Lucht en waterdamp

Onze aarde wordt omgeven door een gasvormig omhulsel die dampkring wordt genoemd. De dikte van deze dampkring of atmosfeer variëert maar bedraagt omstreeks 800 km. Daarboven gaat men geleidelijk over in de interplanetaire ruimte. Het weer, waar we dagelijks mee te maken hebben, speelt zich af in de onderste 10 tot 20 km, ook wel de troposfeer genoemd. Alle wolken en weersverschijnselen vinden hier hun oorsprong. De bovengrens van de troposfeer, de tropopause, ligt dus op 10 tot 20 km hoogte, een hoogte die verschilt per breedtegraad, seizoen en toestand van de atmosfeer. Boven de tropen ligt deze grens hoger dan boven de noord- en zuidpool.

Wat is lucht en wat zit er in?

In de troposfeer bevindt zich lucht, een mengsel van een serie gassen waarvan de belangrijkste zijn: stikstof (78%) zuurstof (21%). Verder bevindt zich hierin een vrij klein aandeel aan edelgassen waaronder argon en krypton. Naast de door verschillende processen vrijkomende sporengassen is ook kooldioxyde (CO2) niet meer weg te denken uit onze huidige maatschappij. CO2 is het gas dat verantwoordelijk is voor het broeikaseffect. Het belangrijkste bestanddeel voor het weer heb ik nog niet genoemd: water. Het komt voor in verschillende fasen: vloeibaar (water), vast (ijs) maar ook als gas (waterdamp). Laten we even bij de gasvorm blijven. De naam waterdamp is eigenlijk verkeerd gekozen aangezien damp per definitie een nevelvormige en zichtbare waas is. Waterdamp is een kleurloos, reukloos en onzichtbaar gas. Overal waar u vertoeft is er in meerdere of mindere mate waterdamp in de lucht aanwezig. Denkt u maar eens aan de bakjes aan de verwarming. Na geruime tijd zijn de bakjes leeg. Het water is dan verdampt en overgegaan in het onzichtbare waterdamp. De meeste waterdamp komt in de onderste 6 tot 7 km van de troposfeer voor. Gemiddeld genomen neemt alle op aarde aanwezige waterdamp voor ongeveer 0,25 % van het totale gewicht van de dampkring in. Zou alle waterdamp in water overgaan (dat noemen we condenseren) dan zou over de gehele aarde een laagje van 2 cm water komen te staan.

Lucht heeft altijd een temperatuur en bevat een bepaalde hoeveelheid waterdamp die altijd aan veranderingen onderhevig zijn. In warmere lucht bewegen de luchtmoleculen sneller door elkaar en veroorzaken meer botsingen dan in een koudere luchtmassa gebeurt. De moleculen nemen in warme lucht derhalve ook meer ruimte in. Dat komt tot uiting in de soortelijke massa of dichtheid. Warmere lucht is namelijk ook lichter dan koudere lucht. Hoe warmer de lucht hoe lichter, hoe kouder de lucht hoe zwaarder de lucht. Per m3 kan men ook zeggen dat in warme lucht minder moleculen zitten. In een warmere luchtmassa zullen er ook meer waterdampmoleculen terechtkomen aangezien bij een hogere temperatuur de verdamping per tijdseenheid sneller verloopt dan bij een koudere luchtmassa. Kort samengevat en simpel vertaald: warme lucht kan meer waterdamp bevatten dan koude lucht.

Relatieve vochtigheid, mengverhouding, dampdruk?

Nu is het zo dat iedere luchtsoort met een bepaalde temperatuur – beter gezegd: een bepaalde temperatuur van het bestanddeel water(damp) – een maximale hoeveelheid van die waterdamp aankan. Dus hoe warmer de lucht hoe groter ook die maximale hoeveelheid zal zijn. Wordt deze maximale hoeveelheid overschreden, dan zal de lucht oververzadigd raken. Er treedt dan een verstoring in het evenwicht op: er zal dan per tijdseenheid meer condenseren dan verdampen. Hoe komen we in de meteorologie nu aan de term relatieve vochtigheid?
Als we weten hoeveel waterdamp er op een bepaald moment in de lucht zit en we weten ook de temperatuur hiervan en de maximale hoeveelheid aan waterdamp die bij die temperatuur in kan, dan kunnen we een verhouding berekenen:

Vermenigvuldigen we dit met 100 dan komt daar een percentage uit die we relatieve vochtigheid noemen. In de meteorologie wordt de hoeveelheid waterdamp op twee manieren aangeduid, nl. als mengverhouding en als dampdruk.
De mengverhouding is de hoeveelheid grammen waterdamp per kilogram droge lucht. De dampdruk is de druk die de waterdampmoleculen uitoefenen en wordt in hPa (hectopascal) uitgedrukt en vormt een heel klein deel van de totale luchtdruk. Op beide wijzen is er dan ook sprake van een maximale hoeveelheid (maximale mengverhouding en maximale dampdruk of verzadigingsdampdruk).

Voorbeeld: staat uw hygrometer op 75 % dan betekent dit dat de lucht bij de temperatuur die het dan heeft, driekwart van zijn maximale hoeveelheid waterdamp bevat. Er kan dus – voordat er verzadiging optreedt – nog ca. 25 % in.

Dauwpuntstemperatuur

Koelt lucht van een bepaalde temperatuur af dan betekent dat ook aan de hand van voorgaand betoog, de maximale hoeveelheid waterdamp verlaagt wordt. Immers: koude lucht kon minder waterdamp bevatten dan warme. Gaan we ervan uit dat de luchtdruk en de werkelijke hoeveelheid waterdamp constant blijft, dan zal bij afkoeling tot een temperatuur T de maximale hoeveelheid gelijk worden aan de werkelijke hoeveelheid. De lucht zal dan verzadigd raken. Die temperatuur T waarbij verzadiging optreedt, wordt de dauwpuntstemperatuur (Td) genoemd. In de internationale berichtgeving wordt de dauwpuntstemperatuur in de waarnemingen gemeld. Het verschil tussen de gewone luchttemperatuur en de dauwpuntstemperatuur is een maat voor de vochtigheid van de lucht. Hoe kleiner dit verschil is hoe vochtiger de lucht is. Het verschil wordt ook wel dauwpuntsdepressie genoemd. T.o.v. ijs is de maximale dampdruk bij dezelfde temperatuur lager dan t.o.v. water. Dat verschil is ongeveer bij -12 graden het grootst.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *