Zo wordt de dagelijkse gang van het weer gemeten

Automatische weerstations

Voor het digitale tijdperk werden weermetingen handmatig gedaan. Inmiddels gaat dat wel anders en kan het digitaal en automatisch worden uitgevoerd, heel wat efficiënter! De weersomstandigheden worden gemeten door apparatuur op automatische weerstations (AWS) van het KNMI. De meetinstrumenten doen om de paar seconden een meting en dat wordt opgeslagen in een database. Vervolgens kunnen medewerkers van het KNMI hiervan gebruik maken en wordt het verstuurd naar verschillende afnemers, zoals de waterschappen.

Er staan 34 automatische weerstations op land en 14 in zee. De locatie van de weerstations is bepaald door richtlijnen vanuit de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO), wat betekent dat er een aantal eisen zijn waaraan de plaats moet voldoen. Zo moeten er zo min mogelijk obstakels zich in de buurt bevinden (open ligging) en zijn er verschillende classificaties van de meetinstrumenten op basis van de positie en werking.

Naast automatische weerstations heeft het KNMI een waarnemingsnetwerk opgezet voor weergegevens van vrijwilligers met een eigen weerstation. Ruim 300 vrijwillige neerslagwaarnemers lezen elke ochtend om 9 uur hun eigen regenmeter af en leveren rapport aan het KNMI. Met deze extra gegevens wordt de neerslagkaart aangevuld, wat erg belangrijk is bij bijvoorbeeld zware buien en dreigende wateroverlast.

De meest gebruikte meetinstrumenten

Er zijn talloze instrumenten die weergegevens meten, elk met een eigen functie. Onder andere de huidige windsnelheid, luchtdruk, luchtvochtigheid, temperatuur, neerslag en zonnestraling worden elk tijdstip van de dag in de gaten gehouden. Hieronder volgt een korte uitleg van de meest belangrijke meetinstrumenten.

• Thermometer

De thermometer staat in een thermometerhut of schotelhut en meet de temperatuur op een hoogte van 1,5 meter. Metingen worden zowel in open gebied als op beschutte plaatsen uitgevoerd. Er zijn verschillende soorten thermometers, bijvoorbeeld de kwikthermometer, vloeistofthermometer en weerstandsthermometer. De kwik- en vloeistofthermometers maken gebruik van het feit dat de vloeistof uitzet bij toenemende temperatuur, wat op een schaalverdeling kan worden afgelezen. De weerstandsthermometer berekent de temperatuur afhankelijke weerstand en dat wordt omgerekend naar een temperatuur. De natteboltemperatuur wordt gemeten door een thermometer vochtig te houden. Samen met de temperatuur en luchtdruk kan onder andere het dauwpunt en de absolute vochtigheid worden berekend.

Een thermometer en hygrometer. Bron: Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie

• Regenmeter en neerslagradar

De regenmeter meet de hoeveelheid gevallen neerslag. Het wordt niet hoger dan 50 centimeter opgesteld voor een betrouwbare meting. Een net wat betere neerslagmeting wordt gedaan wanneer de neerslagmeter wordt geplaatst in een kuil van 50 centimeter diep en met een straal van 2 tot 5 meter. In de standaard regenmeter komt een regendruppel eerst op het opvangvlak en via een trechter in de opvangbak. Daar komt geen straling en wordt de verdamping beperkt.

Er zijn ook handmatige regenmeters, bijvoorbeeld de groene huis-tuin-en-keuken-regenmeter. Je leest de regen af in het maatglas en één keer per dag wordt het geleegd. In de zomer is deze minder betrouwbaar omdat het gevoelig is voor verdamping.

Een regenmeter in de Engelse opstelling (in een kuil). Bron: Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie

Voor het waarnemen van neerslag wordt ook de neerslagradar gebruikt. Waterdruppels weerkaatsen het radiosignaal dat de radar uitzendt. De positie van de neerslag wordt bepaald met de tijdsduur tussen het uitzenden van het signaal en ontvangen van de echo. Meerdere radarbeelden achter elkaar brengen het verloop van de intensiteit en locatie van de bui in kaart.

