Satellietwaarnemingen
10
10.1
SATELLIETWAARNEMINGEN
10.1 Algemene inleiding Het pakket Satpack is bedoeld voor gebruik in een weerkamerprakticum door studenten Meteorologie. Het doel is: te laten zien wat voor soort satelliet-informatie meteorologen tot hun beschikking hebben, en te laten zien hoe deze satellietinformatie gekoppeld kan worden aan de oppervlakte- en bovenluchtwaarnemingen. In elk pakket worden twee opeenvolgende dagen beschouwd. De analyse van de eerste dag wordt in zijn geheel gepresenteerd, de tweede dag dient als oefening. Erbij gaan een aantal opdrachten. Elk pakket staat op zich en beschrijft een situatie waarin de nadruk ligt op de verschillende systemen die in dat jaargetijde voorkomen. In 10.2 t/m 10.4 wordt algemene informatie over satellieten gegeven. Deze informatie is voor beide situaties bruikbaar. 10.2 Waarnemingen door satellieten In oktober 1957 brak door de lancering van de Russische satelliet `Sputnik' een nieuw tijdperk aan voor wetenschappelijke waarnemingen. Satellietwaarnemingen bleken een welkome aanvulling voor meteorologen te zijn, en in 1960 werd de eerste, speciaal voor meteorologische waarnemingen bestemde, satelliet gelanceerd. Dit was de amerikaanse TIROS I. Vandaag de dag zijn er talloze weersatellieten in de ruimte die een belangrijke bijdrage leveren aan de 12000 oppervlakte en 600 bovenlucht waarnemingsstations, vooral in gebieden waar weinig waarnemingen worden gedaan. 10.2.1 Satellietbanen Satellieten kunnen veel verschillende banen beschrijven, maar voor meteorologische doeleinden zijn er eigenlijk maar twee die van belang zijn: * zon-synchrone banen: deze banen zijn vast ten opzichte van de zon zodat de satelliet op elke plaats op aarde steeds op hetzelfde tijdstip (lokale tijd) overkomt. * geostationaire banen: deze liggen in het vlak van de evenaar, en doordat de satelliet een oostwaartse beweging maakt waarbij de omlooptijd precies 24 uur is, staat de satelliet `stil' boven een gegeven punt op aarde (op de evenaar). Het heeft als voordeel dat er per dag veel waarnemingen (foto's) van hetzelfde gebied op aarde gemaakt kunnen worden. Een nadeel is dat gebieden ver van de evenaar (bv. Noord Europa) onder een vrij scheve hoek worden waargenomen. 10.2.2 Instrumenten Elke satelliet beschikt over een aantal stralingsmeters die de hoeveelheid straling in een gegeven golflengtegebieden (banden) meten. Enkele veel voorkomende banden zijn gegeven in Figuur 10.1. Een stralingsmeter meet de hoeveelheid straling van een gegeven richting (of plaats) op een gegeven ogenblik. Een beeld moet daarom opgebouwd worden door een `scan' uit te voeren langs een groot aantal lijnen, net als bij een TV-toestel.
