij afkoeling van de lucht, dit is meestal bij opstijgende lucht. Hoger in de atmosfeer is het koeler, en kan de lucht niet zo veel vocht meer bevatten als aan het aardoppervlak. Hierdoor condenseert het water in de lucht tot waterdamp en vormen wolken. Als de wolk zich hoog genoeg in de atmosfeer bevindt, is deze zo koud dat de wolk in plaats van uit waterdruppels uit ijskristallen bestaat. De meeste regen ontstaat op deze manier hoog in de atmosfeer, als ijskernen. Vervolgens valt dit als sneeuw naar beneden. Afhankelijk van de temperatuur van de wolk en de lucht kan dit tot regendruppels smelten.

Condensatiekernen

Watermoleculen zijn zelf niet in staat om samen te komen tot waterdruppels in de wolk. Hierbij zijn kleine deeltjes nodig, ook wel condensatiekernen genoemd. Deze condensatiekernen kunnen deeltjes zijn zoals roet, stofdeeltjes of zelfs zoutmoleculen van de zee die door de lucht zweven. Watermoleculen binden zich aan deze deeltjes, waardoor elke waterdruppel een klein beetje vervuild is. Vervolgens kunnen de waterdruppels ook weer dienen als condensatiekernen. Zo kunnen de druppels groeien.

Neerslag

Neerslag valt pas als de druppels te groot worden om vast te houden in te wolk. Er zijn twee verschillende processen waarin waterdruppels kunnen groeien. Het eerste proces vindt plaats in relatief warme wolken. In deze wolken bevinden zich voornamelijk waterdruppels en geen ijskernen. De waterdruppels zullen gelaagd in de wolk voorkomen. Boven in de wolk relatief grote druppels en onderin kleinere. Wanneer de grotere regendruppels naar de grond vallen, komen ze onderweg de kleinere druppels tegen. Hierdoor smelten ze samen en vallen daarna als een nieuwe, grotere druppel naar de grond. Dit proces heet ook wel het Coalescentieproces.

De andere manier heet het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces, genoemd naar de wetenschappers. Dit proces vindt plaats in hoge koude wolken. Deze bestaan naast waterdruppels ook uit ijskristallen. Deze ijskristallen kunnen vervolgens aangroeien door water uit de waterdruppels te onttrekken. Zo ontstaan grotere ijskristallen, en kunnen grote regendruppels vormen wanneer ze naar de grond vallen. Dit proces is vooral in onze breedtegraad van belang, en minder het coalescentieproces.

Het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces in een wolk. Afbeelding aangepast van: Pearson Prentice Hall.

Deze verschillende processen spelen zich af in verschillende situaties: het coalescentieproces in warmere gebieden in lagere breedtegraad en het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces in hogere breedtegraad in koudere wolken. Voor deze processen om plaats te kunnen vinden, moet de lucht al hoog en verzadigd genoeg zijn om de wolk te vormen. Op verschillende manieren kan de lucht stijgen waardoor er neerslag uit kan vallen. Hieronder zijn de drie hoofdmanieren genoemd: stijgingsneerslag, stuwingsneerslag en frontale neerslag.

Stijgingsneerslag

Op een warme zomerse dag wordt het aardoppervlak verwarmd door de zon. Hierdoor wordt het aardoppervlak veel warmer dan de atmosfeer erboven. Dit is een erg onstabiele situatie, dus gaat de lucht zich verplaatsen om weer tot een stabielere situatie te komen. De warme lucht stijgt op en koelt af. Hierbij condenseert de lucht. Zo ontstaan wolken.

Stuwingsneerslag

Dit soort regen komt het meeste voor in bergachtige gebieden. Wanneer lucht een berg of heuvel tegenkomt, kant het geen kant op anders dan omhoog gestuwd te worden. Hierdoor koelt deze lucht af. Gemiddeld koelt de atmosfeer namelijk wel 6°C af per kilometer stijging. Deze koele lucht kan een stuk minder vocht bevatten dan de warme lucht in het dal. Hierdoor condenseert het. Wanneer de druppels te groot worden, valt het als neerslag.

Frontale neerslag

Een passerend front gaat bijna altijd gepaard met neerslag. In een geval van een warmtefront is dit vaak lichte neerslag of motregen, wat zich langere tijd kan aanhouden. Bij een koudefront kan de neerslag juist heel kort en heftig zijn, omdat hierbij de warmere lucht als het ware omhoog wordt geduwd door het koudefront: vergelijkbaar met hoe een bulldozer zich voortbeweegt en puin omhoog duwt. Wil je meer weten of fronten? Lees dan ook dit artikel.

Verschillende soorten manieren waarop een wolk kan vormen en neerslag kan vallen. Van links naar rechts: stuwingsneerslag, frontale neerslag en stijgingsneerslag. Bron: wikiwand.com

Sneeuw

Zoals al eerder in dit artikel stond, valt de meeste neerslag eerst als sneeuw en smelt daarna als de temperatuur van de lucht hoog genoeg is. Zo valt het als regen op de grond. Wanneer de temperatuur van de atmosfeer echter laag genoeg is, kan de regen weer bevriezen of bevroren blijven, waardoor de neerslag als sneeuw naar beneden valt. Het kan voorkomen dat de sneeuw door een warmere laag in de lucht komt, waardoor het deels smelt. Hierdoor kan er zogenaamde “natte sneeuw” ontstaan. In alle nieuwsberichten valt echter alle sneeuw die in de lucht of op de grond is gesmolten onder natte sneeuw.

Hagel

Hagel ontstaat in sterk verticaal ontwikkelde wolken, met een zeer sterke luchtstroming hierbinnen. Kleine ijskernen kunnen in deze stroming komen, en elke keer als ze omhoog en omlaag in de wolk worden geslingerd, ontwikkelt er om de ijskernen een nieuw laagje ijs. Op deze manier kunnen de kleine ijskernen uitgroeien tot grote hagelstenen.

Vorming van hagel. Bron: Keesfloor.nl

Motregen

Soms is de wolk niet dik genoeg om grote druppels op te leveren. De regen die valt uit de wolk blijft in kleine druppels vallen. Het coalescentieproces werkt dan minimaal. Op deze manier kan er regen vallen, die uit heel veel hele kleine druppels bestaat. Dit is ook wel bekend als motregen. Deze druppels zijn zo klein, dat ze soms niet door de neerslag radar worden herkend als neerslag: op de neerslagradar lijkt het alsof het droog is. Hierdoor is deze regen erg lastig te voorspellen.

Neerslag komt in veel vormen, van zachte motregen tot winterse sneeuw. Deze week zien we dat ook terug met kans op regen, motregen en zelfs sneeuw. Elk type neerslag begint met bijzondere processen hoog in de atmosfeer. Door deze beter te begrijpen, kunnen we niet alleen het weer van nu verklaren, maar ook voorspellen wat ons te wachten staat.