Wie een weerkaart bekijkt, ziet lijnen, de letters H en L en pijltjes. Die lijnen bepalen waar het waait en hoe hard. In dit artikel bouwen we het op vanaf de basis: wat luchtdruk is, waarom er drukverschillen ontstaan, waarom wind niet recht van hoog naar laag waait en hoe je de windkracht uitdrukt.
Wat is luchtdruk?
Luchtdruk is het gewicht van de luchtkolom boven je, verdeeld over het oppervlak. Druk is kracht per oppervlakte (p = F / A), in pascal (Pa). In de meteorologie gebruikt men de hectopascal: 1 hPa = 100 Pa, gelijk aan de oudere millibar.
De gemiddelde luchtdruk op zeeniveau is 1013,25 hPa (101 325 Pa). Dat betekent dat er op elke vierkante meter een kracht van ruim 100 000 N drukt, het gewicht van ongeveer 10 ton. Je merkt dat niet, omdat de lucht in je lichaam en in je longen met dezelfde druk terugduwt. De druk hangt niet af van de richting: lucht duwt even hard van opzij en van onderen als van boven.
Op een barometer schommelt de druk in Nederland en België meestal tussen ongeveer 980 en 1040 hPa. Een diepe herfststorm kan onder 960 hPa komen. Omdat de luchtkolom korter wordt als je stijgt, daalt de druk met de hoogte: vlak bij de grond ongeveer 1 hPa per 8 meter, en op 5,5 km hoogte is nog maar de helft over (zie de atmosfeer). Om drukken van stations op verschillende hoogten te kunnen vergelijken, rekenen meteorologen alles om naar zeeniveau.
Hogedruk- en lagedrukgebieden
Drukverschillen ontstaan doordat de zon de aarde ongelijk opwarmt en doordat lucht op grote schaal stijgt en daalt.
| Hogedrukgebied (H) | Lagedrukgebied (L, depressie) | |
|---|---|---|
| Verticale beweging | lucht daalt | lucht stijgt |
| Aan de grond | lucht stroomt naar buiten (divergentie) | lucht stroomt naar binnen (convergentie) |
| Draairichting | met de klok mee | tegen de klok in |
| Wolken | dalende lucht warmt op, wolken lossen op | stijgende lucht koelt af, wolken en neerslag |
| Typisch weer | zomer zonnig en warm; winter vorst, mist of laaghangende bewolking | wisselvallig, regen, wind, fronten |
| Wind | vaak zwak | vaak matig tot hard, storm bij diepe depressie |
De koppeling met wolken is direct: stijgende lucht zet uit en koelt af tot het dauwpunt, waardoor er wolken en neerslag ontstaan. Dalende lucht wordt samengedrukt, warmt op en wordt relatief droger.
Isobaren lezen
Op een weerkaart verbinden isobaren punten met dezelfde luchtdruk, meestal getekend met stappen van 4 of 5 hPa. Liggen ze dicht op elkaar, dan verandert de druk snel over een korte afstand: de drukgradiënt is groot en het waait hard. Liggen ze ver uit elkaar, dan is het rustig. Dat werkt net als hoogtelijnen op een wandelkaart: dicht bij elkaar betekent steil.
Waarom wind niet recht van hoog naar laag waait
Zonder draaiende aarde zou lucht in een rechte lijn van H naar L stromen en het drukverschil snel opheffen. Maar de aarde draait onder de bewegende lucht door. Voor een waarnemer op aarde lijkt de lucht daardoor opzij te buigen: het corioliseffect. Op het noordelijk halfrond buigt bewegende lucht naar rechts af, op het zuidelijk halfrond naar links. Aan de evenaar is het effect nul, aan de polen maximaal.
