geheimen van meteorologische navigatie, 1 Strategie op zee De prestatiediagrammen van een Hallberg Rassy 34 en een X-412

geheimen van meteorologische navigatie, 1

Strategie op zee Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderingen van de omstandigheden, kan veel snelheidswinst opleveren. Niet alleen de wedstrijdzeiler profiteert daarvan, ook toerzeilers kunnen er op langere tochten hun voordeel doen. In zes afleveringen zal Wouter Verbraak, zeiler en meteoroloog, u inwijden in de geheimen van meteorologische navigatie. In het eerste deel inventariseert hij de afwegingen en technieken die daar een rol bij spelen. illustraties fred licht – tekst wouter verbraak

voornaamste variabelen die de bootsnelheid bepalen zijn de windsnelheid en de hoek van de zeilen ten opzichte van de wind. Nog zonder rekening te houden met het weer, dwingt dat u om na te denken over de snelheid van uw boot onder verschillende condities. Er varen duizenden verschillende ontwerpen rond, elk met hun eigen karakteristieke zeileigenschappen. Sommige zeilen hoog en snel aandewind, terwijl andere ontwerpen juist op een voordewindse koers optimaal zeilen. Allround ontwerpen zijn juist weer bedoeld om onder alle om-

O

f u nu probeert de Volvo Ocean Race te winnen of tijdens een weekendtocht zo comfortabel mogelijk uw bestemming wilt bereiken, een goed plan voorhanden hebben, is in elke situatie essentieel. Anders dan bij autorijden geldt voor zeilen dat de rechte koers tussen A en B zelden ook de snelste is. Alleen in het zeldzame geval dat de wind zowel in richting als kracht constant blijft, kunnen we in rechte lijnen denken. Veel vaker moeten we creatief zijn en af willen wijken van de kortste weg om in te kunnen spelen op veranderingen in de windcondities. Wat de beste manier is om dat te doen, kunt u pas bepalen als u de volgende vier stappen stuk voor stuk doorloopt.

Ken uw boot Om te kunnen bepalen wanneer een boot snel of langzaam vaart, moet u weten hoe hij zich gedraagt onder verschillende winden zeecondities. Dat gedrag is door ontwerpers en zeilers vastgelegd in prestatiegrafieken of polaire diagrammen (ook wel VPP of Velocity Prediction Program genoemd, figuur 1,2 en 3). In zo’n overzicht kunt u precies lezen, hoe de boot bij elke windhoek en windsnelheid presteert. Begrijp het weer

Vervolgens moet u inzicht krijgen hoe de wind zich tijdens de tocht zal gedragen. U wilt niet alleen zo nauwkeurig mogelijk weten waar, wanneer en hoeveel de wind draait, maar ook welk effect dat heeft op de windsnelheid. Daarnaast is het belangrijk om de betrouwbaarheid van de weerprognoses te kennen om het risico van beslissingen in te kunnen schatten.

Prestatiediagram combineren met het weer Wanneer u zowel de prestaties van de boot kent als weet hoe het weer zich ontwikkelt, kunt u een strategie bepalen. Hoewel u die taak tegenwoordig ook aan computerprogramma’s kunt overlaten, is het belangrijk te begrijpen waarom we een bepaald plan willen volgen. Daarbij is de computer een hulpmiddel in plaats

60

figuur 1

figuur 2

De prestatiediagrammen van een Hallberg Rassy 34 en een X-412.

van een geheimzinnige zwarte doos met pasklare antwoorden.

Strategie in de praktijk Strategisch varen is een dynamisch proces dat niet eindigt na vertrek. Blijf onderweg de ontwikkelingen van het weer volgen en zet koers en snelheid van de boot telkens af tegen uw plan. Vraag u voortdurend af of bijvoorbeeld het front nog met dezelfde snelheid nadert, en of u niet te langzaam of te snel vaart voor uw voorgenomen strategie. Het polaire diagram als hulpmiddel Zodra u besluit dat de directe route niet de beste is, komt de volgende vraag om de hoek kijken: hoeveel wijkt u van de kortste weg af? De ZEILEN 7 – 2004

standigheden goed te presteren, zonder ergens echt in uit te blinken. Iedereen zal begrijpen dat een Open 60 andere vaareigenschappen heeft dan een gemiddeld toerjacht en dat hun strategie als gevolg daarvan ook moet verschillen (figuur 3). De Open 60 zal veel extremer reageren op veranderingen in windsnelheid en -richting. Daardoor kan zo’n boot zich permitteren om relatief ver van de koerslijn af te wijken. Voor een gemiddelde toerboot zijn de opties beperkter. Veranderingen van de wind zullen een veel kleiner effect hebben op de bootsnelheid, waardoor extra afstand een grotere prijs verlangt. Maar een ding hebben zowel een Open 60 als een Hallberg Rassy gemeen; van beide boten moet

8

12

10

14

figuur 3 Een kleine verandering in de windrichting of -kracht heeft relatief grote gevolgen voor de bootsnelheid van een Open 60.

bekend zijn hoe zij zich onder verschillende omstandigheden gedragen. Natuurlijk begrijpt u dat een boot sneller vaart bij 20 knopen wind dan met 10 knopen op de windmeter. En ook het gegeven dat een boot hoog aan de wind langzamer is dan met een knik in de schoot behoeft weinig uitleg. Met de windinstrumenten kunnen we direct de snelheid en hoek van de wind aflezen. Deze waarden zullen echter afwijken van de wind in de prognoses, omdat ze worden beïnvloed door de voorwaartse verplaatsing van de boot. Voor die vergelijking zullen we de gemeten wind moeten verrekenen met de bootsnelheid. Gelukkig kunnen de meeste instrumenten automatisch de gemeten schijnbare wind omrekenen naar ware wind. De ware windhoek wordt vaak aangeduid met de Engelse afkorting TWA (True Wind Angle). Met TWS (True Wind Speed) wordt de ware windsnelheid aangegeven. De polaire diagrammen gaan altijd uit van de ware wind. Het prestatiediagram is de gebruiksaanwijzing van de zeilen van uw boot. Op elk moment kunt u zien, welk effect een koerswijziging heeft op de snelheid. Vallen we bij 16 knopen wind met de Open 60 af van 60 naar 80 graden ware windhoek, dan belooft het diagram een snelheidstoename van 1 knoop.

verschillen in windhoek geen grote gevolgen hebben. Waar het diagram steile lijnen laat zien, geldt het tegenovergestelde. Daar zal een verandering van de windhoek juist heel veel invloed hebben op de bootsnelheid. Dit zijn de meest interessante delen van een polair diagram, omdat daar al met kleine afwijkingen van de directe route veel winst kan worden behaald. Het diagram van een jacht uit Open 60klasse toont zo’n steile curve in het aandewindse deel bij windhoeken tussen 45 en 55 graden. In dat gebied levert 5 graden afvallen veel snelheidwinst. Net als voor de windhoek laat het polaire diagram ook het gevolg zien van verschillende windsnelheden op de bootsnelheid. Hoe dichter de lijnen bij elkaar staan, hoe kleiner de invloed van windtoename op de bootsnelheid. Ook dit is vooral het geval in het aandewindse deel van het diagram. Daaruit valt op te maken, dat de boot bij 12 knopen wind maar weinig sneller zeilt dan bij 20 knopen. In die situatie is het belangrijker om te anticiperen op winddraaiingen, dan op zoek te gaan naar meer wind. Bij een ware windhoek van 130 of 140 graden ziet dat er echter heel anders uit. Op zo’n koers

figuur 4 A

B

zal een klein verschil in windsnelheid juist weer een groot effect op de bootsnelheid hebben. Als we de beide voorbeelden vergelijken, zien we dat het diagram van de Open 60 veel meer ruimte laat voor strategische beslissingen. In het volgende deel zullen we ons beperken tot die boot, waarmee zeker niet gezegd is dat op een toerjacht geen strategische beslissingen genomen kunnen worden.

Strategie bepalen

Bij routering gaat het eigenlijk maar om een allesbepalende vraag: hoe ver kunt u van de koerslijn afwijken, zonder de snelheidswinst weer te verliezen aan te veel gezeilde afstand? Tegenwoordig kunt u het antwoord op die vraag laten berekenen door geavanceerde navigatieprogramma’s als Raytech Navigator, Maxsea of Deckman for Windows. Hoewel dergelijke software u een volledig uitgewerkt vaarplan aan kan bieden, beschouw ik die toch meer als een waardevol instrument dan als de enige strategiemaker. Waar het vooral om gaat, is te begrijpen hoe routeringssoftware zijn optimale route bepaalt.

Basisprincipes

Wie de uitgangspunten kent, kan ook zonder computer tot een bruikbare strategie komen. Er zijn een paar basisstrategieën die vrijwel altijd zijn toe te passen zonder al te veel rekenen. Stelt u zich de volgende situatie voor. We zijn op weg naar een routepunt dat op een bezeilde koers ligt. Als we de bootsnelheid buiten beschouwing zouden laten, is gijpen of overstag gaan niet nodig. Omdat we optimaal gebruik willen maken van de omstandigheden maken we echter andere afwegingen. De keuzes hangen af van de windverwachting. Op basis daarvan zijn er vier simpele scenario’s denkbaar, om het traject mee te beginnen. Figuur 4 A – Gelijkblijvende windrichting + toenemende windkracht = boven de directe koerslijn (naar de wind toe)

C

D

B – Gelijkblijvende windrichting + afnemende windkracht = onder de directe koerslijn (van de wind af) C – Gelijkblijvende windkracht + windrichting verandert naar meer voorlijk = boven de directe koerslijn

Diagram vertelt veel Maar ook de vorm van het diagram vertelt veel. In een oogopslag ziet u waar de lijn rond verloopt en waar hij steiler is. Een rond verloop duidt erop dat de bootsnelheid heel geleidelijk varieert en dat kleine

D – Gelijkblijvende windkracht + windrichting verandert naar ruimer = onder de directe koerslijn. ZEILEN 7 – 2004

61

In de praktijk draait alles om het vinden van evenwicht tussen korte en lange termijn scenario’s

In het eerste voorbeeld neemt de wind toe. Laten we aannemen dat we het traject in twee uur kunnen afleggen. Tijdens het eerste uur staat er 8 knopen wind, tijdens het tweede 16. Als we ons nergens iets van aantrekken, kunnen we het hele traject onder een schijnbare windhoek van 90 graden afleggen. Kijken we echter in het polaire diagram van de Open 60 bij 8 knopen wind voor die koers, dan zien we dat we snelheid kunnen winnen door 10 graden hoger te sturen. Doen we datzelfde bij 16 knopen wind, dan zien we juist dat 20 graden afvallen weer meer snelheid oplevert. Bij die wetenschap past een strategie, waarbij we aanvankelijk iets hoger sturen om in het tweede deel wat af te vallen. Dat principe is niet moeilijk te begrijpen. De kunst is echter om te weten hoe ver we in het eerste deel van onze koers af kunnen wijken. Op langere tochten is dat probleem zo complex, dat we daar al snel de rekenkracht van een computer voor nodig zullen hebben. In ons simpele voorbeeld gebruiken we dezelfde procedure als routeringssoftware, maar doen we dat nog gewoon met de hand.