10.2
Figuur 10.1 Golflengtegebieden waarin door meteorologische satellieten metingen worden verricht. Het beeld van de TIROS-N, bijvoorbeeld, bestaat uit 4500 lijnen die elk een gebied van 1,1 km op het aardoppervlak bestrijken. Om deze lijnen te produceren scant de stralingsmeter 360 keer per minuut van west naar oost. De noord-zuid scan wordt veroorzaakt doordat de satelliet in die richting beweegt (bij een zon-synchrone satelliet) of door middel van een spiegel (bij een geostationaire satelliet). De afmetingen van het kleinste gebiedje dat nog door de stralingsmeter wordt bemeten (de resolutie) hangt af van de optica en van de meetfrequentie (`sampling rate') langs elke scanlijn. Recht onder de TIROS-N satelliet (sub-satellite point) is deze resolutie 1,1 km in NZ-richting en 1,1 km in OW-richting. Aan de randen van het beeld is de resolutie stukken slechter. De informatie van elke stralingsmeter wordt via een radioverbinding in digitale vorm naar een grondstation gestuurd. Daar wordt de data verder verwerkt tot het beeld dat voor ons bruikbaar is. De beelden in Satpack werden ontvangen en bewerkt op de Universiteit van Dundee, Groot Brittannië. In dit stadium worden de kustlijnen, breedtecirkels en meridianen over het beeld heen gelegd; het is een handige, maar ruwe benadering van de lokatie van de waargenomen systemen op het beeld. Soms is er enig verschil met de werkelijke lokatie, omdat het perspectief afhangt van de exacte plaats van de satelliet. De breedtecirkels zijn om de 5° getekend, meridianen om de 10°. Afstanden zijn te schatten als je bedenkt dat 1° verschil in geografische breedte (in NZ-richting) overeenkomt met ongeveer 111 km in werkelijkheid. Tenslotte is er op de satelliet naast de stralingsmeters nog apparatuur aanwezig voor het ophalen van de gegevens van meer dan 200 automatische weerstations. Deze gegevens worden opgeslagen, totdat ze kunnen worden doorgezonden naar een grondstation. 10.2.3 Golflengtegebieden In het elektromagnetisch spectrum (zie Figuur 10.1) worden de golflengtes weergegeven in micrometers, m (106 m = 1 m). Alle straling met een golflengte < 4 m is van de
Satellietwaarnemingen
10.3
zon afkomstig, na reflectie aan wolken en aardoppervlak (zichtbaar licht, `visible'). In dit golflengtegebied is er `s nachts niks te zien, en de helderheid overdag hangt af van de stand van de zon en plaats van de satelliet. Alle straling met een golflengte > 4 m is uitgezonden door gassen in de atmosfeer, door wolken, land- of zeeoppervlak (infrarood licht, `IR'). Deze straling wordt dag en nacht uitgezonden, en de hoeveelheid hangt voor een deel af van de temperatuur van het voorwerp dat de straling uitzendt. In de praktijk laat met de koudste delen het helderste (wit) op de satellietfoto uitkomen: hoge wolken zijn wit op zowel zichtbaar licht als IR foto's, terwijl de zee er donker uitziet. Hierdoor is het makkelijker om de twee foto's met elkaar te vergelijken. De belangrijkste golflengtebanden zijn de volgende. Zichtbaar licht (visible) De `zichtbaar licht foto' toont het gereflecteerde zonlicht in het beeldgebied van de satelliet. Eigenlijk wordt de gemiddelde reflectie gemeten van de golflengten in het zichtbare en nabije IR gebied. Het albedo van een voorwerp is het deel van de straling dat wordt gereflecteerd. Typische waarden zijn: wolken 50 tot 65%, afhankelijk van wolkensoort en dikte, sneeuw 55 tot 90%, afhankelijk van `ouderdom', gras 25%, bos 5 tot 15%, oceaan 2 tot 7%, afhankelijk van ruwheid zeeoppervlak. Er is dus een groot contrast tussen bv. een dik wolkendek en een wolkenloze oceaan. Infrarood licht (IR, infrared) De `infrarood foto' toont meestal de hoeveelheid straling die wordt uitgezonden in het `venster' van het IR-deel van het spectrum. Juist deze golflengtes worden gebruikt omdat de wolkenloze atmosfeer er vrijwel transparant voor is. Dit golflengtegebied ligt ook vlakbij het gebied waarbij voorwerpen met een temperatuur van 200 tot 300 K (-73 tot +27°C) de meeste straling uitzenden. Het beeld wordt zo bewerkt dat hoe sterker het signaal (de straling) is hoe donkerder de foto ter plekke is. De IR foto laat de straling zien die van het hoogst gelegen oppervlak afkomstig is: dit is ofwel een wolkentop of het aardoppervlak in een wolkenloos gebied. Hoe donkerder het beeld, hoe warmer het oppervlak. Bij het bekijken van enkele IR foto's valt direct op het contrast tussen land en zee, waarbij het land meestal donkerder (warmer) is dan de omringende zee in de zomer. In de winter is de zee meestal warmer (donkerder) dan het land. Bij het vergelijken van zichtbaar licht en IR foto's valt verder op dat vele witte plekken overeenkomen: dit zijn hoge (dus koude) wolkentoppen die ook sterk het zonlicht weerkaatsen. Vaak komt een witte wolkenband op de zichtbaar licht foto overeen met een grijs gebied op de IR foto: we weten dan dat we te maken hebben met lage of middelbare bewolking waarvan de wolkentoppen een temperatuur halverwege de temperatuur van het aardoppervlak en de hoogste wolkentoppen. De grijstinten in de IR foto (`grey scale') zijn met enige moeite om te rekenen naar temperaturen, maar voor onze toepassingen is de relatieve helderheid (wit, lichtgrijs, donkergrijs, zwart) genoeg om grofweg iets te zeggen over de temperatuur.
