Lifted Index

Christian Versloot • maandag 14 augustus 2017

We behandelen in dit artikel de onweerparameter Lifted Index die gebruikt kan worden bij het opstellen van een onweersverwachting.

  • Omslagfoto: Marcel van Norden

Wat is Lifted Index?

Lifted Index (LI) is één van de meestgebruikte onweerparameters binnen de meteorologie in het algemeen en de verwachtingen van Nederlandse stormchasers in het bijzonder. De parameter kan worden gebruikt om de onstabiliteit van de grenslaag te meten ten opzichte van hoger gelegen luchtlagen. Hij kan daarom gebruikt worden bij het opstellen van een onweersverwachting.

De Lifted Index beschrijft het verschil in temperatuur tussen een adiabatisch stijgend luchtdeeltje op het 500 hPa-drukvlak en de omgevingstemperatuur op hetzelfde drukvlak.

Het 500 hPa-drukvlak ligt op circa 5,5 kilometer hoogte in de atmosfeer.

Aangezien de Lifted Index een temperatuursverschil beschrijft wordt de Lifted Index uitgedrukt in graden Celcius.

Stijgend luchtdeeltje: een adiabatisch proces

Als je vanaf een sounding of progtemp, een Skew-T-diagram dus, de Lifted Index zelf wilt aflezen zonder dat de parameter ingetekend of benoemd is, dan zul je eerst een begrip moeten ontwikkelen voor hoe een deeltje stijgt. Dat gebeurt aan de hand van een adiabatisch proces. Een adiabatisch proces kan grofweg worden gedefinieerd als:

Een proces binnen een gas of vloeistof waarbij geen warmte-uitwisseling met de omgeving plaatsvindt.

Het is belangrijk om een goed begrip te hebben van een adiabatisch proces, wil je de Lifted Index kunnen uitrekenen. We hebben daarom in een apart artikel beschreven wat zo’n proces is, waarom het in de meteorologie een belangrijk element is en hoe het werkt.

Als je begrijpt wat een adiabatisch proces is kun je door naar de stap ‘Lifted Index berekenen’. Heb je geen interesse in het berekenen van de Lifted Index maar wil je weten hoe het gebruikt kan worden, wat de valkuilen zijn en in hoeverre de Lifted Index van belang is bij onweersituaties in Nederland, dan kun je het lezen over adiabatische processen en het berekenen van de Lifted Index overslaan.

Lifted Index berekenen

Op het Skew-T-diagram rechts is een verwachte verticale doorsnede van de atmosfeer te zien, die een potentieel zware onweersituatie beschrijft. Onderin het diagram zie je bij de samenvatting van verschillende parameters dat de Lifted Index -9 graden Celcius bedraagt.

Dat is in dit geval dus lekker makkelijk aflezen. Maar het kan natuurlijk zijn dat je een traditioneler Skew-T-diagram voorgeschoteld krijgt. Dan zijn de afgeleide waarden niet reeds op het diagram zichtbaar gemaakt in getallen en moet je zelf aan de slag om de Lifted Index te berekenen.

Maar hoe doe je dat?

Zwaar onweer en een lage Lifted Index gaan altijd met elkaar samen. Fotograaf: Marcel van Norden

Korte recap adiabatische processen

Hier heb je dus je kennis over adiabatische processen voor nodig en algemene kennis over een Skew-T-diagram. Hier een korte herhaling met alleen de noodzakelijke elementen:

  1. De blauwe stippellijn is het verloop van het dauwpunt met de hoogte; de rode lijn is het verloop van de temperatuur met de hoogte;
  2. De vanaf de horizontale as links omhoog bewegende (rechte) lijnen zijn de droogadiabatische lapserates;
  3. De vanaf de horizontale as links omhoog bewegende (kromme) lijnen zijn de natadiabatische lapserates;
  4. De vanaf de horizontale as rechts omhoog bewegende (stippel)lijnen zijn de mixing ratios, oftewel de verhouding water per hoeveelheid lucht.
  5. De vanaf de horizontaal rechts omhoog lopende (vaste) lijnen zijn de isothermen, oftewel de lijnen van gelijke temperatuur. Overal op die lijn is de temperatuur gelijk aan de waarde die je op de horizontale as afleest.

Goed, we zijn weer bij 🙂 En voor wie dit te snel gaat is het aan te raden om het artikel over adiabatische processen nogmaals goed door te lezen, dan moet het uiteindelijk lukken. Vragen mogen in de comment box hieronder worden gesteld.

Stappenplan Lifted Index berekenen

Door de volgende stappen uit te voeren kun je de Lifted Index berekenen op een Skew-T-diagram. We hebben het diagram van hierboven ingetekend aan de hand van het hieronder genoemde stappenplan. Dat vind je er dus direct bij, zodat je het direct na kunt doen met een ander Skew-T-diagram. De stappen:

  1. Laat een deeltje droogadiabatisch stijgen op de temperatuurlijn, oftewel teken een lijn die begint bij de temperatuurslijn parallel aan de droogadiabatische lapserate;
  2. Teken nu vanaf het begin van de dauwpuntslijn een lijn parallel aan de mixing ratio-lijnen.
  3. Zet een punt op het snijvlak van de twee: dat is de locatie van het Lifting Condensation Level (LCL) in de atmosfeer (meer informatie over het LCL bij de pagina over adiabatische processen);
  4. Laat het deeltje vanaf het LCL natadiabatisch verder stijgen tot 500 hPa; teken dus vanaf het LCL een lijn parallel aan de dichtstbijzijnde natadiabatische lapserate op het Skew-T-diagram.
  5. Vergelijk op 500 hPa de temperatuur van de omgeving (Tenv) met de temperatuur van het adiabatisch afgekoelde deeltje (Tadi.deeltje). Trek Tadi.deeltje van Tenv af en je hebt de Lifted Index te pakken.

