Regen, sneeuw en het vriesniveau

Miljoenen wolkendruppels moeten samenkomen om één regendruppel te maken.

Waarom de meeste wolken nooit regenen

Kijk omhoog op een dag met mooiweerwolken en je kijkt naar tonnen water die jou nooit zullen bereiken. Wolkendruppels zijn klein, meestal ongeveer 0.02 mm breed, en vallen zo langzaam dat de zachte opwaartse luchtstromen die de wolk omhoog houden genoeg zijn om ze erin te houden. De USGS legt uit dat een druppel moet groeien tot zijn valsnelheid de opwaartse stroom overtreft voordat hij de wolk als neerslag kan verlaten.

Groeien is hard werk. Een regendruppel bevat evenveel water als miljoenen wolkendruppels. In warme wolken groeien de druppels door botsing en samensmelting: grotere druppels vallen iets sneller, botsen tegen kleinere en smelten ermee samen. In wolken die onder het vriespunt komen, is er een snellere route, het Bergeron-proces. IJskristallen en onderkoelde druppels zitten naast elkaar, en de kristallen groeien ten koste van de druppels. De kristallen vallen als sneeuw en smelten onderweg vaak tot regen. Veel van de regen op gematigde breedten begint als sneeuw.

Regendruppels hebben geen traanvorm

Tekeningen tonen regendruppels als tranen, maar de USGS beschrijft iets anders. Druppels kleiner dan ongeveer 1 mm in straal zijn rond. Naarmate ze groeien, duwt lucht van onderen de onderkant plat, en bij 2 tot 3 mm doorsnee lijken ze op een hamburgerbroodje. Bij ongeveer 4 tot 5 mm gaat de deuk in de onderkant open als een parachute, en de druppel valt uiteen in kleinere druppels. Daarom worden regendruppels nooit zo groot als knikkers.

Regen of sneeuw? Volg het niveau van 0 °C

Lucht wordt meestal kouder met de hoogte. De standaardatmosfeer die NASA gebruikt, koelt ongeveer 6.49 °C per kilometer af. Als het op zeeniveau dus 15 °C is, ligt het niveau van 0 °C ongeveer 15 ÷ 6.49 ≈ 2.3 km hoog; bij 5 °C zakt het naar ongeveer 0.8 km. Sneeuw die van boven die hoogte valt, smelt als ze erdoorheen gaat. Als het niveau van 0 °C de grond bereikt, komt sneeuw als sneeuw aan. Kijk naar de berg in het model: de witte kap groeit en krimpt als je de temperatuur verandert, omdat alleen de grond boven het niveau van 0 °C besneeuwd blijft.

Echte lucht volgt de standaard niet altijd. Soms ligt een warme laag boven koude lucht bij de grond. Sneeuw die in een warme laag smelt, kan vóór het bereiken van de grond weer bevriezen tot ijskorrels (ijsregen). Blijven de druppels onder het vriespunt vloeibaar, dan bevriezen ze bij contact met koude oppervlakken en vormen ze ijzel. Weervoorspellers letten goed op deze lagen, omdat een verschil van een of twee graden beslist tussen een natte weg en een schaatsbaan.

Gemiddeld ontvangt de wereld volgens NOAA ongeveer 980 mm neerslag per jaar boven oceanen en land samen. Het is zeer ongelijk verdeeld. De USGS merkt op dat Colombia in 2017 ongeveer 3240 mm kreeg terwijl Egypte ongeveer 18 mm kreeg. Een handige omrekening: 1 mm regen op 1 vierkante meter is precies 1 liter water.