Cumulonimbus: de onweerswolk

Een cumulonimbus kan zich in één toren uitstrekken van 1 km boven de grond tot de tropopauze, meer dan 10 km hoog.

Van cumulus tot onweer

Elke cumulonimbus begint als een gewone cumulus. Als de lucht onstabiel is, wat betekent dat een stijgend luchtpakket warmer blijft dan zijn omgeving, blijft het pakket stijgen. Condensatie maakt warmte vrij, waardoor de wolk blijft drijven, en de toren klimt steeds hoger. De WMO beschrijft het resultaat als een zware en dichte wolk met een aanzienlijke verticale uitgestrektheid, in de vorm van een berg of enorme torens. De basis is laag, vaak erg donker, en de top reikt tot in het hoge niveau.

Waarom de top vlak wordt

Op een gegeven moment komt de stijgende lucht een deksel tegen. In de troposfeer daalt de temperatuur met de hoogte, maar boven de tropopauze, in de stratosfeer, stijgt ze weer. NOAA legt uit dat deze warmere lucht bovenop de convectie stopt, en dat de onderkant van de stratosfeer goed te zien is aan de aambeeldvormige toppen van cumulonimbuswolken. De stijgende lucht spreidt zich zijwaarts onder het deksel uit en de wind rekt haar uit tot het aambeeld, dat een heel eind met de wind mee kan lopen.

Hoe hoog het deksel zit, hangt af van de breedtegraad. NOAA noemt de hoogte van de troposfeer 18 tot 20 km boven de evenaar, ongeveer 9 km op 50° noord en zuid, en net onder 6 km boven de polen. De temperatuur daalt van gemiddeld ongeveer 17 °C aan het oppervlak tot ongeveer −51 °C bij de tropopauze. Een onweer in de tropen kan dus veel hoger oprijzen dan een bij de polen, en het ijs in het bovenste deel van de wolk is extreem koud.

Donder, bliksem en hagel

In de toren voeren sterke opwaartse stromen druppels ver boven het niveau van 0 °C, waar sommige bevriezen. Botsingen tussen kleine zachte hagel (graupel) en ijskristallen scheiden elektrische lading (NOAA NSSL), en als de lading groot genoeg wordt, springt bliksem binnen de wolk of naar de grond. Donder is het geluid van lucht die plotseling door het bliksemkanaal wordt verhit. Hagel begint als opwaartse stromen regendruppels omhoog voeren in extreem koude delen van de wolk, waar ze bevriezen (NOAA NSSL); het ijs blijft groeien door onderkoelde druppels op te vangen tot het te zwaar is voor de opwaartse stroom. Zware buien, windstoten en soms tornado's komen ook uit cumulonimbus.

Bliksem reikt verder dan de regen. NOAA waarschuwt dat hij meer dan 10 mijl (ongeveer 16 km) van de plek waar het regent kan inslaan, dus als je donder hoort, zit je al binnen bereik. Het advies is bij de eerste donder naar binnen te gaan en daar te blijven tot 30 minuten na de laatste donderslag. Voor mensen die geen donder kunnen horen, voegde NOAA in 2016 een aanvullende regel toe: zie een flits, ga naar binnen. Weervoorspellers volgen deze buien op radar, en de dubbelpolarisatieradars van NOAA kunnen binnen de wolk regen, hagel en sneeuw onderscheiden.