Waar gaat dit weekend de sneeuw vallen?

Op diverse websites en op het nieuws is het al te horen geweest: er gaat potentieel wederom veel sneeuw vallen in de Alpen. Ik heb de termen “Noordstau” al gehoord, maar daar hoort deze situatie wat mij betreft niet bij.

We zien een neerslaggebied aanstormen over de Britse eilanden:

Dit gebied brengt de sneeuw in de Alpen dit weekend

Dit gebied zakt af richting het zuidoosten en “klapt” als het ware op de middelgebergten en later het hooggebergte. Dit levert sneeuw op, met name in de Vogezen, het Zwarte Woud en de noordwest-zijde van de Alpen.

Je ziet het gebied activeren als gevolg van deze opstuwing:

Dit alles is het gevolg van een sturen hogedrukgebied boven de oceaan en een lagedrukgebied boven Scandinavië. Veel neerslag zal vallen in de Franse Jura: 80mm neerslag wordt er verwacht op de Cret de la Neige. Hier ligt echter in eerste instantie de vorstgrens te hoog en zal een groot deel als regen vallen: de koude bovenluchten komen pas zondagmiddag, waarbij het grootste deel van de neerslag hier al weggetrokken is.

Extremen zijn te verwachten: mooie plaatjes zullen komen uit Grindelwald en Säntis.

Kijken we naar de omgeving van de Mont Blanc, dan zie ik neerslag sommen van bijna 120cm sneeuw op 3000m hoogte, met een vorstgrens die wegzakt naar slechts 600m. Dit betekent uitgebreide sneeuwval tot in de dalen.  In de Zwitserse Alpen valt op grote schaal sneeuw boven de 500m, met verwachtingen tot ruim boven de 80cm. Hieronder een afbeelding van de verwachting van Mountain-forecast.com voor de Jungfrau:

Dit is bijna 180cm! Duidelijk is te zien dat de koude lucht pas zijn intrede doet op zondag en maandag. Bovenstaande verwachting is “direct model output”, dus een directe vertaling van een berekening, voor een hoogte van 3500m.

DMO voor 4158m (top): 196cm
3500m: 178cm
2500m: 135cm
1500m: 72mm regen gevolgd door 51cm sneeuw (als gevolg van de koudere bovenluchten).

Verder naar het oosten toe nemen de neerslagsommen snel af: in Oostenrijk en het zuiden van Duitsland valt wel op uitgebreide schaal een dik pak, maar 40cm of 140 cm is een aanzienlijk verschil.

Hoe snel smelt sneeuw?

Voor (alpiene) buitensporters is dit in ieder seizoen een relevante vraag: in de winter wil je dat sneeuw blijft liggen, in de zomer wil je niet dat sneeuwval je routes blokkeert. Maar hoe snel smelt sneeuw nu eigenlijk?

Dit hangt af van de volgende factoren:

  • Bodemtemperatuur
  • Luchttemperatuur
  • Luchtvochtigheid
  • Windsnelheid
  • Aanwezigheid van wolken (in de nacht)
  • Zonneschijn
  • Hellingshoek
  • Temperatuur van de sneeuw
  • Hoe vers is de sneeuw en welk type sneeuw

Bodemtemperatuur

Wanneer de eerste sneeuw valt, valt deze direct op de grond. Indien de grond bevroren is voor reeds langere tijd, blijft de sneeuw direct liggen. Indien de grond nog niet bevroren is, zal de sneeuw in eerste instantie smelten. Het smelten van sneeuw onttrekt enorm veel energie aan de omliggende omgeving: de lucht koelt af, maar ook de bodem koelt af. Door het smelten van de sneeuw zal de temperatuur van de omliggende objecten richting het vriespunt dalen. Pas dan stopt de sneeuw met smelten en blijft langere tijd liggen.

Stel je nu voor dat het een heldere nacht is geweest en de bodem is reeds bevroren. De sneeuw valt in de ochtend op deze bevroren bodem. De nu vers gevallen sneeuw vormt een isolerende deken op de bodem, waardoor restwarmte uit de bodem niet kan ontsnappen. Hierdoor kan de sneeuw van onderaf smelten. Deze smelt is afhankelijk van hoe snel het smeltwater weg kan stromen of zakken (poreuze bodem). Als het water snel verdwijnt stopt het proces relatief snel. Indien het water niet weg kan (omdat de sneeuw bijvoorbeeld op een bevroren moeras of meer is gevallen), zal het smelten lange tijd doorgaan en een papperig dek achterlaten.

