Meteo

Wolk van de week: Kelvin-Helmholtz

Deze golf ontstaat op dezelfde wijze als de golven op het water

16:15

Als zeilers hebben we veel te maken met wolken. Regen, wind, sneeuw of hagel; de ene wolk is de andere niet. Van wollige schaapjes tot donkere stapelwolken, allemaal proberen ze je wat te vertellen. Welke wolken zijn er en wat kunnen we hieruit aflezen? Elke week presenteert Zeilen een wolk met informatie die goed van pas komt tijdens het varen.

Wolk van de week: Kelvin-Helmholtz
Kelvin-Helmholz wolken (c) GRAHAMUK, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons

Kelvin en Helmholtz

De Kelvin-Helmholtz wolk wordt in het Latijn Fluctus genoemd, wat ‘golf’ betekent. De zeldzame wolk lijkt op de golven van de zee, maar dan rollen ze door de lucht.

De golfwolk is vernoemd naar de beroemde natuurkundigen Lord Kelvin (William Thomson) en Hermann von Helmholtz. Lord Kelvin kennen we ook van de Kelvin-temperatuurschaal. Samen met Helmholtz deed hij onderzoek naar de interactie tussen verschillende lagen in vloeistoffen en in de lucht. Bij hun onderzoek stuitten ze op een wolk die hier alles mee te maken heeft: de Kelvin-Helmholtz wolk. Hoe ontstaat deze wolk en wat moet je als zeiler weten als we deze luchtgolven zien?

Een winderige dag

De wolken komen voor op een winderige, maar droge dag. Uit de wolk valt geen neerslag en het is ook geen indicatie van een weersverandering. Meer informatie over het weer kan je halen uit het grotere wolkenveld waar de wolk zich in bevindt. De Kelvin-Helmholtz wolk duikt op onder de invloed van een kleinschalig en lokaal proces. Bovendien is hij slechts voor korte duur te zien. Binnen een paar minuten is het patroon weer verdwenen, net als de golven in de branding van de zee. Maar zijn het echt replica’s van de golven op zee?

Wolk van de week: Kelvin-Helmholtz
Kelvin-Helmholz wolken (c) Brocken Inaglory, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Golven in de lucht

De Kelvin-Helmholtz wolk ontstaat door grote verschillen tussen twee luchtlagen. De lagere, stabiele luchtlaag is relatief koud en heeft een relatief lage windsnelheid. De koude lucht condenseert waardoor er wolken ontstaan. De onstabiele, hogere luchtlaag is relatief warm en heeft een hoge windsnelheid. Deze warme luchtlaag ligt als een dekmantel op de koude luchtlaag, waardoor de luchtlagen zich niet mengen. Wel ontstaat er een turbulente luchtstroom tussen de twee lagen.

Dat het harder waait op grotere hoogte is een bekend fenomeen voor zeilers. Bovenin een zeil waait het altijd harder dan onderin een zeil. Het verschil in windsterkte tussen de twee luchtlagen waar de golfwolk zich vormt is echter veel groter. Wanneer de bovenkant van de wolk de bovenste luchtlaag met harde wind bereikt waait de top naar voren en valt hij voorover, waardoor de wolk het karakteristieke uiterlijk van een golf krijgt.

Ontstaan van golven
Ontstaan van golven (c) Researchgate, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Golven in het water

Hetzelfde effect treed op bij de vorming van golven op het water. Golven op zee ontstaan door snel stromende lucht over langzaam stromend water. De golven groeien tot ze voorover vallen en breken. Op het water zien we dan schuimkoppen, in de lucht verdwijnt de golfwolk simpelweg. Het effect kan overal optreden bij een verschil in snelheid tussen vloeistoffen, luchtstromen of een combinatie. Door de aanwezigheid van wolken wordt het effect in de lucht in dit geval echter ook zichtbaar voor het blote oog.

Simulatie van Kelvin-Helmholtz-instabiliteit
Numerieke simulatie van Kelvin-Helmholtz-instabiliteit. Turbulente vermening van twee vloeistoffen (c) iBdubb12, Public domain, via Wikimedia Common

Populaire wolk

Niet alleen Kelvin en Helmholtz waren geïnspireerd door deze wolk, ook wordt er gezegd dat Vincent van Gogh gedreven werd door de golfwolken voor zijn schilderij ‘De Sterrennacht’.

Toch wordt de wolk niet altijd geliefd. Piloten vliegen liever even om als ze deze golven in de lucht zien. Net als het zeilen door de branding, is het vliegen door deze turbulente stroming geen pretje. Voor zeilers is de golfwolk gelukkig ver buiten bereik van de zeilen. We kunnen hooguit een lekker windje verwachten wanneer we deze wolk zien, wat voor ons geen straf is!

Kelvin-Helmholtz wolken in Vincent van Gogh's Sterrennacht
De Sterrennacht van Vincent van Gogh met Kelvin-Helmholtz wolken (c) Vincent van Gogh, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Omslagfoto: (c) Flickr, CC BY 2.0, no changes made

Wil je meer lezen over wolken, het weer en wat dat voor jou als zeiler betekent? Bekijk dan de andere Wolken van de week!

Tags: Last modified: 21 juni 2022
Sluiten