Onweer

Onweer is het verschijnsel van een of meer elektrische ontladingen in de atmosfeer. Onweer is waarneembaar als een lichtflits, de bliksem direct of later gevolgd door een scherp of dof rommelend geluid, de donder. Tijdens onweer treedt een vonkoverslag op in de atmosfeer, die gepaard gaat met veel lawaai.

Onweer op komst op 17 juli 2004 in Enschede. Opvallend is de langgerekte rolwolk, dikwijls een voorbode van hevig noodweer.

In de aardatmosfeer heerst altijd een elektrisch veld. Doorgaans is dit weinig opvallend, maar in buienwolken kan de veldsterkte zo hoog oplopen dat de doorslagspanning van de lucht wordt overschreden. In het laboratorium zou dan een vonk overspringen, maar bij een wolk leidt dat tot een soort kettingreactie: de bliksem. Men onderscheidt bij onweer warmteonweer, losse onweersbuien die bijvoorbeeld boven een warme tot zeer warm landoppervlak ontstaan en frontale onweersbuien, die te maken hebben met passerende storingen (depressies, fronten) in de atmosfeer.

Onweer komt vrijwel overal ter wereld voor, behalve in de poolstreken. 'Boven' de poolcirkels (rond 65 gr. Noorder- en Zuiderbreedte) komt onweer vrij zelden voor. Het meest frequent is het onweer dat in de tropen voorkomt. In Centraal-Afrika komt onweer op meer dan 200 dagen per jaar voor, in Oeganda zelfs op 240 dagen. In Nederland onweert het gemiddeld 28 tot 32 dagen per jaar.

De activiteit van de onweersbuien kan van plaats tot plaats sterk uiteenlopen. Op de ene plaats kunnen tientallen millimeters regen vallen, terwijl het op enkele kilometers daar vandaan nagenoeg droog blijft. Ook windstoten en hagel kunnen heel lokaal optreden, zodat tevoren nauwelijks is aan te geven welke gebieden het ergst zullen worden getroffen.

[bewerk] Geluid bij onweer

De knal bij de bliksemflits ontstaat doordat de lucht binnen het pad van de vonk sterk verhit wordt en uitzet. De snelle en plotselinge uitzetting van de lucht veroorzaakt een flinke schokgolf dat hoorbaar is als donder.
Uit de tijd die verstrijkt tussen bliksem en donder kan men afleiden of het onweer nabij is. Het geluid legt in drie seconden een afstand van ongeveer één kilometer af. Als de donderklap binnen 10 seconden na de bliksemontlading te horen is dan is de betreffende ontlading op ongeveer 3 kilometer afstand. Daar buien zich over vele vierkante kilometers kunnen uitstrekken, geeft dit geen directe indicatie van de afstand van de bui, daar de ontladingen zich op verschillende plaatsen onder de wolk kunnen voordoen. De afstand waarop men onweer kan waarnemen is vrij groot. De bliksem kan men bij helder weer tot zo'n 150 á 200 km afstand nog zien. Op grote afstanden kan de bliksem op grote hoogte in volle duisternis nog gezien worden. De donder kan - afhankelijk van de weerkundige omstandigheden en andere geluiden - tot op ongeveer 25 km afstand gehoord worden.

Als het onweer erg dichtbij is hoort men alleen een scherpe knal. Als het onweer ver weg is hoort men een gedempt, maar wel langdurig donderen en narommelen. Dit verschil komt door twee effecten:

• de geluidsabsorptie van de atmosfeer en de bodem. Over grote afstanden worden de hogere frequenties van het geluid geabsorbeerd, zodat alleen de lage frequenties overblijven. De scherpe knal bevat ook veel hoge frequenties, die als het onweer verder weg gehoord wordt, zijn geabsorbeerd.
• de nagalm. Ook in de openlucht treden echo's op, waardoor de eenmalige knal verandert in een langdurig donderen.

[bewerk] Ontstaan van onweer

In de meeste buien verzamelt zich de positieve lading boven en de negatieve lading onder in de atmosfeer. Het spanningsverschil tussen beide ladingen kan wel 300 miljoen volt bedragen, zodat de top van de bui sterk positief is ten opzichte van de ionosfeer en de onderzijde negatief ten opzichte van aarde. Zowel boven als onder de bui is dus het veld tegengesteld gericht aan het mooi-weer veld en loopt een lekstroom omhoog. Onder de bui noemt men dit de zogenaamde puntontladingsstroom. Deze naam is ontleend aan de duidelijke voorkeur van deze stroom de aarde te verlaten via uitsteeksels als torens, bomen, e.d. Zulke punten blijven -indien ze voldoende geleiden- op dezelfde spanning als de aarde en die kan sterk afwijken van het ongestoorde veld op die hoogte. Juist boven spitse punten is dus de veldsterkte het hoogst. De overal in de atmosfeer aanwezige ladingsdragers (ionen) gaan zich verplaatsen richting deze punten met hoge veldsterkte. Hierdoor ontstaat een kanaal met geladen deeltjes. Dit kanaal wordt hierdoor beter geleidend dan de omringende lucht, zodat er een grote vonk doorslaat de eigenlijke bliksem.