Methode met isochronen Daarvoor zullen we wel het formaat van het polaire diagram moeten aanpassen. We gebruiken nu het polair diagram van een X-412. Wanneer het dezelfde schaal heeft als de kaart waarop we navigeren, kunnen we het direct zien, waar we in een uur tijd kunnen komen. Vervolgens leggen we het 0-punt van het diagram op onze positie en draaien we het zo dat de windrichting correspondeert met de werkelijke situatie (figuur 5). Als we nu de curve overtrekken in de zeekaart, weten we precies welke punten we in een uur kunnen bereiken. Zo’n curve noemen we een isochroon. Op die manier zien we dat we bij een koers van 800 aandewind 6,5 mijl kunnen afleggen, terwijl dat op een ruime koers ten opzichte van de wind wel 8,5 mijl vanuit het startpunt is. Omdat het in ons voorbeeld aanvankelijk 8 knopen waait, zoeken we eerst de curve voor die windsnelheid op. Daarna draaien we het diagram zo, dat de wind62

richting overeenkomt met de werkelijkheid. De eerste isochroon construeren we eenvoudig door de curve in de zeekaart over te nemen. Vervolgens moeten we bepalen op welk punt van die isochroon we moeten zijn, om optimaal aan het tweede deel te kunnen beginnen. Daarvoor nemen we de curve voor de aangekondigde 16 knopen en draaien we het diagram opnieuw op de ware windrichting. Door het nulpunt van het diagram te schuiven over de eerste isochroon gaan we nu op zoek naar de kortste weg naar onze bestemming. Op het moment dat de 16 knopen curve zo dicht mogelijk bij uw bestemming komt, valt het hart van het diagram samen met uw vertrekpunt op de eerste isochroon. Nu weten we niet alleen hoe ver we van onze koers af mogen wijken, maar kunnen we ook de optimale koerslijnen tekenen tussen het vertrekpunt en de bestemming. Routeringsprogramma’s gebruiken precies dezelfde methode, maar doen dat natuurlijk veel sneller en kijken verder vooruit. Vooral in die gevallen waarbij de uitkomst erg complex is, helpt het erg om te begrijpen hoe de software werkt. De methode die we hierboven beschreven is universeel en dus ook toe te passen op de andere drie voorbeelden.

figuur 5

figuur 6

Optimale koers aan de wind Van het zeilen op binnenwater zijn we al gewend na te denken over manieren om optimaal aan de wind te zeilen. Om zo efficiënt mogelijk op ons doel af te koersen zullen we bij winddraaiingen telkens overstag gaan. In feite is dat buitengaats niet anders, met dat verschil dat veranderingen in windrichting vaak veel groter zijn en zich beter laten voorspellen. Uitsnede van het polair diagram van de X-412.

Er zijn twee opties: Figuur 7A – Volgens de verwachting zal de wind wat ruimer inkomen – ga overstag en vaar iets lager dan gebruikelijk – ga direct overstag zodra de verwachte windshift zich aankondigt. Figuur 7B – Volgens de verwachting zal de wind meer van voren komen – val een paar graden af en ga direct overstag zodra de ZEILEN 7 – 2004

Een oversteek naar Engeland

We liggen in IJmuiden en willen naar Lowestoft aan de Engelse Oostkust; een koers van 270 graden. De wind komt met 3 tot 4 Bft pal uit het westen. Een directe koers naar de overkant is dus niet mogelijk. Wat is beter: eerst een slag naar het noorden maken of heeft een zuidelijke route de voorkeur? Het weerbericht is daarbij bepalend. Wordt er een winddraaiing naar het zuidwesten voorspeld, dan zal de zuidelijke route beter zijn, zeker als de wind tegelijkertijd ook toeneemt. Maken we in die situatie eerst een slag naar het noorden, dan moeten we na de windverandering opkruisen naar het zuidwesten. Beginnen we echter met een slag over bakboord, dan kunnen we het tweede deel van de tocht snel en comfortabel met een knik in de schoot afleggen. Wanneer verwacht wordt dat de wind naar het noordwesten ruimt, geldt het omgekeerde scenario en heeft de noordelijke route de voorkeur.

verwachte windshift zich aankondigt. Net als in het eerdere voorbeeld met de ruime koers, kunnen we ook nu het polaire diagram gebruiken om een optimale route te berekenen. Het volgende aandewindse voorbeeld maakt dat duidelijk. Laten we aannemen dat we twee uur met 16 knopen wind te maken hebben. We zeilen over bakboord op een aandewindse koers. Ongeveer een uur na vertrek verwachten we dat de wind zo’n 20° naar links zal draaien. Hoe gaan we daar mee om? Opnieuw leggen we het polaire diagram over de kaart en draaien we hem zo dat hij correspondeert met de werkelijke windrichting. Op die manier vinden we onze eerste

figuur 7A

figuur 7B

Licht weer

Een andere veel voorkomende situatie is een matige zuidelijke wind. Omdat de koers naar de overkant bezeild is, zullen de meeste zeilers kiezen voor een directe koers. Toch kan ook dan het weerbericht aanleiding zijn om andere afwegingen te maken. Bijvoorbeeld als de wind in het komende etmaal naar het zuidoosten draait en afneemt naar 2 tot 3 Bft. De meeste boten zullen slecht presteren in de combinatie van licht weer en een koers plat voor de wind. De windverandering wordt echter tijdig aangekondigd en stelt ons in staat te anticiperen. Een zuidelijke koers lijkt niet de beste keuze. We zouden hoog aan de wind moeten beginnen en na de winddraaiing varen we ruimer dan we eigenlijk willen. Kiezen we echter voor een wat noordelijker route, dan varen we nagenoeg de hele tocht met een bakstag wind. Ook in de lichtere wind tijdens het tweede deel kunnen we snel en comfortabel varen.

isochroon. De twee isochroon vinden we door de schuiven met de curve, natuurlijk nadat we het diagram op de nieuwe windrichting hebben gedraaid. Op deze manier vinden we het startpunt voor het tweede deel van de route. Net als in het eerste voorbeeld vinden we de optimale koerslijn door dat punt weer met het vertrek- en eindpunt te verbinden. Opmerkelijk is dat we het eerste deel met 55 graden ware wind kunnen zeilen en het tweede deel met 45 graden. In plaats van hoog aan de wind te zeilen kunnen we dus door 10 graden lager te sturen sneller aankomen.

Theorie en werkelijkheid

In voorgaande voorbeelden is de situatie erg versimpeld. We gingen ervan uit dat de windcondities alleen per rak veranderen. In werkelijkheid zal dat zelden het geval zijn, waardoor het vinden van de juiste tactiek ingewikkelder wordt. Vaak zal de wind niet plotseling maar heel geleidelijk draaien. Bovendien is de kans groot dat we met meer dan een windshift te maken krijgen. In de praktijk draait alles om het vinden van een evenwicht tussen korte en lange termijn scenario’s. Als u zich realiseert dat zoiets al een probleem is voor een korte tocht op het binnenwater, begrijpt u ook hoe moeilijk het is om een strategie voor de komende vier dagen te bepalen. Als we met twee winddraaiingen te maken krijgen, zult u moeten bepalen welke de belangrijkste is en uw tactiek bepaalt. In een dergelijk geval zult u zich niet alleen moeten afvragen welke winst er per windshift te halen is, maar ook hoe groot het risico is dat het verkeerd uitpakt. Een grote windshift van 40 graden over vijf dagen kan enorme winst opleveren, maar speculeren op de betrouwbaarheid van zo’n weerbericht houdt risico’s in. Misschien is het daarom wel verstandiger om de winst juist te zoeken in kleine veranderingen. Maar als u zich verliest in het spel met de kleine windshifts, moet u tegelijkertijd ook weer niet het grote plaatje uit het oog verliezen. Uiteindelijk zal goede informatie en kennis van het weer uw beste hulp zijn. In het volgende nummer leest u meer over dit onderwerp.

Voor de wind De strategie voor de wind is vrijwel dezelfde als die voor aandewindse koersen. Op ruim water zal pal voor de wind echter vrijwel nooit de snelste koers zijn. Vaak zal iets hoger sturen sneller zijn, en gijpt u op de volgende winddraaiing. Er zijn weer twee situaties denkbaar. 1 – Volgens de verwachting zal de wind na enige tijd wat ruimer inkomen – stuur wat hoger en gijp zodra de verwachte windshift zich aankondigt. 2 – Volgens de verwachting zal de wind na enige tijd meer van voren komen – gijp en zeil over de nieuwe boeg iets hoger. Gijp opnieuw zodra de verwachte winddraaiing zich aankondigt. De exacte koersen kunt u weer construeren met het polaire diagram en de hiervoor beschreven methode. ZEILEN 7 – 2004

63


Fronten, maak er Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, kan veel snelheidswinst opleveren. Niet alleen de wedstrijdzeiler profiteert daarvan, ook toerzeilers kunnen er op langere tochten hun voordeel mee doen. In de tweede aflevering van deze zesdelige serie bekijkt Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, alle opties rond de passage van een front. tekst wouter verbraak illustraties fred licht

90

ZEILEN 8 – 2004

slim gebruik van F

ronten zijn een goed voorbeeld van weersystemen waarbij een goede strategie winst oplevert. Typisch voor die weersystemen zijn een grote verandering in windrichting en verschillen in windsnelheid. Voor sommige zeilers zijn fronten een nachtmerrie, terwijl anderen er juist slim gebruik van maken. Er is een groot verschil tussen warmte- en koufronten. Hoewel ze allebei de wind doen ruimen, vragen beide types om een heel andere aanpak.

Warmtefront

Het draaien van de wind rond een warmtefront gaat erg geleidelijk. Waar dat bij een koufront meestal niet meer dan één tot drie uur duurt, zal er bij een warmtefront wel drie tot zes uur overheen gaan. Maar juist omdat de grote shift zo lang op zich laat wach-

– De enige grote winddraaiing waar je rekening mee moet houden is het ruimen, net nadat het front gepasseerd is.

Opties voor koufronten Een koufront is veel interessanter voor de strategie, omdat daarin de veranderingen van de wind vaak erg groot zijn en zich snel voltrekken. Laten we eerst eens kijken naar het patroon rond een geïsoleerd koufront, waarbij het warmtefront op grote afstand ligt. Voor het front uit staat er een zuidwestelijke stroming. Bij de nadering wordt de wind naar het zuiden afgebogen. Na de passage ontstaat er een krachtige draaiing naar het noordwesten. Op een aandewindse koers voor een koufront uit, zal de krachtige noordwestenwind achter het front

Een koufront is interessanter voor de strategie, omdat daarin de veranderingen van de wind vaak erg groot zijn en zich snel voltrekken Het gedrag van de wind rond een warmtefront

ten, is het belangrijk om je te concentreren op de kleinere veranderingen rond wolken. In een typische passage van een warmtefront zal de wind in eerste instantie voor het front uit wat gaan ruimen. Met het naderen van het front zal de wind langzaam krimpen. Met de nadering van het systeem zal zich ook geleidelijk bewolking gaan vormen. Afzonderlijke wolken zullen moeilijk te onderscheiden zijn, waardoor een standaard wolkenstrategie maar moeilijk is toe te passen. Samenvattend gelden voor een warmtefront de volgende strategische uitgangspunten: – Omdat de grote winddraaiing langzaam en geleidelijk gebeurt, zul je voortdurend op kleine veranderingen moeten inspelen.

veel winst kunnen opleveren. Zeilend over bakboord in de zuidwestelijke wind voor het front hebben we de keuze uit drie opties. 1 We gaan overstag en proberen over stuurboord zo snel mogelijk door het front te gaan om de noordwestenwind aan de achterkant te bereiken. 2 We gaan verder over bakboord en wachten met overstag gaan op de shift naar het zuiden die aan het front vooraf gaat. 3 We gaan verder over bakboord en wachten tot de noordwestenwind arriveert.

Criteria

Hoewel de beste strategie zal afhangen van de precieze opbouw van het front, zijn er wel degelijk enkele criteria te geven. ZEILEN 8 – 2004

Bij de eerste optie investeren we in een scenario, waarbij we vroeg door het front gaan maar dat doen onder een ongunstige koers. We zullen er dus zeker van moeten zijn dat de beloning groot genoeg is. Dit zal het geval zijn bij een groot front dat slechts langzaam naar het oosten trekt. Op een zuidelijke koers zou het veel te lang duren voor de noordwestelijke stroming wordt bereikt. Een langzaam trekkend front is dus een voorwaarde voor de eerste strategie. Tevens zullen we er van overtuigd moeten zijn, dat de noordwestenwind ook werkelijk krachtig genoeg is. Een lichte noordwester zal de investering van de slechte slag niet waard zijn. Ook zullen we goed moeten kijken naar de zeecondities achter het front. Maar al te vaak staat daar nog een zuidwestelijke deining die Veel bootsnelheid in de krachtige NW wind achter het front

Koufront

Weinig snelheid op een aandewindse koers voor het front

het onmogelijk maakt om snel te gaan. Bij de tweede strategie is de stuurboordslag veel gunstiger. Veel zal echter afhangen van de grootte van de winddraaiing naar het zuiden bij de nadering van het front. Als de shift slechts klein is valt er niet veel winst te behalen, en is een boot die eerder door het front ging in het voordeel. Dit is ook de meest behoudende en veiligste strategie, vooral als er twijfel bestaat over de windkracht achter het front. De laatste strategie, waarbij we dus volhardden in onze bakboordslag, werkt het beste als het front erg snel nadert. In extreme gevallen kunnen we ons zelfs permitteren om iets af te vallen en voor meer snelheid te kiezen. Na de snelle draaiing naar het noordwesten zullen we immers een ideale windhoek vinden achter het

91

Hoe pijnlijk ook, die extra mijlen zijn te prefereren boven een te vroege slag over stuurboord waardoor je gevangen blijft in het lichtweergebied front. Als de noordwestenwind erg licht is, zal dit scenario alleen nog maar beter werken. In dat geval levert een windhoek van 120° of zelfs nog hoger, veel winst op.