Op enkele kilometers hoogte, waar geen wrijving is, buigt de lucht af tot de corioliskracht precies even groot is als de drukkracht. De wind waait dan evenwijdig aan de isobaren: de geostrofische wind. Er geldt dan:
- v
- geostrofische windsnelheid, in m/s
- Δp / Δx
- drukverschil per afstand loodrecht op de isobaren, in Pa/m
- ρ
- dichtheid van de lucht, ongeveer 1,2 kg/m³ bij de grond
- f
- coriolisparameter, in s⁻¹; Ω = 7,29 · 10⁻⁵ rad/s (draaiing van de aarde), φ = breedtegraad
Rekenvoorbeeld. Boven Nederland (φ = 52°) is f = 2 × 7,29 · 10⁻⁵ × sin 52° ≈ 1,15 · 10⁻⁴ s⁻¹. Twee isobaren liggen 4 hPa = 400 Pa uit elkaar op een afstand van 300 km. Dan is v = 400 / (1,2 × 1,15 · 10⁻⁴ × 300 000) ≈ 9,7 m/s, ongeveer 35 km/h. Halveert de afstand tussen de isobaren, dan verdubbelt de windsnelheid.
Dicht bij de grond remt wrijving met het oppervlak de wind af. Een langzamere wind ondervindt minder corioliseffect, waardoor de drukkracht een beetje wint: de wind waait schuin over de isobaren naar het lagedrukgebied toe, boven zee onder een hoek van zo’n 10–20°, boven land 30° of meer. Ook is hij boven land veel zwakker dan de geostrofische wind. Zo stroomt lucht toch langzaam een lagedrukgebied in, waar ze moet opstijgen.
De wet van Buys Ballot
De Nederlandse meteoroloog Christophorus Buys Ballot, oprichter van het KNMI (1854), formuleerde in 1857 een praktische regel:
De regel volgt rechtstreeks uit het corioliseffect: omdat de wind evenwijdig aan de isobaren waait met de lage druk aan de linkerkant, draait de lucht tegen de klok in rond een lagedrukgebied en met de klok mee rond een hogedrukgebied. Voorbeeld: in Nederland waait een stevige zuidwestenwind. Met je rug naar het zuidwesten kijk je naar het noordoosten; links van je, in het noordwesten (bijvoorbeeld boven de Noordzee of Schotland), ligt het lagedrukgebied.
Windkracht: de schaal van Beaufort
De Britse admiraal Francis Beaufort stelde in 1805 een schaal op die windkracht koppelt aan wat je op zee waarneemt. Later is er een windsnelheid op 10 m hoogte aan gekoppeld. Het KNMI geeft waarschuwingen in Beaufort; vliegtuigen en zeilers gebruiken vaak knopen (1 kn = 1,852 km/h ≈ 0,51 m/s).
| Bft | Benaming | m/s | km/h | Herkenning op land |
|---|---|---|---|---|
| 0 | windstil | 0–0,2 | < 1 | rook stijgt recht omhoog |
| 1 | zwak | 0,3–1,5 | 1–5 | rook drijft af, windvaan staat stil |
| 2 | zwak | 1,6–3,3 | 6–11 | wind voelbaar in gezicht, bladeren ritselen |
| 3 | matig | 3,4–5,4 | 12–19 | bladeren en twijgen bewegen, vlaggen wapperen |
| 4 | matig | 5,5–7,9 | 20–28 | stof en papier waaien op, takken bewegen |
| 5 | vrij krachtig | 8,0–10,7 | 29–38 | kleine bomen zwaaien |
| 6 | krachtig | 10,8–13,8 | 39–49 | grote takken bewegen, paraplu lastig |
| 7 | hard | 13,9–17,1 | 50–61 | hele bomen bewegen, lopen tegen de wind in is moeilijk |
| 8 | stormachtig | 17,2–20,7 | 62–74 | twijgen breken af |
| 9 | storm | 20,8–24,4 | 75–88 | dakpannen waaien weg, lichte schade |
| 10 | zware storm | 24,5–28,4 | 89–102 | bomen ontworteld, aanzienlijke schade |
| 11 | zeer zware storm | 28,5–32,6 | 103–117 | uitgebreide schade |
| 12 | orkaan | ≥ 32,7 | ≥ 118 | verwoestingen |
Een handige benadering is v ≈ 0,836 · B3/2 m/s. Voor windkracht 6: 0,836 × 61,5 = 0,836 × 14,7 ≈ 12 m/s, netjes binnen 10,8–13,8 m/s. Let op: de schaal gaat over de gemiddelde wind. Windstoten kunnen 30 tot 50 % harder zijn; bij een storm met gemiddeld 9 Bft zijn stoten van 100 km/h of meer normaal. Omdat de kracht van de wind op een gebouw of fietser ongeveer met v² meegroeit, is windkracht 8 niet ‘iets harder’ dan 6, maar geeft ze ongeveer (19/12)² ≈ 2,5 keer zoveel kracht.