In extreme gevallen botsen geladen deeltjes zo hevig, dat nog meer ionisatie van luchtmoleculen plaats vindt en daarbij kan energie in de vorm van licht vrij komen. Dit is het bekende 'Sint Elmusvuur'.

[bewerk] Onweer zien aankomen

Stapelwolken, voorbode van een hevig onweer.

Zelfs als er nog nauwelijks bewolking is, kunnen we de veranderingen zien aankomen. Als bijvoorbeeld de strepen van vliegtuigen langzaam oplossen of uitdijen of als de lucht vol raakt met windveren gaat het meestal mis. Opbollende stapelwolken luiden in veel gevallen een weersverandering in, zeker als ook de wind aantrekt en ook de hoeveelheid bewolking toeneemt. De typische onweerswolk wordt cumulonimbus genoemd.

Onweerskansen verraden zich soms al een dag tevoren door wolken die het uiterlijk hebben van een langgerekte bank met opbollende torentjes van kastelen. Soms is die bewolking 's ochtends al te zien waarna de lucht weer helemaal opklaart. Vaak is dat dan maar tijdelijk en ontwikkelen zich in de middag of avond stapelwolken die uitgroeien tot onweersbuien. De kans op onweer is dan ook het grootst. In berggebieden vormen de buienwolken zich meestal eerst bij de toppen, terwijl in het dal de zon nog blijft schijnen.

[bewerk] Zwaar onweer

Zware onweersbuien zijn meestal het gevolg van een toevallige samenloop van omstandigheden, zoals grote temperatuursverschillen, vochtige lucht en een sterke wind op grote hoogte in de atmosfeer. Bovendien hangt de intensiteit van het onweer af van het tijdstip van de dag waarop de buien passeren. In de zomermaanden is de kans op zware buien in de avond en het begin van de nacht in het algemeen het grootst.

Bij (opkomend) zwaar onweer met soms ieder seconde een bliksemflits, kan het heftig tekeer gaan en kunnen plotselinge windvlagen, slagregens en hagel optreden. Zware onweersbuien ontstaan in een vochtig overgangsgebied van zeer warm (tropisch) naar veel kouder weer. Tijdens zo'n bui kan de temperatuur in minder dan een half uur 10 tot 15°C dalen. De buien worden het hevigst als er op grote hoogte in de atmosfeer een zeer sterke wind staat (straalstroom).

De buienwolken kunnen uitgroeien tot ongeveer 15 kilometer hoogte en bevatten een enorme hoeveelheid onderkoeld water en op grote hoogte ijskristallen, waardoor ze veel neerslag kunnen opleveren. Sommige buien leveren meer dan tien millimeter in een half uur op. In zo'n wolkencomplex met sterk stijgende en dalende luchtstromingen hebben de druppels een lange weg te gaan voor ze het aardoppervlak bereiken. Daardoor kunnen ze almaar groter worden en dat verklaart de flinke druppels of hagelstenen die uit een zware bui vallen. Zware onweersbuien kunnen hagelstenen zo groot als tennisballen produceren.

Buien groeperen zich vaak langs lijnen, die worden voorafgegaan door windstoten. Het gevaarlijke weer is in de lucht te herkennen aan buidelvormige wolken aan de rand van het buiengebied. De wind kan al opsteken als de eigenlijke bui nog tientallen kilometers verwijderd is, wat zeer verraderlijk is.

Bijzonder zware buien worden soms voorafgegaan door een rolwolk, een indrukwekkende, scherp begrensde wolkenbank, die inktzwart kan zijn. Ook overdag kan het dan aardedonker worden. Een rolwolk wordt vergezeld door enorme en plotselinge windstoten van soms 100 tot 150 kilometer per uur. Het is een voorkeursplaats voor windhozen, maar vaak blijft het bij een begin van hoosvorming in de lucht. Reikt de slurf wel tot de grond, dan is schade onvermijdelijk.