10.4 Waterdamp (water vapour) De foto's genomen in het waterdampkanaal geven een beeld van de straling afkomstig in het gebied rond 6,3 m. Bij deze golflengte is waterdamp een sterke straler. De hoeveelheid straling die gemeten wordt hangt af van de temperatuur van het hoogst gelegen vochtoppervlak in de atmosfeer. Een wit gebied geeft aan dat de bovenste delen van de troposfeer relatief vochtig zijn, terwijl een donker gebied aangeeft dat het ter plekke vrij droog is: we zien dan de uitstraling van een lager (= warmer) gelegen deel van de atmosfeer. In dit geval is er vaak sprake van dalende lucht (subsidentie) zoals bijvoorbeeld in een hogedrukgebied. 10.3 Informatie uit satellietfoto's Een opmerkelijk grote hoeveelheid informatie over de synoptische situatie, en over de toestand van de troposfeer kan worden verkregen door het naast elkaar bekijken van een paar zichtbaar licht en IR foto's die op hetzelfde moment zijn genomen. In de operationele meteorologie worden deze beelden gebruikt samen met de conventionele synoptische analyses afgeleid uit de grondwaarnemingen. De voorbeelden in Satpack geven duidelijk de relatie aan tussen systemen die zichtbaar zijn op de satellietfoto's en systemen zichtbaar op de weerkaart. Als deze relatie is gelegd kunnen de satellietbeelden gebruikt worden om de exacte lokatie van systemen in data-arme gebieden (bv. oceanen) te bepalen. Geen enkele satelliet kan zaken onderscheiden die kleiner zijn dan de resolutie (het oplossend vermogen) of groter dan het gehele beeldveld (ongeveer 3000 km). Twee veel voorkomende en voor de hand liggende systemen hoeven niet per sé duidelijk op satellietfoto's herkenbaar te zijn. Lagedrukgebieden zijn vaak herkenbaar omdat ze het centrum zijn van naar binnen spiraliserende wolkenpatronen, dit komt omdat de wolken zich vaak vertonen in de vorm van een band met een breedte van enkele tientallen kilometers en liggend ongeveer evenwijdig aan de oppervlakte winden. Gebieden met actieve convectie zijn herkenbaar aan een patroon met kleine witte vlekjes, hoewel individuele Cu wolken kleiner zijn dan de resolutie van de satelliet: deze vlekken zijn ofwel grote Cb wolken, ofwel vele Cu wolken die georganiseerd zijn in een bepaald patroon. In het algemeen kunnen bewolkingsgebieden op twee manieren geklassificeerd worden: door hun patroon en door hun temperatuur of hoogte. 10.3.1 Stratiforme bewolking Uitgebreide gebieden met een min of meer uniforme grijstint op zichtbaar licht foto zijn een indicatie dat deze bewolking is ontstaan door een grootschalig proces. Dit kan zijn door opstijging nabij de kern van een lagedrukgebied, of langs een brede band met convergentie, zoals bij een front. Een koufront is vaak zichtbaar aan een 100 tot 200 km brede wolkenmassa die soms wel 1000 k lang is. De structuur van een warmtefront, vanaf de grond zichtbaar door naderbijkomende steeds lagere bewolking is van bovenaf niet goed zichtbaar: het oppervlaktefront ligt meestal zo'n 700 tot 800 km achter de voorste begrenzing van de wolkenband.