Nogmaals, ter referentie: de Lifted Index wordt gemeten in graden Celcius. De LI op onderstaande grafiek is dus -9 graden Celcius.

Hoe je Lifted Index kunt gebruiken? Lees dan verder onder het diagram.

(tekst gaat verder onder het diagram)

Lifted Index berekenen

 

Lifted Index gebruiken

Lifted Index kan gebruikt worden om de onstabiliteit van de onderste lagen van de atmosfeer in te schatten, geredeneerd vanuit het 500 hPa-drukvlak. Een negatieve Lifted Index signaleert dat de onderste lagen van de atmosfeer onstabiel zijn, geredeneerd vanuit het 500 hPa-drukvlak. Het is dus ook een indicatie voor de kracht die een onweersbui kan krijgen zodra hij ontstaat. Hoe lager de Lifted Index, hoe onstabieler de atmosfeer is opgebouwd, en hoe krachtiger een onweersbui kan worden als hij ontstaat.

Deze tabel met referentiewaarden kan gebruikt worden voor de Lifted Index:

Waarde Lifted Index Onstabiliteit atmosfeer
0 of hoger Atmosfeer is stabiel
0 tot -4 Lichte onstabiliteit
-4 tot -7 Hoge onstabiliteit
-8 of lager Zeer hoge onstabiliteit

Valkuilen

  • De Lifted Index werkt minder goed bij dynamisch geforceerd onweer. Je moet in dat geval gebruikmaken van andere parameters om te controleren of de Lifted Index-waarde betrouwbaar is (CAPE zou een goede zijn).
  • Lifted Index houdt onvoldoende rekening met vocht in de atmosfeer, omdat het slechts gebruikmaakt van het mixing ratio in de onderste laag van de atmosfeer. Als er iets hoger in de atmosfeer onvoldoende vocht is, kan het alsnog moeilijk worden voor een onweersbui om door te groeien.
  • Buien worden in de winter een stuk minder hoog dan in de zomer. In de winter werkt het berekenen van de Lifted Index dus niet goed, omdat het gebruikmaakt van een drukvlak op circa 5,5 kilometer hoogte. Hoewel sommige meteorologen dit afraden is het in de winter daarom toegestaan om een lager drukvlak te kiezen voor de Lifted Index; 700 hPa geniet de voorkeur. Vermeld er dan wel altijd bij dat je de Lifted Index hebt bepaald met een ander drukvlak, waarom je dat hebt gedaan en ook welk drukvlak dit is.
  • Lifted Index beschrijft enkel de onstabiliteit in de atmosfeer en niet de kans op onweer. Je kunt daarom niet zeggen dat een lage Lifted Index gelijk is aan een hoge kans op onweer. Dat heeft te maken met het feit dat er meer dan één ingrediënt nodig is voor onweer: Lifted Index beschrijft de hoeveelheid kaarsvet, terwijl je ook iemand nodig hebt om de kaars aan te steken.
  • Lifted Index beschrijft slechts de onstabiliteit op 500 hPa, dus circa 5,5 kilometer hoogte. Het zegt niets over de hoeveelheid onstabiliteit onder en boven dat drukvlak. Er kunnen dus gevallen ontstaan dat er zeer weinig onstabiliteit is op lagere hoogte, terwijl de Lifted Index een vertekend beeld geeft (omdat er toevallig rond 500 hPa veel onstabiliteit is). Dat kan een onweerverwachting negatief beïnvloeden. Les hieruit is: gebruik altijd meer parameters dan de Lifted Index alleen.
  • De Lifted Index is daarentegen wel een makkelijke manier om de hoeveelheid onstabiliteit te berekenen, omdat de berekening van CAPE het uitrekenen van een integraal vereist. Dat kun je niet één, twee, drie met de hand doen, maar daar heb je een computer voor nodig. Laat je echter niet misleiden en gebruik altijd meer parameters voor het berekenen van de Lifted Index.

Bronnen

Voor dit artikel hebben we gebruikgemaakt van de volgende bronnen. Je kunt ze gebruiken als je aanvullende informatie nodig hebt voor dit onderwerp.

  1. SKEW-T: A LOOK AT LI. (n.d.). Retrieved from http://www.theweatherprediction.com/habyhints/300/
  2. Een kijkje naar de Lifted Index, 2011 – News – Wetter24.de. (n.d.). Retrieved from http://www.weer.nl/nieuws/detail/2011-06-15-een-kijkje-naar-de-lifted-index/
  3. Lifted index – Wikipedia. (n.d.). Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Lifted_index
  4. Omslagfoto met dank aan Marcel van Norden

Bedankt voor het delen

Discussieer mee!