Luchttemperatuur

Sneeuw smelt in principe pas bij een temperatuur boven de 0 graden, afhankelijk van de luchtvochtigheid. Indien de temperatuur hoger is, zal het smelten sneller gaan. De temperatuur is echter niet zuiver bepalend; indien de afgekoelde lucht (immers, smelten onttrekt warmte aan de lucht) niet afgevoerd wordt, zal de sneeuw steeds minder snel smelten. In tegenstelling tot wat je zou denken is luchttemperatuur op zichzelf dus niet doorslaggevend.

Luchtvochtigheid

Sneeuw smelt bij een temperatuur boven de 0 graden. Zou je denken. Echter, dat is niet per se het geval. In zeer droge lucht is de zogenaamde dauwpuntstemperatuur lager. Hierdoor kan het voorkomen dat sneeuw niet smelt bij temperaturen ruim boven het vriespunt. Andersom zul je zien dat bij een temperatuur iets onder nul en met een waterig zonnetje in combinatie met een hoge luchtvochtigheid het wel degelijk begint te druppelen. IJs (en dus ook sneeuw) is echter een apart goedje: bij een lage luchtvochtigheid zal het sneeuwdek afnemen, ook als het niet dooit. IJs kan namelijk overgaan in waterdamp zonder eerst vloeibaar te worden. Dit proces heet sublimatie en is (afgezien van de wind en luchtdruk) een belangrijke oorzaak van de zogenoemde dry-valleys op Antarctica.

Windsnelheid

Al eerder stelde ik dat lucht verplaatst moet worden om de opgenomen koude af te voeren. En op zijn beurt weer ruimte te maken voor verse zachte lucht. Hoe harder het waait, des te sneller dit gebeurd. Bij een flinke föhn wind is er sprake van warme, droge lucht die door dalende luchtstromen wordt opgewarmd. Vooral een zuidföhn in heldere lucht en dus veel zonneschijn en een lage luchtvochtigheid kan zorgen voor een enorm snelle afsmelting tot tientallen centimeters per dag. Overigens zijn bepaalde dalen (noord-zuid georienteerd) aanzienlijk gevoeliger voor föhn, evenals de hogere pieken. In het dal kan het windstil zijn en zeker in zijdalen kan er een poel van koude lucht blijven hangen.

Aanwezigheid van wolken

Overdag beschermen wolken tegen de instraling van de zon. Echter, in de nacht voorkomt de aanwezigheid van bewolking de uitstraling. Hierdoor kan een sneeuwdek geen IR-straling afgeven en kan het in de nacht zelfs opwarmen.  Een wolkenloze nacht is dus het beste voor het behoud van een sneeuwdek. Dit kun je zelf ervaren in de winter: nadat er een vers sneeuwdek gevallen is en het klaart op, koelt het snel af. Dit veroorzaakt ook in de Lage Landen nog zeer lage temperaturen in de winter.

Zonneschijn

De zon verwarmt de atmosfeer en daarmee de lucht. Dat doet de zon echter met name door infraroodstraling op objecten te laten vallen, die de warmte opnemen en uitstralen. Deze lucht stijgt op, zet uit en koelt daardoor af. Ieder object neemt IR tot zich: het is het gevoel van een lekker warm lente-zonnetje. Ook het sneeuwdek neemt deze straling tot zich, echter slechts 10%. De rest wordt weerkaatst. Dit relatieve getal noemt men albedo. Deze 10% is echter wel relevant, maar wordt pas echt relevant als sneeuw verouderd of wanneer er objecten doorheen steken. Denk hierbij aan rotsen, bomen, huizen etc. De sneeuw zal het snelst smelten rondom deze uitstekende objecten. Deze worden namelijk warm en versnellen het smelten.

Hellingshoek

Een steile noordhelling ontvangt nauwelijks zonnestralen in de winter. Een zuidhelling daarentegen heeft de zon er wel op staan. Hoe rechter de hoek wordt, deze te meer straling ontvangt het sneeuwdek per vierkante meter.

De zon staat in de winter op de meeste plekken in de Alpen ongeveer 23° boven de horizon. Een helling met een hoek van ongeveer 67° staat dan loodrecht op de zon en ontvangt dus veel instraling. In het dal is het slechts 23 graden, waardoor veel meer straling wordt weerkaatst. Naarmate het seizoen verandert, verandert ook deze ongunstige hoek: steile hellingen ontvangen steeds minder straling.

