Waarom wordt hagel soms enorm groot?

De zware buien, die vanuit het zuidwesten van Nederland richting het oosten trokken, lieten rond Valkenswaard enorm grote hagel vallen.

In Luyksgestel was zelfs bijna het hele dorp getroffen!

We zijn wel wat hagel gewend. Tijdens een regen- of onweersbui kan, het hele jaar door, hagel vallen. Meestal gaat het dan om steentjes die tikken op de ruiten. Tijdens zomers onweer kunnen er echter enorme stenen naar beneden vallen; soms zelfs zo groot als tennisballen! Recentelijk kregen we de vraag waarom het gebeurt dat zulke grote hagelstenen kunnen ontstaan. Vandaar dat we in dit artikel de vraag Waarom wordt hagel soms enorm groot? proberen te beantwoorden.

Een dwarsdoorsnede van een onweersbui

Om te beredeneren waarom er soms enorm grote hagel valt, moeten we kijken naar een onweersbui. En dan om specifiek te zijn, naar de dwarsdoorsnede van zo’n bui. We zien een aantal niveaus op de schets staan. Allereerst is er het Lifted Condensation Level, wat vrij vertaald de ‘onderkant’ van de bui is. Vanaf dit niveau in de atmosfeer (dat vaak op een paar honderd meter hoogte ligt) kan de bui gaan groeien. Er is dan nog steeds een ‘zetje’ nodig om de lucht omhoog te stuwen, zodat de bui steeds groter wordt. Vanaf het Level of Free Convection is dat niet meer nodig. Dan is de lucht altijd warmer dan zijn omgeving, en kan deze vrij doorstijgen.

Denk maar eens aan een zomer die altijd warmer is dan de benedenverdieping: dat komt omdat warme lucht stijgt t.o.v. koude lucht!

Dat blijft niet eeuwig doorgaan. Op het Equilibrium Level wordt de lucht weer kouder dan zijn omgeving. Dit niveau geeft dan ook de top van een bui aan; tijdens zomers onweer kan in Nederland dit niveau liggen op 12 tot 15 kilometer hoogte. In de tropen kunnen hoogtes van 18 kilometer bereikt worden!

De stijg- en daalstroom

De lucht gaat dus omhoog. Dit wordt ook wel de stijgstroom (in het Engels: updraft) genoemd. De stijgstroom is cruciaal voor het overleven van de bui. Deze stroom brengt namelijk warme lucht vanaf de grond hoog de bui in, zoals je op de illustratie kunt zien.

De onweerswolk bestaat uit waterdruppels en, op zekere hoogte, ijskristallen. Vanaf een bepaalde hoogte ontstaat er neerslag, eerst in de vorm van sneeuw, later in de vorm van regen of hagel. Deze neerslag valt naar beneden, als gevolg van de zwaartekracht. Er ontstaat dus na verloop van tijd óók een naar beneden gaande stroom lucht in de bui. Deze brengt koele lucht en vaak ook neerslag vanuit de bui naar de oppervlakte toe. Deze stroom wordt ook wel daalstroom (Engels: downdraft) genoemd. Samen met de stijgstroom speelt de daalstroom een spel van overleving, en zijn door elkaar verstrengeld in de bui.

Het Wegener-Bergeron-Findeisen-proces

Een proces in de atmosfeer, genoemd naar drie wetenschappers, zorgt voor die neerslagvorming. Stel je voor dat je middels een onzichtbare ladder steeds hoger in een onweerswolk kunt klimmen. Als je een kilometer hoog bent, merk je dat de temperatuur is gedaald. Het is een stuk kouder geworden. Maar het is vaak nog steeds boven 0 graden.

Toch bereikt de temperatuur, als je verder klimt, uiteindelijk wél het vriespunt van water. Intuïtief zou je zeggen dat een waterdruppeltje dan meteen bevriest. Dat gebeurt echter niet, zoals je op de afbeelding hiernaast kunt zien. Een waterdruppeltje dat zich in een omgeving van minder dan 0 graden Celcius bevindt, wordt onderkoeld genoemd. Op de hoogte waar het zo’n -13 graden Celcius is, bevriest het onderkoelde waterdruppeltje. Niet alle druppeltjes zijn echter bevroren, zoals je op de afbeelding kunt zien. Als je verder klimt in de bui, dan zie je dat je bijna alleen nog maar ijskristallen tegenkomt.

De vorming van hagel

De stijgstroom en daalstroom zorgen ervoor dat dan weer een dozijn waterdruppels omhoog wordt gestuwd, of een hoeveelheid ijskristallen omlaag. Door deze jagende stromen botsen waterdruppeltjes met ijskristallen tussen -10 en -20 graden Celcius. Het gevolg is dat waterdruppels zich afzetten op ijskristallen, waarna deze groeit, en uiteindelijk een hagelsteen wordt.

Waarom is hagel soms groot?

Nu we weten hoe hagel ontstaat, kunnen we vrij simpel beredeneren waarom hagel soms enorm groot wordt, zoals op 23 juni 2016. Een enorm zware onweersbui heeft een enorm krachtige stijgstroom. In de natuurkunde beweegt een voorwerp waarop kracht wordt uitgeoefend, altijd in de richting van de grootste kracht. En dat is waarom hagel soms gewoon in de bui blijft hangen. Omdat de hagel niet zwaar genoeg is, is de zwaartekracht minder sterk dan de omhooggaande kracht van de stijgstroom. Het hageldeeltje komt opnieuw in aanraking met waterdruppeltjes, waardoor het groter wordt en dus zwaarder. Pas wanneer de zwaartekracht op het deeltje groter is dan de omhooggaande kracht, valt het naar beneden.

En in enorm zware onweersbuien kun je dan enorm grote hagel krijgen!

Daarom is het verstandig om de weerberichten goed in de gaten te houden als er zwaar onweer wordt voorspeld. Door het enorm complexe spel dat zich in de atmosfeer afspeelt, komt een onweersverwachting soms niet uit, maar wij én andere weerinstanties schrijven altijd vanuit de kansen op onweer. Kort gezegd, is één keer te veel gewaarschuwd, beter dan een enorme hagelsteen op je hoofd.

Bescherming tegen hagelstenen

Het is geen pretje om je tuinstoelen, loungeset, auto of motor beschadigd te zien raken door grote hagelstenen. Je kunt deze prima beschermen door een beschermhoes aan te schaffen. We hebben hieronder een aantal hoezen geselecteerd. Misschien zijn ze iets voor jou.