Hoe ontstaan Kelvin-Helmholtz wolken?

Afgelopen week waren ze kort zichtbaar boven Nederland. De Kelvin-Helmholtz wolken. Dit is een zeldzaam weerfenomeen waarbij een wolk een golfpatroon produceert. Het doet zich maar heel kort voor, dus als je dit vast wil leggen moet je snel zijn. Maar waarom heten de wolken eigenlijk Kelvin-Helmholtz? En onder welke omstandigheden zijn de wolken zichtbaar?

• Volg de weerupdates op de voet via Facebook en Twitter
• Volgen jullie al de weerberichten op Youtube?
• Bekijk het weerbericht voor de komende dagen

Deelnemen aan discussie?Ben je geïnteresseerd om deel te nemen als liefhebber van het weer en klimaat aan het weerforum? Onderaan dit artikel krijg je bliksemsnel & gratis toegang tot alle reacties. Je kan ook je eigen weerfoto’s opladen.

Waar komt de naam vandaan?

De wolken zijn genoemd naar de natuurkundigen Hermann von Helmholtz en William Thomson. Deze laatste is beter bekend als Lord Kelvin. Hij bedacht een absolute temperatuurschaal in 1848. 0 graden Kelvin geeft het absolute nulpunt van warmtevloeistof aan. De Kelvin-schaal wordt tot op de dag vandaag nog altijd gebruikt door wetenschappers.

• Wist je dat wolken een voorspellingswaarde hebben? Sommige wolken in de ochtend signalen een verhoogde onweerskans! Dit boek legt het allemaal haarfijn voor je uit.

Helmholtz en Kelvin deden onderzoek naar turbulente luchtstromingen. Ze beschreven de onstabiliteit tussen twee parallelle lagen en de interactie tussen die lagen. Die lagen kunnen twee vloeistoffen zijn, één vloeistof en één luchtlaag of twee luchtlagen.

Kelvin-Helmholtz wolken worden in het Latijns Fluctus genoemd. De vertaling van Fluctus is golf. Een mooie naam dus voor deze golfvormige wolken!

Dat deze wolken al lange tijd voorkomen, valt ook op te maken uit het schilderij ‘De Sterrennacht’ van Vincent van Gogh. Dit schilderij komt uit 1889 en zou geïnspireerd zijn door Fluctus wolken. Oordeelt u zelf.

• Liefhebber van indrukwekkende wolken? Haal deze poster met een supercell in huis. Voor echte onweerliefhebbers!

Hoe ontstaan Kelvin-Helmholtz wolken?

Kelvin-Helmholtz geven aan dat er onstabiliteit in de lucht is. Eigenlijk is het proces vrij simpel. Fluctus wolken komen voor wanneer twee verschillende luchtlagen in onze atmosfeer met verschillende snelheden bewegen. Dit wordt ook wel windschering (shear) genoemd. De windschering is het resultaat van de hogere windsnelheden in de bovenste luchtlaag ten opzichte van de lagere luchtlaag.

De twee luchtlagen worden gescheiden door een stabiele laag. Deze thermodynamisch stabiele laag is normaal gezien een temperatuurinversie.

• Wil jij net zoals Florian het weer voorspellen voor de nabije toekomst? Dit boek neemt je mee in de meteorologie.

Door de grote windgradiënt wordt de top van de onderste luchtlaag ‘meegetrokken’ door de wind daarboven. Hierdoor ontstaat er ook deels een verticale, opwaartse beweging. De opstijgende lucht koelt af en condenseert, waardoor er een wolk ontstaat. Omdat de wind harder waait naarmate je hoger komt, valt de wolk als het ware voorover waardoor je een soort circulatie krijgt. Denk bijvoorbeeld aan het scheppen van ijs.

De instabiliteit die hoort bij het ontstaan van Kelvin Helmholtz wolken komt ook in andere toepassingen voor. Het kan overal optreden waar er een snelheidsverschil is tussen twee vloeistoffen. Het meest in het oog springende voorbeeld is wind die over water waait. Snel bewegende lucht creëert golven op het langzamer bewegende water.

• Ooit al gehoord van een stormglas? Dit unieke ding staat perfect in de woonkamer en laat een weersverandering zien door middel van een andere kristalstructuur. Bijzonder cool.

Kelvin-Helmholtz instabiliteit is niet alleen op aarde gevonden. Wetenschappers hebben deze instabiliteit ook waargenomen op Jupiter en Saturnus.

Wanneer zien we Kelvin-Helmholtz wolken?

Fluctus wolken vormen zich vaak op winderige dagen. Ze kunnen zich vormen in cirrus (Ci-flu), altocumulus (Ac-flu), stratocumulus (Sc-flu) en stratus (St-flu) wolken. In zeldzame gevallen kunnen ze zich ook vormen in cumuluswolken (Cu-flu).

De hoogte van de Fluctus wolken is meestal boven de 5 kilometer. Maar bij Sc-flu, St-flu en Cu-flu is dit lager.

Laten we eens kijken naar de sounding rond de tijd dat de wolken gespot werden op donderdag 14 juni. Zoals gezegd, er is een inversie nodig waarbij de wind boven de inversie (flink) sterker is dan onder de inversie. We zien een inversie tussen ongeveer 700 hPa en 600 hPa. Dus aan de eerste voorwaarde wordt voldaan.

Als we naar de wind kijken, zien we dat deze onder de inversie 10 knopen is, waar deze 20 knopen is boven de inversie.

De Kelvin-Helmholtz wolken bevonden zich dus op een hoogte van ongeveer 3-4 kilometer. Het feit dat er tegelijkertijd altocumuluswolken werden geobserveerd ondersteunt dit. Deze komen namelijk voor op een hoogte tussen ongeveer 2 en 6 kilometer.

De verschillen in windsnelheid zijn in dit geval niet super groot. Dit kan kloppen, want de Fluctus waren maar kort te zien. Daarnaast waren ze ook niet heel groot van formaat. Bij een nog groter verschil in de windsnelheid zullen de wolken nog beter zichtbaar zijn.

Er zit geen neerslag gekoppeld aan deze wolken.

Voor piloten is het cruciaal om te weten waar deze wolken zich bevinden. Dit komt doordat deze wolken turbulentie verraden. Als een vliegtuig tijdens het opstijgen of landen door de inversielaag heen vliegt, zullen de passagiers dat goed merken!

Mocht je zelf deze wolken spotten en willen vastleggen, dan moet je snel zijn! De levensduur van deze wolken is meestal niet langer dan een paar minuten. Veel succes met het fotograferen!

• Wil je graag starten met fotografie? Dan is het belangrijk om de basics goed onder de knie te hebben. Dit praktijkboek kunnen we aanraden.

Sommige linkjes bevatten affiliate.