Je krijgt deze even dreigende als prachtige wolken vaak te zien aan het einde van een warme zomerperiode. Deze zogenaamde ‘shelfclouds’ of ‘plankwolken’ kondigen zwaar onweer aan. Klimaatwetenschapper Samuel Helsen van de KU Leuven legt uit hoe ze ontstaan.
Om een onweersbui te doen ontstaan heb je een onstabiele atmosfeer nodig. In een onstabiele atmosfeer daalt de temperatuur sterk met de hoogte. Daardoor kunnen stapelwolken makkelijker gevormd worden. Daarnaast heb je ook een mechanisme nodig dat de lucht doet stijgen. Op een warme zomerdag zorgt de opwarming van de bodem door de zon ervoor dat warme luchtbellen (thermiekbellen) gevormd worden.
Als de lucht onstabiel is en de omgevingstemperatuur steeds kouder blijft dan de temperatuur van de luchtbel, kan de luchtbel over een grote verticale afstand stijgen. Onderweg zal de luchtbel afkoelen en op een bepaald moment zal er condensatie optreden, waardoor de stapelwolk zich begint te vormen. Als er genoeg vocht in de lucht zit, zullen de stapelwolken geleidelijk doorheen de dag kunnen opbollen van een kleine cumuluswolk (cumulus humilis) tot een bloemkoolachtige cumuluswolk (cumulus congestus). Wanneer de stapelwolk ver genoeg is doorgegroeid en het buienstadium bereikt wordt, spreken we van een cumulonimbus. Als er in deze cumulonimbus dan ook bliksem en onder ontstaat, is de onweersbui geboren.
Turbulentie in de onweerswolk
Cumulonimbuswolken bevatten veel turbulentie. Binnenin de wolk bevinden zich sterke stromingen, zowel opwaarts als neerwaarts. Het zijn deze turbulente stromingen die aanleiding kunnen geven tot het ontstaan van spectaculaire wolkenluchten. De stijgbewegingen in de wolk (updraft) worden veroorzaakt door de opstijgende thermiekbellen. Deze kunnen stijgen tot aan de stratosfeer (zo’n 10-12 km hoog), waar de omgevingstemperatuur warmer wordt dan de luchtbel, waardoor deze terug begint te dalen. Als er uit de bui hevige regen valt zal het snel neerdalen van de regen, tezamen met het afkoelen van de lucht eromheen, een sterke neerwaartse daalstroom creëren (downdraft). Deze daalstroom is voelbaar als een koele en stevige wind aan de voorzijde van de onweersbui. In een normale onweersbui zal deze daalstroom, wanneer deze het oppervlak bereikt, de stijgbewegingen na verloop van tijd onderdrukken. Daardoor zal de onweersbui stilaan uitdoven.
Als er echter meer dynamiek in de atmosfeer zit, kan het zijn dat de up- en downdraft van elkaar worden gescheiden en de onweersbui zichzelf in stand kan houden. Dat gebeurt vaak wanneer de windsnelheden hogerop in de atmosfeer beduidend hoger liggen dan aan het oppervlak. We spreken in meteorologische termen over een situatie met ‘hoge windschering’. In zulke situaties dooft de bui niet zomaar uit, maar ontstaan aan de voorzijde van de oude bui, continu nieuwe onweersbuien. Dit type onweersbuien noemen we ook wel ‘multicellen’, aangezien ze meerdere onweerscellen produceren.
Foto hierboven: Illustratie van de stijg- en daalbewegingen in een dynamische onweersbui. De blauwe pijlen illustreren het effect van winschering, waarbij de wind op hoogte veel sterker waait dan aan de grond. Deze bui is van het type ‘multicel’ en gaat gepaard met een shelfcloud aan de voorzijde. Achter deze shelfcloud, aan de voorzijde van de grote onweersbui, ontwikkelt zich een nieuwe secundaire onweersbui (bron: Ahrens, 2009).
Wat is een shelfcloud?
Een shelfcloud, ook wel ‘plankwolk’ genaamd, is een imposante wolkenkraag die vaak wordt waargenomen aan de voorzijde van zware onweersbuien. Deze wolkensoort behoort tot het type van de ‘cumulonimbus arcus’, aangezien deze een duidelijke boogstructuur vertoont. De shelfcloud wordt vaak waargenomen aan de voorzijde van onweer van het type multicel (zoals hierboven beschreven) in situaties met veel windschering.
De onheilspellende wolk ontstaat wanneer de koude lucht van de daalbeweging uit de bui de warmere lucht aan de voorzijde omhoogstuwt. Daardoor wordt de warme lucht aan de voorzijde van de bui geforceerd om te stijgen en treedt er onderweg condensatie op, met de vorming van de plankvormige wolk als gevolg. Deze wolken vertonen vaak een rafelige structuur en kunnen er zeer angstaanjagend uitzien wanneer ze op je afkomen. Vaak gaan ze ook gepaard met valwinden en hevige windstoten. Als de wolkenkraag is gepasseerd mag je bovendien een hele plens regen verwachten. Dit type van onweersbuien wordt namelijk vaak geassocieerd met wolkbreuken en in sommige gevallen ook met hagel. Als er hagel in de lucht hangt, vertoont de wolk soms een groenige kleur.
