De anatomie van de mesocycloon

In de vorige publicaties hebben we gekeken naar de belangrijkste luchtstromen binnen een onweersbui. De inflow voert warme en vochtige lucht aan, de updraft brengt deze lucht omhoog en de downdraft transporteert afgekoelde lucht en neerslag weer naar beneden.

Maar wat gebeurt er wanneer de wind in de omgeving sterk verandert met de hoogte?

Dan kan binnen een krachtige onweersbui een groot roterend gebied ontstaan. Dit noemen we een mesocycloon.

Wat is een mesocycloon?

Een mesocycloon is een roterend gebied binnen een zware onweersbui, meestal verbonden met de updraft.

De rotatie vindt plaats op een veel grotere schaal dan de uiteindelijke rotatie van een tornado. Een mesocycloon kan enkele kilometers breed zijn en bevindt zich meestal in het middelste gedeelte van de onweersbui.

Een mesocycloon is daarom niet hetzelfde als een tornado.

Sterker nog: de meeste mesocyclonen produceren helemaal geen tornado.

Hoe ontstaat de rotatie?

De basis ligt bij windschering.

Windschering betekent dat de wind verandert met de hoogte. De wind kan bijvoorbeeld vlak boven de grond uit een andere richting komen dan enkele kilometers hoger. Ook kan de windsnelheid met de hoogte sterk toenemen.

Hierdoor kan in de omgeving van een onweersbui horizontale rotatie aanwezig zijn.

Op zichzelf is die rotatie nog geen mesocycloon.

De krachtige updraft van een onweersbui kan deze horizontale rotatie vervolgens omhoog kantelen.

Je kunt het vergelijken met een liggende rol lucht die door de stijgende luchtstroom als het ware rechtop wordt gezet.

Door de verdere ontwikkeling van de bui kan de rotatie vervolgens worden aangescherpt en sterker worden.

De rol van de updraft

De updraft is daarom essentieel voor de ontwikkeling van een mesocycloon.

De stijgende luchtstroom tilt de bestaande rotatie omhoog en kan de rotatie vervolgens verder organiseren.

Wanneer de lucht naar het centrum van de rotatie beweegt, kan de rotatie toenemen. Dit lijkt op wat er gebeurt wanneer een kunstschaatser zijn armen intrekt en daardoor sneller gaat draaien.

Binnen een krachtige supercell kan dit proces ervoor zorgen dat een duidelijk roterend gebied ontstaat.

Een roterende supercell

Wanneer een onweersbui een langdurig georganiseerde en roterende updraft heeft, spreken we van een supercell.

De mesocycloon vormt hierbij een belangrijk onderdeel van de structuur.

De rotatie kan ervoor zorgen dat de updraft niet meer recht omhoog staat, maar een meer georganiseerde en vaak hellende structuur krijgt.

Dat helpt de verschillende luchtstromen binnen de bui beter van elkaar te scheiden.

De warme inflow kan daardoor langere tijd de updraft blijven voeden, terwijl de neerslag en downdraft op een andere plek naar beneden komen.

Hierdoor kan een supercell veel langer blijven bestaan dan een gewone onweersbui.

Een low precipitation supercell

Kun je een mesocycloon zien?

Niet rechtstreeks.

Een mesocycloon is geen afzonderlijke wolk die je eenvoudig kunt aanwijzen.

Soms kun je de rotatie wel herkennen aan de structuur van de wolk. Een supercell kan bijvoorbeeld een opvallend roterende basis krijgen, waarbij de wolken rondom de updraft georganiseerd lijken te bewegen.

Meteorologen gebruiken echter vooral radar om een mesocycloon te herkennen.

Op Doppler-radar kan een patroon zichtbaar worden waarbij winden naar elkaar toe bewegen en vervolgens van elkaar af bewegen. Dit noemen we velocity couplet.

Wanneer zo'n patroon voldoende sterk en georganiseerd is en overeenkomt met de structuur van de bui, kan dit wijzen op een mesocycloon.

Niet iedere rotatie is een mesocycloon

Dit is belangrijk.

Niet iedere onweersbui met een beetje rotatie heeft automatisch een mesocycloon.

De rotatie moet voldoende georganiseerd en diep zijn binnen de bui. Meteorologen kijken daarom niet naar één radarbeeld, maar naar de ontwikkeling van de rotatie door de tijd en de hoogte.

Ook moet de rotatie worden bekeken in combinatie met de structuur van de onweersbui.

Een klein gebied met draaiende lucht onder een wolk is dus niet automatisch een mesocycloon.

De mesocycloon en tornado's

Een mesocycloon kan een belangrijke rol spelen bij het ontstaan van een tornado, maar een mesocycloon betekent niet automatisch dat er een tornado ontstaat.

Voor een tornado moeten de omstandigheden veel specifieker worden.

De rotatie binnen de mesocycloon moet zich verder kunnen concentreren richting de lagere delen van de bui. Daarbij spelen onder andere de ligging en sterkte van de updraft, de windschering en de interactie met dalende luchtstromen een belangrijke rol.

Onder de juiste omstandigheden kan uiteindelijk een roterende luchtkolom tot aan het aardoppervlak ontstaan.

Dan spreken we van een tornado.

De verbinding met de rest van de bui

Een mesocycloon staat dus niet los van de andere onderdelen die we eerder hebben besproken.

De inflow levert de warme en vochtige lucht.

De updraft brengt deze lucht omhoog en helpt de rotatie te organiseren.

De downdraft zorgt voor dalende en uitstromende lucht.

Binnen een supercell kunnen deze luchtstromen samen een zeer complexe structuur vormen.

Aan de onderzijde van de roterende updraft kan vervolgens een wall cloud ontstaan. Op radar kan aan de neerslagzijde een hook echo zichtbaar worden.

Aan de achterzijde van de bui kan een rear-flank downdraft ontstaan.

Deze onderdelen zijn allemaal met elkaar verbonden, maar betekenen niet automatisch dat er een tornado aanwezig is.

Van mesocycloon naar tornado

De mesocycloon is daarmee een belangrijke schakel tussen de grootschalige structuur van een supercell en een eventuele tornado.

Het grootste deel van de mesocyclonen leidt uiteindelijk niet tot een tornado. Maar wanneer de rotatie zich voldoende naar de grond kan concentreren en de luchtstromen binnen de bui op de juiste manier samenwerken, kan wel een tornado ontstaan.

In de volgende publicatie kijken we daarom naar een structuur die vaak direct onder de roterende updraft zichtbaar is: de wall cloud.

Daar wordt de structuur van een supercell voor het eerst echt goed zichtbaar vanaf de grond.