Wolk (meteorologie)

Een wolk is in de aardse atmosfeer een op het oog samenhangende verzameling van merendeels zwevende waterdruppeltjes of ijskristalletjes of een combinatie hiervan. De waterdruppeltjes en ijskristalletjes ontstaan door condensatie of verrijping van onzichtbare waterdamp daar waar de relatieve luchtvochtigheid boven de 100% is gekomen.

Cumulus-wolken.

Ontstaan

Wolken ontstaan in vele gevallen in opstijgende lucht. Dat kan op een spontane manier maar gebeurt vaker op een geforceerde manier. Op een spontane manier ontstaan stapelwolken, vaak als vanaf de grond warmere lucht in thermiekbellen, met een snelheid tot wel 10 m/s (36 km/u), opstijgt in iets minder warme lucht. De relatief warme lucht in de bel is lichter en zal bij het opstijgen door de dalende druk steeds verder afkoelen, (ca. 10°C per kilometer hoogte). Hierdoor stijgt de relatieve vochtigheid van de lucht in die bel naar 100%; immers koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warmere. Vanaf 100% condenseert de waterdamp op zeer kleine stofdeeltjes, aerosolen of condensatiekernen genoemd. Vanwege de enorme aantallen zijn de minuscule druppeltjes (0,001 - 0,1 mm doorsnede) toch zichtbaar: we zien het wit van de wolk. De druppeltjes vallen (heel) langzaam (van 1 cm/uur tot 1 m/uur) tegen de omhoogstromende lucht in van de wolk. De wolk zelf valt alleen als de luchtvochtigheid van een samenhangende vochtige luchtstroming ook op de grond boven de 100% blijft. Dit fenomeen is in de bergen waar te nemen.

Zolang de lucht in de wolk blijft opstijgen, blijft de wolk vanaf de basis af groeien. Zweefvliegers zoeken zulke opstijgende lucht op door, met name na een koudefront, onder wolken te gaan vliegen. De wolk kan onder gunstige omstandigheden met wel 10 m/s in de hoogte groeien, wat op grote afstand slecht zichtbaar is. De (groeiende) wolk eindigt aan de boven en zijkant omdat daar de lucht te weinig water bevat, beter: de relatieve luchtvochtigheid onder de 100% ligt. De lucht is daar droger. De grens van een wolk wordt dus bepaald door het vochtgehalte van de lucht waarin de waterdamp zich bevindt. Deze grens verandert voortdurend omdat de luchtcondities zich voortdurend veranderen. De wolk is dus geen voorwerp, want niets houdt de druppeltjes bijeen. Een zuchtje drogere lucht kan zo een gat slaan in een wolk. Als een stuk wolk droge lucht binnendrijft, kan hij binnen 5 minuten geheel verdwenen zijn. Een wolk is dus een groter samenhangend gebied waar blijkbaar de luchtvochtigheid groter dan 100% is.

Veel wolken ontstaan door opglijding en afkoeling van een warme luchtlaag tegen een koudere laag. Dit gebeurt op grootschalige wijze bij fronten die we vooral in de omgeving van een lagedrukgebied vinden. Daarnaast kunnen wolken ontstaan door zeer langzame stijging van lucht boven grote oppervlakken, door afkoeling van lucht die over een koud oppervlak stroomt (bijvoorbeeld na een periode van winterse kou waarbij het aardoppervlak sterk is afgekoeld), door verdamping uit een onderligging wateroppervlak of door menging met andere lucht. Op deze wijzen ontstaat dikwijls lage bewolking.

Ook worden wolken voor een klein deel gevormd door vliegtuigen. Wanneer men een vliegtuig op grote hoogte ziet vliegen kunnen er witte lijnen achter het vliegtuig aangetroffen worden. Dit noemt men condenssporen of vliegtuigstrepen.

