Waarom draait de wind rond een hoge- of lagedrukgebied?

Wanneer je een weerkaart bekijkt, zie je vaak dat de wind rondom een hoge- of lagedrukgebied lijkt te draaien. In Nederland en de rest van het noordelijk halfrond waait de wind rond een lagedrukgebied doorgaans tegen de klok in. Rond een hogedrukgebied gebeurt juist het tegenovergestelde: daar draait de wind over het algemeen met de klok mee.

Dat patroon is geen toeval. Het ontstaat door een samenspel van luchtdrukverschillen, de draaiing van de aarde en de wrijving die de wind aan het aardoppervlak ondervindt. Deze processen bepalen samen niet alleen de richting waarin de wind waait, maar ook hoe hard het waait en hoe de wind zich rondom weersystemen gedraagt.

Om te begrijpen waarom de wind deze patronen volgt, moeten we eerst kijken naar de krachten die de lucht in beweging brengen.

Luchtdrukverschillen zetten de lucht in beweging

De atmosfeer bestaat uit lucht die gewicht heeft. Door de zwaartekracht oefent deze lucht een druk uit op het aardoppervlak. Die druk noemen we de luchtdruk. De luchtdruk is niet overal hetzelfde. Op de ene plaats kan de druk bijvoorbeeld 1018 hectopascal (hPa) bedragen, terwijl deze enkele honderden kilometers verderop slechts 1002 hPa is.

Dergelijke verschillen ontstaan door processen in de atmosfeer, waaronder temperatuurverschillen, veranderingen in de luchtkolom en de verplaatsing van lucht op verschillende hoogten.

Wanneer er een verschil in luchtdruk bestaat tussen twee gebieden, ontstaat er een kracht die lucht probeert te verplaatsen van een gebied met een hogere druk naar een gebied met een lagere druk. Deze kracht noemen we de drukgradiëntkracht.

Je kunt dit vergelijken met water dat van een hoger gelegen plek naar een lager gelegen plek stroomt. Het hoogteverschil zorgt ervoor dat het water gaat bewegen. Bij de atmosfeer is het niet de hoogte van het landschap die de lucht in beweging brengt, maar het verschil in luchtdruk.

Stel dat een hogedrukgebied met een druk van 1025 hPa naast een lagedrukgebied met een druk van 990 hPa ligt. De atmosfeer probeert deze drukverschillen te verkleinen. De lucht wordt daardoor versneld in de richting van de lagere druk.

Als er geen andere invloeden zouden zijn, zou lucht dus rechtstreeks van hoge naar lage druk bewegen. In werkelijkheid gebeurt dat niet zo eenvoudig. De draaiing van de aarde verandert namelijk de bewegingsrichting van de lucht.

De drukgradiëntkracht: de eerste stap naar wind

De drukgradiëntkracht is een van de belangrijkste krachten voor het ontstaan van wind. De kracht wordt bepaald door de verandering van luchtdruk over een bepaalde afstand.

Wanneer de luchtdruk over een korte afstand sterk verandert, is de drukgradiënt groot. De lucht ondervindt dan een sterkere kracht die haar in beweging probeert te brengen.

Verandert de luchtdruk juist geleidelijk over een grote afstand, dan is de drukgradiënt kleiner. De kracht die de lucht versnelt, is dan eveneens kleiner.

Dit verklaart waarom isobaren op een weerkaart zo belangrijk zijn. Isobaren zijn lijnen die plaatsen met dezelfde luchtdruk met elkaar verbinden. De afstand tussen deze lijnen geeft een aanwijzing voor de sterkte van de drukgradiënt.

Liggen de isobaren dicht bij elkaar, dan verandert de luchtdruk over een relatief korte afstand sterk. Dat wijst meestal op een grotere drukgradiënt en daarmee op een grotere potentiële versnelling van de lucht.

Liggen de isobaren verder uit elkaar, dan is de drukgradiënt doorgaans kleiner.

