Zoals de meeste mensen wel weten, wordt het kouder naarmate de hoogte toeneemt. Zo is het op een berg van 3000m hoogte gemiddeld kouder dan op 2000m hoogte, maar warmer dan op 4000m hoogte. Maar waarom eigenlijk, en hoeveel graden scheelt het dan?
De tweede vraag is het gemakkelijkst te beantwoorden: de stelregel is dat het 6 graden kouder wordt met iedere 1000m stijgen, ofwel 0.6°C per 100m. In uitzonderlijke gevallen scheelt het meer dan 1.5°C per 100m, in sommige gevallen (in een inversie) loopt de temperatuur zelfs op naarmate men hoger komt.
Maar waarom wordt het kouder als de hoogte toeneemt?
Deze vraag is iets moeilijker te beantwoorden, want er zijn meerdere dingen die een rol spelen. Het gaat om de volgende aspecten:
– Uitzetten van lucht
– Schaduw
– Droge lucht
– Sneeuwbedekking
Het eerste aspect is meteen het belangrijkste aspect: op zeeniveau heerst een druk van (afgerond) 1000hpa. Met iedere meter die je stijgt, neemt de luchtdruk af. Op 1500m hoogte is de luchtdruk nog maar ongeveer 850hpa.
Dit betekent dat er in 1m3 lucht minder moleculen zitten: de dichtheid is kleiner. Stel nu dat er 100 eenheden warmte zaten in de lucht op zeeniveau en het luchtpakketje naar 1500m gebracht wordt. Deze 100 eenheden warmte krijgen meer ruimte om te bewegen, want de druk is lager. Er komt meer ruimte tussen de warmte-eenheden, waardoor er minder in 1m3 passen. Gevolg: het is kouder.
Dit kun je zelf eenvoudig nabootsen: neem een spuitbus waar veel druk op staat. Dit kan een CO2-brandblusser zijn, een deodorant-bus of een gasfles om een aansteker bij te vullen. Maar ook in industriële toepassingen: stikstofflessen bijvoorbeeld. Het medium in de fles is vloeibaar gemaakt door de hoge druk in de spuitbus, en blijft onder hoge druk bestaan in deze spuitbus.
Wanneer de opsluiting is opgeheven, door de gastoevoer open te draaien of op de knop te drukken, spuit het gas er uit. Hierdoor neemt het volume heel snel toe en daalt de temperatuur razendsnel. Dit verschijnsel is identiek aan wat er gebeurt in de atmosfeer: het gas zet uit en koelt af.
Het tweede aspect is schaduw. Wat we vaak zien in de bergen, met name in de herfst en winter, is dat de zon er lang over doet om boven de bergtoppen uit te komen. Dit betekent dat het dus ook langer duurt voordat de zonnestralen de bodem van het dal bereiken en deze gebieden langer in de schaduw van de bergen liggen. ´s Avonds zakt de zon vroeg weg achter de bergen, waardoor het afkoelen al snel begint (maar nooit verder zal gaan dan het dauwpunt).
Een derde aandachtspunt is droge lucht. De lucht hogerop in de atmosfeer is vaak erg droog. Droge lucht koelt veel sneller af dan vochtige lucht, waardoor de temperaturen hoog in de bergen snel kunnen dalen wanneer de zon verdwijnt. Zeker de gevoelstemperatuur.
Hetzelfde verschijnsel doet zich voor wanneer je aan het wandelen of klimmen bent in de volle zon en daarna de schaduw in stapt. Door de droge lucht voelt het al snel heel koud aan en verdampt je zweet razendsnel.
Een gevolg van de hiervoor genoemde punten is een grotere sneeuwbedekking op grotere hoogte, totdat er zelfs gletsjers ontstaan. Deze massa´s van sneeuw en ijs zijn van zichzelf uiteraard al koud. De witte sneeuw weerkaatst veel zonlicht en het smelten van ijs en sneeuw onttrekt veel warmte aan de lucht. Hierdoor houdt een gletsjer zichzelf gedeeltelijk in stand. Wanneer de zon wegzakt achter de bergen gaat dit proces door: het ijs blijft een tijdje smelten en doet de temperatuur dalen. De witte vlakte straalt veel energie uit, waardoor de temperatuur snel daalt.
Let op dat het effect niet altijd één op één is. Bij sterke wind zal de zgn. grenslaag minder snel opwarmen. Ook ontstaan hoog in de bergen vaker wolken, waardoor het overdag minder sterk opwarmt dan puur op basis van weer en hoogte alleen te verwachten is (Linacre, E. (1982). The effect of altitude on the daily range of temperature. Journal of Climatology, 2(4), 375-382.)
Uitzonderlijke situaties
Lang geleden (4 september 2009) sliep ik buiten, op 2510m hoogte bovenin het Val d´Hérens. Volgens de weersverwachting zou het vorstniveau op 2300m liggen en zou er een centimetertje sneeuw kunnen vallen. Vroeg in de avond viel er inderdaad een sneeuwbui, maar even later klaarde het weer op, voor de rest van de nacht. In de ochtend was het -5.9°C (om 07:15). Om 10 uur kwam de zon pas over de bergkam heen, waardoor de temperatuur eindelijk boven nul kwam: het was tot op dat moment niet warmer geworden dan -4.4°C. Veel kouder dan op basis van alleen de hoogte te verwachten was. In het dal was het afgekoeld tot een graad of 8 (en het hoogteverschil was slechts 1200m, geen 2000).
De volgende dag stond ik op een camping in Saas Grund, waar het helemaal helder was. In het dal was het ongeveer 20°C, maar zodra de zon onderging werd het snel koud. De volgende ochtend was de tent stijf bevroren, evenals de auto´s rondom ons heen. Bij onze wandeltocht van en naar Hohsaas kwamen we bevroren watervallen tegen, tot een hoogte van 2600m.
De ervaring heeft mij geleerd dat het hard moet vriezen om een waterval te doen bevriezen. Dus wat is er nu gebeurd? Door de lage temperaturen vroeg in de avond kwam het smeltproces van de gletsjers en sneeuwvelden die avond tot stilstand. Hierdoor kwam het water in de riviertjes stil te staan, waardoor ze makkelijk konden bevriezen. De volgende ochtend werd het weer warm, waardoor het water weer begon te stromen.
Toen ik als kind in Apeldoorn woonde wist ik het al: als er bij ons natte sneeuw viel, dan sneeuwde het op de nabij gelegen Veluwe. Ik pakte mijn fiets en fietste naar Hoog Soeren. Meer dan eens heb ik meegemaakt dat er daar sneeuw viel en bleef liggen, terwijl het in Apeldoorn bij “natte flatsen” bleef. Het hoogteverschil is slechts 80m, maar in sommige gevallen is dat genoeg.
7 reacties