Waarom warme dagen vaak eindigen met onweer

Hoe ontstaat een bui? 

Om te begrijpen hoe buien samenhangen met hitte, is het belangrijk om eerst te kijken naar hoe een buienwolk ontstaat. Hier zijn drie ingrediënten voor nodig: vocht, een onstabiele atmosfeer en iets wat lucht omhoog laat bewegen. Dit laatste kan bijvoorbeeld een regenfront zijn, een heuvel waar lucht tegenop beweegt, of voldoende warmte aan de grond. 

Zodra de lucht opstijgt, koelt deze geleidelijk af. De relatieve vochtigheid in de lucht neemt daarbij toe, totdat de waterdamp in de lucht condenseert tot wolkendruppels. Hierbij komt warmte vrij, waardoor de lucht nog warmer en lichter wordt en de stijgende beweging wordt versterkt (afbeelding 1).  Het resultaat is een wolk met hoge toppen, waarbij de bovenste wolkendruppels bevriezen tot ijsdeeltjes. Dit is te zien doordat de randen van de wolk aan de bovenkant wat vervaagd zijn (afbeelding 2). De wolkendruppels klonteren samen en groeien uit tot regendruppels. Zijn ze groot genoeg, dan vallen ze uit de wolk als regen. 

Binnen zo’n wolk vinden dus veel bewegingen plaats: aan de ene kant de stijgende beweging van de relatief warme lucht, aan de andere kant de vallende beweging van de afgekoelde lucht uit hogere luchtlagen en regendruppels. Deze luchtstromen bewegen langs elkaar en voeren ook elektrisch geladen deeltjes mee. Daardoor ontstaat een elektrische lading. Als de lading groot genoeg is, ontstaat er een ontlading in de vorm van bliksem. 

De invloed van hitte 

Hitte beïnvloedt dit proces op verschillende manieren. Als de temperatuur buiten toeneemt maar de hoeveelheid vocht niet verandert, ontstaan buien minder snel. De relatieve vochtigheid is dan namelijk lager en de lucht zal dan verder moeten opstijgen en afkoelen tot er een wolk ontstaat. Als er dan toch een bui ontstaat, bijvoorbeeld doordat de lucht in de loop van de dag vochtiger wordt door verdamping, zal er door de hogere temperaturen wel meer neerslag uit vallen. Dit komt doordat warme lucht meer waterdamp kan bevatten dan koude lucht. 

Ook de opwaartse bewegingen in de buienwolk en de rest van de atmosfeer worden beïnvloed door de temperatuur. We noemen de atmosfeer onstabiel wanneer de lucht aan de grond veel warmer is dan de lucht op grotere hoogte. Aan het einde van een warme zomerdag zijn de onderste luchtlagen flink opgewarmd, wat onstabiliteit dus bevordert. Bij voldoende warmte zet de temperatuur aan de grond een opwaartse beweging in gang, waardoor er geen regenfront, heuvel of andere ‘lift’ meer nodig is om een bui te laten ontstaan. Ook de stijgbewegingen binnen de wolk zelf worden door hitte versterkt, omdat er meer condensatiewarmte vrijkomt als de lucht warmer en vochtiger is. 

Hagelstenen en windstoten 

Voor het geven van een waarschuwing voor onweersbuien kijken onze meteorologen niet alleen naar de hoeveelheid neerslag of de aanwezigheid van onweer, maar ook of er bij deze buien windstoten of hagel kunnen voorkomen.  

Hagel ontstaat net als bliksem door de luchtstromen binnen de buienwolk. Regendruppels worden door de stijgstroom meegenomen naar boven en bevriezen in de koude bovenste luchtlagen. De ijsdeeltjes vallen weer naar beneden, maar worden soms opnieuw meegenomen naar boven. Daardoor groeien er steeds meer lagen ijs op de hagelsteen, net zo lang tot deze te zwaar wordt en uit de wolk naar beneden valt. In het zomerhalfjaar kunnen hagelstenen veel groter groeien dan in de winter, omdat de luchtstromen in de bui veel sterker zijn. Door de hogere temperatuur bevat de lucht meer waterdamp en komt er dus ook meer energie vrij binnen de wolk. 

Windstoten bij buien kunnen op verschillende manieren ontstaan. Als er in de hogere luchtlagen bijvoorbeeld veel meer wind staat dan bij het aardoppervlak, kunnen dalende luchtstromen in een bui deze wind als het ware mee naar beneden nemen. In Winterswijk is er waarschijnlijk sprake geweest van een ander soort windstoot. De onderste luchtlaag van de atmosfeer was die dag erg warm en droog, terwijl er op grotere hoogte juist veel vocht aanwezig was. Als neerslag van een bui door de onderste droge laag valt, verdampt deze gedeeltelijk. De lucht rondom de neerslag koelt dan af en ‘valt’ snel naar beneden, wat aan de grond tot zware windstoten kan leiden. We noemen dit een valwind. 

Hoe gaat dit veranderen? 

Klimaatverandering heeft op verschillende manieren invloed op het ontstaan van buien. Een simpele optelsom is het zeker niet. Volgens de KNMI'23-klimaatscenario's zullen extreme buien in de zomer vaker voorkomen door een toename in waterdamp, terwijl het aantal lichte zomerbuien (tot 10 millimeter per uur) juist zal afnemen. Windstoten en valwinden bij buien kunnen sterker worden en door de sterkere stijgbewegingen worden grote hagelstenen mogelijk nog groter. Of het in Nederland ook vaker gaat bliksemen, is nog onzeker. 

Beter voorbereid 

Zomerbuien kunnen indrukwekkend zijn en bieden soms de nodige verkoeling, maar kunnen ook erg verraderlijk zijn. Met warm, zonnig en droog zomerweer zijn mensen vaak niet voorbereid op het omslaan van het weer. Buien ontwikkelen zich met warm weer erg snel en bovendien kan de wind al ver voor een bui uit opsteken. Met de KNMI-app ben je altijd op de hoogte van de weerwaarschuwingen en voorbereid op gevaarlijk weer.  

KNMI-Klimaatbericht door Lone Mokkenstorm