De drukgradiëntkracht verklaart echter nog niet waarom de wind rond hoge- en lagedrukgebieden draait. Daarvoor moeten we ook rekening houden met de beweging van de aarde.

Het corioliseffect: de draaiende aarde beïnvloedt de wind

De aarde draait om haar eigen as. Daardoor bewegen luchtmassa's over een draaiend aardoppervlak. Wanneer lucht zich over grotere afstanden verplaatst, lijkt haar bewegingsrichting hierdoor af te buigen. Dit verschijnsel noemen we het corioliseffect.

Het corioliseffect is geen kracht die de lucht rechtstreeks naar een hogedruk- of lagedrukgebied trekt. Het verandert vooral de richting waarin bewegende lucht zich verplaatst.

Op het noordelijk halfrond wordt bewegende lucht door het corioliseffect naar rechts afgebogen ten opzichte van haar bewegingsrichting. Op het zuidelijk halfrond gebeurt dat naar links.

Stel dat een luchtmassa op het noordelijk halfrond aanvankelijk richting het zuiden beweegt. Door het corioliseffect wordt haar beweging naar rechts afgebogen. Wanneer je in de bewegingsrichting kijkt, is dat naar het westen.

Beweegt dezelfde luchtmassa richting het noorden, dan wordt zij naar rechts afgebogen richting het oosten.

Deze afbuiging wordt sterker naarmate de windsnelheid groter is en is over het algemeen sterker op hogere geografische breedten. Vlak bij de evenaar is het corioliseffect veel kleiner en precies op de evenaar is de horizontale component ervan nul.

Het corioliseffect helpt verklaren waarom lucht niet rechtstreeks van hoge naar lage druk stroomt. Zodra de lucht begint te bewegen, verandert haar richting. Uiteindelijk kan daardoor een stroming ontstaan die grotendeels evenwijdig aan de isobaren loopt.

Waarom de wind rond een lagedrukgebied tegen de klok in draait

Op het noordelijk halfrond draait de wind rond een lagedrukgebied aan het aardoppervlak doorgaans tegen de klok in. Meteorologen noemen deze draairichting ook wel cyclonale circulatie.

Om te begrijpen hoe dit ontstaat, bekijken we stap voor stap wat er gebeurt.

In het centrum van een lagedrukgebied is de luchtdruk lager dan in de omgeving. De drukgradiëntkracht probeert de lucht daarom vanuit de omgeving naar het centrum te laten bewegen.

Aan de noordzijde van het lagedrukgebied wordt lucht door deze kracht in eerste instantie in de richting van het zuiden versneld. Door het corioliseffect wordt de bewegende lucht naar rechts afgebogen. Daardoor krijgt de stroming ook een westelijke component.

Aan de oostzijde van het lagedrukgebied probeert de drukgradiëntkracht lucht naar het westen te laten bewegen, richting het centrum. Door de afbuiging naar rechts krijgt de lucht daar een noordelijke component.

Aan de zuidzijde beweegt lucht door de drukgradiëntkracht in eerste instantie naar het noorden. Het corioliseffect buigt deze beweging naar rechts af, waardoor de lucht ook naar het oosten beweegt.

Aan de westzijde wordt lucht richting het oosten naar het centrum getrokken. De afbuiging naar rechts zorgt daar voor een zuidelijke component.

Wanneer je deze bewegingen samen bekijkt, ontstaat een circulatie die tegen de klok in draait. Aan het aardoppervlak stroomt de lucht bovendien doorgaans naar het centrum van het lagedrukgebied toe.

De precieze stroming is complexer dan deze vereenvoudigde uitleg, maar het principe maakt duidelijk hoe de drukgradiëntkracht en het corioliseffect samen de draairichting bepalen.

Waarom stroomt lucht naar het centrum?

Een lagedrukgebied heeft aan het aardoppervlak doorgaans een convergerende luchtstroming. Dat betekent dat lucht vanuit verschillende richtingen naar elkaar toe beweegt.

