Drie bijzondere wolkenvormen uitgelegd

Lenticularis

De eerste wolkensoort behoort tot het type ‘golfwolken’. Als een stabiele luchtlaag gedwongen wordt om over een heuvel of berg te stromen, kunnen er golven vormen in de luchtstroming. In plaats van gewoon de vorm van de berg te volgen, blijft de golfbeweging (van het opstijgen) aanhouden en ontstaat een rij staande golven die vrijwel op hun plaats blijven bij een constante windsnelheid en windrichting. Zit er genoeg vocht in de lucht, dan ontstaan er wolken in de toppen van de golven.

Deze wolken kunnen lensvormig zijn en heten lenticularis. Afhankelijk van de hoogte wordt het een stratocumulus, altocumulus of cirrocumulus lenticularis genoemd. De wolken lijken stil te staan, maar de lucht stroomt erdoorheen. De gladde vorm van deze wolken is opvallend. Er kan een stapeling van lenticularis wolken vormen wanneer meerdere vochtige lagen boven elkaar voorkomen (pile d’assiettes). Het kan er spectaculair uitzien met het gekleurde licht van een laagstaande zon.

Lenticularis wolken bestaan uit een groot aantal heel kleine waterdruppeltjes. Hoe kleiner de druppels, en hoe meer er aanwezig zijn, hoe ondoorzichtiger het lijkt. Ook hebben ze een veel gladder oppervlak dan de karakteristieke scherpe randen van een door convectie gevormde wolk.

Lenticularis vormt zich door een golfbeweging van lucht die over een heuvel of berg stroomt, vergelijkbaar met rimpelingen in stromend water achter een steen. In de top van zo'n golf stijgt de vochtige lucht en condenseren waterdruppels, terwijl na de top de lucht weer daalt, opwarmt en verdampt. Onder de golven ontstaat vaak een sterke, rollende luchtwerveling die veel turbulentie veroorzaakt. Afbeelding aangepast van Mount Washington Observatory

Kelvin-Helmholtz wolken

‘Rolwolken’ tonen vergelijkingen met golfwolken, maar bewegen met de wind mee. Soms lijken ze op brekende watergolven. Deze zijn vaak van korte duur en kunnen hooguit een minuut of twee waargenomen worden voordat ze verdwijnen. Brekende rolwolken kunnen vormen aan de bovenkant van mistbanken, maar misschien wel de bekendste variant is de Kelvin-Helmholtz wolk.

Dit type wolk wordt gevormd door schering tussen twee luchtlagen in de atmosfeer. Wanneer de luchtlagen met een verschillende snelheid bewegen, ontstaat er wrijving en worden luchtpakketjes heel lokaal afgeremd of juist versneld. Als de bovenste laag sneller beweegt, kan het de bovenkant van de onderste laag optillen en zo een golvend, rollend patroon vormen. In vochtige lucht kunnen er wolken vormen in de top van elke golf, welke aan de bovenkant breken.

Kelvin-Helmholtz wolken zien eruit als brekende golven in de lucht. Bron: Cloud Appreciation Society

Windschering (wrijving) tussen twee luchtlagen of vloeistoffen die met een verschillende snelheid bewegen kan leiden tot het vormen van brekende golfpatronen. Afbeelding aangepast van SKYbrary

Kelvin-Helmholtz instabiliteit wordt gezien in allerlei soorten vloeistoffen. Het kan overal voorkomen waar twee grenzende vloeistoffen met een verschillende snelheid stromen. Hetzelfde gebeurt terwijl wind over water stroomt: snel bewegende lucht creëert golven op het langzamer stromende water.

Jet Fibres

De meest ingewikkelde van de drie zijn Jet Fibres, een specifieke variant van straalstroomwolken. De straalstroom bestaat uit sterke westenwinden op zo’n 9 tot 12 kilometer hoogte. Straalstroomwolken zijn meestal hoge wolken (cirrus) en bestaan vaak uit rollen door windschering veroorzaakt door het snelheidsverschil tussen de straalstroom en de omringende lucht. De ijskristallen van deze wolken worden meegevoerd door de krachtige stroming en zodoende kan een straalstroomcirrus zich in lange stroken tot aan de horizon uitstrekken.

Jet Fibres op 4 augustus boven Nederland en Duitsland. Bron: Zoom.earth

Voor het ontstaan van Jet Fibres, ook wel cirrusstrepen genoemd, zijn stijgende luchtstromen cruciaal. Ze kunnen ontstaan achter een koufront of in de buurt van een warmtefront waar de warme luchtlaag omhoog glijdt. In beide situaties stijgen luchtpakketjes op en wordt er veel vocht hoger in de atmosfeer gebracht.

Jet Fibres worden meestal geassocieerd met jetstreaks – stroomversnellingen in de straalstroom. Luchtdeeltjes versnellen en vertragen plotseling wanneer ze de jetstreak in- en uitstromen, waardoor complexe dynamiek ontstaat en stijgbewegingen ontstaan. Daarnaast zorgt verticale windschering voor turbulentie op kleine schaal. Wanneer de luchtdeeltjes voldoende worden opgetild, ontstaan ijskristallen die over grote afstanden kunnen worden getransporteerd.

Turbulentie door verticale windschering bij de straalstroom kan leiden tot het vormen van Jet Fibres. Afbeelding aangepast van EUMeTrain