Een nadeel van zo’n systeem is het grote gebied met lichte wind achter het front. Niet zelden vind je de krachtige noordwester pas 30 tot 50 mijl na de passage.

Inschatten van frontsnelheid We zagen al dat de snelheid van een front bepalend is voor de strategie. Tenzij we toegang hebben tot elektronische bronnen zullen we de naderingssnelheid uit weerkaarten moeten destilleren. Er zijn twee situaties waarin we aan één weerkaart genoeg hebben. In het eerste geval staan de isobaren voor het front vrijwel loodrecht op het front. We weten dan dat het front zich snel verplaatst, dat het hard waait achter het font en dat het regengebied maar klein is.

Hoogtekaarten Naast de twee duidelijke voorbeelden van fronten komen er talloze minder eenvoudig te definiëren varianten voor. In die gevallen zul je je beslissingen, indien mogelijk, op meer en andere informatiebronnen moeten baseren. Kaarten met de luchtdrukverdeling op grotere hoogte zijn daarvoor erg waardevol. Hoewel er weerkaarten zijn voor alle denkbare lagen van de atmosfeer, zijn het vooral de 500 hPa kaarten die laten zien hoe de grote druksystemen en hun fronten zich verplaatsen.

durend te toetsen aan het verloop van de barometer en de opbouw van wolken.

Intensiteit Naast snelheid wordt strategie ook bepaald door de intensiteit van een systeem. Omdat weersveranderingen rond een front zich meestal erg snel voltrekken, is het vaak een goed idee om tijdig zeil te minderen. Misschien willen we zelfs wel het meest krachtige deel van het front proberen te vermijden. Grib files hebben de neiging om de wind rond een front met zo’n 25 procent te onderschatten. In plaats van de beloofde 30 knopen staat er in werkelijkheid dan 35 of 40 knopen. Om de werkelijke windkracht in te schatten blijven andere bronnen dan grib files noodzakelijk.

1 A

A

1

2

2

B

B

Voor de passage van het koufront / Na de passage van het koufront

We zagen al eerder dat we in zo’n geval het beste onze zuidelijke koers kunnen volhouden, tot de noordwestenwind ons bereikt. De prijs om door het front te zeilen is erg groot, omdat we daarvoor een noordwestelijke koers moeten gaan voorliggen. Omdat het front zo snel nadert zal een boot die gewoon zuid blijft sturen de windshift hooguit een of twee uur later krijgen dan een boot die overstag ging. In het tweede geval zijn de isobaren aan de voorzijde van het front vrijwel parallel getekend aan het front. Dat is een indicatie van een front dat zich erg traag verplaatst. Om de noordwestelijke wind te bereiken zul je dus wel door het front moeten zeilen. Bovendien zorgt het isobarenpatroon voor een zuidenwind waardoor dat niet moeilijk is.

92

De kracht van de 500 hPa stroming is een indicatie voor de snelheid van fronten. De kracht en richting van de hoogtestroming zal snel uit de kaart op te maken zijn. Zonder ons al te zeer te verdiepen in de geheimen van het driedimensionale weerbeeld kunnen we stellen dat lagedruksystemen en fronten aan het aardoppervlak zich met ongeveer de halve snelheid verplaatsen van de 500 hPa wind. Als we in een kaart voor 500 hPa dus een windsnelheid van 50 knopen zien, zal een front op zeeniveau zich ongeveer met 25 knopen verplaatsen. Wanneer de 500 hPa stroming erg zwak is, kunnen we dus ook verwachten dat het front zich maar langzaam verplaatst. Realiseer u dat dit slechts vuistregels zijn. Het blijft belangrijk om de verwachte ontwikkeling van een front voortZEILEN 8 – 2004

Snel verplaatsend front

Luchtsoorten

In feite is een front niet meer dan de grens tussen twee verschillende luchtsoorten; warme lucht aan de ene kant, koude aan de andere. Ook daar kunnen we een vuistregel aan verbinden: hoe groter het temperatuurverschil aan weerszijden van het front, hoe groter de intensiteit. Een goed voorbeeld van die laatste situatie komt geregeld voor in de winter. Voor het front staat een zuidelijke stroming met warme lucht uit de subtropen, erachter een sterke noordwestelijke stroom die koude lucht van de pool aanvoert. Hoe meer een front in een rechte lijn van west naar oost wordt getekend, hoe kleiner de temperatuurtegenstellingen tussen de twee luchtsoorten zal zijn.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Stabiliteit

Ook de stabiliteit van de lucht in het front is een belangrijk gegeven. Wanneer de lucht erg instabiel is, zal deze gemakkelijk op kunnen stijgen en grote wolken vormen. Die wolken zorgen er weer voor dat de intensiteit van het front toeneemt. Over het algemeen kun je stellen dat een lagedruksysteem dat zich uitstrekt tot op grote hoogte in de atmosfeer (een trog in de bovenlucht) de lucht erg onstabiel van opbouw zal maken. Als het front evenwijdig loopt met de trog zal het zich zelfs nog heviger willen manifesteren. Anderzijds zal een rug van hoge luchtdruk in de bovenlucht het tegenovergestelde effect hebben. In dat geval zal er maar weinig verticale luchtbeweging zijn, waardoor wolken veel minder kans krijgen zich te ontwikkelen. Met deze

kwam al zijdelings aan de orde. Het gaat daarbij om een situatie waarbij in een groot gebied achter het front slechts een lichte westnoordwestenwind staat. Vaak is dat gebied, waarin ook volop buien en regen voorkomen, zo’n 50 mijl breed. Om zo snel mogelijk de krachtiger wind te bereiken, zul je over bakboord naar het westen moeten blijven zeilen. Hoe pijnlijk ook, die extra mijlen zijn te prefereren boven een te vroege slag over stuurboord waardoor je gevangen blijft in het lichtweergebied. Bij de tweede situatie gaat het min of meer om het tegenovergestelde van de eerste. De noordwestenwind is nu krachtig maar slechts direct achter het front. Verder naar het westen neemt hij snel in kracht af. In zo’n situatie is het van belang om na de passage van het front snel

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

koud luchte

42 43 44 45

1000 100 4 100 8 101 2

B

46

w lu arm ch e t

47 48 49 50

101 6

51 52 53

Langzaam verplaatsend front

Een typische wintersituatie met aan beide kanten van het front grote temperatuurverschillen

54 55 56

vuistregels en een paar goede weerkaarten zult u al snel in staat zijn om de door grib files berekende wind bij te stellen.

Meer overwegingen bij een koufront Anders dan bij een warmtefront, bestaan koufronten vaak uit lijnen met afzonderlijke buien. Hoe geringer de verandering van windrichting is, hoe belangrijker die buien voor de strategie zijn. In verreweg de meeste gevallen zal de winddraaiing echter snel en groot zijn. In plaats van je te concentreren op de wind rond de afzonderlijke buien is het dan beter om zo snel mogelijk door het front te varen en de noordwestelijke stroming op te pikken. Er zijn echter twee typische koufrontsituaties die een andere aanpak verlangen. De eerste

overstag te gaan en zo lang mogelijk dicht bij het front te blijven. De extra snelheid kan dan zelfs een afwijking van de kortste koerslijn rechtvaardigen. De laatste situatie komt het meeste voor als een koufront een hogedrukgebied doorsnijdt.

57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

ZEILEN 8 – 2004

93

z09/04.Verbraakdeel3/2JW

10-08-2004

10:27

Pagina 100


Tactiek rond hoge- en Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, kan veel snelheidswinst opleveren, Niet alleen de wedstrijdzeiler profiteert daarvan, ook toerzeilers kunnen er op langere tochten hun voordeel mee doen. Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, behandelt in deze derde aflevering hoge- en lagedruksystemen. foto’s rob bonte – illustraties fred licht – tekst wouter verbraak

V

eel weerstrategieën worden gekenmerkt door onzekerheden in de prognoses. Daardoor moeten we ons vaak noodgedwongen behelpen met statistieken. Rond hoge- en lage-

100

druksystemen gedraagt de wind zich echter heel voorspelbaar. Dat gegeven maakt het makkelijker om zo’n systeem in ons voordeel te laten werken. Waar het bij de tactiek rond gro-

te weersystemen vooral om gaat, is de afweging tussen druk in de zeilen en de veranderingen van de windrichting. Bijvoorbeeld wanneer onze koerslijn dwars door een hogedrukgebied loopt. In dat geval

ZEILEN 9 – 2004

zullen we de windloze kern van het systeem willen vermijden en een route kiezen waarbij we optimaal gebruik maken van de veranderingen in windrichting die veroorzaakt worden door de vorm van het systeem (afbeelding 1). Wanneer we ons uitsluitend daardoor laten leiden, zouden we zo ver mogelijk het hoog inzeilen om er na een gijp weer uit te varen. Met een dergelijke strategie komen we echter dicht bij de kern van het hoog en lopen we het risico in het windloze gebied te belanden. Als we echter alleen naar windkracht kijken zouden we zo


10-08-2004

10:29

Pagina 101

Rond hoge- en lagedruksystemen gedraagt de wind zich echter heel voorspelbaar

Afbeelding 1 Boot A kiest voor de kortste afstand, maar moet oppassen niet te dicht bij de windloze kern van het hoog te komen. Boot B denkt de extra afstand te kunnen compenseren door voor meer wind te kiezen.

lang mogelijk in baan met krachtige wind verder weg van de kern moeten blijven. Het zal duidelijk zijn dat we of andere manier een balans tussen die twee moeten vinden. Op een voordewindse koers kunnen de VMG prestaties (VMG = Velocity Made Good) van de boot (2) daarvoor een goed hulpmiddel zijn. Afbeelding 3 geeft een voorbeeld van een VMG grafiek. Daaruit blijkt dat bij weinig wind zelfs een geringe windtoename onze VMG verbetert, terwijl bij dat effect bij veel wind veel minder groot is. Om die reden stellen we een

Afbeelding 3 Uit de grafiek blijkt dat in licht weer 5 knopen meer wind de VMG enorm verbetert. Bij veel wind is de winst veel minder groot.

Afbeelding 2 VMG is de afkorting van Velocity Made Good. Het geeft aan hoeveel effectieve voortgang er wordt gemaakt naar de bestemming. In het polaire diagram kunnen we de optimale windhoek bepalen voor aandewindse koersen. Onder die hoek bestaat er een optimale balans tussen te weinig snelheid maar een betere koers, of iets toegeven op de koers met extra bootsnelheid als tegenprestatie. Op voordewindse koersen kunnen we de VMG voor hetzelfde doel gebruiken. Als we te veel pal voor de wind zeilen, is dat goed voor onze koers maar leveren we snelheid in.

rond, dan is er weinig kromming om van te profiteren en kun je beter voor winddruk kiezen. Dicht bij een van de scherpe krommingen in een hoog, draait de wind echter binnen

Het instrument om de wind rond een hoog te vinden is de barometer. De windbanen rond het systeem lopen vrijwel parallel aan de isobaren. Het is zaak de druklijn te vinden waarop voldoende wind heerst zonder al te ver van de kern af te raken. Dit kan heel goed door de algemene regel voor gijpen toe te passen: – Bij meer dan 10 knopen windsnelheid en wanneer de wind rechts van 80° inkomt, gijp je naar stuurboord. In alle andere gevallen blijf je over bakboord liggen. – Bij minder dan 10 knopen windsnelheid en wanneer de wind

Afbeelding 4 Een manier waarbij je een balans zoekt tussen snelheid en koers is regelmatig te gijpen op de kromme van de isobaren rond een hoog. Zo profiteer je zowel van de krachtiger wind als van de veranderingen in de windrichting.

lagedruksystemen limiet aan de windsnelheid waaronder onze voordewindse prestaties te slecht worden. Voor de Open 60, uit onze eerdere voorbeelden, zal dat 8 knopen zijn. Met die strategie varen we in een rechte lijn het hogedruksysteem in, net zo lang tot de wind inzakt tot onder onze limiet. Op dat moment gijpen we weg van de kern en zullen we even verderop weer meer wind vinden (4). Op die manier maken we optimaal gebruik van de kromming van de isobaren rond het weersysteem.

