vrijdag 13 juni 2014

Supercells niet uitzonderlijk

Zo nu en dan krijgen we ook in ons land te maken met een zogenaamde 'supercel' (supercell in het Engels). Maar waarover spreken we eigenlijk?

Wat is een supercel?

In tegenstelling tot wat de naam doet denken en tot wat velen denken, is een supercel niet gewoon een 'super krachtig onweer. Nee, dit heeft er niks mee te maken, en misschien is de naam daardoor wat verkeerd gekozen in de jaren '70 ergens van de vorige eeuw. 

We kunnen enkel van een supercel spreken wanneer de stijgstroom in een onweer duidelijk roteert, en dit over enkele kilometer in de hoogte. Dit roteren heeft als gevolg dat er drukdalingen gaan plaatsvinden in de wolk waardoor de stijgstroom in de wolk nog krachtiger kunnen worden dan ze al waren. Dit ten gevolge lineaire en non lineaire drukverstoringen. Hoe die rotatie precies ontstaat in zo'n bui, heeft alles te maken met de aanwezigheid van winschering in de atmosfeer. Dit is de toename van de wind met de hoogte. Zeker als ook de wind daarnaast ook nog wat draait met de hoogte ontstaat een gunstige situatie voor deze rotatie in zo'n bui. Daarnaast moet er voor de ontwikkeling van supercells voldoende onstabiliteit in de lucht aanwezig te zijn.

Zo'n supercell bestaat dus uit een geïsoleerde onweerscel en volgt vaak gedurende enkele uren een traject zonder veel van vorm te veranderen.

Afgelopen onweersperiode

Tijdens de afgelopen onweersepisode bleef een front slenteren in of net ten westen van onze omgeving waarbij zich zeer warme en onstabiele lucht bevond ten oosten van het front: over ons land dus. Doordat het front niet echt doortrok, bleven we tot 10 juni in de zelfde luchtmassa aanwezig. Bovendien was er in de hoge luchtlagen gans de periode sprake van een sterk windveld. uit het zuidwesten. Tot overmaat van ramp zorgde een thermische depressie over het Franse binnenland in de onderste luchtlagen voor een veelal zwakke zuidoostelijke tot oostelijke stroming. Dit zorgde voor een ideale situatie voor het verkrijgen van supercells. Onderstaande afbeelding toont de hoogtepeiling nabij Parijs van afgelopen zondag 8 juni. Let op de matige onstabiliteit, maar vooral op de sterke windschering en ruiming van de wind in de onderste niveaus.

Doordat er onveranderd een zuidwestelijke hoogtestroming aanwezig was, die deels lucht van over het Spaanse plateau aanvoerde, had de luchtmassa de eigenschappen van een Spaanse Pluim. Dit is in deze hoogtepeiling te herkennen aan de omgekeerde letter 'V' dat de temperatuur en dauwpunt curve vormen tussen 925 hPa en 750 hPa. We noemen deze laag de Elevated Mixing Layer. Het is dit fenomeen dat in het midden westen van de VS verantwoordelijk is voor de ontwikkeling van de bekende supercells en bijhorende tornado's. Klassiek voor zo'n situatie is de steile temperatuurafname vanaf ca. 850 hPa. Dit was ook hier het geval met een temperatuurafname tussen 850 en 500 hPa van zo'n 7.5 °C/km, wat veel is. Dit zorgt rechtstreeks voor een hoge latente onstabiliteit (CAPE) en zorgt er tevens voor dat ook 's nachts deze onstabiliteit vanaf enige hoogte aanwezig blijft voor eventuele onweersbuien.

Kortom, er was gedurende de drie dagen van het Pinksterweekend voldoende onstabiliteit en periodiek ook voldoende windschering aanwezig. Om dit om te zetten in onweer is er nog één zaak nodig, en dat is een 'trigger' om het onweer te doen starten. Dergelijke triggers kwamen af en toe tot stand door o.a kleine hoogtetrogjes in de hoogte en door convergentielijnen aan de grond. De afbeelding hiernaast werd genomen op 9 juni ten zuidoosten van Parijs door een piloot. We zien een supercell met typische voet (wall cloud). Deze supercell veroorzaakte flink wat hagelschade.

Onderstaand radarbeeld (bron: KMI) geeft de situatie weer op 8 juni omstreeks 21h50. We zien simultaan zo'n 6 supercells actief. Telkens is er sprake van een duidelijke geïsoleerde felle neerslagkern (rode kleur) en een sterk uitwaaierend aambeeld naar het noordnoordoosten toe (blauwe tinten)



Hagel

De meeste mensen kennen de supercells uit de VS het best als tornado brengers, doch slechts een minderheid van de supercells aldaar produceren een tornado. Men vergeet dat supercells ook bij uitstek producenten zijn van grote hagelbollen. Dit heeft vooral te maken met de extreme stijgstromen die in zo'n bui kunnen optreden, tot wel 100 km/h en meer. In een 'gewone' onweersbui worden deze snelheden nooit gehaald. Dergelijke stijgsnelheden zijn immers een gevolg van het roteren van de stijgstroom. Nu kan hagel voorkomen bij zowat elk onweer maar doorgaans blijft de grootte van de hagel beperkt. Een hagelbol ontstaat in een onweer met voldoende verticale afmeting, waarbij de toppen liefst rijken tot een hoogte waar het goed vriest (zeg, bij temperaturen van -20 graden en lager). In zo'n wolk ontstaan er ijskristallen. Wanneer deze kristallen in een gebied komen waar het minder vriest dan kan zich omheen dit kristal eventueel onderkoeld water zetten. Het ijskristal dient dan als een soort 'embryo' waarrond een hagelsteen zich kan vormen. Dit onderkoeld water vriest bij contact met het kristal meteen aan en er ontstaat wat men in het Engels 'graupel' noemt. Zo'n mini hagelsteen kan in de stijgende en dalende luchtbewegingen in een onweer verder aangroeien door het aanvriezen van ijs en onderkoeld water. Uiteindelijk zal de hagelbol de strijd verliezen tegen de opwaartse stroming en naar beneden vallen. Onderweg smelt de bol deels weg maar wanneer de hagelbol voldoende groot is bij oorsprong, kunnen de stenen nog steeds de grond bereiken met een respectabele diameter.