De kleur van wolken

Zonlicht schijnt door de wolken. Wolken zijn doorgaans wit of lichtgrijs van kleur. Dit komt doordat de gecondenseerde waterdamp en/of ijskristallen waar een wolk uit bestaat, een groot deel van de zonnestralen die erop schijnen reflecteren en verstrooien. Dit gebeurt over het gehele kleurenspectrum vrijwel even sterk waardoor de overheersende kleur wit is. Wolken kunnen echter ook donkergrijs of zelfs zwart aandoen, in de eerste plaats kan dat zijn door gezichtsbedrog: een wolk tegen een zeer lichte achtergrond lijkt donkerder dan tegen een donkere achtergrond. Verder kunnen wolken (donker)grijs aandoen als zij vanuit het perspectief van een waarnemer gezien gedeeltelijk of geheel het zonlicht blokkeren. Delen van een wolk kunnen ook donker lijken door interne schaduwwerking of door de schaduw van een wolk op grotere hoogte. Als laatste kan een wolk nog grijs aandoen doordat deze semitransparant is, zodat je door de wolk heen de blauwe hemel ziet. Dit effect doet zich vooral voor bij wolken met weinig waterinhoud of wolken die hoofdzakelijk uit ijskristallen bestaan.

Onder bepaalde omstandigheden kunnen wolken ook andere kleuren aannemen, zo kunnen wolken in de avondzon een fel rood uiterlijk krijgen. Dit komt doordat de zonnestralen dan een langere weg moeten afleggen door de atmosfeer, waarbij vooral het blauw uit het kleurenspectrum verstrooid wordt. Wat overblijft is hoofdzakelijk het rood en geel. De meest ongewone kleur voor een wolk is groen, omdat daarvoor zowel het rood als het blauw uit het spectrum gefilterd moet zijn. Dit kan gebeuren als een grote hoeveelheid water van achteren door rood licht beschenen wordt, bijvoorbeeld bij een laag staande zon. Aangezien water hoofdzakelijk het rood absorbeert en het blauw al verstrooid is in de atmosfeer door de langere weg die het zonlicht heeft afgelegd, blijft groen als restkleur over.

Oplossing en neerslag

Wolken verdwijnen door verdamping in drogere lucht, door 'uitregenen' of door verdampen en oplossen doordat de lucht dalende bewegingen ondergaat, vaak onder invloed van bijvoorbeeld een hogedrukgebied.

Grote wolken bevatten zeer veel druppeltjes en druppels en daarmee heel veel water. Wolken kunnen daardoor vele duizenden tot miljoenen kilogrammen wegen. Doordat het gewicht verdeeld is over doorgaans hele kleine druppeltjes die maar heel langzaam vallen in opstijgende lucht, valt de zware wolk niet zomaar naar beneden. Dit gebeurt pas als de druppels groot genoeg worden om ondanks de opstijgende lucht toch naar beneden te vallen: het regent dan.

Uit een wolk kan neerslag vallen. In Nederland en Vlaanderen is dat meestal regen, soms sneeuw, hagel of ijsregen. Neerslag begint in de wolk meestal als sneeuw. Op weg naar beneden smelt de sneeuw meestal (omdat de lucht op weg naar beneden warmer wordt), en komt dan als regen op de grond. Komt de regen op zijn tocht naar beneden aansluitend nog eens in een koudere luchtsoort terecht, dan kan de regen weer bevriezen of onderkoeld raken en aansluitend als hagel, korrelsneeuw of ijsregen naar beneden komen.
Soms bereikt de regen de grond niet, maar verdampt onderweg. We zien dan vaak zogenaamde valstrepen (virga) onder de wolken hangen, die het aardoppervlak niet raken.

Zo kunnen gigantische, tot 10 km hoge wolken in 20 minuten leegregenen (wolkbreuk).

Onweer

In een buienwolk of Cumulonimbus kunnen zeer sterke elektrische spanningen ontstaan waartegen de isolerende lucht geen weerstand meer biedt en de doorslagspanning van de lucht wordt overschreden. In het laboratorium zou dan een vonk overspringen, maar in de wolk ontstaat een kettingreactie die bestaat uit een soort lawine van elektronen wat uitmondt in een bliksemontlading (bliksem).

Classificatie

De Britse apotheker Luke Howard maakte in 1802 een wereldwijd geaccepteerde classificatie van wolken. Hij gebruikte hiervoor een systeem dat erg leek op het classificatiesysteem van planten- en dierensoorten dat Linnaeus al eerder ontwierp. Hij ontleende de namen voor de verschillende wolken aan het Latijn. Sinds 1802 hebben er verschillende wijzigingen plaatsgevonden in het systeem van Howard.