Gijpen

Veel hangt af van de vorm van het hoog. Is het groot en

een klein gebied juist heel veel. In dat geval kun je vaak beter wat minder wind voor lief nemen en maximaal profiteren van de windshifts (5). Als we de andere, aandewindse, kant op gaan, zijn de winddraaiingen alleen nog maar belangrijker. We gaan nog even terug naar de VMG grafiek. Voor de meeste boten blijkt daaruit dat meer dan 12 knopen wind nauwelijks nog snelheidswinst oplevert. Kies in dat geval altijd voor de windshift; ga diep het hogedruksysteem in en profiteer maximaal van de isobarenkromming.

rechts van 70° inkomt, gijp je naar stuurboord. In alle andere gevallen blijf je over bakboord liggen.

Fronten in een hoog

In een situatie zal het wel mogelijk blijken dwars door een hogedrukgebied te zeilen. Dat is het geval als een koufront het hoog in tweeën splitst. Rond het front blijft er dan voldoende wind staan (6) . Om daarvan te profiteren is het zaak zo lang mogelijk in de buurt van het front te blijven. Over het algemeen verplaatst een front zich langzaam naar het oosten. Het duwt het hogedrukge-

ZEILEN 9 – 2004

bied voor zich uit en creëert een nieuw aan de achterzijde. Als we nauwkeuriger naar dat proces kijken, dan zien we dat het vooruit geduwde hoog langzaam oplost, terwijl het systeem daarachter juist aan kracht wint. Wat feitelijk gebeurt, is dat het front het oude hoog verplaatst naar zijn achterkant (7). Uiteindelijk zal het oude systeem helemaal oplossen en het nieuwe vanuit het westen opnieuw aangevallen worden door een volgend front, waarna de cyclus zich weer herhaalt. Hoewel in klimaatatlassen het Atlantische hoog stationair boven de Azoren wordt

101


10-08-2004

10:35

Pagina 102

Het instrument om de wind rond een hoog te vinden is de barometer

getekend, zijn ook hogedrukgebieden dynamische systemen waarin luchtbewegingen een rol spelen bij de tactiek. In het nieuwe hoog dat zich achter het front ontwikkelt, bevindt zich een absoluut windloos gebied. Dat ligt altijd op de uiterste zuidwestelijke rand van het koufront. Op satellietfoto’s is dit vaak te herkennen als een haak aan het eind van de wolkenband. Het midden van die haak markeert het gebied zonder wind. De optimale strategie bestaat er dus uit, dat we het front opzoeken, daar zo lang mogelijk bij blijven en tijdig afbuigen om aan het windloze

makkelijker vermeden kan worden. Een nadeel is weer dat lagedruksystemen zich veel sneller verplaatsen. Daardoor is het moeilijker om jezelf in een goede uitgangspositie te manoeuvreren. Voor we onze strategie bepalen, moeten we eerst weten of we met een op zichzelf staand systeem te maken hebben, of dat het om een afgeleid laag gaat. Afbeelding 8 laat een hoofdlaag zien met een secundair laag in het zuiden. In een dergelijke situatie ligt er een grote zone met weinig wind in het overgangsgebied tussen het hoofdsysteem en het secundaire laag. Bij een op zichzelf staand laag ontbreekt zo’n windloos gebied aan de noordkant van het systeem.

Afbeelding 5 In hogedrukgebieden met sterk gebogen isobaren moeten we rekening houden met grote veranderingen in windrichting. In zo’n situatie kunnen we ons permitteren diep in het hoog door te dringen. Wanneer de druklijnen rondom echter rond en vloeiend verlopen zal de windrichting veel minder veranderen. In dat geval is het voordeliger om in de krachtiger wind verder weg van het centrum te blijven.

Praktijkvoorbeeld

We willen van Kaap Finisterre naar de Azoren, een zuidwestelijke koers. Er ligt een laag op onze koerslijn. We kunnen kiezen uit drie mogelijkheden (afbeeldingen 9 en 10): 1 We passeren ten noorden van het laag 2 We passeren ten zuiden van het laag 3 We gaan dwars door het laag

ke strategie, maar we zullen wel zeker moeten weten dat de noordwestenwind sterk genoeg is. Als dat niet het geval is, ontstaat de weinig aantrekkelijke situatie waarbij we met weinig wind op een ruime koers terecht komen. En is de wind toevallig nog wat noordelijker dan noordwest dan zijn we al helemaal niet blij. Net als bij een hoog, willen we gebruik maken van de kromming van de isobaren. Vooral als het laag zich langzaam verplaatst zal dat voordelen hebben. De meest voordelige ware windhoek na het passeren van het systeem vind je zo dicht mogelijk bij de kern, maar ook bij een laag zal de wind daar zwak zijn. Opnieuw gaat het dus om de afweging tussen snelheid en windrichting. In de praktijk van deze strategie zeilt u bij een oostelijke wind over stuurboord naar het zuidwesten. Wanneer de wind onder de 8 knopen komt, (of een andere door u bepaalde kritische waarde) gijpt u, om over bakboord weer van het centrum weg te varen. Mogelijk moet u meerdere keren gijpen om zo strak mogelijk om de kern te sturen en toch wind te houden.

Afbeelding 6 Rond een front dat een hoog doorsnijdt staat voldoende wind. In de optimale strategie zeil je naar het zuiden in de noordwestelijke stroming achter het front, waarbij je ervoor zorgt dicht bij het front te blijven. Zorg er wel voor dat je niet in het windloze gebied zuidwest van het front verzeild raakt.

gebied te ontsnappen. Bij het verlaten van het front is het meestal niet te vermijden dat we een kleine hogedruk uitloper, zuidelijk van het front, moeten passeren. Over het algemeen zal dat echter ruimschoots opwegen tegen het voordeel van de kortere weg dwars door het hoog.

102

Afbeelding 7

Afbeelding 8

Wanneer een koufront een hogedrukgebied aanvalt, zal het oude hoog aan invloed verliezen, terwijl het nieuwe, aan de achterzijde, juist aan kracht wint. In feite wordt het oude hoog verplaatst naar het nieuwe.

Randstoringen ontstaan meestal ten zuiden van het hoofdsysteem. In het gebied tussen de twee systemen overheerst lichte wind.

Lagedrukgebieden De uitdaging bij lagedrukgebieden is dezelfde als bij hogedruksystemen. Hoewel fronten het vaak ingewikkelder maken, gelden nog steeds dezelfde uitgangspunten. Een groot verschil ten opzichte van een hoog is wel dat de kern veel kleiner is en daardoor

Bij de eerste mogelijkheid maken we gebruik van de oostelijke en zuidoostenwind om ten noorden van het laag te komen. Wanneer we dat gepasseerd zijn, komen we in een noordwestelijke stroming terecht die ons snel weer op koers brengt. Dit is duidelijk een aantrekkelij-

ZEILEN 9 – 2004

Zuid langs Bij de tweede optie gaan we zuidelijk langs het laag en zullen we, kruisend in de zuidwestelijke wind, maar langzaam voortgang maken. Anderzijds stelt het ons wel in de gelegenheid om te profiteren van de kleine windshifts rond het front ten


10-08-2004

10:35

Pagina 103

De uitdaging bij lagedrukgebieden is dezelfde als bij hogedruksystemen

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Afbeelding 9

Afbeelding 10

27

Drie manieren om met een lagedruk gebied om te gaan: 1. Een noordelijke route. 2. Een zuidelijke route. 3. Dwars door het midden.

De wind achter het laag is te noordelijk en te zwak. De wind aan de voorzijde van het systeem is te krachtig en te zuidelijk. Oplossing: ga door het centrum!

28 29 30 31 32

zuiden van het laag (aflevering 2). Optie 2 komt alleen in beeld als de wind te zwak is voor de eerste optie en we aan de wind tenminste nog wat snelheid kunnen maken.

windloze kern. We moeten ons er daarom van verzekeren dat het laag snel genoeg oostwaarts trekt.

Randstoringen

Door de kern

Bij de derde en laatste optie gaan we dwars door de kern van het laag. Vreemd

Secundaire lagedruksystemen zijn in de NoordAtlantische Oceaan een veel voorkomend verschijnsel. Ze ontwikke-

hoofdlaag en het secundaire systeem. 2 Krachtiger noordwestelijke stroming aan de zuidwestkant van het hoofdlaag. 3 Krachtiger zuidwestelijke tot zuidelijke stroming aan de oostzijde van het hoofdlaag. Grib files laten de effecten van een secundair laag zelden zien. Opnieuw zal hun informatie dus moeten worden bijgesteld voor je een strategie bepaalt. In de meeste gevallen passeert u het hoofdlaag met een strategie voor fronten in uw achterhoofd. Wanneer zich op dat moment een secundair laag aankondigt, zullen er vrijwel altijd nieuwe afwegingen nodig zijn. Met de krachtiger zuidwestenwinden aan de zuidkant van het eerste laag zal het aantrekkelijk zijn om zo snel mogelijk de noordwestenwind achter het front te zoeken.

catie op de weerkaart verscheen, een volgroeide nieuwe depressie ontstaan. Over het algemeen zal dat tweede laag zich verplaatsen langs het front waarin het ontstond. Een andere typische voedingsbodem voor een secundair front is in de koude lucht achter het hoofdfront. Dit gaat speciaal op als de koude lucht rechtstreeks van de pool wordt aangevoerd, terwijl de warme lucht aan de andere kant van het front uit de subtropen komt. Waar de twee luchtsoorten elkaar ontmoeten ontstaat een erg instabiele luchtsoort, waarin zich heel makkelijk een nieuw laag ontwikkelt. Dit laag zal in een baan om het hoofdlaag verplaatsen en daarbij de vorm van het moedersysteem volgen. Deze lagen ontwikkelen zich erg explosief en zijn zeker iets om nauwkeurig in de gaten te houden.

33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Indicaties

Afbeelding 11 Een deuk in een bestaand koufront kan het begin zijn van een nieuw lagedruksysteem.

genoeg, zou dat nog wel eens heel goed kunnen uitpakken. Deze strategie komt in aanmerking als de zuidelijke route afvalt door te harde wind en de noordelijke route door te weinig druk in de zeilen. Het gevaar van optie 3 schuilt zonder twijfel in het passeren van de

len zich over het algemeen snel en vrijwel zonder waarschuwing. Meestal vormen ze daarom eerder een gevaar voor onze strategie dan een welkome aanvulling. De kenmerken van een secundair laag zijn: 1 Een lichtweer gebied tussen het ZEILEN 9 – 2004

Er zijn twee situaties die een indicatie kunnen zijn voor het vormen van secundaire lagedruk systemen. In het eerste geval vertraagt het koufront, dat tot dan toe met gelijke snelheid met het laag meetrok, om uiteindelijk zelfs helemaal tot stilstand te komen. Op dat moment zullen er kleine deuken op het koufront ontstaan (11) Het zijn die plekken waarop zich een nieuw laag kan ontwikkelen. Niet zelden is er al 24 uur nadat de eerste indi-

59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

103

106>109z10/04.Verbraakdeel4JW

15-09-2004

15:37

Pagina 106


Uitwisseling

Ook boven een Hollandse plas zijn op een fraaie zomerdag de opstijgende luchtbellen goed te herkennen.

Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, kan snelheidswinst opleveren. Zowel wedstrijdzeilers als toerzeilers kunnen er hun voordeel mee doen. Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, behandelt in deze vierde aflevering het effect op de wind van land, zee, dag en nacht. foto ruud kattenberg – illustraties fred licht – tekst wouter verbraak

A

l de hele dag staat er met 10 knopen een rustige zeilwind. Met het zakken van de zon dient zich echter de vraag aan wat de beste strategie voor de nacht is. Blijven we dicht bij de kust om te profiteren van het landeffect of moeten we juist wat verder naar buiten? Dicht bij de kust staat misschien een gunstige stroming en kunnen we mogelijk inspelen op lokale effecten, maar lopen we ook het risico dat de wind in de vroege ochtenduren helemaal wegvalt. Hoe komt het dat de wind dicht bij de kust ’s nachts over het algemeen minder is? En is dat altijd het geval of zijn er situaties waarbij de wind ook ’s nachts gewoon blijft doorstaan? Om op die vragen een antwoord te vinden zullen we ons moeten verdiepen in een mechanisme dat ‘uitwisseling’ wordt genoemd.

106

In de atmosfeer neemt de windsnelheid toe met de hoogte. Terwijl er op 1000 meter hoogte een heel krachtige stroming staat, kan de wind aan het aardoppervlak maar heel licht zijn. Dit komt omdat wind steeds meer weerstand ondervindt naarmate hij dichter bij het ruwe aardoppervlak komt. Ook boven zee speelt dat effect een rol, al zal daar de weerstand wel veel kleiner zijn dan boven land. Een typisch windprofiel ziet er ongeveer zo uit als in afbeelding 1. Interessant is dat dit profiel in de loop van de dag verandert. In de middag zijn de verschillen in windkracht het kleinst. Van de 20 knopen op 1000 meter hoogte zullen er op 10 meter nog steeds 15 over zijn. In de vroege ochtend liggen de uitersten juist ver uit elkaar. Van dezelfde 20 Z E I L E N 10 – 2 0 0 4

DE STANDAARD TOENAME VAN DE WIND IN RELATIE TOT DE HOOGTE Afbeelding 1. In de laagste 1000 meter van de atmosfeer neemt de windsnelheid geleidelijk toe met de hoogte. Aan de grond is de wind minder krachtig door de wrijving van het aardoppervlak.

knopen op een kilometer hoogte blijven er dan op 10 meter nauwelijks 5 over. We zien dus dat de hoogtewind gedurende de dag gelijk blijft, terwijl die aan de grond juist sterk varieert. Het geheim van dat proces schuilt in het men-


13-09-2004

gen van de lucht. Als het hele luchtpakket goed door elkaar geschud is, kan de wind op 1000 meter gemakkelijk de grond bereiken. Anderzijds zal in een situatie waarbij lucht nauwelijks wordt gemengd, er maar heel weinig uitwisseling plaatsvinden tussen de grond en hogere luchtlagen. In dat geval zal er aan de grond veel minder wind staan.

Lucht gaat ‘koken’

Om het fenomeen van ‘uitwisseling’ beter te kunnen begrijpen, kijken we eerst welke mechanismen dat verschijnsel bevorderen of juist tegengaan. Allereerst hebben we te maken met verwarming. We kunnen dat heel goed vergelijken met het koken van water. Als we water verhitten in een pan, verwarmen we de bodem waarna deze zijn hitte afgeeft aan het water dat uiteindelijk zal gaan koken. Iets dergelijks gebeurt ook in de atmosfeer. De zon verwarmt het aardoppervlak dat op zijn beurt de lucht erboven verwarmt. Vergelijkbaar met water zal die lucht gaan ‘koken’ waarbij grote bellen hete lucht willen opstijgen. Een goed voorbeeld is de cumulusbewolking die op een zomerdag boven het warme land ontstaat. Maar ook op kleinere schaal stijgen er voortdurend luchtbellen op. Het mengen van lucht is gebaseerd op het principe dat warme lucht lichter is dan koude. Net als bij een heteluchtballon zal de warme lucht net zo lang stijgen tot het in eenzelfde temperatuur terecht komt. Maar waar dat bij een ballon heel geleidelijk gaat, zal de opwarming van lage luchtlagen veel sterker zijn en

13:12

Pagina 107

met een dynamisch proces waarbij luchtbellen voortdurend stijgen en dalen. Belangrijk is dat de dalende bellen niet alleen koudere lucht meenemen maar ook meer wind transporteren. En dat is precies waar zeilers in geïnteresseerd zijn (afbeelding 2).

Windvariaties begrijpen Hoe meer lucht er wordt verwarmd, hoe krachtiger het beschreven mechanisme zich manifesteert. Maar ook het omgekeerde is waar. Hoe meer lucht afkoelt, hoe minder lucht mengt, hoe zwakker de wind aan het aardoppervlak. We kunnen nu ook de windvariaties gedurende een etmaal begrijpen. ’s Nachts koelt het aardoppervlak immers af en is er nauwelijks sprake van uitwisseling. In de ochtend verwarmt de zon het aardoppervlak echter en zal de lucht boven de grond onstabiel worden om langzaam te gaan ‘koken’. Omdat de verwarming op dat moment nog gering is, stijgen en dalen luchtbellen alleen in de onderste 100 meter. Als de lucht later op de dag warmer wordt, bereiken de luchtbellen geleidelijk grotere hoogtes. In de late middag kan de stijgende lucht wel 2000 meter bereiken en wordt er wind van die hoogte mee naar beneden genomen (afbeelding 3). Na zonsondergang, koelt het aardoppervlak weer af, en zal het uitwisselingsproces zwakker en zwakker worden. In de vroege ochtend is de afkoeling het grootst en de lucht erg stabiel. Omdat er dan nauwelijks uitwisseling plaats vindt zal de wind zwak zijn.

afkoeling tegen gegaan door de temperatuur van het zeewater, en kunnen we meer wind verwachten.

STRATEGIE Afbeelding 4. Wanneer het land in de loop van de dag steeds meer opwarmt, zal er door uitwisseling van lucht meer wind ontstaan aan de kust. ’s Nachts koelt het land af en is er nog maar nauwelijks opstijgende lucht. Verder uit de kust is dan meer wind te verwachten.

Voorwaarden Afbeelding 4 laat de variaties zien van de wind bij dag en nacht. Voor goede wind moet aan twee voorwaarden worden voldaan. Opstijgende lucht is de eerste, een absoluut sleutelwoord voor het uitwisselingsproces.

HET MECHANISME VAN UITWISSELING Afbeelding 2. De zon verwarmt het aardoppervlak dat op zijn beurt warmte afgeeft aan de lucht. Warme lucht is lichter dan koude lucht en zal daardoor willen opstijgen. Het resultaat is dat er warme luchtbellen opstijgen, terwijl koude luchtbellen dalen.

turbulenter verlopen. Natuurlijk kan er aan de oppervlakte geen luchtledige ontstaan en moet de opgestegen lucht vervangen worden. Dat gebeurt doordat koudere lucht neerdaalt vanuit hogere luchtlagen. We hebben dus te maken

UITWISSELING GEDURENDE DE DAG Afbeelding 3. Met het geleidelijk warmer worden van het aardoppervlak, worden luchtlagen tot op steeds grotere hoogte gemengd. De dalende lucht transporteert wind van grote hoogte naar beneden. In de loop van de dag zal de wind dus toenemen.

Voor onze strategie betekent het dat het risicovol is om tussen 4 en 6 in de vroege ochtend, al te dicht onder de kust te zijn. Boven land zullen er dan maar weinig luchtbewegingen zijn die wind veroorzaken. Verder uit de kust wordt Z E I L E N 10 – 2 0 0 4

De tweede voorwaarde is dat de wind op 1000 meter hoogte krachtig genoeg moet zijn. Met 5 knopen bovenwind kan de menging nog zo goed zijn, maar veel wind aan de grond zal er niet ontstaan. De wind op 1000 meter varieert enorm

107


13-09-2004

Afbeelding 5. Hogedruksystemen produceren over een groot gebied een dalende luchtstroom die het stijgen en mengen van lucht bemoeilijkt.

13:14

Pagina 108

Afbeelding 6. In de buurt van lagedruksystemen en fronten in het bijzonder, heeft de lucht de neiging te willen stijgen. Dit stimuleert de uitwisseling en brengt wind van grote hoogte naar beneden.

LANDWIND Afbeelding 8. In een typische zomersituatie strijkt een warme wind over het water. Het relatief koude water koelt de wind af waardoor het uitwisselingsproces wordt geremd. Hoe langer de baan van de wind over het water, hoe meer hij afkoelt. Verder van land zal er dus minder wind staan. De verschillen zijn over een gebied van 100 tot 1000 meter merkbaar.

van dag tot dag. Alleen gedetailleerde weers- computermodellen uitwisseling niet altijd op de informatie kan ons iets vertellen over de wind- juiste waarde weet te schatten. Voor de juiste kracht op die hoogte. strategie blijft het dus nodig om uitwisseling te Al eerder benadrukten we de rol van de zon. betrekken bij uw eigen inschatting van de te Niet in alle gevallen zal warme lucht echter kun- verwachten omstandigheden. heden plaatsvindt tot op een hoogte tussen 900 nen opstijgen. We herinneren ons allemaal wel Nu we weten hoe we de en 1500 zijn we vooral geïnteresseerd in de wind warme zomerse dagen waarop er nauwelijks Hoogtewinden wind stond. Om dat te kunnen begrijpen moeten algemene stabiliteit van de lucht kunnen op dat niveau. Jammer genoeg maken meteorowe ons verdiepen in de algemene stabiliteit van inschatten, zullen we meer te weten moeten logen het ons daar enigszins moeilijk, omdat ze komen over de kracht van de hoogtewind. de hoogte boven zeeniveau niet in meters maar de lucht. Rond hogedruksystemen of ruggen van hoge Omdat uitwisseling onder normale omstandig- in luchtdruk aangeven. Dat is echter geen probleem wanneer we weten dat luchtdruk is de atmosfeer vaak heel druk afneemt met hoogte. Een stabiel. De systemen produceren luchtdruk van 1000 hPa komt overeen constante neerwaartse een met het aardoppervlak en een luchtbeweging die zo krachtig is druk van 500 hPa met 5 kilometer dat stijgende lucht, zelfs in de daarboven. De 900-1500 meter subtropen nauwelijks een kans wind vinden we in het 900-850 hPa krijgt (afbeelding 5). vlak. Op het internet vindt u daar Waar zich zo’n situatie vooreen overvloed aan kaarten voor. De doet is de werkelijke wind vaak meest duidelijke kaarten geven veel minder dan uit de weerkaareen dwarsdoorsnede van de ten valt te concluderen. atmosfeer, waardoor we de wind Het omgekeerde gebeurt rond op verschillende hoogtes kunnen fronten en lagedruksystemen. zien (afbeelding 7). Daarin heerst juist een constante opwaartse stroming. De grote Warm en koud water Uitwolken die rond die systemen wisseling gebeurt niet alleen op voorkomen zijn een goede indigrote schaal maar kan zich ook catie voor de onstabiele en stijafspelen binnen een gebied dat gende lucht. Voor uitwisseling is niet groter is dan 100 tot 1000 onstabiele lucht erg gunstig en meter. De lokale verschillen die dat zo kan er ook zonder grote veroorzaakt zijn heel belangrijk opwarming een krachtige neervoor de strategie. Een dergelijk waartse stroming ontstaan. Dat plaatselijk verschijnsel vindt u bijis de reden dat computerberekevoorbeeld in gebieden met koud ningen de wind rond fronten en water dicht bij de kust. In het voorlagen nog wel eens willen onderjaar gebeurt het geregeld dat warschatten (afbeelding 6). me lucht vanaf het land zich boven Een specifiek deel van een DWARSDOORSNEDE VAN DE ATMOSFEER het nog koude zeewater verspreid. laag waarin de lucht onstabiel is, Als we dezelfde principes als is de koude lucht achter een Afbeelding 7. Deze afbeelding berekent de wind voor een periode van vijf dagen in september. De verticale as geeft de hoogte boven het aardoppervlak hiervoor hanteren, kunnen we verkoufront. In dat gebied komen aan in hPa. 1000 hPa komt overeen met zeeniveau, 500hPa met 5000 meter. wachten dat het koude water de talloze buien voor en zorgt de Wij zijn geïnteresseerd in de wind op 900 hPa (900 meter). Gedurende de lucht erboven afkoelt en er weinig neerwaartse stroming voor een periode zien we een grote variatie in windsnelheid. uitwisseling is. Hoe verder uit de krachtiger oppervlaktewind dan kust, hoe meer de warme lucht de isobaren aangeven. Houd er Afbeelding 7 laat voor de 20ste september een zwakke wind zien op 900 meter. Twee dagen later staat er een krachtige wind. Als de overige condities afgekoeld raakt. Het gevolg is dat daarom rekening mee dat er in gelijk blijven, zal er op de 22ste dus ook op zee meer wind staan. de lucht verder op zee stabieler zal het noordwestelijke deel van een Heel waarschijnlijk zal er op die dag in werkelijkheid ook meer wind staan dan zijn dan dicht bij de kust. Voor de laag zo’n 10 tot 15 knopen meer in de prognoses. Op de 20ste kan er juist iets te veel wind voorspeld zijn. wind betekent dat, dat hij steeds wind staat dan computerproMet onze kennis kunnen we de prognoses echter bijstellen en meenemen in lichter zal worden als we verder van gramma’s berekenen. onze strategie. het land verwijderd raken. Ook in het algemeen geldt dat

108


13-09-2004

13:14

Pagina 109

VLAGEN BEWOLKING Afbeelding 9. Middelhoge bevolking verhindert dat de zon het aardoppervlak verwarmt. De uitwisseling wordt daardoor minder. Onder bewolking kunnen we dus minder wind verwachten. Het is dus belangrijk de zonkant op te zoeken.

