Even een klein stukje uitleg over de invloed van turbulentie op metingen van temperatuur, wind en luchtvochtigheid, naar aanleiding van het bericht van Bob hieronder. Ik zag dat Ben inmiddels ook een uitleg heeft geplaatst 
, mijn bericht is hier nog een aanvulling op.
Realiseer je dat metingen puntobservaties zijn, het wordt op één specifiek punt gemeten. Of het representatief is voor de omgeving, dat is maar de vraag. Lokale omstandigheden kunnen er voor zorgen dat bepaalde stations onder bepaalde omstandigheden niet representatief zijn voor de omgeving. Dit wil zeker niet zeggen dat de metingen fout zijn, zoals soms wordt beweerd, je moet je alleen goed realiseren dat het een lokaal gemeten waarde is.
Gelukkig heeft de natuur een eigen manier om te zorgen dat over het algemeen over afstanden van enkele kilometers de eigenschappen van lucht goed overeenkomen. Het achterliggende proces is turbulentie. Doordat de luchtstroming vaak turbulent is (veel kleine werveltjes in de grote stroming) wordt de lucht goed gemengd en zal een eventueel temperatuurverschil snel vereffend worden door de menging.
De mate van turbulentie is natuurlijk sterk afhankelijk van de windsnelheid. Maar er is nog een factor van groot belang: de stabiliteit van de lucht, welke afhangt van het temperatuurverloop met de hoogte.
De stabiliteit zal altijd proberen om verticale bewegingen te onderdrukken. Stabiel betekent dat wanneer je een klein pakketje lucht een stukje naar beneden of naar boven zou verplaatsen, dit deeltje vanzelf weer terugkeert naar de originele positie* Het spreekt voor zich dat deze stabiliserende werking van de atmosfeer er voor zorgt dat er weinig turbulentie plaats kan vinden in de verticale richting. Je kunt turbulentie namelijk interpreteren als de verplaatsing van een groot aantal luchtdeeltjes waarbij ieder pakketje een willekeurige richting (en snelheid) mee krijgt.
De kracht die er voor zorgt dat het deeltje terugkeert is een gevolg van het verschil in dichtheid van het luchtpakketje in vergelijking tot de omgeving.
De mate van stabiliteit wordt volledig bepaald door de manier waarop de temperatuur verandert met de hoogte. Wanneer deze sterk afneemt met de hoogte (bijv. voorafgaand aan zomerse onweersbuien**) dan is de lucht instabiel. De lucht zal dan over het algemeen goed gemengd zijn door de turbulentie. Echter wanneer de temperatuur sterk afneemt met de hoogte, dan is de opbouw van de lucht stabiel en zal turbulentie niet effectief voor menging zorgen.
Nu naar de huidige situatie waarbij Bob (Kradij) de waarneming van -17 graden Celsius in Lelystad in twijfel trekt. Omdat er net een vers pakket sneeuw is gevallen koelt de lucht nabij de grond zeer sterk af.
Met de huidige kou krijgt de atmosfeer een zeer stabiele opbouw. Koude lucht heeft een hoge dichtheid en zakt naar de grond*** Deze zeer stabiele opbouw geeft turbulentie geen kans, en daardoor wordt de lucht slecht gemengd in de verticale richting en kunnen de temperatuursverschillen in de verticale richting zeer groot worden. Als op een andere plek de lucht toevallig wel even goed gemengd wordt (bijvoorbeeld door bebouwing in de buurt) dan zal de temperatuur hier een stuk hoger uitvallen.
Ook hoogteverschillen tussen de verschillende stations (sterke verandering van T met de hoogte) en de lokale windsnelheid (invloed op de gehele menging) kunnen voor grote verschillen op korte afstand zorgen.
Wat ik wil benadrukken is dat er met de stations niets mis is. Elk KNMI station heeft een uitgebreide hoeveelheid specificaties waaraan zij en haar lokale omgeving moet voldoen om zo representatief mogelijk te zijn voor het weer in de omgeving. Maar soms zijn de weertypen dusdanig dat lokale effecten simpelweg onvermijdelijk zijn.
Voor de geïnteresseerden, in het handboek waarnemingen van het KNMI wordt uitgebreid beschreven hoe waarnemingen dienen te worden gedaan.
Ook heel kort wil ik nog even het effect van turbulentie op de windsnelheid noemen. Het exacte windverloop over de tijd is uiteraard sterk gekoppeld aan turbulentie. Om dit effect weg te nemen worden voor de gemiddelde wind 12 minuten gemiddeldes genomen en voor windstoten wordt een gemiddelde berekend over een tijdsinterval van 3 secondes. Bij metingen van zeer extreme windstoten is het ook goed om in je achterhoofd te houden dat de stroming uitermate turbulent is, en dat een windstoot daarmee een zeer lokaal fenomeen is.
Groeten,
Bas
*In werkelijkheid zal het deeltje wel nog doorschieten, maar daarna weer omhoog bewegen. Het deeltje kan een golfbeweging gaan maken, soms is dit zichtbaar in het wolkenpatroon op satellietbeelden.
