Het weer wordt grotendeels bepaald door de ligging van hoge- en lagedrukgebieden. Het is voor iedereen bekend dat we voor een vers pak sneeuw in de Alpen ieder geval een situatie nodig hebben met een lagedrukgebied in de buurt. Met een standvastig hogedrukgebied boven de Alpen hoeven we geen verse sneeuw te verwachten. Om iets dieper in te gaan op de verschillende situaties die sneeuw geven in de Alpen (bijv. een noordstau of een zuidstau) wil ik eerst iets dieper ingaan op wat precies hoge- en lagedrukgebieden zijn. In dit achtergrondartikel probeer ik de volgende vragen te beantwoorden:
- Hoe ontstaan hoge- en lagedrukgebieden?
- Welke soorten hoge- en lagedrukgebieden bestaan er?
- Hoe stroomt de wind rond hoge- en lagedrukgebieden?
- Hoe herken je hoge- en lagedrukgebieden op een weerkaart?
De zon als motor
De motor van het weer op aarde is de zon. De ongelijke verdeling van de inkomende zonnestraling zorgen voor temperatuurverschillen tussen de evenaar en de polen. De tropenregio’s kunnen door hoge energie-input van de zon sterk opwarmen. In de poolgebieden staat de zon veel lager, waardoor dezelfde energie over een groter oppervlak moet worden verdeeld en het hier dus kouder blijft. Deze differentiële opwarming zorgt voor luchtstromingen in de atmosfeer.
Als de aarde niet zou draaien wordt dit temperatuurverschil door middel van een zuidelijke stroming van de tropen naar de noordpool opgeheven (en omgekeerd een noordelijke stroming van de tropen naar de zuidpool), maar door de draaiing van de aarde wordt deze stroming op het noordelijk halfrond naar rechts afgebogen. Dit komt door het corioliseffect.
Ook bij de stroming van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied buigt de wind af. Zonder de draaiing van de aarde zou de wind direct van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied waaien, maar door het corioliseffect buigt de wind in het noordelijk halfrond af naar rechts. Dit zorgt voor een spiraalvormige beweging tegen de klok in bij een lagedrukgebied en met de klok mee rond een hogedrukgebied. Op de website van earth.nullschool.net zie je een mooie visualisatie hiervan.
Hoe ontstaan hogedrukgebieden?
De verschillen in temperatuur zijn dus verantwoordelijk voor de luchtstromingen en het weer bij ons. In de winter zijn deze temperatuurverschillen tussen lagere en hogere breedtegraad groter dan in de zomer, waardoor dit ook het seizoen is van de stormen die kunnen ontstaan. Hoge- en lagedrukgebieden kunnen zowel door thermische als dynamische processen ontstaan. Thermische hogedrukgebieden ontstaan vaak boven land op plaatsen waar het in de winter bitterkoud is. De koude en dus zware lucht is compacter en dus heerst er hier hogedruk. In de winter tref je een aantal semipermanente hogedrukgebieden aan, bijvoorbeeld boven Rusland en Groenland.
De ontstaanswijze van een dynamisch hogedrukgebied is het samenstromen van lucht hogerop in de troposfeer. Door het samenstromen ontstaat er subsidentie, wat niets anders is dan dalende luchtbewegingen. Tijdens deze dalende beweging kan de lucht door compressie opwarmen en opdrogen, waardoor het vaak mooi zonnig is in de bergen. Wel kan er in de dalen een inversie ontstaan. Meer hierover volgt in een eigen artikel over inversie.
Hoe ontstaan lagedrukgebieden?
Lagedrukgebieden (depressies) ontstaan onder andere door sterke opwarming. De lucht zet uit, wordt lichter en begint te stijgen. De luchtdruk daalt en er kan een lagedrukgebied ontstaan. Dit soort lagedrukgebied heet een thermisch laag (thermal low). Deze lagedrukgebieden ontstaan vaak in zomer boven het landoppervlak en rond de evenaar.
De lagedrukgebieden die ook in de winter op onze breedtegraad ontstaan en dus voor ons interessanter zijn, ontwikkelen aan het polaire front (en hebben daarom de naam frontale depressies). Meer lees je in het artikel over de straalstroom. Hier op de grens van de twee sterk verschillende luchtmassa’s kunnen kleine verstoringen (golven) ontstaan. Soms verdwijnen deze verstoringen weer, maar doorgaans kunnen ze zich verder ontwikkelen tot lagedrukgebieden van meerdere honderden kilometers van omvang (zie afbeelding). Dit gebeurt als de straalstroom boven in de troposfeer goed is ontwikkeld. De depressie kan zich over de oceaan ontwikkelen en wordt als het ware door de straalstroom op Europa afgeschoten. Door dit proces van cyclogenese ontstaan er fronten. Meer over weerfronten volgt binnenkort in een apart achtergrondartikel.
