Lenteverwachting
Wat wordt het deze lente? De meteorologische winter is voorbij en het wordt tijd om ons te richten op de lente die voor de deur staat. De laatste weken was het al "lenteachtig" qua temperatuur, nu mag het "weer" ook nog die kant uit gaan.
Maart is een beetje een gekke maand. Lijkt de winter net achter de rug, komt-ie opeens weer terug. Helemaal opmerkelijk was de kou vorig jaar, helemaal op het eind van de maand. Kan dat dit jaar weer gebeuren? Hoe zijn de voorspellingen?
Regressie
De afgelopen winter was koud. De gemiddelde temperatuur van de negentig winterdagen was 2,15 graden C, bijna twee graden onder het gemiddelde:
December 2,45 [4,02]
Januari 0,80 [3,80]
Februari 3,31 [4,19]
Totaal 2,15 [4,00]
Volgens de regressielijn wordt de gemiddelde lentetemperatuur dan ongeveer 9,16 graden, twee derde graad lager dan het gemiddelde uit 1988-2007.
Op een koude winter volgt vaak ook een koude lente. Geluk bij een ongeluk: op een koude lente volgt vaak een warme zomer.
Volgens de regressielijn zouden we dus een koele lente moeten krijgen. Dit zal ongetwijfeld komen door het koelere zeewater. Gelukkig hoeven we dan ook geen zware regenbuien te verwachten. Hoewel... Door het zachte weer in februari is de temperatuur van het zeewater weer gestegen. Toch is het water nu nog steeds twee à drie graden kouder dan in 2007 en 2008, dus wie weet komt er alsnog een koude periode. Op dit moment lijkt het er niet op. Maart zal vrij zacht beginnen.
En daarmee lijkt de opmerkelijke winter van 2008-2009 voorbij. Eén koude periode rond de jaarwisseling was het bekendste wapenfeit. Tot eind februari waren er weinig zachte periodes. De zachtste periode van de winter was grappig genoeg rond de kortste dag van het jaar: 21 december was met een gemiddelde van 8,9 graden de zachtste dag van de winter.
Een dreigende wolk op 21 december. De kortste dag van het jaar was de minst koude dag van de winter.
Windrichting
Het weer in Nederland wordt flink beïnvloed door de windrichting. Meestal komt de lucht uit het zuidwesten, waardoor er vochtige lucht vanuit de oceaan over het land wordt geblazen. Met name in de winter zorgt de zeewind voor zachte temperaturen. In de lente en zomer worden de temperaturen juist gedrukt door het water. Hieronder vier grafieken die de invloed van de windrichting aangeven:
De jaarlijkse gang van de temperatuur wordt beïnvloed door de windrichting. Wanneer de wind uit het oosten komt, is het 's winters maar liefst acht graden kouder dan wanneer de wind uit het westen komt. In de zomer jaagt de oostenwind de temperaturen juist beduidend hoger op. Alles bij elkaar is de gemiddelde jaartemperatuur iets hoger wanneer de wind altijd uit het westen zou komen.
Wolken
Het is natuurlijk niet lastig om de oorzaken aan te wijzen voor het verschil in amplitude tussen de grafieken. Ik zal me vooral beperken tot de westenwind en de oostenwind, ofwel het verschil tussen zeewind en continentale wind.
Het amplitudeverschil komt door
- Grote warmtecapaciteit van het zeewater
- Aanvoer van bewolking vanuit zee
- Aanvoer vochtige lucht vanuit zee
Zeewater
Water heeft een grote warmtecapaciteit; het duurt lang voordat water is opgewarmd en het duurt ook weer lang voordat het is afgekoeld. In de winter kan het op het land al flink vriezen, maar het zeewater wordt bij ons meestal niet kouder dan drie graden. In de zomer blijft het zeewater vrij koel, al is een temperatuur van 20 graden hoger dan de gemiddelde zomertemperatuur op het land. Dat heeft te maken met het lage albedo (weerkaatsingsvermogen) van zeewater. Overdag zal de temperatuur 's zomers gedrukt worden, 's nachts koelt het dan minder af.
Bewolking
De bewolking speelt vooral 's winters een rol. Het aantal zonne-uren is 's winters zeer klein in Nederland. Dat komt niet alleen door de korte dagen, maar ook doordat de zon maar gedurende een klein deel van de mogelijke tijd ook echt schijnt. Dit komt doordat de zwakke zon nauwelijks meer door de bewolking komt. In mei tot en met augustus is de zon ongeveer 200 uur te zien, in november, december en januari maar een uur of 50. In de zomer schijnt de zon dan ook 40 procent van de tijd en in de winter maar 20 procent. In plaatsen met een landklimaat, zoals New York, schijnt de zon veel vaker.
De bewolking houdt wel als een deken de warmte vast, waardoor het 's nachts niet zoveel afkoelt. Op een heldere nacht koelt het 's winters dan ook veel meer af.
Vocht
De luchtvochtigheid is ook nog van belang. Vochtige lucht warmt moeilijker op en koelt moeilijker af. Bovendien kost het verdampen van water energie, die bij de condensatie weer vrijkomt. Dat vraagt om wat berekeningen:
Uitgangssituatie:
Het is een gemiddelde zomerdag, begin augustus. De nachttemperatuur is 13 graden en overdag zal het 24 graden worden. De relatieve luchtvochtigheid is 's nachts 77 procent en overdag 65 procent. De luchtdruk is 1013 hPa.