Het belangrijkste kenmerk voor de determinatie is de hoogte van de wolk. In de praktijk is het niet zo gemakkelijk om de hoogte van een wolk vast te stellen. Elke hoogte heeft zijn specifieke wolkensoorten. Zo kun je ook andersom van bepaalde bekende wolkentypen de hoogte van de wolk ongeveer afleiden.

Er zijn vier hoofdtypen, ook wel wolkenfamilies genaamd:

• Lage bewolking
• Middelbare bewolking
• Hoge bewolking
• Cumuliforme bewolking, die zich niets van de drie etages hierboven aantrekt (dus basis onder de 2 km hoogte, toppen boven de 6 km hoogte). Voor de tropen en de poolstreken gelden andere criteria.

Lage bewolking

De lage etage van de atmosfeer kent vier wolkengeslachten:

• Stratus
• Cumulus
• Cumulonimbus
• Stratocumulus.

De basishoogte van deze wolken ligt binnen de gematigde breedten tussen 0 en 2000 m (0 tot 6500 voet). Mist is ook laaghangende bewolking die tot de grond reikt en behoort wanneer het van de grond komt tot het geslacht stratus.

Middelbare bewolking

Wolken halverwege de troposfeer, tussen 2000 en 5500 meter (6500 en 16500 voet), worden middelbare wolken genoemd. Er worden drie geslachten onderscheiden:

• Altocumulus (ook wel schaapjeswolk)
• Altostratus
• Nimbostratus

Hoge bewolking

Wolken die boven een hoogte van 5500 meter voorkomen, bestaan meestal volledig uit ijskristallen. Ze lijken heel langzaam te bewegen of zelfs stil te staan, maar door de grote hoogte geeft dat een vertekend beeld: in werkelijkheid gaan ze snel, soms meer dan 100 km/uur. Veel van deze wolken hebben een draderige, harige of veerachtige structuur. De Latijnse hoofdnaam voor deze vederwolken is cirrus (Latijn voor "haarlok"). Er worden drie geslachten onderscheiden:

• Cirrus
• Cirrocumulus
• Cirrostratus

Wolken boven de troposfeer

• parelmoerwolken
• lichtende nachtwolken

Windrichting en wolken

Een blik op de wolkenhemel steil omhoog toont vaak dat wolken in verschillende richtingen bewegen. Soms zijn dat andere richtingen dan de richting van waaruit de wind aan het aardoppervlak waait. Wolken worden door de wind voortbewogen, maar aan de grond kan de wind uit een heel andere hoek waaien dan op bepaalde hoogte in de troposfeer. Wolken kunnen op verschillende niveaus voorkomen en kunnen dan ook uiteenlopende kanten op gaan. Wolken op grotere hoogte kunnen zelfs in tegengestelde richting bewegen dan lagere wolken en soms zijn er twee "lagen" zichtbaar.

Het goed waarnemen van wolken is lastig: de professionele waarnemer heeft de instructie om het uiterlijk van de hemel in zijn geheel te observeren (dus ook aan de horizon) en de ontwikkelingen goed te volgen. Wolken veranderen voortdurend, sommige groeien omhoog, andere kunnen wervelingen vertonen, ineens verdwijnen of juist ontstaan.

Een onrustige atmosfeer kan vaak worden herkend aan de chaotische wolkenhemel. Met name bij buien zijn de wolkenflarden door sterke turbulentie flink in beweging. In de buurt van buien kunnen in korte tijd grote verschillen in windrichting tussen nabij gelegen plaatsen optreden die ook in de wolken tot uiting komen. De bovenkant van een grote buienwolk vormt vaak een aambeeld dat op grote hoogte kan verwaaien.

Winden uit verschillende richtingen komen ook voor als een lokaal, kortdurend verschijnsel. Zo kan bij zeewind vlak boven het strand de wind van zee komen, terwijl op grotere hoogte rook van de hoogovens van IJmuiden juist naar zee drijft. Aan de wolken zijn dergelijke verschillen goed af te lezen.

Zie ook

• Helder

Externe links

• Wolkenatlas, wolkenoverzicht met foto's.
• Karlsruher Wolkenatlas