Hoe een hogedrukgebied in de winter kan zorgen voor smog: subsidentie-inversie uitgelegd

Wat is een subsidentie-inversie?

Momenteel is er ook sprake van een subsidentie-inversie, die wordt veroorzaakt doordat we al een aantal dagen te maken hebben met een hogedrukgebied. Om te begrijpen hoe dit ontstaat, moeten we eerst kijken naar de normale opbouw van onze troposfeer (de laag van de atmosfeer waar bijna al ons weer zich afspeelt). Hier geldt namelijk – en dat herken je wellicht als je ooit in de bergen bent geweest – dat hoe hoger je komt, hoe kouder het wordt. Alleen onder sommige omstandigheden kan dit omdraaien en zijn er delen van de atmosfeer waar de temperatuur juist stijgt als je hogerop komt. Dit noemen meteorologen een inversie, oftewel een omkering van het normale temperatuurprofiel.

Een inversie kan door verschillende oorzaken ontstaan, maar eentje waar we ook deze week mee te maken hebben is de subsidentie-inversie. Deze ontstaat als er sprake is van een krachtig hogedrukgebied. Hogedruk in de atmosfeer ontstaat doordat de lucht daalt. Omdat er steeds meer lucht bijkomt, wordt de luchtdruk hoger. Een gevolg van deze dalende lucht is dat het volume afneemt en de luchtmoleculen meer met elkaar in botsing komen. En hoe meer moleculen met elkaar botsen, hoe warmer het wordt.

Doordat de lucht van bovenaf daalt, is het effect het grootst op de middelste en bovenste luchtlagen. Hier neemt de temperatuur toe, maar de luchtlagen meer richting het aardoppervlak ondervinden minder effect van die dalende lucht. Hier bevindt zich de koudere lucht. De koudere lucht is hierbij zwaarder dan de warme lucht, waardoor er geen menging meer plaatsvindt tussen de luchtlaag dicht bij het aardoppervlak en de hogere luchtlagen. Als een hogedrukgebied langere tijd op één plek blijft, kan de subsidentie ook langer doorgaan, waardoor de inversielaag steeds verder richting het aardoppervlak wordt gedrukt en de onderste laag steeds dunner wordt.

Luchtvervuiling kan zich ophopen

Doordat de onderste luchtlaag nu met name de koude lucht bevat en niet meer kan mengen met de luchtlagen daarboven, raakt de onderste luchtlaag steeds meer vervuild. De luchtvervuiling hoopt zich in de loop van een aantal dagen dan langzaam steeds verder op.

Als je goed kijkt zie je op deze foto aan de horizon precies de onderste luchtlaag onder de inversie. Deze is te herkennen aan de heiige of vies grijzige onderste stukje van de lucht aan de horizon. Dit is de laag waar de luchtvervuiling in kan ophopen.

Luchtvervuiling als gevolg van een subsidentie-inversie is eigenlijk met name in de winter een probleem. Dit komt doordat er in de winter meer wordt uitgestoten: denk maar aan de houtkachels die weer aangaan of het hoger zetten van de verwarming. Hierdoor is er meer uitstoot van fijnstof dan in de zomer. Daarnaast speelt mee dat in het zomerhalfjaar de zon een stuk sterker is. Hierdoor warmt de bodem sterk op, waardoor de onderste luchtlaag dicht bij het aardoppervlak kan opwarmen. Deze warme lucht stijgt vervolgens op en kan zo de inversielaag afbreken.

Zon niet krachtig genoeg om inversie te doorbreken

In de winter is de zon daar niet krachtig genoeg voor, waardoor de onderste luchtlaag kouder blijft dan de luchtlaag daarboven zolang het hogedrukgebied op zijn plaats blijft. Bovendien kan in een echt koude winternacht ook nog veel uitstraling plaatsvinden, waardoor de onderste luchtlaag extra afkoelt. Dit noemen we een stralingsinversie en deze kan flink bijdragen aan een slechte luchtkwaliteit.

Weerballon geeft meer informatie

Momenteel is er dus sprake van een subsidentie-inversie. Dit is goed te zien middels waarnemingen met een weerballon. Hierbij wordt een ballon opgelaten die langzaam opstijgt en de temperatuur op elke hoogte meet. Op onderstaand plaatje zie je de rode lijn naar links bewegen als je hoger komt (dalende temperatuur), maar plots weer naar rechts rond de 1200 meter. Hier warmt de atmosfeer plots sterk op met een stijgende temperatuur, precies de plek waar de inversie zit. Daarna daalt de temperatuur weer met de hoogte. Overigens zie je op de hoogte waar de temperatuur plots toeneemt, het dauwpunt plots afnemen (te herkennen aan de blauwe lijn die naar links beweegt). Dit betekent dat de lucht ook veel droger wordt, nog een kernmerk van dalende lucht onder invloed van een hoge luchtdruk.

Afbeelding gemaakt met Windy.

Zoals gezegd kan dit zorgen voor een sterke luchtvervuiling. Gelukkig is dit momenteel in Nederland (nog) niet aan de orde. Dat komt doordat er voldoende wind staat, die de afgelopen dagen boven land matig of zelfs vrij krachtig was (windkracht 4 tot 5). Dit zorgt ervoor dat er nog veel horizontale (en in mindere mate ook verticale) menging kan plaatsvinden, waardoor de vervuiling zich niet erg ophoopt.