WINDSHIFT Afbeelding 10. Met het afkoelen van de aflandige wind door het water, zal de wind stabieler worden. Dichter bij de kust zal de wind onstabieler met meer vlagen en richtingsveranderingen zijn.

Dat effect kan verrassend groot zijn. Een afname van de wind met 5 of 10 knopen binnen 2 mijl is heel gewoon. Het meest merkbaar is het in de situatie waarbij een heel warme aflandige wind boven heel koud water terecht komt. De juiste strategie is dan om zo dicht mogelijk onder de kust te blijven (afbeelding 8). Een goed voorbeeld van de situatie uit afbeelding 8 zagen we tijdens de olympische zeilwedstrijden in Athene. De overheersende noordooster bereikt de koudere baai via een dal en de stad en warmt daarbij enorm op. Het is de reden dat de zeilers dicht onder de kust vaak veel wind kregen, terwijl er verder naar buiten aanzienlijk minder stond. Ook interessant is om te begrijpen wat er gebeurt als koude lucht boven warm water terecht komt. In dat geval verwarmt het water de lucht en wordt de uitwisseling op gang gebracht. De wind wordt warmer naarmate de afstand tot het koude land groter wordt en zal het uitwisselingsproces versterken. Wie dan de meeste wind wil hebben, moet dus juist verder uit de kust zien te blijven. Deze lokale effecten zijn zelfs al merkbaar binnen twee mijl van de kust en kunnen dus ook gebruikt worden voor een wedstrijd rond de boeien.

Uitwisseling en het draaien van de wind Algemene onstabiliteit van de lucht en

Bewolking

Voor de strategie betekent het, dat je aan de voorzijde van een front van een regelmatig patroon kunt profiteren. Het moment van overstag gaan kun je tamelijk risicoloos plannen en ook het kiezen van de ideale kant van de startlijn is niet moeilijk. In de onstabiele lucht achter het front zullen de winddraaiingen echter te groot en onregelmatig zijn om de wind, zelfs voor de eerstkomende 20 minuten te voorspellen. De draaiingen zullen zo snel en onverwacht voorkomen dat je telkens pas op het moment zelf kunt reageren. Eenzelfde gedachtengang geldt voor een warme landwind boven koud water. Op een aandewindse koers naar een boei dicht onder de kust zul je na elke overstagmanoeuvre merken dat de wind verandert. Bij de start – verder uit de kust – zal er een constante wind staan met slechts kleine

Een lokaal effect dat ook veel invloed heeft op uitwisseling is bewolking. Het komt geregeld voor er in werkelijkheid minder wind staat dan werd voorspeld. Er is een goede kans dat een wolkenpakket dan verhindert dat de zon het aardoppervlak voldoende opwarmt. Het gaat daarbij vaak om wolken op gemiddelde hoogte. Dat is hoog genoeg om niet te worden beïnvloed door de wind aan de grond. Vaak verdwijnt dat type bewolking in de loop van de ochtend. Voor het bepalen van onze strategie kunnen we gebruik maken van het gegeven dat wolken zelden gelijkmatig zijn verdeeld over een groot gebied. Zoek de blauwe lucht op en vrijwel zeker zult u meer wind krijgen. Wees er wel zeker van dat het om hoge bewolking gaat, en niet om de lagere geïsoleerde wolken die vaak een heel eigen circulatie hebben (afbeelding 9).

sterke opwarming veroorzaken niet alleen meer wind, maar zorgen ook voor onregelmatige en aanzienlijke winddraaiingen. Wedstrijdzeilers die het mechanisme begrijpen, kunnen windshifts beter zien aankomen. Een goed voorbeeld doet zich voor bij de passage van een koufront. Voor het front is de lucht stabiel en zijn en de winddraaiingen klein en voorspelbaar. In de onstabiele lucht achter het front, zullen de winddraaiingen echter groot en onregelmatig zijn.

Afbeelding 11. Als we de richting van de hoogtewind kennen, kunnen we ook iets zeggen over de richting van vlagen. In dit voorbeeld waait het op 900 meter uit het noordwesten en aan de grond uit het westen. Plotselinge windshifts zullen waarschijnlijk van links komen.

variaties in richting. Dichter naar de kust zal de wind niet alleen toenemen, maar ook onregelmatiger worden met meer vlagen en grotere winddraaiingen. De strategie zal dan telkens moeten worden bijgesteld (afbeelding 10). Onderzoek en ervaring tijdens verschillende olympische zeilwedstrijden heeft aangetoond dat de wind op 900 meter een goede indicatie is voor de richting van vlagen. Die vlagen zijn immers niets anders dan wind die van grote hoogte naar beneden komt. Daarbij wordt niet alleen de kracht getransporteerd maar ook de richting van de wind (afbeelding 11).

Eenzelfde gedachtengang geldt voor een warme landwind boven koud water. Op een aandewindse koers naar een boei dicht onder de kust zul je na elke overstagmanoeuvre merken dat de wind verandert

Z E I L E N 10 – 2 0 0 4

109

096>099_z11/04.Verbraakdeel/5rb

14-10-2004

12:27

Pagina 96

geheimen van meteorologische navigatie, 5 In het binnenland is het op deze warme dag vrijwel windstil. Op het strand ontstaat boven de stijgende warme lucht cumulusbewolking en boven het water een prachtige zeewind.

Zeewind Voor een zeiljacht op zee is de rechte lijn tussen A en B zelden de snelste. Routering, het actief inspelen op veranderende omstandigheden, levert snelheidswinst op. Zowel wedstrijdzeilers als toerzeilers kunnen er hun voordeel mee doen. Wouter Verbraak, meteoroloog en zeiler, behandelt in deze vijfde aflevering de factoren rond zeewind.

1 – geen wind

2 – begin zeewind

foto pieter nijdeken – illustraties fred licht – tekst wouter verbraak ’s ochtends

W

ie in licht weer net iets meer wind weet te vinden, kan zomaar een paar uur winnen. Kennis van het mechanisme dat zeewind veroorzaakt is dan ook een grote hulp bij het plannen van een tocht langs de kust. In tegenstelling tot fronten en hoge- en lagedruksystemen laat zeewind zich veel makkelijker voorspellen. Welke factoren zeewind veroorzaken is volledig in kaart gebracht en in slechts een paar vuistregels samen te vatten.

Een typische zeewinddag Als we op een typische zeewinddag ’s ochtends vroeg uit het raam kijken, valt er dikwijls geen enkele wind te bespeuren. Nadat de temperatuur in de loop van de ochtend is opgelopen, is plotseling merkbaar dat er een lichte wind uit

96

zee opsteekt. Eerst zal die heel licht en variabel zijn maar geleidelijk zal hij steeds meer aan kracht winnen. In de loop van de dag zal de wind niet alleen verder toenemen, maar ook langzaam gaan ruimen. Boven land zullen zich meer kleine wolken ontwikkelen, terwijl het boven zee juist steeds helderder wordt (afbeelding 1). Na een prima zeildag zal de wind ’s avonds gaan liggen. De kans dat hetzelfde patroon zich de volgende dag op precies dezelfde manier herhaalt is echter groot. Overduidelijk zit er dus een heel krachtig mechanisme achter de zeewind.

Hoe ontstaat zeewind? Zeewind ontstaat alleen in de zomer en heeft te Z E I L E N 11 – 2 0 0 4

3

4 – ZEEWIND

land ’s middags EEN TYPISCHE ZEEWINDDAG

Afbeelding 1. Een typische dag met zeewind begint vaak zonder enige wind. De zeewind is aanvankelijk zwak en staat haaks op de kust. In de loop van de dag zal de wind steeds meer evenwijdig aan de kust gaan staan.


13-10-2004

maken met opwarming. Gedurende de dag wordt het land steeds warmer. Die warmte wordt voor een deel afgegeven aan de lucht erboven. Zoals we ook al in eerdere afleveringen zagen, wil warme lucht opstijgen. Die stijgende lucht is vaak te herkennen aan kleine wolken. Omdat de temperatuur van het zeewater nauwelijks reageert op de zon, blijft de lucht daarboven stabiel. In de buurt van de kust, zet het verschil in luchtstabiliteit een circulatie in gang. De stijgende lucht zal op zo’n 900 tot 1000 meter hoogte richting zee uitwaaieren. Boven zee zal die lucht vervolgens weer afkoelen en gaan dalen. Omdat de opgestegen lucht weer aangevuld moet worden, ontstaat er boven het zeeoppervlak een luchtstroom in de richting van de kust (afbeelding 2).

Afbeelding 2.

Feitelijk is er boven zee een klein hogedrukgebied ontstaan, en een klein laag boven land. De lucht stroomt van het hoog naar het laag. Ten

17:00

Pagina 97

met die van de isobaren. We stelden al vast dat zeewind aanvankelijk dwars op de kust staat, maar geleidelijk ruimt om tegen de avond vrijwel evenwijdig aan de kust te staan. Op dat moment is de wind naar rechts gedraaid en volgt hij de isobaren, net als bij een groot weersysteem (afbeelding 3). Om dat verschijnsel te kunnen begrijpen moeten we weten dat er een kracht bestaat die de wind naar rechts trekt tot hij vrijwel evenwijdig aan de isobaren staat. Die kracht wordt de Corioliskracht genoemd. Het is een kracht die veroorzaakt wordt door de draaiing van de aarde. Coriolis zorgt ervoor dat alle bewegende objecten op het noordelijk halfrond een afwijking naar rechts krijgen. Hoe sneller dat object zich verplaatst, hoe meer invloed de Corioliskracht er op uitoefent. De naam en de uitleg van het fenomeen mag u gerust vergeten, als u de twee belangrijkste eigenschappen maar onthoudt. De kracht werkt tegengesteld op het noordelijk en zuidelijk halfrond, en – belangrijker dan dat – er gaat enige tijd overheen voor een object begint af te buigen. Die laatste karaktereigenschap verklaart waarom het even duurt voordat zeewind door de Corioliskracht merkbaar wordt afgebogen. Omdat grote weersystemen meestal al veel ouder zijn voor we ze opmerken, staat daar de wind wel parallel aan de druklijnen. Een ander kenmerkend verschijnsel van zeewind is de retourstroming op 900 tot 1000 meter

Strategie voor een typische zeewind We laten de theorie even voor wat hij is, om ons te verdiepen in de vraag hoe we zeewind kunnen gebruiken om sneller onze bestemming te bereiken. Zeewind begint dicht bij het land en breidt zich geleidelijk verder buitengaats uit. Op zijn hoogtepunt kan de zone met zeewind wel 20 tot 30 mijl breed zijn, maar vaak is het ook niet meer dan 5 mijl of minder. Aan het eind van een zeewindperiode, dus als het land minder opwarmt, verliest de circulatie aan kracht en

ZEEWIND: rechtsom draaiend

land

AANDEWIND IN ZEEWIND Afbeelding 5. Als we op een aandewindse koers in zeewind van A naar B willen, is een slag over stuurboord de beste keus. We weten immers dat de wind naar rechts zal draaien. Als we over bakboord zouden vertrekken, eindigen we met een erg ongunstige stuurboordslag.

zult u de zeewind nog alleen heel dicht onder de kust vinden. Het antwoord is dus heel simpel: de meeste wind vindt u zo dicht mogelijk bij de kust (afbeelding 4).

uiteindelijk

Hoe krachtig wordt de zeewind? hoog

laag aanvankelijk

land

land

WAAROM RUIMT ZEEWIND?

