Waar komt de wind vandaan?

Zonkracht als brandstof voor de motor

De zon verwarmt de aarde niet gelijkmatig. Rond de evenaar valt de zonnestraling vrijwel loodrecht, waardoor het aardoppervlak en de lucht erboven daar intensiever opwarmt. In de polaire gebieden is de invalhoek schuin, waardoor energie uitgespreid wordt over een groter gebied. Verschillen in energie zorgen voor drukverschillen in de atmosfeer: warme lucht stijgt, waardoor op het oppervlak een onderdruk ontstaat. Lucht uit omliggende hogere drukgebieden stroomt naar dit tekort. Dat is wind. Zo wordt de ene soort energie (warmte) omgezet in bewegingsenergie (wind) in de atmosfeer, met zonkracht als brandstof voor de (atmosferische) motor.

Globale windpatronen

Wanneer de aarde wordt verwarmd, stijgt warme lucht op. Hierdoor ontstaat er een tekort aan lucht aan het aardoppervlak dat moet worden opgevuld. De wind is de stroming van lucht van gebieden met hoge druk naar gebieden met lage druk. Zo ontstaan er min of meer vaste locaties op aarde waar zich een lagedrukgebied bevindt en waar de lucht samenkomt. Dit wordt ook wel een convergentiezone genoemd. De bekendste is de Intertropische Convergentiezone (ITCZ), die rond de evenaar ligt. Dit tekort aan lucht bij de evenaar moet worden opgevuld. Zo stroomt er vanuit de subtropische breedtes richting de evenaar. Eenmaal aangekomen bij de convergentiezone kan de wind maar één kant op: omhoog. Zo kan dit systeem zich versterken en er lagedrukgebieden vormen. Hierdoor stijgt de lucht op bij een lagedrukgebied, wat vervolgens condenseert en wolken vormt waar regen uit kan vallen. Daarna stroomt de lucht op grote hoogte weer terug richting de polen. Zo ontstaan er verschillende “cellen” van lucht rondom de aarde:

• De Hadley-cel (0°–30°): warme lucht stijgt op bij de evenaar, stroomt op hoogte naar hogere breedtes en daalt bij de subtropen.
• De Ferrel-cel (30°–60°): ontstaat door botsingen tussen warme en koude luchtmassa’s.
• De Polaire cel (60°–90°): koude lucht daalt bij de polen en stroomt richting lagere breedtes.

Globale circulatiepatronen. Bron: Harvard.edu

De Wet van Buys Ballot

Echter is er iets bijzonders aan de hand: De lucht stroomt niet rechtstreeks van hoge- naar lagedruk, zoals je misschien zou verwachten. Hoe zit dit? Dit komt door de draaiing van de aarde: hierdoor waait de wind nooit rechtstreeks van hoge- naar lagedruk, maar gaat dit altijd met een afwijking. Dit heet ook wel het Corioliseffect. Deze afwijking is op het noordelijk halfrond naar rechts, en op het zuidelijk halfrond naar links, kijkend met de wind in de rug. Dit verschijnsel is vastgelegd in de wet van Buys Ballot, genoemd naar de ontdekker en de oprichter van het KNMI. Door het Corioliseffect en de Wet van Buys Ballot cirkelt de wind om hoge- en lagedrukgebieden in plaats van er recht op af te stromen

Waarom waait het harder boven zee?

Toch zijn er plekken waar het harder waait dan andere. Zo waait het vaak harder aan de kust, en midden op de volle zee. Doordat er boven zee minder wrijving is, wordt de wind minder afgeremd. Het effect van heuvels, bomen en open zee is goed te zien op bijvoorbeeld Global Wind Atlas. Zo kan het tot wel 10 m/s harder waaien op open zee dan op bijvoorbeeld de Veluwe.

Waarom waait het voordat het gaat regenen?

Veel wind of een storm gaat vaak gepaard met regen. Wanneer de atmosfeer onstabiel is, waait het vaak harder. Dit zorgt ook voor het ontstaan van wolken en buien. Hierbij kunnen verschillende luchtsoorten (warme en koude lucht) met elkaar botsen, waardoor de warme lucht omhoog wordt gestuwd. Vervolgens koelt deze lucht af en condenseert, waardoor er wolken vormen en het gaat regenen. Door de toenemende drukverschillen rond het front trekt de wind aan.

Een andere reden van veel wind bij regenbuien zijn valwinden. Bij valwinden komt er lucht van grote hoogte naar het aardoppervlak. Niet alleen dicht op de aarde, maar ook op grote hoogte waait het. Hier vaak nog harder, omdat het hier niet wordt afgeremd door obstakels. De lucht op deze hoogte kan plotseling naar beneden worden verplaatst in een bui. Hierdoor ontstaan flinke windvlagen, en de wind neemt plotseling sterk toe. Dit kan gevaarlijk zijn en ook schade opleveren.

Wind en de herfst

In de herfst worden de temperatuurverschillen tussen het noordelijk halfrond en de tropen steeds groter. Hierdoor ontstaan grote lagedrukgebieden die veel wind veroorzaken. Stormen zijn dan ook niet ondenkbaar in dit seizoen. Toch komt het ook vaak voor dat het rustig herfstweer is, zoals afgelopen week. Weinig wind, miezer of mist past dan ook goed in dit plaatje. Wind is dus het resultaat van een complex samenspel tussen zon, lucht en aarde. Onder andere in de herfst, wanneer de temperatuurverschillen groot zijn, is dit vaak goed te merken.