Satellietwaarnemingen
10.5
Frontale bewolking is meestal wit (dus koud) op de IR foto's. Laaghangende stratus of mist heeft echter een temperatuur die niet veel verschil van die van het onderliggende land- of zeeoppervlak. Soms zijn stofstormen in de Sahara zichtbaar: deze zijn zelfs warmer dan de Stbewolking, het duurt soms enkele dagen voordat deze gebieden verdwijnen. Een dunne laag Cs is vaak moeilijk te detecteren, zowel vanaf de grond als met behulp van satellietfoto's. Deze bewolking laat een deel van zowel de kortgolvige als de infrarood straling door en lijkt daardoor op lage bewolking. Het kan alleen onderscheiden worden door de context waarin deze bewolking voorkomt. Een vergelijkbaar probleem doet zich voor bij zeeijs, zoals bij Groenland. Dit ijs is slechts weinig warmer dan het aardoppervlak of een mistveld in hetzelfde gebied. 10.3.2 Cumuliforme (convectieve) bewolking Cu en Cb bewolking is karakteristiek voor koude luchtmassa's die van onderen worden verwarmd en onstabiel worden. Als lucht boven een groot gebied onstabiel wordt, dan zal ergens lucht gaan stijgen, terwijl elders de lucht dan moet dalen. Deze schaal waarop deze stijgende en dalende luchtstromingen zich organiseren neemt toe als de dikte van de onstabiele luchtlaag toeneemt. Deze geleidelijke toename in schaal en diepte van de onstabiele laag is vaak het beste zichtbaar achter een koufront, als een koude noordwestelijke of noordelijke luchtstroming over steeds warmer zeewater stijkt. Als de onstabiele laag dik genoeg is om onweer te veroorzaken dan zijn individuele Cb's zichtbaar. Deze Cb's kunnen van 10 tot 50 km in diameter zijn, terwijl de Ci toppen ervan nog veel groter kunnen worden. Wolken met vrij warme toppen organiseren zich soms in een duidelijke vorm. Deze vorm is dan vaak afhankelijk van veranderingen aan het aardoppervlak. Zo kan in de zomer langs kusten of langs de randen van grote meren de zeewind circulatie ontstaan. In de middag is dit zichtbaar als een wolkenloze strook boven de kust en de zee en een dichte rij convectieve bewolking enigszins landinwaarts. 10.3.3 Orografische bewolking Wolken worden ook veel boven bergen gevormd. Ze zijn dan soms moeilijk te onderscheiden van de eventueel aanwezige sneeuw. Ook kunnen zich soms bewolkingslijnen parallel aan elkaar vormen op regelmatige afstanden: dit zijn wolken horend bij de zogenaamde lijgolven, die zich stroomafwaarts van bergen vormen als de lucht aan een aantal voorwaarden voldoet. We hebben hier slechts de meest voorkomende gevallen geschetst. Als satellietfoto's nauwgezet worden bekeken zijn andere zaken waarneembaar zoals Cb ingebed in een laag As, of Cu georganiseerd in een rij stroomafwaarts, of wervels stroomafwaarts van eilanden. Als we gezond verstand gebruiken, zijn we meestal wel in staat om systemen zichtbaar op satellietfoto's te koppelen aan de bijbehorende synoptische situatie. 10.3.4 Nephanalyses In de tijd dat nog niet iedereen beschikte over een satellietontvanger werden de gegevens van satellietfoto's verwerkt in zg. nephanalyses die een beeld geven van de soort en verspreiding van de waargenomen bewolking. In Satpack zijn ze opgenomen
10.6 omdat ze als oefening nog steeds goed bruikbaar zijn. 10.4 Andere meteorologische gegevens 10.4.1 Oppervlakte waarnemingen De satelliet geeft weliswaar een instantaan beeld van de wolkenpatronen over een bepaald gebied, maar er is méér nodig om een goede kwantitatieve beschrijving van de atmosfeer te geven, nodig voor het maken van een verwachting. We zullen de satellietgegevens relateren aan de meer conventionele gegevens. Hiertoe hebben we ten eerste oppervlaktewaarnemingen welke op een weerkaart geanalyseerd kunnen worden op de normale manier. De plotjes op de gegeven weerkaarten zijn enigszins vereenvoudigd. 10.4.2 Bovenlucht waarnemingen Er zijn ook gegevens van enige radiosonde waarnemingen waarmee profielen van temperatuur luchtvochtigheid en wind gemaakt kunnen worden. Deze bovenlucht waarnemingen zijn essentieel voor de operationele meteorologie omdat de stromingen in de atmosfeer drie-dimensionaal zijn. Een van de belangrijkste toepassingen van bovenlucht gegevens is de constructie van bovenlucht kaarten met hoogtelijnen en temperatuurverdelingen. Omdat in de bovenlucht de overgangen minder abrupt zijn kan met minder waarnemingen worden volstaan dan aan het aardoppervlak. De bovenluchtkaarten worden hier nu niet gebruikt omdat de oppervlaktekaarten voldoende gegevens bevatten. Echter enkele oplatingen geven wat extra informatie over de stabiliteit en de lokatie van frontale structuren. 10.4.3 Het Tephigram Het thermodynamische diagram dat in Groot Brittannië het meest wordt gebruikt is het zogenaamde Tephigram. Het tephigram wordt gemaakt door langs de vertikale as de potentiële temperatuur en langs de horizontale as de temperatuur uit te zetten. Isobaren lopen van linksonder naar rechtsboven. Rotatie van het geheel over 45° zorgt ervoor dat de (enigszins kromme) isobaren min of meer horizontaal lopen. Het tephigram komt in deze versie van Satpack ook voor. De volgende lijnen zijn daarbij gegeven. 1. De vertikale as komt min of meer overeen met de hoogte, maar hangt eigenlijk van de luchtdruk af; isobaren lopen bijna horizontaal en zijn licht gekromd. 2. Isothermen lopen van linksonder naar rechtsboven. 3. De droogadiabaten lopen van rechtsonder naar linksboven. 4. De verzadigd adiabaten zijn ook getekend, en benaderen de droogadiabaten boven de 500 mb. 5. De mengverhoudingslijnen zijn de streepjeslijnen die van linksonder naar rechtsboven lopen.
Satellietwaarnemingen
10.7
10.5 Opdrachten De beelden die we bij deze oefeningen gebruiken zijn van de TIROS-N satelliet, die gelanceerd is op 13 oktober 1977 en nu al lang buiten werking is. Deze satelliet liep in een zon-synchrone baan rond de aarde op 870 km hoogte en een omlooptijd van 102 minuten. De baan bevond zich in een vlak dat een hoek maakte van 98.7° met de equator. De equator werd door de satelliet van zuid naar noord gepasseerd om ongeveer 15.00 lokale tijd. TIROS-N had een zeer hoge resolutie radiometer aan boord (Engels: Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR)), die in vier kanalen waarnam: 0.55 tot 0.90 m (106 m = 1 m) 0.73 tot 1.10 m 3.55 tot 3.95 m 10.50 tot 11.50 m Wij gebruiken het kanaal in het zichtbare licht (VIS, 0.55 - 0.90 m) en het infrarode kanaal (IR, 10.50 - 11.50 m). De resolutie van de satelliet was ongeveer 1.1 km. De nummering van de figuren en diagrammen is zodanig dat per situatie steeds met Figuur 1 wordt begonnen. 10.5.1 SITUATIE A: 18-19 Oktober 1979 18 Oktober 1979 1. Bestudeer de algemene situatie, waarbij je gebruik maakt van de grondanalyse met waarnemingen (fig. 4). Een koufront is in zuidoostelijke richting over het Verenigd Koninkrijk getrokken en een warmtefront nadert vanuit het westen. Een opvullende depressie ligt voor de Noorse kust en een meer actieve depressie ten zuidwesten van Ijsland. Boven het Middellandsezeegebied ligt ook nog een front. 2. a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. 3. 4.
Bestudeer de satellietbeelden (Fig.2 en 3) samen met figuur 4 en merk de volgende bijzonderheden op, die in het tekstgedeelte beschreven zijn: land kouder dan de zee (IR, 58°N, 7°E, cp VIS), hoge bewolking, helder in VIS en IR (43°N, 0°W), lage bewolking, helder in VIS, grijs in IR (48°N, 0°W), koufrontbewolking (VIS van zuid Zweden tot noord Frankrijk), warmtefront bewolking (ten westen en noorden van de UK), spiraalvormige banden die naar de depressie lopen (ten zuidwesten van Ijsland), cellulair convectie patroon (53°N, 8°E), hoge cumulonimbus met cirruspluimen (53°N, 12°E), uitgestrekte lage bewolking (55°N, 22°E), met sneeuw bedekte bergen (Alpen, zuid Noorwegen), lensvormige wolken (38°N, 4°W, grondwind is oostelijk). Vergelijk de wolkenanalyse (Fig. 1) met fig. 2, 3 en 4. Merk op hoe goed de grenzen die hier gemarkeerd zijn overeenkomen met identificeerbare wolkenbanden en met verschijnselen aan de grond van de synoptische waarnemingen. De gegevens van de radiosonde stations zijn in fig. 5 en 6 weergegeven; Markeer hun posities in figuur 4 aan de hand van de opgegeven lengte- en breedte coördinaten.
10.8
a. b. c.
d. 5.
Merk de volgende verschijnselen op, zoals beschreven in paragraaf III van de algemene tekst. inversie op laag niveau te Crawley (fig. 6a, 810-910 Mb); dit is een droge inversie, typisch voor dalende luchtbewegingen en heldere onbewolkte luchten (fig. 2), vochtige frontale inversie achter het koufront te De Bilt (fig. 5b, 650 mb), de dauwpuntstemperatuur neemt toe met de hoogte, de tropopause, met de gemarkeerde inversie (fig. 5b, 250 mb en fig. 6b, 200 mb); herinner je dat de gemiddelde tropopause hoogte afneemt met toenemende breedte, zodat een ongewoon lage tropopause wijst op lucht van arctische origine en een hoge tropopauze wijst op lucht van tropische oorsprong, een dikke laag bewolking, met een dauwpuntsdepressie < 5°C (fig. 6b, 350-500 mb). Vergelijk fig. 6a met fig. 13; dezelfde gegevens zijn weergegeven, maar de assen getransformeerd (zie inleidende tekst), merk op dat nu een groter deel van het diagram gebruikt kan worden. Ook kunnen kwantitatieve deducties gemakkelijker gemaakt worden.
19 Oktober 1979 1. Maak een wolkenanalyse (nephanalyse) voor 13.47 utc (fig.8 en 9) met gebruikmaking van fig. 7 als basiskaart. Volg de conventies zoals in fig. 1 aangegeven. 2.
Analyseer de 12.00 utc grondkaart (fig. 10): isobaren (om de 5 mb) en fronten en leg het verband tussen je analyse en zowel de satellietfoto's als de wolkenanalyses.
3.
Beschrijf in het kort wat het verband is tussen de wolkenband over het centrale deel van de UK en zuid-west Noorwegen en de grondwaarnemingen in deze regio's.
4.
Identificeer en markeer de volgende verschijnselen in fig. 8 en 9: a. frontale wolkenband, b. centrum van lagedruk, c. wolkenlaag op laag niveau, d. cellulair convectie boven de oceaan, e. wolkenpatroon met golven, f. met sneeuw bedekte bergen.
5.
Markeer de posities van de aërologische stations (fig. 11 en 12) in fig. 7 en 10. Merk op dat de aard van de ballonoplating van het station Sola opmerkelijk is veranderd in 24 uur tijds. Relateer deze veranderingen in temperatuur en vochtigheid aan de beweging van de structuren zoals die op zowel de grondanalyses als de satellietfoto's te zien zijn.
6.
Relateer de oplatingen van Shanwell in de UK, (fig. 11b), Trappes in Frankrijk en Thorshavn in de Faroer (fig. 12b) aan de structuren die je op d de grondanalyses en satellietbeelden kunt zien.
Satellietwaarnemingen
10.9
10.5.2 SITUATIE B: 13-14 Mei 1979 13 Mei 1979 1. Bestudeer de algemene situatie met gebruikmaking van de geplotte gegevens en analyses (fig. 4). Het centrum van een hogedrukgebied ligt boven Nederland en strekt zich over een groot deel van Europa uit. Een gedeeltelijk geoccludeerde depressie ligt zo'n 500 km ten zuidwesten van Ijsland, waarvan het koufront in zuidwestelijke richting verloopt. Een jongere depressie verschijnt in de buurt van 47°N, 29°W. 2.
Merk de uitgestrekte mistgebieden op die ten zuidwesten van Ierland gerapporteerd worden en boven gedeelten van de Noordzee. deze gebieden zijn duidelijk te zien op de VIS foto (fig. 2), maar zijn bijna onzichtbaar op het IR beeld (fig. 3), hetgeen aantoont dat de temperatuur van de mist praktisch gelijk is aan die van het zeewater. Dit is 'advectieve' mist, die ontstaat als warme lucht over een steeds kouder zeeoppervlak stroomt wanneer de lucht naar het noordoosten beweegt. Als de zeewatertemperatuur lager is dan de dauwpuntstemperatuur van de lucht, begint zich mist te vormen. Er is wat wind nodig om de lucht bij het oppervlak te mengen en een behoorlijk dikke mistlaag te vormen, maar als de wind te sterk is, wordt de mist over een dikke laag gemengd en verdwijnt weer. Bij gematigde windsnelheid, zo'n 15 knopen, kan de mist opgetild worden en overgaan in stratusbewolking met een wolkenbasis op 100-300 meter; alleen op grond van satellietfoto's kan dat onderscheid niet gemaakt worden. De situatie die vertoont wordt is typisch voor een mistsituatie aan het begin van de zomer ten zuidwesten van de UK. In dit geval breidt de mist zich landinwaarts uit over een kleine afstand in Cornwall en Devonshire en lost dan verder op boven land dat aanzienlijk warmer is dan de zee.
3.
Bestudeer de satellietbeelden (fig. 2 en 3) samen met fig. 4 en merk de volgende structuren op, die in de algemene tekst besproken zijn: a. Land warmer dan de zee (IR, 52°N, 2°E en andere kusten), b. hoge bewolking, helder in VIS en IR (50°N, 25°W), c. koufront bewolking, van 63°N, 5°W tot 50°N, 20°W; wolkentop is aanvankelijk hoog, maar lager verder naar het zuidwesten. d. lagedrukcentrum, met enigszins wazige wolkenbanden die naar binnen spiraliseren (56°N, 26°W), e. cellulaire convectie achter het koufront (55°N, 24°W), f. met sneeuw bedekte bergen (Alpen en Pyreneeën). Vergelijk fig. 2 en 8 nauwkeurig en merk op dat de sneeuwbedekking op de Pyreneeën blijkbaar is toegenomen; dat moet het gevolg zijn van orografische bewolking, g. zee-ijs langs de kust van Groenland (66°N, 33°W) die in het VIS duidelijk te zien is, maar niet in het IR vanwege het geringe temperatuuronderscheid met het zeewater. h. golfvormig wolkenpatroon (VIS, 58°N, 6°W), i. filamenten van west-noordwest naar oost-zuidoost (VIS en IR, 49°N, 9°W): dit zijn waterdampsporen die zich in de tamelijk vochtige bovenlucht wijd verspreid hebben.
10.10 4.
Vergelijk de wolkenanalyse (fig. 1) met fig. 2, 3 en 4. Merk op hoe de gemarkeerde grenzen netjes samenvallen met de wolkenstructuren en met de grondfronten die op basis van grondwaarnemingen geanalyseerd zijn. Merk het verschil o tussen de positie van het circulatiecentrum ten zuiden van Ijsland (fig. 1) en het lagedrukcentrum gebaseerd op grondwaarnemingen (fig. 4). Het is moeilijk enig ander circulatiecentrum in dit gebied te onderscheiden op basis van wolkenfoto's.
5.