DE SNELSTE WEG

Afbeelding 3. Bij grote weersystemen komt de windrichting vrijwel overeen met die van de isobaren. Bij zeewind is dat niet het geval. Die tegenstelling wordt veroorzaakt door het naijlen van de Corioliskracht. Het duurt even om de zeewind naar rechts af te laten buigen.

Afbeelding 4. Ook in dit voorbeeld is de kortste weg tussen A en B niet de snelste. Het opzoeken van de zeewind betekent wel een omweg, maar brengt ons ook sneller op onze bestemming.

opzichte van de luchtstroom tussen gewone hoge- en lagedruksystemen zijn er echter verschillen. Daar stroomt lucht niet in een rechte lijn van een hoog naar een laag. Bij grote weersystemen zal de windrichting overeen komen

hoogte. Met die stroming worden wolken van het land naar zee – dus tegen de richting van de oppervlaktewind in – getransporteerd. Boven zee zullen die wolken al weer snel oplossen in de neerwaartse luchtbeweging. Z E I L E N 11 – 2 0 0 4

Onder ogenschijnlijk identieke omstandigheden met prachtig zonnig en warm weer kan op de ene dag een prachtige zeewind ontstaan, terwijl die op de andere dag volledig wegblijft. Zeewind is een te kleinschalig fenomeen om door computermodellen voorspeld te kunnen worden. Om het fenomeen toch in onze planning te kunnen betrekken, zullen we vooral onze eigen kennis moeten gebruiken. Belangrijk is dat we ons afvragen of de lucht boven het land voldoende onstabiel is om te gaan stijgen. In de vorige aflevering over ‘uitwisseling’ kwam dat ook al aan de orde. We zagen daar dat er grote verschillen in stabiliteit voorkomen. Over het algemeen zal de lucht in een hogedrukgebied erg stabiel zijn, terwijl die achter een koufront juist heel onstabiel is. Voor de kracht van de zeewind is de stabiliteit van de lucht een belangrijker factor dan de mate waarin het land wordt opgewarmd. Met andere woorden: voor een goede zeewind moet lucht boven land kunnen stijgen. Elk mechanisme dat dit tegengaat zwakt de zee-

97


13-10-2004

17:01

Pagina 98

retour stroom

ZEEWIND

ZEEWIND EN STABILITEIT

HOUGHTON’S KWADRANT THEORIE

AFLANDIGE WIND

Afbeelding 6. Een hoog met zijn kern boven Europa zorgt voor een erg stabiele situatie, waarin lucht niet gemakkelijk opstijgt. Dit bemoeilijkt de ontwikkeling van een krachtige zeewind.

Afbeelding 7. De invloed van de gewone wind hangt af van zijn richting. Het is niet alleen van belang of er sprake is van een aan- of aflandige wind, maar ook of de gewone wind een linkerof rechtercomponent heeft.

Afbeelding 8. Een aflandige wind zal het de zeewind aanvankelijk erg moeilijk maken. Is de zeewind echter goed op gang gekomen, dan kan hij behoorlijk krachtig worden, omdat de aflandige wind de retourstroming op 900 meter hoogte versterkt.

wind af, ongeacht hoe warm het is. Afbeelding 6 laat zo’n stabiele situatie zien. Zelfs rond de Middellandse Zee met zijn hoge temperaturen zal de zeewind dan moeite hebben om zich volledig te ontwikkelen.

Bij een aanlandige wind is de situatie vanzelfsprekend anders. Dan zal de zeewind de gewone wind versterken, maar de bovenstroming tegen de wind in terug moeten stromen. Hoewel de zeewind in dat geval meestal weinig moeite heeft om op gang te komen, zal hij moeilijk te herkennen zijn.

gegaan door een periode met geen wind. De zeewind laat de gewone wind immers toenemen. In kwadrant 4 geldt het tegenovergestelde. Daar zal de zeewind steeds meer tegen de gewone wind in gaan staan. In die situatie versterken de zeewind en de gewone wind elkaar dus juist niet. In een Q3 scenario is het belangrijk om dicht onder de kust te blijven. Gedraagt de wind zich volgens Q 4, dan zal het beter zijn om verder uit de kust te blijven, tenzij u denkt dat u kunt profiteren van de zeewind. De meest krachtige zeewind kunnen we later in de middag verwachten in de Q1 en Q3 situaties. Q2 is met afstand het slechtste kwadrant. Als er in die situatie al sprake is van zeewind, komt hij pas laat en zal hij waarschijnlijk erg zwak zijn. In Q4 zal de zeewind nauwelijks een merkbaar effect hebben. Hooguit kan hij de heersende wind iets laten ruimen.

De wisselwerking tussen zeewind en de normale wind? Belangrijk voor de ontwikkeling van zeewind is de kracht en de richting van de normale wind. In de jaren tachtig werd dat fenomeen bestudeerd door de Engelse professor David Houghton. Het leidde tot de ‘kwadrant theorie’. Het eerste onderscheid dat Houghton maakt, is het verschil tussen aanlandige of aflandige wind. Voor zeewind maakt het vanzelfsprekend enorm veel verschil of de gewone* wind uit zee komt, of van het land. (*Met ‘gewone wind’ wordt de wind bedoeld die door de luchtdrukverschillen tussen grote weersystemen wordt veroorzaakt. Meteorologen spreken ook wel van ‘gradiënt-’ of ‘achtergrondwind’). Houghton verdeelt de aan- of aflandige wind in twee kwadranten. De gedachte daarachter is, dat het niet alleen belangrijk is of de gewone wind van of naar zee waait, maar ook of die stroming een linkse of rechtse component heeft. Houghton gebruikt vier vakken om de richting van de gewone wind aan te geven, de aflandige kwadranten Q1 en Q2, en de aanlandige kwadranten Q3 en Q4 (afbeelding 7). De kwadranten methode is voor elke kustlijn, ongeacht zijn oriëntatie te gebruiken. Zorg er wel voor dat, kijkend vanuit zee, Q1 altijd links van Q2 ligt.

Aanlandige versus aflandige wind Wanneer we ons bij de situatie in afbeelding 2 een aflandige wind voorstellen, zien we dat die wind en de zeewind elkaar aan de oppervlakte tegenwerken. Op grotere hoogte zal de aflandige wind de circulatie echter versterken. Als gevolg daarvan zal de zeewind moeite hebben om zich te ontwikkelen. Vooral bij een sterke aflandige wind kan het lang duren voor de zeewind uiteindelijk de overhand krijgt. Wanneer dat eenmaal het geval is, kan de zeewindcirculatie goed op gang komen omdat de aflandige wind de retourstroming in de bovenlucht versterkt (afbeelding 8 en 9).

98

De verschillende kwadranten Nu we begrijpen welk effect verschillende windrichtingen hebben, kunnen we meer in detail naar de kwadrantentheorie kijken. Voor een aflandige wind beschikken we over de kwadranten Q1 en Q2. In de eerste is de wind rechts georiënteerd, in de tweede links (afbeelding 10). In Q1 zijn de gewone wind en de beginnende zeewind tegengesteld van richting. De zeewind moet proberen het te winnen van de gewone wind. Voor dat het geval is, zal er vaak enige tijd nauwelijks wind staan. Als de dag vordert, zal de Coriolis kracht de zeewind laten ruimen. Met dat draaien gaat de zeewind meer en meer in dezelfde richting als de gewone wind waaien en zullen die twee elkaar versterken. Omdat de aflandige wind de 900 meter stroming tegelijkertijd helpt, is dan aan alle voorwaarden voor een goede zeewind voldaan. In Q2 gebeurt het tegenovergestelde. Met het voortschrijden van de dag zullen de zeewind en de gewone wind voortdurend ruzie met elkaar hebben. Het gevecht duurt van de vroege ochtend tot de late middag en resulteert meestal in een heel lichte zeewind of zelfs helemaal geen wind. Bij een gewone wind zoals in kwadrant 1, heeft het voordelen om dicht onder de kust te blijven. Lijkt de situatie op kwadrant 2, dan kun je meestal maar beter verder buitengaats blijven om niet het lichtweer gebied langs de kust terecht te komen. Voor de aanlandige kwadranten Q3 en Q4 geldt dezelfde gedachtengang als voor de aflandige scenario’s (afbeelding 11). In Q3 zal de zeewind steeds meer dezelfde richting krijgen als de aanlandige wind. Hoe evenwijdiger de zeewind aan de kust zal waaien, hoe beter hij zich zal ontwikkelen. Een verschil met kwadrant 1 is dat het begin van de zeewind niet wordt voorafZ E I L E N 11 – 2 0 0 4

Skagerrak Voor zeewind is het Skagerrak met zijn verschillende kustlijnen een interessant gebied. Laten we eens aannemen dat het een mooie zomerdag is, en er een zo’n 5 tot 10 knopen wind uit het zuidwesten staat (afbeelding 12). Leggen we de kwadranten over de kaart, dan zien we dat we rond de Noorse zuidkust te maken hebben met een zuidwestenwind die overeenkomt met Q1, terwijl we langs de Zweedse kust met een Q4 situatie te maken hebben. Op elk van die plaatsen kan zeewind ontstaan, maar die zal zich overal anders gedragen. Aan de zuidkust kunnen we verwachten dat de aflandige wind in de ochtend gaat liggen, voor er een heel lichte zeewind opsteekt uit het zuidoosten. De kans is groot dat de zeewind later op de dag zal toenemen tot 15-20 knopen. Tegelijkertijd zal de zuidwestenwind langs de Zweedse kust maar heel langzaam naar het westen afbuigen en rond 5-10 knopen blijven. Zelfs een kleine afbuiging van de kustlijn kan al voor een heel ander type zeewind zorgen. Waar de Noorse kust meer oost-west loopt zal de zuidwestenwind een kwadrant 3 wind zijn en de bestaande wind versterkt worden. Alleen bij het begin van de zeewind is er een zuidelijke


13-10-2004

17:02

Pagina 99

Q1

krachtige zeewind

Q3 krachtige zeewind

aflandige wind ZEEWIND ZEEWIND aanlandige wind aflandige wind

aanlandige wind

zwakke zeewind

AANLANDIGE WIND Afbeelding 9. In deze situatie zal de zeewind de aanlandige wind versterken. Het is dan moeilijk te bepalen of de wind boven het water zeewind of gewone wind is. Omdat de retourstroming op 900 meter tegen de gewone wind in moet zien te komen wordt het zeewindproces bemoeilijkt. ZEEWIND

component. Daarna ruimt de wind snel ruimen naar het zuidwesten en neemt toe tot 15-20 knopen. De meest ongunstige plaats voor de ontwikkeling van zeewind is de noordkust van Denemarken. Daar zorgt de zuidwestenwind voor een aflandige wind volgens kwadrant 2 en moet de zeewind de hele dag tegen de heersende wind opboksen. Bovendien zal de wind rond de kop van Denemarken in zo’n situatie nog wat accelereren tot zo’n 10 tot 15 knopen. In dat geval delft de zeewind meestal het onderspit.

Q2

Q4

ZEEWIND

draait iets rechtsom, maar geen toename

AFLANDIGE KWADRANTEN Q1 EN Q2

AANLANDIGE KWADRANTEN Q3 EN Q4

Afbeelding 10. Q1 laat zien hoe de aflandige wind en de beginnende zeewind elkaar tegenwerken. Als beide stromingen in de loop van de dag meer dezelfde richting krijgen zal er een krachtige zeewind opsteken. In Q2 gebeurt het tegenovergestelde. Gedurende de dag werken de zeewind en de aflandige wind elkaar meer en meer tegen. Een heel lichte zeewind of zelfs helemaal geen wind is het gevolg.

Afbeelding 11. In kwadrant 3 krijgt de zeewind de meeste kans. In de loop van de dag zal de richting steeds meer overeenkomen met die van de gewone wind. In Q 4 versterken beiden winden elkaar niet maar zal de zeewind de gewone wind hooguit wat laten ruimen.

