Nachtelijke temperatuurschommelingen

Na de vele nieuwsberichten over de extreme septemberwarmte van de laatste tijd willen we je meenemen naar een interessant fenomeen wat zich voornamelijk in de nachtelijke uurtjes voordoet. Als je op een warme, rustige en heldere zomeravond een rondje fietst, heb je vast wel eens opgemerkt dat het op sommige plekken sterker is afgekoeld dan op andere plekken. Zodra zich mist vormt, is dit fenomeen niet alleen voelbaar, maar ook zichtbaar. Waardoor wordt dit veroorzaakt? Aan de hand van simpele natuurkunde leggen we uit wat er precies gebeurt. Om te begrijpen welke processen zich hier afspelen is het allereerst belangrijk om te weten wat luchttemperatuur eigenlijk is. Hiervoor leggen we het begrip energiebalans uit.


_{De koude 'plaklaag' is duidelijk zichtbaar door de grondmist. Bron foto: Corina Magielse}

Energiebalans
Luchttemperatuur is eigenlijk niets anders dan de hoeveelheid energie die in de lucht aanwezig is. Als de temperatuur stijgt, spreken we ook wel van een positieve energiebalans. Ofwel er komt meer energie in de atmosfeer dan dat er uit gaat. Tijdens afkoeling gebeurt het omgekeerde en spreken we van een negatieve energiebalans. Elk voorwerp op Aarde met een temperatuur hoger dan -273,15°C (de laagste temperatuur die mogelijk is) straalt energie uit naar zijn omgeving. Hoe hoger de temperatuur des te sterker de uitstraling. Ook de aardbodem straalt energie uit, zowel overdag als ’s nachts. Als de zon op de Aarde schijnt ontvangt de bodem meer energie (zonne-energie) dan dat er wordt uitgezonden en warmt de grond en vervolgens de lucht erboven op. In de avond verdwijnt de inkomende zonnestraling en ontstaat een netto-uitstraling, het koelt dus weer af.


_{De temperatuur op 1,5 m hoogte (rode lijn) vertoont rond 22u UTC een flinke sprong. Bron grafiek: WUR}

Grondmist
Onder heldere en bijna windstille omstandigheden kan de temperatuur vooral na zonsondergang in de onderste meters van de atmosfeer flink afkoelen door een negatieve energiebalans. Deze afkoeling is bij aanwezigheid van voldoende vocht zichtbaar als een dichte grondmistlaag. Koude lucht kan namelijk minder vocht (waterdamp) bevatten dan warme lucht. Waarom ontstaat er dan op wat grotere hoogte geen mist? De verklaring hiervoor is dat de luchtlaag direct boven de grondmist te droog en warmer is dan de lucht eronder. Bij weinig wind mengen beide luchtsoorten niet of nauwelijks en blijft de koude, en dus zwaardere lucht, aan de grond ‘plakken’ met de warmere en lichtere lucht erboven.


_{De wind op 2 m (rood) en 10 m (blauw) hoogte neemt vanaf 22u UTC toe, tegelijkertijd met de temperatuurstijging. Bron grafiek: WUR}

Menging
Soms trekt de wind iets aan en kunnen beide luchtsoorten toch met elkaar mengen waardoor er geen grondmist ontstaat, maar de temperatuur bij de grond wel plotseling flink kan oplopen. Afgelopen nacht tussen middernacht en de klok van één uur (22-23 uur UTC in de grafieken) werd dit fenomeen heel mooi geregistreerd door het weerstation van de Wageningen Universiteit. Tegelijkertijd met het toenemen van de wind op zowel twee meter als op tien meter hoogte, steeg de luchttemperatuur op waarneemhoogte hoogte (1,5 meter) met ruim vijf graden. Dit werd veroorzaakt door de menging van de koude ‘plaklaag’ met de warmere lucht daarboven. Een aantal uren later nam de wind af, vervolgens daalde de luchttemperatuur toen de menging stopte.


_{Als de lucht vochtig genoeg is en de wind wordt nog wat sterker, kan de mistlaag overgaan in laaghangende bewolking (Stratus). Bron foto: Jannes Wiersema}

Bij een hogere luchtvochtigheid kan een lichte windtoename leiden tot de vorming van een dikkere mistlaag in plaats van alleen grondmist. Als het nog iets harder waait kan de mist zelfs overgaan in laaghangende bewolking.

_{Bron: Meteo Consult}