Of het nu gaat om regen, motregen, mist, sneeuw, ijsregen of hagel, ze zijn allemaal een vorm van neerslag. En daar zijn wolken voor nodig. Als het gaat om de vorming van wolken en neerslag komen de woorden condensatie, sublimatie en adiabatische afkoeling om de hoek kijken.
Gemiddeld valt op aarde zo'n 1130 mm neerslag per jaar, waarvan 1270 mm boven de oceanen en 800 mm boven land. Uiteraard zijn er regionaal enorme verschillen, bijvoorbeeld in de woestijnen valt er 50 tot 200 mm neerslag per jaar, waar er in tropische gebieden tot 10.000 mm neerslag per jaar kan vallen!
Neerslag is eigenlijk een verzameling van waterdeeltjes die uit een wolk naar beneden valt. Neerslag komt in verschillende vormen voor. Denk bijvoorbeeld aan regen, hagel, sneeuw, ijsregen. Soms bereikt de neerslag het aardoppervlak, maar dat is niet altijd het geval. Als de neerslag verdampt voordat het het aardoppervlak kan bereiken, is er sprake van virga. Dat komt voor als de luchtlaag onder de wolk te droog is.
Foto: Joyce Derksen (Lully)
Wolkenvorming
Voor neerslag om te kunnen vormen, zijn in de eerste plaats wolken nodig. Voor het vormen van wolken zijn er bepaalde vereisten, namelijk voldoende vocht in de lucht en het afkoelen van de lucht. Door verdamping komt er vocht in de lucht. Als het dan afkoelt tot beneden het dauwpunt, kan de waterdamp condenseren tot minuscule druppeltjes of sublimeren tot ijskristalletjes om een wolk te vormen.
(Het dauwpunt is de temperatuur waar de lucht verzadigd is en geen meer vocht kan opnemen. Condensatie is de faseovergang van gas- of dampvorm naar een vloeistof en is het tegenovergestelde van verdamping. Sublimatie is de directe faseovergang van gas- of dampvorm naar vaste fase.)
Foto: Jos Hebben (Altweerterheide)
De afkoeling
Het eerste wat dus nodig is, is dat de lucht afkoelt. Dan kan bijvoorbeeld door het stijgen van de lucht. Als een luchtdeeltje gaat stijgen, ervaart ie steeds minder druk van de bovenliggende luchtlagen. Dus vermindert de dichtheid van dit deeltje en zal het luchtdeeltje uitzetten. Hiervoor is energie nodig. Maar het deeltje haalt deze energie uit zichzelf, waardoor het deeltje dan afkoelt. We noemen dit adiabatische afkoeling.
Condenseren en sublimeren
Voor waterdamp om te condenseren of te sublimeren, zijn er condensatiekernen nodig. Dat zijn kleine deeltjes zoals stof, roet en pollen die in de lucht rondzweven. Hoe langer deze deeltjes in een wolk rondzweven, hoe meer waterdamp erop kan condenseren of sublimeren en hoe groter de druppels of ijskristallen worden. De massa van deze deeltjes (met het water erop) is gering en ze kunnen dus makkelijk door de luchtstromen worden meegevoerd. Zo kunnen er dus binnen een wolk vloeibare wolkendruppels (onderkoelde waterdruppels) of ijskristallen of een combinatie van allebei vormen.
De druppels of ijskristallen binnen een wolk worden pas neerslag genoemd als ze de wolk verlaten en naar het aardoppervlak vallen. Om deze status te bereiken, moeten de wolkenelementen aanzienlijk aangroeien. Dat kan door twee processen worden gerealiseerd: het coalescentie-proces of het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces.
Coalescentie-proces
In wolken bevinden zich wolkendruppels van diverse afmetingen. De grotere wolkendruppels vallen sneller dan kleinere druppels en vloeien daardoor tijdens hun val samen met de kleine druppels. Dit wordt coalescentie genoemd. Als de bewolking dik genoeg is (meer dan 1 kilometer), kan de wolkendruppel uitgroeien tot een flinke regendruppel. Is de bewolking minder dik dan vallen kleine regendruppels, oftewel motregen.
Wegener-Bergeron-Findeisen-proces
Het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces vindt plaats in zogenoemde “gemengde” wolken, die uit ijskristallen en wolkendruppels bestaan. De ijskristallen trekken waterdruppels aan en kunnen uitgroeien tot grotere ijskristallen. Als de kristallen groot genoeg zijn, vallen ze uit de wolk. Afhankelijk van de temperatuur van de lucht onder de wolk valt er of regen of winterse neerslag (natte sneeuw, sneeuw of ijzel). Vaak ontstaat de neerslag in onze regio op deze manier.
Foto: Annemarie Oosterholt (Frankrijk)
Neerslag is een belangrijke mechanisme om de lucht te reinigen. Tussen de 80 en 90% van luchtvervuiling wordt door neerslag uit de lucht verwijderd.
Nog meer regen deze week?
Vandaag valt er aardig wat neerslag. Dat is zeker welkom vooral na de hete dagen en voor de heersende droogte. Ook de komende dagen blijft het niet droog. Met name op zaterdag is het tijdelijk vrijwel droog. Vooral op maandag komt er weer veel nattigheid naar beneden!