Daarnaast heb je door de aanwezigheid van een gebergte nog een ontstaanswijze van lagedrukgebieden, zogenaamde orografische depressies. Als een stroming pal op het gebergte staat, ontstaat er aan de stuwzijde een regio met hogedruk en aan de lijzijde juist een lagedrukgebied. Vooral tijdens noordstaucondities kan er aan de zuidkant van de Alpen een dergelijke orografische depressie ontstaan. Thermische invloeden zoals een warme Middellandse Zee kunnen ervoor zorgen dat dit lagedrukgebied wordt versterkt.
Tenslotte heb je ook nog polaire lagedrukgebieden (polar lows), die in de winter kunnen ontstaan. De koude polaire lucht boven (met sneeuw of ijs bedekt) landoppervlak kan als het ware botsen met de beduidend warmere lucht boven de (ijsvrije) oceaan. De grens tussen deze twee sterk verschillende luchtmassa’s heet het arctische front. Een polar low is dus als het ware een soort frontale depressie. Een polar low is kortlevend, maar kan vrij heftig uitpakken met veel sneeuw. In Europa hebben polar lows het meeste invloed in Scandinavië, de Alpen liggen vaak te ver in het binnenland en te zuidelijk.
Hoogtelaag
Naast deze types lagedrukgebieden komen we ook regelmatig een hoogtelaag tegen. Dit is een bel van koude lucht in de hogere luchtlagen, met daaronder beduidend warmere lucht. Het geniepige van een hoogtelaag is dat je ze op weerkaarten zoals hieronder niet kunt herkennen. Aan het oppervlak heerst er immers nog hogere luchtdruk. Het grote temperatuurverschil kan voor flink wat verticale bewegingen en dus ook flink wat neerslag zorgen. Het bepalen van de koers van een hoogtelaag is een flinke uitdaging voor meteorologen. Het lagedrukgebied kan lang op één plek blijven hangen en dus lokaal voor (enorme) overlast zorgen. Het recente hoogtelaag Bernd van juli 2021 met de catastrofale overstromingen in het Ahrtal is hier een goed voorbeeld van, maar ook hoogtelaagjes boven de Middellandse Zee kunnen vaak (met name in de herfst boven het warme water van de Middellandse Zee) voor erg veel neerslag zorgen.
Om te concluderen: alle lagedrukgebieden gaan dus gepaard met stijgende bewegingen, waardoor hier wolkenvorming en neerslag plaats kan vinden. Willen we serieuze sneeuwval in de Alpen zien, moeten we toch echt een lagedrukgebied in ieder geval in de buurt hebben liggen.
Weerkaart
Op de weerkaart zijn alle hoge- en lagedrukgebieden ingetekend. Hogedrukgebieden worden aangegeven met een H, lagedrukgebieden met een L (of T in het Duits van het woord “Tief”). De lijnen die je ziet zijn isobaren (lijnen van gelijke druk). Hogerop waait de wind parallel aan de isobaren. Aan het oppervlak wijkt de wind iets af in de richting van het lagedrukgebied door de toenemende invloed van wrijving.
De depressies naderen Europa doorgaans vanuit het westen. Hoe groter het verschil in luchtdruk tussen een hoge- en lagedrukgebied, des te harder de wind zal waaien. Op de weerkaarten zie je dit aan de isobaren die dicht tegen elkaar liggen. Als de isobaren ver uit elkaar liggen, zal de wind op grote schaal zwak zijn. Een kleine sidenote: in de bergen kan het zelfs tijdens deze windzwakke omstandigheden door lokale thermische winden alsnog flink waaien.
Weersituaties in Europa
Van Bebber heeft al in de 19de eeuw de typische depressietrajecten boven Europa vastgesteld. Hier zie je meteen dat een groot deel van de depressies van west naar oost trekken, maar dat er toch ook erg veel varianten zijn. Bij ons in Centraal-Europa is de westcirculatie een vaak voorkomende weersetting, gedomineerd door het hogedrukgebied boven de Azoren en een sterk lagedrukgebied rond IJsland. In andere achtergrondartikelen (o.a. over de noordstau en zuidstau) ga ik dieper in op de verschillende weersituaties en de impact voor het weer in de Alpen. Hier heb ik het onder andere over de voor de Alpen interessante Vijf-b weersituatie (Vb-Wetterlage).