**De mate van Cape hangt ook zeer sterk af van de mate van onstabiliteit (afname T met de hoogte). Maar dit is slechts één van de factoren, ook de hoeveelheid waterdamp die de lucht aan de grond bevat is een belangrijke factor voor de Cape
***Dit is ook precies de reden waarom in een weersituatie met weinig wind een heldere winternacht en een sneeuwdek, de laagst gelegen stations de laagste temperaturen noteren
, mijn bericht is hier nog een aanvulling op. Realiseer je dat metingen puntobservaties zijn, het wordt op één specifiek punt gemeten. Of het representatief is voor de omgeving, dat is maar de vraag. Lokale omstandigheden kunnen er voor zorgen dat bepaalde stations onder bepaalde omstandigheden niet representatief zijn voor de omgeving. Dit wil zeker niet zeggen dat de metingen fout zijn, zoals soms wordt beweerd, je moet je alleen goed realiseren dat het een lokaal gemeten waarde is.
Gelukkig heeft de natuur een eigen manier om te zorgen dat over het algemeen over afstanden van enkele kilometers de eigenschappen van lucht goed overeenkomen. Het achterliggende proces is turbulentie. Doordat de luchtstroming vaak turbulent is (veel kleine werveltjes in de grote stroming) wordt de lucht goed gemengd en zal een eventueel temperatuurverschil snel vereffend worden door de menging.
De mate van turbulentie is natuurlijk sterk afhankelijk van de windsnelheid. Maar er is nog een factor van groot belang: de stabiliteit van de lucht, welke afhangt van het temperatuurverloop met de hoogte.
De stabiliteit zal altijd proberen om verticale bewegingen te onderdrukken. Stabiel betekent dat wanneer je een klein pakketje lucht een stukje naar beneden of naar boven zou verplaatsen, dit deeltje vanzelf weer terugkeert naar de originele positie* Het spreekt voor zich dat deze stabiliserende werking van de atmosfeer er voor zorgt dat er weinig turbulentie plaats kan vinden in de verticale richting. Je kunt turbulentie namelijk interpreteren als de verplaatsing van een groot aantal luchtdeeltjes waarbij ieder pakketje een willekeurige richting (en snelheid) mee krijgt.
De kracht die er voor zorgt dat het deeltje terugkeert is een gevolg van het verschil in dichtheid van het luchtpakketje in vergelijking tot de omgeving.
De mate van stabiliteit wordt volledig bepaald door de manier waarop de temperatuur verandert met de hoogte. Wanneer deze sterk afneemt met de hoogte (bijv. voorafgaand aan zomerse onweersbuien**) dan is de lucht instabiel. De lucht zal dan over het algemeen goed gemengd zijn door de turbulentie. Echter wanneer de temperatuur sterk afneemt met de hoogte, dan is de opbouw van de lucht stabiel en zal turbulentie niet effectief voor menging zorgen.
Nu naar de huidige situatie waarbij Bob (Kradij) de waarneming van -17 graden Celsius in Lelystad in twijfel trekt. Omdat er net een vers pakket sneeuw is gevallen koelt de lucht nabij de grond zeer sterk af.
Met de huidige kou krijgt de atmosfeer een zeer stabiele opbouw. Koude lucht heeft een hoge dichtheid en zakt naar de grond*** Deze zeer stabiele opbouw geeft turbulentie geen kans, en daardoor wordt de lucht slecht gemengd in de verticale richting en kunnen de temperatuursverschillen in de verticale richting zeer groot worden. Als op een andere plek de lucht toevallig wel even goed gemengd wordt (bijvoorbeeld door bebouwing in de buurt) dan zal de temperatuur hier een stuk hoger uitvallen.
Ook hoogteverschillen tussen de verschillende stations (sterke verandering van T met de hoogte) en de lokale windsnelheid (invloed op de gehele menging) kunnen voor grote verschillen op korte afstand zorgen.
Wat ik wil benadrukken is dat er met de stations niets mis is. Elk KNMI station heeft een uitgebreide hoeveelheid specificaties waaraan zij en haar lokale omgeving moet voldoen om zo representatief mogelijk te zijn voor het weer in de omgeving. Maar soms zijn de weertypen dusdanig dat lokale effecten simpelweg onvermijdelijk zijn.
Voor de geïnteresseerden, in het handboek waarnemingen van het KNMI wordt uitgebreid beschreven hoe waarnemingen dienen te worden gedaan.
Ook heel kort wil ik nog even het effect van turbulentie op de windsnelheid noemen. Het exacte windverloop over de tijd is uiteraard sterk gekoppeld aan turbulentie. Om dit effect weg te nemen worden voor de gemiddelde wind 12 minuten gemiddeldes genomen en voor windstoten wordt een gemiddelde berekend over een tijdsinterval van 3 secondes. Bij metingen van zeer extreme windstoten is het ook goed om in je achterhoofd te houden dat de stroming uitermate turbulent is, en dat een windstoot daarmee een zeer lokaal fenomeen is.
Groeten,
Bas
*In werkelijkheid zal het deeltje wel nog doorschieten, maar daarna weer omhoog bewegen. Het deeltje kan een golfbeweging gaan maken, soms is dit zichtbaar in het wolkenpatroon op satellietbeelden.
**De mate van Cape hangt ook zeer sterk af van de mate van onstabiliteit (afname T met de hoogte). Maar dit is slechts één van de factoren, ook de hoeveelheid waterdamp die de lucht aan de grond bevat is een belangrijke factor voor de Cape
***Dit is ook precies de reden waarom in een weersituatie met weinig wind een heldere winternacht en een sneeuwdek, de laagst gelegen stations de laagste temperaturen noteren
