Waarom de ene storm veel inslagen heeft en de andere alleen weerlicht (deel II)

Of er in een onweersbui vooral bliksem tussen de wolken (IC/CC) of bliksem richting de grond (CG) voorkomt, heeft minder te maken met toeval dan je misschien zou denken. Het verschil tussen de soorten ontstaat door zowel de levensfase als een verschillende elektrische gelaagdheid per onweerswolk.

Levensfase

1. Beginfase: in een snel ontwikkelende onweersbui ontstaan grote ladingsverschillen binnen de wolk. De afstand tussen de positieve top en negatieve basis is in deze fase nog veel korter dan de afstand tot de grond. Daarom komen de ontladingen eerst vooral intern voor.
2. Volgroeide fase: wanneer de bui zijn maximale hoogte bereikt, wordt de afstand tussen de verschillende ladingen binnen de wolk relatief groter. De negatief geladen wolkenbasis trekt positief geladen deeltjes op de grond aan. Tijdens deze fase zie je vaak een mix van IC/CC en CG bliksem.
3. Eindfase: convectie neemt af en de updraft, de opstijgende warme en vochtige lucht, verliest zijn drijvende kracht. De positieve lading uit de top van de bui zakt naar beneden of blijft achter in het aambeeld, de platte bovenkant die langer kan blijven bestaan. In beide gevallen neemt de kans op krachtige CG+ bliksem toe.

In een beginnende onweersbui komen vooral IC ontladingen voor, in de volwassen fase een combinatie van IC en CG, en in de eindfase treden krachtige CG+ ontladingen vaker op. Bron: University of Arizona

Hoogte van de wolkenbasis

De hoogte waarop de wolkendruppels beginnen met condenseren tot een wolk bepaalt de weg van de minste weerstand.

1. Hoge wolkenbasis: er is een grote afstand van wolk tot grond. De lucht daartussen werkt als een isolator en elektrische ontladingen gebeuren makkelijker binnen de wolk. Er is dan veel weerlicht te zien. Onweersbuien in de zomer hebben vaak een hoge wolkenbasis.
2. Lage wolkenbasis: de wolk hangt veel dichter boven de grond en de afstand is klein genoeg dat de spanning sneller overslaat naar de aarde. In dat geval zie je meer bliksem die op de grond inslaat. Bij koufronten en herfstbuien is de wolkenbasis vaak lager.
3. Omgekeerde ladingsverdeling: wanneer er onderin de wolk juist meer positieve deeltjes zijn geconcentreerd en bovenin de negatieve, dan komen meer CG+ ontladingen voor.

In wolken met een omgekeerde ladingsverdeling komen CG+ ontladingen vaker voor omdat het positief geladen deel zich dichter bij de grond bevindt. Bron: University of Arizona

Dynamiek en windschering

De combinatie van CAPE en windschering kan ook extra CG bliksem uitlokken.

1. Hoge CAPE: als er veel potentiële energie in de atmosfeer zit, kunnen onweerswolken zeer snel groeien. Er botsen dan meer ijskristallen met bijvoorbeeld korrelhagel, wat extra elektrische lading veroorzaakt.
2. Veel windschering: het veranderen van de windrichting en windsnelheid met hoogte wordt windschering genoemd. Als er veel windschering is, wordt de positieve top van de bui horizontaal verschoven ten opzichte van de lagere delen van de wolk. Daardoor liggen de positieve en negatieve geladen delen niet meer recht boven elkaar. Er is een betere scheiding van ladingen, en CG+ ontladingen vanuit de positieve top kunnen rechtstreeks naast de bui inslaan.

Illustratie van de positief en negatief geladen delen van de onweerswolk, die zich in buien in New Mexico en Florida op ongeveer dezelfde temperatuurniveaus bevinden. In Japanse winterstormen bevindt de negatieve lading zich op een lagere hoogte dan in de zomerstormen. Deze wolk heeft een schuine vorm door windschering, wat het bovenste positief geladen deel verplaatst en meer CG+ ontladingen geeft. Bron: University of Arizona

Het bizarre onweer van 27 juni was vrij rijk aan CG inslagen. Vooral de krachtige CG+ smooth channels werden vaak waargenomen en schudden vele woonwijken op. Die avond speelden een hoge CAPE en veel windschering duidelijk een rol in het aantal CG+ ontladingen. Daarnaast werden, vooral tijdens de enorme nachtelijke buienlijn, de heftigste inslagen waargenomen op het moment dat het toppunt van de onweersbui eigenlijk al voorbij was. De hierboven uitgelegde processen tijdens de eindfase zouden daarom waarschijnlijk ook hebben meegespeeld.