Doordat de lucht zich verzamelt, kan deze niet onbeperkt aan het aardoppervlak blijven. Een deel van de lucht wordt daarom omhoog gedwongen. Dit noemen we stijgende luchtbeweging.

Wanneer lucht opstijgt, komt zij terecht in een omgeving met een lagere luchtdruk. De lucht zet daardoor uit en koelt af. Als de lucht voldoende vochtig is en afkoelt tot het dauwpunt, kan waterdamp condenseren tot kleine waterdruppeltjes of ijskristallen. Zo ontstaan wolken.

Wanneer de opstijgende lucht voldoende vocht en instabiliteit bevat, kan dit uiteindelijk leiden tot neerslag. In een lagedrukgebied kunnen daardoor uitgebreide wolkenvelden, regenbuien en soms stevige onweersbuien ontstaan.

Dat betekent niet dat ieder lagedrukgebied automatisch veel regen veroorzaakt. De hoeveelheid vocht, de stabiliteit van de atmosfeer, de aanwezigheid van fronten en de dynamiek op grotere hoogte spelen eveneens een belangrijke rol.

Waarom draait de wind rond een hogedrukgebied met de klok mee?

Rond een hogedrukgebied is de luchtdruk in het centrum hoger dan in de omgeving. De drukgradiëntkracht probeert lucht daarom vanuit het centrum naar buiten te laten bewegen.

Op het noordelijk halfrond wordt deze stroming door het corioliseffect naar rechts afgebogen. Daardoor ontstaat een circulatie die rond het hogedrukgebied doorgaans met de klok mee draait.

Aan de noordzijde van het hogedrukgebied probeert de lucht naar het zuiden te stromen, weg van het centrum. De afbuiging naar rechts geeft de stroming vervolgens een westelijke component.

Aan de oostzijde wordt lucht naar het oosten geduwd, maar de afbuiging naar rechts zorgt voor een zuidelijke component.

Aan de zuidzijde beweegt lucht naar het noorden. Door de afbuiging naar rechts krijgt de stroming ook een oostelijke component.

Aan de westzijde beweegt lucht naar het westen, waarbij de afbuiging naar rechts een noordelijke component veroorzaakt.

Samen leveren deze bewegingen een circulatie met de klok mee op.

Aan het aardoppervlak stroomt de lucht bij een hogedrukgebied doorgaans ook daadwerkelijk van het centrum naar buiten. Dit noemen we

divergerende stroming.

Dalende lucht in een hogedrukgebied

Bij veel hogedrukgebieden speelt dalende lucht een belangrijke rol. Lucht uit hogere delen van de atmosfeer beweegt dan langzaam naar beneden en wordt onderweg samengedrukt door de toenemende luchtdruk. Daardoor warmt de lucht op.

Opwarming maakt het doorgaans moeilijker voor de lucht om verzadigd te raken. Wolkendruppeltjes kunnen verdampen en de vorming van nieuwe wolken wordt vaak onderdrukt.

Daarom gaan hogedrukgebieden regelmatig samen met rustig en droog weer, weinig bewolking en veel zon.

Toch betekent een hogedrukgebied niet automatisch dat het overal zonnig is. Vooral in de herfst en winter kan dalende lucht een inversie veroorzaken: een situatie waarin de temperatuur op enige hoogte hoger is dan vlak bij het aardoppervlak. Daardoor kan vochtige lucht onder de inversie gevangen blijven, met mist, lage bewolking of hardnekkige grijsheid als gevolg.

Ook kunnen hogedrukgebieden in de winter juist voor vorst zorgen wanneer de lucht helder is en het aardoppervlak tijdens de nacht veel warmte verliest.

De rol van wrijving aan het aardoppervlak

Tot nu toe hebben we gekeken naar de drukgradiëntkracht en het corioliseffect. In de vrije atmosfeer, voldoende boven het aardoppervlak, kunnen deze twee invloeden samen een stroming veroorzaken die grotendeels evenwijdig aan de isobaren loopt.