• Anemometer

De windsnelheid en windrichting worden gemeten door een anemometer op een mast van 10 meter hoogte. Ook deze moet zo vrij mogelijk worden opgesteld, zodat het windveld niet wordt verstoord door obstakels. Dat is bijna nooit mogelijk, dus zijn vrijwel alle windmetingen in Nederland wel wat verstoord. Soms wordt een anemometer hoger geplaatst om de invloed van obstakels te beperken en dan worden de gegevens omgerekend naar 10 meter hoogte.

Een cupanemometer heeft drie halve bollen die draaien om de as van de meter wanneer het waait. Met het aantal omwentelingen per seconde kan de windsnelheid worden uitgerekend. Een propelleranemometer werkt op een vergelijkbare manier, maar zijn de cups vervangen door een kleine propeller. Een ultrasone anemometer maakt gebruik van geluidsgolven en berekent zo de windsnelheid en -richting.

Links een propelleranemometer en rechts een cupanemometer. Bron: KNMI

• Barometer

Een barometer meet de luchtdruk door middel van een luchtledig doosje. Door verandering in de luchtdruk drukt het doosje meer of minder in. Daardoor verplaatst de wijzer op een wijzerplaat en kan de luchtdruk worden afgemeten. Stijgt of daalt de barometer snel, dan is dat een teken van een weersverandering.

Barometer met aanduidingen in hPa en mm. Bron: KNMI / Jannes Wiersema

• Hygrometer

Het vocht in de lucht wordt gemeten met een hygrometer. Vaak wordt de relatieve luchtvochtigheid gemeten, maar dat kan ook de absolute vochtigheid of bijvoorbeeld het dauwpunt zijn. De absolute vochtigheid is het aantal gram water per vierkante meter lucht en de relatieve luchtvochtigheid wordt uitgedrukt in procenten. Meestal wordt een haarhygrometer gebruikt, welke de variërende lengte van het haar meet. Een haar vervormt onder invloed van vochtigheid en deze vervorming is omkeerbaar (met een zekere vertraging). Er zijn ook hygrometers met synthetische vezels die de eigenschappen van haar nabootsen zonder bepaalde nadelen.

Een barometer met ingebouwde thermometer en haarhygrometer. Bron: Philip Harris

• Stralingsmeter

Zonnestraling speelt de belangrijkste rol in de verdeling van energie op Aarde. Het is moeilijk om straling precies te meten en daarvoor zijn verschillende instrumenten, zoals de pyranometer en pyrheliometer. Straling wordt onderverdeeld in de inkomende of uitgaande kortgolvige en langgolvige straling. Kortgolvige straling komt direct van de zon en wordt gereflecteerd door het aardoppervlak. Langgolvige straling wordt uitgezonden door stoffen in de atmosfeer en ook door het aardoppervlak. In feite zendt elk object met een temperatuur een bepaalde langgolvige straling uit.

De sensoren van een stralingsmeter kunnen, door verschillende technieken, zowel de kortgolvige als langgolvige straling meten. Daarna kan de netto straling worden bepaald. Volgens het WMO is het zonneschijn wanneer de kortgolvige directe straling groter is dan 120 Watt per vierkante meter. Het KNMI schat de zonneschijn aan de hand van de zonshoogte en globale straling.

Pyranometer meet de zonnestraling. Bron: KNMI

Radiosonde

Naast de metingen op en rond het aardoppervlak, wordt dagelijks door het KNMI een weerballon opgelaten. De weerballon, ook wel radiosonde genoemd, meet de weergegevens hoger in de atmosfeer tot een hoogte van 17 tot 25 kilometer. De metingen van temperatuur, luchtdruk en luchtvochtigheid worden door middel van radiografie naar het weerstation in De Bilt gestuurd. Ook worden de windrichting en windsnelheid berekend met de positie van de radiosonde.

Met de weergegevens van de radiosonde weten meteorologen meer over de toestand van de lucht en stromingen op grote hoogte. Dat is belangrijk omdat wind op grote hoogte veel zegt over het weer van de volgende dagen. Wereldwijd zijn er ruim 500 weerstations die dagelijks een radiosonde oplaten.