Waarom zwakt regen onweer af?

Tijdens de stormchase van 29 mei kregen we via de Facebookpagina van Bliksemdetectie.nl een enorm aantal vragen toegestuurd. Omdat we regelmatig vragen van onze volgers beantwoorden, hebben we de vragen die we toen niet direct konden beantwoorden geïnventariseerd. Daar schrijven we in de komende tijd een aantal berichten over. De vraag die we vandaag behandelen is als volgt: Waarom zwakt regen onweer af? Een interessante vraag, omdat dat inderdaad vaak zo lijkt te zijn. Tegelijkertijd gaat er een wijsheid rond dat ‘als het gaat regenen, het onweer zo voorbij is’. Hieronder de waarheid omtrent al deze uitspraken.

• Omslagfoto: Marcel van Norden

We moeten bij het begin beginnen als we bovenstaande vraag willen beantwoorden. Op de één of andere manier (dat kan dynamisch zijn, maar ook door warmte – zie daarvoor de basisbegrippen van onweer) begint een verzameling luchtdeeltjes te stijgen. Doordat het stijgende luchtdeeltje steeds minder lucht kan bevatten, loopt de relatieve vochtigheidsgraad van dat deeltje op. Op het moment dat deze 100% is, condenseert een bepaalde hoeveelheid waterdamp in de bui, waarna een stapelwolk ontstaat. Deze stapelwolk wordt ook wel cumulus genoemd.

Bij een sterke opgaande beweging (de updraft) kunnen deze stapelwolken al snel uitgroeien tot ’towers’, oftewel stapelwolken die een torenvormige structuur hebben (zie foto). Daaraan kun je zien dat zodra de stijgstroom in stand blijft, er mogelijk een bui kan ontstaan. Laten we een stuk verder doorspoelen en kijken naar het moment dat er inderdaad een bui is ontstaan die bovendien volgroeid is. Let erop: de bui bevat nog geen onweer!

Regendruppels

Op dit moment gebeurt er aan de hand van botsingen van verschillende druppeltjes waterdamp iets: er ontstaan regendruppels. Deze kunnen niet door de omhooggaande stroom lucht in de bui worden gehouden en vallen naar beneden. Een daalstroom ontstaat en er is een cyclus tot stand gekomen: warme, vochtige lucht gaat de bui in, reikt tot grote hoogte, zorgt voor de samenklontering van waterdruppeltjes tot regen, waarna deze weer naar beneden valt.

Buienstadium

In deze daalstroom komen vaak ook windvlagen voor. Als de wind vlagerig wordt op nadering van een regen- of onweersbui, dan weet je dat de daalstroom (de downdraft in het Engels) daar verantwoordelijk voor is, en dat je nog een kleine hoeveelheid tijd hebt voordat de regen losbarst.

Onweer

Laten we ervan uitgaan dat de bui een enorm krachtige voeding heeft en tot behoorlijke hoogtes kan uitgroeien. Op een bepaald moment is deze bui zo hoog gegroeid dat hij op die hoogte het nulgradenniveau bereikt (de hoogte in de atmosfeer waar de temperatuur 0 graden Celcius is, en met de hoogte dus negatief wordt). Als de bui dan nog verder groeit, raken de waterdruppels vanaf het nulgradenniveau onderkoeld. Op het moment dat de temperatuur ongeveer -13 graden is, bevriezen ze echt. In de tussengelegen meters is het dus een wisselwerking van regendruppels en halve ijsdeeltjes, en ook hoger dan het -13-gradenniveau kan het nog tot waterdruppels komen. Als ijsdeeltjes met waterdruppels botsen begint zich langzaam hagel te vormen.

Maar dat ijs is ook belangrijk voor de vorming van onweer. Op het moment dat twee ijsdeeltjes met elkaar botsen, spatten deze als het ware uit elkaar. Elektronen springen dan niet gelijk over, waardoor het kleinere ijsdeeltje een andere lading krijgt dan het grotere ijsdeeltje. En omdat de massa van het kleinere deeltje een stuk is afgenomen is de neerwaartse kracht ook een stuk kleiner (let erop dat de zwaartekracht die op een object wordt uitgeoefend kan worden berekend als ongeveer 9,81*massa, dus bij een kleinere massa is deze kracht dus kleiner).

Denk nog even aan die stijgstroom. Feitelijk is dat een ‘opgaande’ stroom aan kracht. Als de neergaande en omhooggaande kracht gelijk aan elkaar zijn, blijft het deeltje zweven op hoogte. Laten we er vanuit gaan dat dat gebeurde met de oorspronkelijke ijsdeeltjes, omdat ze immers ongeveer op dezelfde hoogte bleven hangen. Maar het nieuwe kleine ijsdeeltje heeft een kleinere omlaag gaande kracht terwijl dezelfde omhooggaande kracht er nog is, dus kan deze hoger de bui in worden gevoerd.

Feitelijk betekent dat dat er na verloop van tijd een groot ladingsverschil ontstaat tussen de onderkant en het midden van de bui en de bovenkant. Dat is de basis voor een bliksemflits (meer uitleg hier). Voor de scope van dit artikel is het nu voldoende om te weten dat in dit buienstadium onweer ontstaat.

Zoals je ziet is zo’n complex vaak net zo groot als heel Nederland.

Het afzwakken van onweer

Dan nu terug naar de vraag. Nu we weten hoe een stijgstroom ontstaat, een daalstroom daarop volgt en hoe bij een voldoende sterke stijgstroom er onweer kan ontstaan, kunnen we bekijken waarom onweer afzwakt op het moment dat het gaat regenen.

Heel simpel: de koelere lucht die uit de bui naar beneden komt vallen, is zwaarder dan de warmere lucht die aan de grond ligt. Als gevolg daarvan wordt de warme lucht ‘weggedrukt’ bij de stijgstroom vandaan. En dan is het eigenlijk een heel logisch gebeuren: de stijgstroom wordt de pas afgesneden, en de voeding voor de bui verdwijnt. Net als bij een lege benzinetank blijft je auto ook nog wel even rijden op het moment dat je snelheid hebt, maar daarna valt ‘ie toch echt stil. En hetzelfde gebeurt bij een onweersbui.

Er zijn uitzonderingen waardoor onweersbuien langer vol kunnen houden. Als er veel windschering in de atmosfeer aanwezig is, zijn het wat ‘gedraaide’ stromen lucht, waardoor ze elkaar minder lang de pas afsnijden. En bij zware onweercomplexen zie je vaak meerdere stijg- en daalstromen in het complex, waardoor het niet zo uitmaakt dat er eentje verdwijnt. Vaak zie je dan enorme MCS-systemen die de hele nacht vol kunnen houden.

De volkswijsheid ‘als het gaat regenen is het zo gedaan met onweer’ is dus wel waar, maar moet op een andere manier worden geïnterpreteerd. Bij een bui heb je praktisch altijd regen, dus ook bij een onweersbui. Het stopt dus niet met onweren op jouw plek zodra de regen is gearriveerd. Maar zodra de eerste regen begint te vallen uit de bui, weet je wel dat er het risico is dat ‘ie er over een tijdje mee op begint te houden.