1) Warmtecapaciteit van de vochtige lucht
In hoeverre vergroot het water de warmtecapaciteit van de lucht? Daartoe moeten we eerst de hoeveelheid water in de lucht berekenen: Die is overdag 0,65 * verzadigingsdruk. De verzadigingsdruk bij 24 graden C is 29,8 hPa.
De warmtecapaciteit van één vierkante meter lucht is dan warmtecapaciteit lucht + warmtecapaciteit waterdamp. De warmtecapaciteit van de waterdamp is:
29,8 hPa/1013 hPa * 40,8 mol/kubieke meter = 0,78 mol/kubieke meter = 14,04 g/kubieke meter = 10,81 g/kilogram lucht.
De warmtecapaciteit van één kilogram lucht is 1000 Joule per Kelvin, de warmtecapaciteit van één kilogram water is 4180 Joule per Kelvin. De warmtecapaciteit van die tien gram waterdamp is dan 45 Joule per Kelvin. De warmtecapaciteit van de vochtige lucht is dus 4,5 % groter dan de warmtecapaciteit van de droge lucht. Dat maakt dus vrij weinig verschil. In totaal kost het verwarmen van de lucht (24-13) * 1045 = 11.497 Joule energie.
2) Verdampen van water
Het verdampen van water kost veel energie. In deze situatie wordt er overdag water verdampt:
's Nachts: 0,77 * 15,0 = 11,55 hPa waterdamp
Overdag: 0,65 * 29,8 = 19,37 hPa waterdamp
Er komt dus 7,82 hPa waterdamp bij. Dit is
7,82 hPa/1013 hPa * 40,8 mol/kubieke meter = 0,32 mol/kubieke meter = 5,67 g/kubieke meter = 4,36 g/kilogram lucht.
De verdamping van die vier gram water kost
4,36 g * 2260 J / g = 9860 Joule energie.
Dit is vrijwel gelijk aan de energie die nodig is om de lucht te verwarmen. (!) Dus dat drukt de temperatuur overdag. In totaal neemt één kilogram lucht gedurende de dag dus 21.357 Joule energie op. De helft van die warmte wordt achter de hand gehouden en wordt 's avonds afgegeven.
Dat waren dus de oorzaken van een vlakker temperatuursverloop. Dan nu een vergelijking tussen Nederland en enkele Noord-Amerikaanse steden. De Amerikaanse westkust heeft een klimaat dat enigszins op het onze lijkt: de wind komt vanaf de oceaan en brengt vrij zachte lucht naar het land. Helaas regent het er wel vaak. Ik heb maar één plaats van de westkust gekozen. Dit is Vancouver, dat ongeveer op "onze" breedtegraad ligt en - net als ons - warmte aftapt van een warme zeestroming, in tegenstelling tot de westkust van de VS. Het klimaat van de Canadese stad lijkt heel erg op het onze, met ongeveer dezelfde lauwe zomers en zachte winters. Ook hier is sprake van een vreemd fenomeen: de seasonal lag is 's winters heel klein, anders dan bij ons.
De Amerikaanse oostkust heeft een landklimaat. Hierdoor is het 's zomers erg warm in New York en de plaatsen eromheen, maar wordt het 's winters ook behoorlijk koud. Opmerkelijk is de afkoeling wanneer je Noordelijker gaat: New York, dat op ongeveer 40 graden NB ligt, is het hele jaar door zo'n vier à vijf graden warmer dan Portland, dat nog niet drie graden noordelijker ligt. Dat zal wel de invloed zijn van de koude Labradorstroming, een koude stroom water vanuit het poolgebied.
Doordat de wind op onze breedtegraden meestal uit het westen komt, blaast de wind in de oostkust van Amerika vanaf het land. Ondanks dat valt er veel neerslag in New York. Anders dan in Nederland heb je daar de mooiste dagen in de herfst. Waarschijnlijk komt dat omdat het dan aan de kust warmer is dan in het binnenland, waardoor er minder bewolking vanaf het binnenland wordt aangevoerd.
In de volgende grafiek heb ik de temperatuur in Nederland wanneer de wind altijd uit het westen/oosten zou waaien uitgezet tegen de temperatuur in enkele Amerikaanse kustplaatsen:
Wanneer de wind in Nederland altijd uit het oosten zou waaien, dan zou het gedurende het jaar ongeveer even warm of koud zijn als in Boston. Wanneer de wind altijd uit het westen zou komen, is het ongeveer even warm als in Vancouver. Alleen 's winters is het dan warmer bij ons.
De vraag is natuurlijk of dit klopt, want het kan natuurlijk zo zijn dat als de wind in Nederland altijd uit één richting zou blazen, dat de temperaturen nog veel extremer zouden worden. Nu worden de temperaturen nog enigszins gemiddeld doordat de wind zo nu en dan draait. In ieder geval heb ik nog heel wat te doen, voordat ik deze klimaatproblematiek heb doorgrond. Ik heb in dit artikel twee onbeantwoorde vragen gesteld:
1) Waarom is de winter lag zo klein aan de Amerikaanse westkust?
2) Waarom valt er zoveel neerslag aan de Amerikaanse oostkust? De wind komt immers van het land.
Zelf ga ik binnenkort nog een poging doen om de invloed van de windsnelheid te doorgronden, in de hoop dat ik het Nederlandse klimaat kan begrijpen.
Gerelateerde artikelen:
De winter is voorbij; 22-02 2009
Geen opmerkingen:
Een reactie posten