Dicht bij het aardoppervlak speelt echter nog een derde factor een belangrijke rol: wrijving.

De wind ondervindt weerstand van het landschap. Bossen, gebouwen, heuvels en andere obstakels remmen de luchtstroming af. Ook het aardoppervlak zelf beïnvloedt de luchtbeweging.

Door deze wrijving neemt de windsnelheid vlak bij de grond doorgaans af. Omdat de sterkte van het corioliseffect samenhangt met de snelheid van de lucht, wordt ook de afbuigende invloed van het corioliseffect kleiner.

De drukgradiëntkracht blijft ondertussen lucht richting lagere druk versnellen. Daardoor wordt de wind niet langer volledig in evenwicht gehouden door de andere invloeden en krijgt de stroming een component dwars op de isobaren.

Dit heeft belangrijke gevolgen voor de circulatie rond hoge- en lagedrukgebieden.

Bij een lagedrukgebied kan de wind aan het aardoppervlak daardoor schuin over de isobaren naar binnen stromen. De lucht beweegt dus niet alleen rond het centrum, maar ook richting het centrum.

Bij een hogedrukgebied stroomt de wind juist schuin over de isobaren naar buiten, weg van het centrum.

De hoek waaronder de wind de isobaren kruist, verschilt per situatie. Boven een ruwe ondergrond, zoals een bebouwd gebied of bos, is de invloed van wrijving doorgaans groter dan boven een glad zeeoppervlak. Ook de stabiliteit van de atmosfeer en de hoogte waarop je de wind meet, spelen mee.

Daarom kan de wind boven zee anders gericht zijn dan vlak boven land, zelfs wanneer beide gebieden onder invloed staan van hetzelfde drukpatroon.

Waarom loopt de wind bovenin de atmosfeer meer evenwijdig aan de isobaren?

De invloed van wrijving neemt doorgaans af naarmate je hoger in de atmosfeer komt. Op voldoende hoogte is de directe invloed van gebouwen, bomen en het aardoppervlak veel kleiner.

Daarom kan de wind daar dichter bij een evenwicht komen tussen de drukgradiëntkracht en het corioliseffect. De resulterende wind loopt dan vaak ongeveer evenwijdig aan de isobaren. Deze stroming wordt in een vereenvoudigde situatie de geostrofische wind genoemd.

De geostrofische wind is vooral een nuttig concept voor het begrijpen van grootschalige stromingen in de atmosfeer. In werkelijkheid lopen de wind en isobaren niet altijd precies evenwijdig aan elkaar. De kromming van de stroming, veranderingen in de tijd, wrijving en andere dynamische processen kunnen afwijkingen veroorzaken.

Het verschil tussen de wind aan de grond en de wind op grotere hoogte is meteorologisch belangrijk. De wind op hoogte kan bijvoorbeeld een belangrijke rol spelen bij het ontstaan en versterken van depressies. Ook kunnen sterke winden op hoogte invloed hebben op de ontwikkeling van onweersbuien.

De windrichting op een weerkaart voor het aardoppervlak kan daarom afwijken van de stroming die je op een weerkaart op bijvoorbeeld 500 hPa ziet. Dat komt doordat je op die kaarten verschillende delen van de atmosfeer bekijkt.

De wind draait niet overal even snel of in precies dezelfde richting

De bekende draairichtingen rond hoge- en lagedrukgebieden zijn algemene patronen, geen onveranderlijke regels voor ieder afzonderlijk punt.

De windrichting en windsnelheid worden mede bepaald door de vorm van het drukgebied, de afstand tussen de isobaren, de kromming van de stroming, de invloed van wrijving en de ontwikkeling van het weersysteem.