De gegevens van vier radiosondestations zijn weergegeven in fig. 5 en 6. Markeer hun posities in fig. 4 met gebruikmaking van de gegeven geografische coördinaten. Merk de volgende kenmerken op (zie tekstgedeelte): a. THORSHAVN (fig. 5a); dit is de warme sector van de depressie met maritiem tropische lucht. Deze lucht is van onderen afgekoeld waardoor een relatief stabiele laag gevormd is die tot 750 mb reikt. Wolkenlagen strekken zich uit van 1000 tot 900 mb en van 750 tot 600 mb. b. OCEAAN WEERSCHIP MIKE (fig. 5b); Oppervlaktetemperatuur lager dan Thorshavn. Er is een diepe verzadigde laag (1000-500 mb), met een zwakke inversie tot 450 mb, karakteristiek voor een warmtefront (vocht zit erboven). c. CAMBORNE (fig. 6a); een sterke inversie in de lage niveaus, vochtig daaronder en droog erboven, karakteristiek voor zeemist. De hoge tropopauze ergens boven 200 mb is typisch voor tropische lucht. d. BORDEAUX (fig. 6b); een goed gemengde laag tot op 920 mb, die aangeeft tot hoe hoog de convectie plaats vindt. Hierboven zit een sterke inversie en de lucht in de omgeving is niet verzadigd. Dit is typisch voor heldere lucht in een hogedrukgebied.
14 Mei 1979 Merk in fig. 8 op dat het heldere gebied bij Spanje (42°N, 10°W) niet het gevolg is van wolken. Het is een voorbeeld van 'sun-glint', directe reflectie van zonlicht naar de satelliet. De satelliet bevindt zich ongeveer boven Londen en de zon boven 20°N, 40°W. 1.
Maak een wolkenanalyse voor 14.43 utc (fig. 8 and 9) met behulp van fig. 7 als basiskaart. Volg de conventies van fig. 1.
2.
Analyseer de 12.00 utc grondkaart (fig. 10): isobaren om de 5 mb en fronten, met gebruikmaking van satellietfoto's en wolkenanalyse.
3.
Teken op fig. 8 een lijn van Spanje naar Ijsland en bespreek hoe de veranderingen in bewolking samenhangen met de structuren zoals geanalyseerd in de grondkaart van 12.00 utc (fig. 10).
4.
Merk de volgende structuren op in fig. 8 en 9 en identificeer ze: a. frontale wolkenband, b. een gebied met uitgebreide zeemist, c. cellulaire convectie boven de oceaan, d. golfvormige wolkenpatronen, e. een gebied met cirruswolken boven Europa, f. centrum van lagedruk.
Satellietwaarnemingen
10.11
5.
Markeer in fig. 10 de posities van de ballonoplatingen van figuren 11 en 12. De oplating van Thorshavn om 1200 utc, 14 mei (fig. 11a) laat een opmerkelijke verandering zien ten opzichte van de vorige dag (fig. 5a), dat is sinds de Faroer in overgang heeft ondergaan van maritiem tropische naar maritiem polaire lucht. Hoeveel (in mb en km) zijn het nul graden niveau en de tropopauze omlaag gegaan sinds de vorige oplating? Merk in de satellietbeelden op hoe de wolkensoorten veranderd zijn in Thorshavn tussen 13 en 14 mei in verband met de verandering in luchtsoort.
6.
De oplating van Stornoway van 12.00 utc, 14 mei (fig. 11b) laat een diepe laag warme en vochtige lucht zien. Fig. 8 en 9 illustreren de aanwezigheid van uitgebreide, betrekkelijk dikke lagen bewolking in de nabijheid. Merk het golfvormige wolkenpatroon aan de lijzijde van de Schotse heuvels op en schat hun onderlinge afstand. Dat zijn staande golven die soms aan de lijzijde van heuvels of bergen ontstaan. De weersituatie die daarvoor gunstig is kenmerkt zich door: i. een stabiele laag tussen minder stabiele lagen op de grond en hogere niveaus (zie fig. 11b). ii. een wind van tenminste 15 kts boven de bergrug (in dit geval 40 kts op 900 meter, een typische hoogte voor de Schotse heuvels) en iii. een constante windrichting tot aan de bovenkant van de stabiele laag (hier constant rond 235° in Stornoway).
7.
Vergelijk fig. 12a en 12b. Geef commentaar op het mest opmerkelijke verschil en ga na hoe dat verband houdt met de wolken zoals op de twee stations waargenomen.
