De zomer trakteert ons op warme dagen, aangenaam zwemwater en lange nachten. Maar plotseling verdwijnt de blauwe lucht en pakken grauwe wolken zich samen. Dan gaan de sluizen open en is alles in één klap doorweekt.
Wolkbreuken ontstaan meestal uit onweersbuien die van extra water worden voorzien als ze over een gebied met warme lucht trekken.
De warme lucht stijgt op in de wolk en koelt af, en neemt daarbij niet alleen een grote hoeveelheid nieuw vocht mee, hij verdampt ook de oorspronkelijke regen uit de wolk en sleurt die mee naar boven.
Voor stortregens is een gebied met warme lucht nodig, maar er komen nog allerlei meteorologische factoren bij kijken. Daarom kunnen experts ze maar moeilijk voorspellen.
Warme lucht stijgt op in onweerswolken
Een wolkbreuk vormt zich meestal in onweerswolken van het type cumulonimbus.
Deze wolken zijn trechtervormig met een aambeeldachtige vorm aan de bovenkant en strekken zich een paar kilometer in de breedte en tot 20 kilometer in de hoogte uit.
Een zogeheten convectiewolk ontstaat als een hogedrukgebied warme lucht opstuwt in de dampkring om af te koelen. De luchtmassa bevat waterdamp die regen vormt wanneer de lucht afkoelt.
De hoge wolken zijn het gevolg van een massa warme lucht aan het land- of zeeoppervlak. In warme lucht bewegen de moleculen zich sneller, waardoor er een hoge druk ontstaat.
Deze hoge druk maakt de lucht instabiel, en hij trekt naar een lagedrukgebied, waar hij kan afkoelen. Daarom gaat de lucht omhoog, waar het koeler is.
Naarmate de lucht hoger komt, koelt hij af, en omdat koude lucht minder waterdamp kan bevatten dan warme, vormt het vocht wolken en valt het na enige tijd als neerslag op aarde (meestal als regen en soms als hagel). Die neerslag sleurt koudere lucht omlaag.
Het proces waarbij warme lucht opstijgt en koude lucht omlaag gestuwd wordt, heet convectie.
De verticale winden die de convectie veroorzaakt, kunnen 100 km/h bereiken, en in dit soort weersystemen ontstaan zware onweersbuien en zelfs tornado’s.
Hoge druk duwt extra regen de wolk in
Een cumulonimbus-wolk veroorzaakt echter niet zomaar een stortbui. Alleen als de onweerswolk opnieuw een hogedrukgebied binnengaat, is er genoeg water om een wolkbreuk te worden.
Als een cumulonimbus-wolk over een gebied met warme, vochtige lucht trekt voordat de damp van de oorspronkelijke luchtmassa eruit geregend is, ontstaat er een wolkbreuk.
De warme lucht gaat omhoog in de wolk om af te koelen. Onderweg verdampt hij de regen van de oorspronkelijke warme lucht, die nu aan het koelen en dalen is. De warme lucht sleurt het vocht van de regendruppels mee omhoog en bevat zelf ook waterdamp, die de wolk eveneens opneemt.
Na een tijdje is de nieuwe luchtmassa afgekoeld en pakt de waterdamp – van de oorspronkelijke en de nieuwe luchtmassa – zich samen tot enorm veel regendruppels. Als de warme winden naar boven in de wolk afnemen, gaan de sluizen open en kan er heel veel neerslag vallen.
Cumulonimbus-wolken kunnen in korte tijd veel water afstaan, en daarom kunnen de wolkbreuken verwoestingen veroorzaken en levens eisen als ze in een gebied vallen waar rioleringen en stormvloedkeringen niet afdoende zijn.
Het Caribische eiland Guadeloupe werd in 1970 getroffen door de zwaarste wolkbreuk aller tijden. Er viel 38 millimeter regen in één minuut, wat neerkomt op 38 ton water per vierkante kilometer, of bijna 38.700 liter.
Cumulonimbus-wolken ontstaan in een gematigd klimaat als in West-Europa meestal in het voorjaar en de zomer omdat er grote hoeveelheden warme lucht voor nodig zijn.
In tropische en vooral bergachtige gebieden komen ze vaker voor, met name tijdens de moesson.
Lastig te voorspellen, maar veelvoorkomend
Wolkbreuken worden beïnvloed door tal van grote en kleine factoren – voordat ze ontstaan en voordat ze een bewoond gebied treffen.
Om te beginnen moet er genoeg waterdamp in de lucht zitten om een grote cumulonimbus-wolk te kunnen vormen, die ook nog in het volgende hogedrukgebied veel vocht kan opnemen.
Daarnaast moet de temperatuur zo hoog zijn dat een extra luchtmassa warm genoeg is om op te stijgen, en de windrichting en -kracht bepalen of de wolk het nieuwe hogedrukgebied op het juiste moment binnengaat.
Een wolkbreuk is als een meteorologische puzzel en is daarom lastig te voorspellen – vooral vanwege de grote rol van waterdamp.
Omdat water in allerlei vormen voorkomt in de dampkring (damp, regendruppels, sneeuw, hagel), kunnen weerstations niet makkelijk vaststellen hoeveel vocht zich precies in het wolkendek en aan de grond bevindt.
Meteorologen zijn voortdurend aan het sleutelen aan voorspellingssystemen om ze te verbeteren, en in de toekomst kan dat nog belangrijker worden omdat klimaatveranderingen tot meer en heftiger wolkbreuken leiden.