Er wordt ervan uitgegaan dat hagelstenen met een diameter van meer dan 5 cm, altijd gekoppeld zijn aan supercells omdat enkel dit type onweer voldoende stijgstroom produceert om het gewicht van zo'n stenen te counteren. In ons land komt erg grote hagel niet frequent voor. Hagelbollen met een diameter van meer dan 5 cm komt maar om de zoveel jaar voor. Een gelijkaardige situatie met afgelopen weekend kenden we rond de periode van 25 en 26 mei 2009. Toen trok een supercell over Oost-Vlaanderen en produceerde hagelstenen tot 9.2 cm diameter. De auteur van dit artikel heeft deze hagelbollen toe bestudeerd en  worden in dit artikel besproken. De situatie van toen werd besproken in het blad Meteorologica. De hagelbol van 9.2 cm was meteen ook een record in België. Deze hagelbol is hiernaast weergegeven (foto: Karim Hamid).


De hagelbollen die werden verzameld afgelopen weekend gaan tot zo'n 7 cm maar over het noorden van Frankrijk zijn waarnemingen tot 10 cm, verzameld uit enkele krachtige supercells aldaar.

Meer supercells dan vroeger?

Ik moet bekennen dat mijn wenkbrauwen even fronsten bij het lezen van sommige artikels in de media de laatste dagen, en niet in het minst deze waar Jill Peeters van zich liet horen (link en link). Enerzijds pleit mevr. Peeters voor het op poten brengen van een soort weeralarm. Maar dit bestaat uiteraard reeds in ons land. Zowel naar het KMI toe zorgen stormchasers voor informatie naar de weervoorspellers toe in real time, en anderszijds verzorgt het KMI bij zwaar onweer voor een minimaal uurlijkse update van het publiek en overheidsinstanties over de situatie. Dit was voor enkele jaren nog helemaal niet zo sterk uitgebouwd als nu en en uiteraard moet het systeem verder worden verbeterd de komende jaren. Niks is meteen perfect.

In een ander artikel waarschuwt mevr. Peeters voor het frequenter voorkomen van schadebrengende supercells. Dit vind ik persoonlijk een erg gewaagde uitspraak en is alleszins niet gebaseerd op de recentste statistieken...want die bestaan gewoonweg niet. Er is niemand die als het ware het aantal supercells bijhoudt. Nu hou ik me al zo'n 15 tot 20 jaar actief bezig met het volgen van de onweersactiviteit in ons land en ik zou nooit durven beweren dat het er nu meer zijn als vroeger. Het enige wat veranderd is, is onze kennis over deze fenomenen en de betere detectie door onze radarbeelden. Tot zo'n 10 jaar terug moesten we het in ons land doen met amper 1 radar, in Zaventem. Intussen staan maar liefst 3 doppler radars 24h op 24h in voor de detectie van onweersbuien in ons land zodat gans het land goed bedekt is. Bij actieve onweerepisodes is er op het KMI ook een project gestart een jaar of 10 terug waarbij een gedetailleerde analyse gebeurt van o.a deze radarbeelden. Het spreekt voor zich dat men zo gemakkelijker supercells detecteert.

Daarnaast is de kennis over supercells gegroeid in ons land. Tot een jaar of 10 à 15 terug was men in ons land helemaal niet vertrouwd met dit type onweer en menig meteoroloog had waarschijnlijk geen benul hoed zo'n cel te herkennen op de (toen minder gedetailleerde) radarbeelden. Daar is de laatste jaren aan gewerkt. Dit is geen typisch Belgische aangelegenheid. Ook in onze buurlanden, en uiteindelijk over gans Europa is er een groeiend besef gekomen dat er bij ons meer zwaar onweer voorkomt dan we dachten. Ook wordt onweer veel meer dan vroeger door storm spotters/chasers gevolgd. Op Europees niveau worden thans door de European Severe Storm Laboratory (ESSL) workshops georganiseerd om weervoorspellers te trainen in het voorspellen en herkennen van zwaar onweer. Om de twee jaar wordt door dit instituut ook een conferentie georganiseerd waar wetenschappers uit zowat alle continenten hun bevindingen bespreken.

Tenslotte mogen we de kracht van de multimedia/internet niet onderschatten. Nog nooit werden onweersbuien zo van nabij gevolgd online en werd beeldmateriaal van schade en grote hagelstenen zo snel over de wereld verspreid. Zo'n 20 jaar terug moest er al heel wat gebeuren mocht men in Knokke notie hebben van wat er zich afspeelde in Luik op gebied van zwaar onweer. Nu vliegen de foto's en video's van grote hagelbollen ons na enkele minuten reeds om de oren. En dit wordt ook meteen door de journalisten opgevat zodat het effect nog wordt versterkt.

Een wetenschappelijk argument dat een opwarming van het klimaat perse meer supercells inhoudt is erg kort door de bocht. Waarom mondt een dag met 35 graden bijvoorbeeld niet uit tot een supercell episode, en een dag met maar 27 graden wel? Het antwoord is simpel: de temperatuur speelt maar een kleine rol bij de kansen op supercells. Er komt zoveel meer bij kijken dat er niet zomaar een link kan gelegd worden tussen de frequentie van supercells en een temperatuursstijging.