Bij een sterk lagedrukgebied met dicht bij elkaar liggende isobaren kan de wind bijvoorbeeld flink toenemen. Wanneer het drukverschil over een relatief korte afstand groot is, moet de atmosfeer een sterkere drukgradiëntkracht compenseren. Dat kan samengaan met harde wind en stormachtige omstandigheden.

Toch kun je de windsnelheid niet uitsluitend aflezen aan de luchtdruk in het centrum van een depressie. Een lagedrukgebied met een zeer lage kerndruk kan relatief weinig wind veroorzaken wanneer de druk over een groot gebied geleidelijk verandert. Een ander lagedrukgebied met een minder lage kerndruk kan juist veel wind opleveren wanneer de isobaren dicht bij elkaar liggen.

Ook de kromming van de stroming is van belang. Rond een sterk gekromd drukgebied wordt de wind niet uitsluitend bepaald door de balans tussen drukgradiëntkracht en corioliseffect. De kromming van de luchtbaan beïnvloedt eveneens de krachtenbalans.

Bovendien zijn druksystemen voortdurend in beweging. Een depressie kan zich verplaatsen, verdiepen of opvullen. Daardoor veranderen de isobaren en daarmee ook de windrichting en windsnelheid.

Het verschil tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond

De draairichting rond hoge- en lagedrukgebieden is op het zuidelijk halfrond in grote lijnen tegengesteld aan die op het noordelijk halfrond.

Op het noordelijk halfrond draait de wind rond een lagedrukgebied doorgaans tegen de klok in en rond een hogedrukgebied met de klok mee.

Op het zuidelijk halfrond draait de wind rond een lagedrukgebied doorgaans met de klok mee en rond een hogedrukgebied tegen de klok in.

Dit verschil komt voort uit de tegengestelde richting van het corioliseffect op beide halfronden.

De drukgradiëntkracht werkt op beide halfronden nog steeds van hoge naar lage druk. Het verschil zit in de manier waarop bewegende lucht door de draaiing van de aarde wordt afgebogen.

Dicht bij de evenaar is het corioliseffect veel zwakker. Daardoor kunnen grootschalige circulatiepatronen daar anders verlopen dan op hogere breedten. De eenvoudige regels voor de draairichting rond hoge- en lagedrukgebieden zijn dan minder geschikt om alle lokale windpatronen te verklaren.

Waarom draait wind rond een lagedrukgebied niet altijd netjes tegen de klok in?

Op een weerkaart lijkt een depressie soms op een duidelijk herkenbare cirkel met isobaren eromheen. In de praktijk zijn lagedrukgebieden vaak onregelmatig van vorm. Ze kunnen langgerekt zijn, meerdere kernen bevatten of verbonden zijn met frontale zones.

Ook lokale omstandigheden beïnvloeden de wind. Bergen en dalen kunnen de stroming afbuigen of kanaliseren. Aan de kust kunnen verschillen tussen land en zee invloed hebben op de windrichting. Daarnaast kunnen onweersbuien zelf sterke windstoten en lokale circulaties veroorzaken die tijdelijk veel belangrijker zijn dan de grootschalige wind rond een drukgebied.

In de buurt van een front kan de windrichting bijvoorbeeld in korte tijd veranderen doordat verschillende luchtsoorten elkaar ontmoeten en het drukpatroon zich ontwikkelt.

Ook op kleinere schaal kunnen windsystemen ontstaan die niet netjes de algemene circulatie rond een groot drukgebied volgen. Een onweersbui kan bijvoorbeeld een uitstroming van koude lucht veroorzaken. Die lucht stroomt vanuit de bui naar buiten en kan plaatselijk een sterke windverandering teweegbrengen.

De algemene draairichting blijft een nuttige regel voor het begrijpen van grootschalige weersystemen, maar een meteoroloog kijkt altijd naar het volledige patroon en niet naar één regel op zichzelf.

Zo herken je de windcirculatie op een weerkaart

Wanneer je zelf een weerkaart bekijkt, kun je de theorie direct toepassen.

Zoek eerst naar de gebieden met de hoogste en laagste luchtdruk. Een hogedrukgebied wordt meestal aangeduid met een H of A, afhankelijk van de gebruikte kaarttaal. Een lagedrukgebied wordt vaak aangegeven met een L of T.

Bekijk vervolgens hoe de isobaren rondom het centrum lopen. Bij een lagedrukgebied op het noordelijk halfrond kun je doorgaans een tegen-de-klok-in draaiende circulatie verwachten. Bij een hogedrukgebied verwacht je juist een draaiing met de klok mee.

Houd daarna rekening met de invloed van het aardoppervlak. De wind op een grondweerkaart zal meestal niet precies evenwijdig aan de isobaren lopen. Rond een lagedrukgebied zal de stroming vaak enigszins naar binnen gericht zijn, terwijl deze rond een hogedrukgebied doorgaans iets naar buiten gericht is.

Bekijk ten slotte de afstand tussen de isobaren. Dicht bij elkaar liggende lijnen wijzen vaak op een grotere drukgradiënt en daarmee op een grotere kans op stevige wind. Om een goede inschatting te maken, moet je ook rekening houden met de hoogte van de luchtlaag, de positie van fronten, de beweging van het drukgebied en de lokale omstandigheden.

Door deze elementen samen te bekijken, kun je niet alleen de verwachte windrichting begrijpen, maar ook beter inschatten waarom de wind op de ene plaats sterker is dan op de andere.

Van luchtdruk naar het weer dat we ervaren

De circulatie rond hoge- en lagedrukgebieden is een belangrijk onderdeel van de dagelijkse weersverwachting. De wind bepaalt namelijk mede welke luchtsoort naar een gebied wordt aangevoerd.

Wanneer de wind in Nederland bijvoorbeeld uit het zuiden waait, kan relatief warme lucht uit Frankrijk of het Middellandse Zeegebied worden aangevoerd. Bij een noordelijke stroming kan juist koelere lucht vanaf de Noordzee of uit noordelijker gelegen gebieden binnenstromen.

De windrichting zegt echter niet alles over de temperatuur. Ook de oorsprong van de luchtmassa, de tijd van het jaar, de bewolking, de neerslag en de eigenschappen van het aardoppervlak spelen een rol.

Bij een lagedrukgebied kan de tegen-de-klok-in draaiende stroming in Nederland bijvoorbeeld zorgen voor de aanvoer van vochtige zeelucht, maar afhankelijk van de positie van de depressie kan ook koudere lucht worden aangevoerd. Bij een hogedrukgebied kan de wind juist langere tijd uit een bepaalde richting blijven waaien, waardoor het weer gedurende meerdere dagen hetzelfde karakter houdt.

De combinatie van windrichting, windsnelheid, luchtdruk en fronten helpt meteorologen daarom om te bepalen welk weertype een gebied kan verwachten.

De volgende stap: isobaren, fronten en depressies

We hebben gezien dat de wind niet zomaar van hoge naar lage druk waait. De drukgradiëntkracht brengt de lucht in beweging, het corioliseffect verandert de bewegingsrichting en wrijving zorgt ervoor dat de wind aan het aardoppervlak de isobaren kruist. Samen verklaren deze processen waarom de wind rond hoge- en lagedrukgebieden vaste, herkenbare patronen vormt.

Maar deze druksystemen staan niet los van de rest van de atmosfeer. Vooral bij depressies spelen fronten een grote rol. Langs deze zones ontmoeten verschillende luchtsoorten elkaar, waardoor temperatuurverschillen, bewolking, neerslag en windveranderingen kunnen ontstaan.

In het volgende deel van Weerkunde uitgelegd kijken we daarom naar isobaren, fronten en depressies. We leggen uit hoe deze onderdelen met elkaar samenhangen en waarom de combinatie ervan zoveel vertelt over het weer dat we de komende uren en dagen kunnen verwachten.