Zeewind en landwind
Op een zonnige dag zie je een drukverschil ontstaan op kleine schaal. Land heeft een veel kleinere soortelijke warmte dan zeewater en warmt sneller op. De lucht boven het land wordt warm, zet uit en stijgt; aan de grond ontstaat een lichte lagedruk boven land ten opzichte van zee. Koelere lucht van zee stroomt aan: de zeewind, die aan de Nederlandse en Belgische kust ’s middags vaak 3 tot 5 Bft haalt en tot tientallen kilometers landinwaarts merkbaar is. Op grotere hoogte stroomt de lucht terug naar zee en sluit de kringloop (een stromingscel).
’s Nachts koelt het land sneller af dan de zee. De circulatie keert om en er waait een zwakke landwind van land naar zee. Hetzelfde principe zie je op grote schaal bij de moesson: in de zomer trekt een heet continent als Azië vochtige zeelucht aan, wat de regentijd veroorzaakt.
Wind op wereldschaal
Ook de grote windgordels van de aarde volgen uit drukverschillen en het corioliseffect. Bij de evenaar stijgt warme lucht op (lagedruk, veel regen); rond 30° breedte daalt ze weer (de subtropische hogedrukgordel met woestijnen als de Sahara). De lucht die aan de grond terugstroomt naar de evenaar, buigt af en vormt de passaatwinden uit het noordoosten en zuidoosten. Tussen ongeveer 40° en 60° breedte, waar Nederland en België liggen, overheersen westenwinden met een stoet lagedrukgebieden vanaf de Atlantische Oceaan. Daarom is de wind hier meestal zuidwest tot west. Deze windgordels sturen ook de zeestromen en bepalen mede de klimaatzones.
Veelgestelde vragen
Waarom waait het van hoge naar lage druk?
Een drukverschil levert een netto kracht op de lucht: aan de kant van de hoge druk duwt de lucht harder dan aan de kant van de lage druk. Daardoor gaat lucht stromen naar het gebied met lage druk. Hoe groter het drukverschil per kilometer, hoe harder het waait.
Wat is de wet van Buys Ballot?
Ga op het noordelijk halfrond met je rug naar de wind staan; het lagedrukgebied ligt dan links van je en het hogedrukgebied rechts. Op het zuidelijk halfrond is het andersom. De regel is in 1857 opgesteld door Christophorus Buys Ballot, de oprichter van het KNMI.
Wat zijn isobaren?
Isobaren zijn lijnen op een weerkaart die punten met dezelfde luchtdruk verbinden, meestal met stappen van 4 of 5 hPa. Hoe dichter de isobaren bij elkaar liggen, hoe groter het drukverschil per afstand en hoe harder het waait.
Wat is het corioliseffect?
Het corioliseffect is de schijnbare afbuiging van bewegende lucht of water doordat de aarde eronder draait. Op het noordelijk halfrond buigt de beweging naar rechts af, op het zuidelijk halfrond naar links. Daardoor draaien lagedrukgebieden op het noordelijk halfrond tegen de klok in.
Hoeveel km/h is windkracht 6?
Windkracht 6 (krachtig) komt overeen met een gemiddelde wind van 10,8 tot 13,8 m/s, dat is 39 tot 49 km/h. Windkracht 9 (storm) is 75 tot 88 km/h en windkracht 12 (orkaan) is 118 km/h of meer.
Wat is de normale luchtdruk?
De gemiddelde luchtdruk op zeeniveau is 1013,25 hPa (101 325 Pa). In Nederland en België ligt de druk meestal tussen ongeveer 980 en 1040 hPa. Hoog en laag zijn relatief: een krachtig hogedrukgebied haalt vaak 1030 tot 1040 hPa, diepe stormdepressies kunnen onder 960 hPa komen.
Hoe ontstaat zeewind?
Overdag warmt het land sneller op dan de zee. De warme lucht boven land stijgt op, waardoor koelere lucht van zee aanstroomt: de zeewind. ’s Nachts koelt het land sneller af en waait er een zwakke landwind van land naar zee.