Noorwegen Q3

Q1 Q2

Q4

Q1

Q3 Q4 Q1 Q3 Q2 Skagerrak

Q2

Q4

Q2

Q4

Q1

Q3

Afbeelding 12. Voor zeewind is het Skagerrak met zijn verschillende kustlijnen een interessant gebied. De situatie geeft een zomerdag met zo’n 5 tot 10 knopen wind uit het zuidwesten. Z E I L E N 11 – 2 0 0 4

99

p090>092z12/04.Meteo/rbJW

15-11-2004

15:38

Pagina 90

geheimen van meteorologische navigatie, slot

Tactiek rond wolken De wolk in de verte ziet er groot en dreigend uit, maar regen lijkt er niet uit te komen. Een zeiler vraagt zich in zo’n situatie af wat er met de wind zal gebeuren. Hoe kan hij optimaal profiteren van de luchtbewegingen rond de wolk? Moet hij snel een rif steken, koers verleggen, overstag gaan misschien? Wolken roepen veel vragen op. Soms zijn ze een voorbode van veel wind, soms markeren ze juist een windstil gebied. In de laatste aflevering van zijn serie over meteorologische navigatie belicht Wouter Verbraak de wisselwerking tussen wolken en wind. tekst wouter verbraak, bewerking henk huizinga

O

p mooie zonnige dagen ontwikkelen zich vaak kleine cumuluswolken, maar dat is geen wolkentype dat veel invloed heeft op de wind. Wolken die effect hebben op de wind aan de grond zijn veel groter en dan is een toename van de wind met 10 tot 15 knopen heel gewoon. Alleen een wolk signaleren is niet voldoende. We zullen ons ook in het soort wolk moeten verdiepen voor we kunnen bepalen of hij de wind zal beïnvloeden of dat we hem kunnen negeren. Gelukkig bestaat daarvoor een heel bruikbare vuistregel die uitgaat van de hoogte van de wolk boven het water en de mate waarin hij zich verticaal ontwikkeld heeft. De vuistregel luidt: Is de wolk hoger dan de afstand tussen het water en de onderkant van de wolk, dan zal de oppervlaktewind door de wolk worden beïnvloed. Is de wolk echter vlak en de afstand tot het water groot, dan zal het effect aan de grond nauwelijks merkbaar zijn (afbeelding 1). De regel maakt duidelijk dat we het niet hebben over kleine wolken op een warme zomerdag. Die wolken ontwikkelen zich immers niet in het verticale vlak en bevinden zich bovendien te hoog boven de grond. Zulke mooi weer wolken hebben dus geen directe relatie met de oppervlakte wind. Het tegenovergestelde geldt voor grote wolken die zich soms wel uitstrekken tot 11 kilometer hoogte. In dat geval is de wolk veel hoger dan de afstand van zijn onderkant tot de grond. Daarom zal hij meestal invloed hebben op de oppervlaktewind. In het algemeen geldt, hoe groter het verschil tussen de hoogte van de wolk en zijn hoogte tot de grond, hoe meer invloed hij heeft op de wind aan de grond.

In- of uitstromen

Nu we weten hoe we wolken kunnen herkennen, volgt de vraag welk

90

WELKE WOLK BEÏNVLOEDT DE WIND AAN DE GROND?

TWEE TYPE WOLKEN

Afbeelding 1. De vuistregel links ziet u alhier gevisualiseerd.

Afbeelding 2. Er zijn twee type wolken. Bij de linker bestaat er een stroming van de grond naar de wolk toe, bij de rechter neemt lucht de omgekeerde weg.

effect ze dan op de wind boven het water zullen hebben. We onderscheiden twee types: – wolken waarbij de wind instroomt – wolken waarbij de wind juist uitstroomt. (Afbeelding 2)

Een heel duidelijke indicatie dat er lucht uit een wolk komt, is dus wanneer het regent. Zelfs als de regen de grond niet bereikt, is er sprake van uitstromende lucht. Grensgevallen zijn wolken waaruit het nog net niet regent, maar die al wel heel donker zijn. Over het algemeen stroomt daaronder de lucht nog naar de wolk toe, maar die situatie kan op elk moment veranderen.

Het gaat er dus om te bepalen of er een opwaartse- of neerwaartse stroming onder de wolk zit. In principe ontstaat cumulus doordat lucht in een onstabiele atmosfeer gedwongen wordt te stijgen. Zolang deze wolk in ontwikkeling is, zal er lucht instromen. Op een gegeven moment is de verticale ontwikkeling zo ver doorgevoerd dat de cumulus neerslag gaat produceren. Nog steeds zal er dan lucht instromen, maar er zal naast de neerslag ook lucht uit de wolk stromen. In de praktijk zal het niet moeilijk zijn om te bepalen of het buienstadium al is bereikt. Z E I L E N 12 – 2 0 0 4

Uitstromende lucht

Over het zeilen rond wolken bestaan veel fabeltjes. Er is er een waarin de wolk wordt voorgesteld als een klein lagedruksysteem. Het is wiskundige gemakkelijk aan te tonen dat dit een verkeerd beeld is; dat zullen we hier echter niet doen. Veel belangrijker is het om te weten dat ook de tactiek die uit die verkeerde aanname volgt, een andere moet zijn dan vaak wordt aangenomen.


15-11-2004

15:38

Pagina 91

De lucht uit een uitstromende wolk gedraagt zich als een omgekeerde stofzuiger die de lucht naar alle zijden wegblaast

HET EFFECT VAN UITSTROMENDE LUCHT

TACTIEK ROND EEN REGENWOLK

Afbeelding 3. Als de uitstromende lucht bij de normale wind opgeteld kan worden, zal er aan de voorzijde van de wolk meer wind staan. Op de flanken is ook een windtoename te merken en bovendien zal de wind voorlijker inkomen. Achter de wolk is de wind zwakker.

Afbeelding 4. Om maximaal te profiteren van een regenwolk zoekt u eerst de hardere wind aan de voorkant op. Vervolgens maakt u gebruikt van de krachtiger en voorlijker inkomende wind aan de flanken. U vermijdt echter de lichte wind aan de achterkant.

In feite gedraagt de lucht uit een uitstromende wolk zich als een omgekeerde stofzuiger die de lucht naar alle zijden wegblaast. Tussen die stroming en de normale wind ontstaat vervolgens een wisselwerking die een heel specifiek windpatroon rond de wolk veroorzaakt. In de tekening is goed te zien hoe dat gebeurt. Op sommige plekken waait de normale wind in dezelfde richting als de wind uit de wolk. Op andere plaatsen waait de wind uit de wolk tegengesteld aan de gewone wind. Beide windrichtingen met elkaar verrekenen levert het windpatroon op rond de wolk (afbeelding 3). In het voorbeeld zien we dat aan de voorzijde van de wolk de uitstromende lucht en de normale wind uit dezelfde richting komen. Op die plek kunnen we dus een windtoename verwachten. Aan de achterzijde geldt het omgekeerde,

daar werken de beide stromingen elkaar tegen en zal de wind flink afzwakken. Aan de buitenzijden van de wolk staat de uitstromende lucht vrijwel haaks op de normale wind. Daar zult u het effect van de wolk voornamelijk merken doordat de windrichting verandert. Samenvattend kunnen we concluderen dat er aan de vooren zijkanten van een wolk meer wind ontstaat en aan de achterzijde juist minder wind. Met deze wetenschap is het niet moeilijk om een strategie te bepalen. We willen profiteren van de windtoename en de winddraaiing. Bovendien willen we voorkomen dat we in het lichtweergebied belanden (afbeelding 4). Noot: wat in de voorbeelden de vooren achterzijde van de wolk wordt genoemd, geldt als de wolk recht in de wind ligt. Nadert u de wolk echter op een voordewindse koers dan gedraagt het beschreven proces zich omgekeerd. Z E I L E N 12 – 2 0 0 4

Instromende lucht Wolken waarbij de lucht instroomt, gedragen zich precies omgekeerd van die waar de lucht uitstroomt. In dat geval lijkt het alsof de wolk lucht van het aardoppervlak opzuigt. De luchtstroom naar de wolk toe zullen we opnieuw met de normale wind moeten verrekenen (afbeelding 5). In dit geval zullen de beide luchtstromen elkaar aan de voorzijde van de wolk tegenwerken. Een afname van de wind is het gevolg. Aan de achterzijde gebeurt het omgekeerde en versterkt de instromende lucht de normale wind. Aan de flanken zien we een combinatie van windtoename met een draaiing van de wind. Ervaring leert dat het lichtweer gebied bij instromende lucht veel groter is dan bij regenwolken. Het gebied beperkt zich niet alleen tot een van de zijden van de wolk, maar strekt zich 91


15-11-2004

15:39

Pagina 92

Met een bestemming recht in de wind is het de vraag of we de wolk willekeurig kunnen passeren

HET EFFECT VAN INSTROMENDE LUCHT Afbeelding 5. Als we de invloed van instromende lucht optellen bij de normale wind, zien we dat de nieuwe wind zwakker is aan de voorkant van de wolk. Aan de flanken is de wind iets krachtiger en bovendien komt hij voorlijker in. Aan de achterkant van de wolk is de wind het meest krachtig.

De wind op grote hoogte komt zelden uit dezelfde richting als die op zeeniveau. Om die reden zullen wolken zich meestal niet gelijk aan de oppervlaktewind verplaatsen. Aan de grond zorgt dat voor een asymmetrisch windpatroon. Wind op wolkenhoogte kan zowel meer rechts als meer links zijn geörienteerd ten opzichte van de wind aan de grond. Omdat dit per dag kan verschillen, zul je dus voortdurend moeten bepalen in welke richting wolken zich verplaatsen. In het voorbeeld weten we dat de richting waarin wolken zich verplaatsen meer rechts georiënteerd is dan de oppervlaktewind. Langzaam nadert er een regenwolk. Met een bestemming die recht in de wind ligt, zullen we ons af moeten vragen, of we aan een willekeurige kant van de wolk kunnen passeren of dat een kant de voorkeur heeft. Net als in de vorige voorbeelden willen we immers niet in het windloze gebied terecht komen. In de statische voorbeelden was dat niet zo moeilijk te bepalen, maar in werkelijkheid is dat lastiger. Een wolk die zich verplaatst zal een zog met weinig wind achterlaten. Dat pad willen we natuurlijk niet kruisen en daarom kiezen we er voor om aan de linkerkant van de wolk te passeren . We zullen de wolk over bakboord voorbij zeilen en aan de achterkant overstag gaan om dicht bij de wolk te blijven profiteren van de extra wind en winddraaiing. Als de wolk zijn invloed verliest, komen we weer in de normale wind terecht en vervolgen we onze oude koers (afbeelding 7). Met deze aflevering besluiten we de zesdelig serie over meteorologische navigatie.

STRATEGIE ROND EEN WOLK MET INSTROMENDE LUCHT

STRATEGIE BIJ EEN ZICH VERPLAATSENDE WOLK.

Afbeelding 6. Wie het lichtweer gebied weet te vermijden kan vervolgens profiteren van de krachtiger wind aan de zijkanten en de achterzijde van de wolk.

Afbeelding 7. Verplaatst de wolk zich ten opzichte van de grondwind meer rechts, dan levert dat een asymmetrisch plaatje op. In dat geval zal een van de kanten van de wolk meer voordeel opleveren dan de andere. Zorg er wel voor uit het windloze kielzog van de wolk te blijven.

vaak ook uit tot recht onder de wolk. Dit geldt vooral voor grotere wolken. Ook de toename van de wind is kleiner dan bij een regenwolk. Daar valt de koude lucht in harde vlagen naar beneden, terwijl dat bij het instromen van de lucht aanzienlijk rustiger gaat. Onze strategie zal er voornamelijk op gebaseerd zijn, het lichtweer gebied te vermij-

den en te profiteren van de extra wind en winddraaiingen (afbeelding 6).

92

Wolken verplaatsen zich In de voorgaande voorbeelden hebben we het ons gemakkelijk gemaakt door aan te nemen dat wolken zich niet verplaatsen. Natuurlijk doen ze dat in werkelijkheid wel. Z E I L E N 12 – 2 0 0 4

geheimen van meteorologische navigatie, 1 Strategie op zee De prestatiediagrammen van een Hallberg Rassy 34 en een X-412

Recommend Documents