Op hellingen in de schaduw speelt dit nauwelijks een rol, zeker niet in de winter.

Temperatuur van de sneeuw

De temperatuur van sneeuw is geen 0°C. De temperatuur zal in veel gevallen lager liggen. Voordat het begint te smelten, moet de sneeuw eerst opwarmen tot 0°C. Doordat sneeuw relatief weinig massa heeft, kan dit wel snel gaan en het wegstromende water zal het proces versnellen.

Hoe vers is de sneeuw en welk type sneeuw?

Verse sneeuw is de perfectie van wit. Het weerkaatst 90% van al het zonlicht en helpt ’s nachts de afkoeling. Hoe ouder de sneeuw is, des te meer “witheid” het verliest en dus des te meer warmte het opneemt. En dan smelt het sneller.

Welk type sneeuw er gevallen is, is ook belangrijk. Verse sneeuw bevat veel lucht en dus weinig massa. Er is relatief weinig energie nodig om dit te laten verdampen of sublimeren. Het kan dus snel verdwijnen. Als het er langer ligt gaat het inklinken en wordt het compacter en minder gevoelig. Ook als er meer sneeuw valt, klinkt de onderste laag verder in totdat het ijs of firn is na een jaar (zo ontstaan gletsjers). Als de sneeuw al gevallen is als compacte, nattere sneeuw, klinkt het veel sneller in en wordt het sneller ijs. Dit smelt minder snel weg.

Conclusie: hoe snel smelt sneeuw?

Uiteindelijk hangt het dus van veel factoren af. Een flinke föhnstorm kan meer dan 20cm verse sneeuw binnen enkele uren laten verdwijnen. Een flink pak sneeuw van bijvoorbeeld een meter zal echter behoorlijk inklinken en het vrij lang volhouden. Hoog in de Alpen valt op sommige plekken meer dan 10 meter sneeuw, en het duurt vaak tot eind augustus voordat de laatste sneeuw weg is (afhankelijk van de hoogte en ligging van de helling). Aan de hand van de weersverwachting en ligging van het gebied kun je nu wellicht wel een betere inschatting maken.

Wat is “Nordstau”

Je hoort het wel eens in het weerbericht: Nordstau. In Oostenrijk, Zwitserland en het zuiden van Duitsland is dit een ingeburgerde term voor een bepaalde weerssituatie. Nordstau kan zich op verschillende manieren manifesteren, maar de uitwerking is hetzelfde: een noorden – of noordwestenwind brengt koude en meestal vochtige lucht met zich mee. Deze wordt naar het zuiden getransporteerd.

Op onderstaande afbeelding zie je een lagedrukgebied boven het noorden van Duitsland en een hogedrukgebied boven het kanaal. Dankzij de wet van Buys-Ballot draait de wind op het noordelijk halfrond met de wijzers van de klok mee bij een hogedrukgebied en andersom bij een lagedrukgebied. In onderstaande afbeelding wordt dus vochtige lucht van de Noordzee naar het zuiden getransporteerd.

In ons land levert dit weer meestal felle buien op, afgewisseld met felle opklaringen.

Op een gegeven moment komen de bergen in beeld: eerst de Ardennen en Vogezen, later de Jura en dan de Alpen. De buien worden aan de achterkant nog steeds aangevuld, maar aan de zuidzijde lopen ze tegen de bergen op. Door stuwing (vandaar “Stau”) neemt de hoeveelheid neerslag toe en halen de nieuwe buien de oude in. Zware neerslag kan het gevolg zijn: dit zijn de klassieke sneeuwdumps die je ziet in de winter en soms tot meer dan een meter sneeuw per dag opleveren.

Als het lagedrukgebied een diepere aanvoer heeft vanaf de Noordpool, dan is de bovenlucht kouder. Hierdoor zijn de buien zwaarder en de sneeuwgrens zakt dieper. Hetzelfde geldt idem dito voor het hogedrukgebied. Ook de vorm van het lagedrukgebied heeft invloed.

Des te verder het lagedrukgebied naar het oosten ligt, des te oostelijker komt de neerslag uit. Gebieden typisch gevoel voor Nordstau is het zuid-Duitse hoogland rondom Garmisch-Partenkirchen, de bergen rondom Innsbruck en het Berner Oberland.

Aan de zuidkant van het Alpenmassief is het doorgaans zonnig en warm weer: de wolken zijn leeg gesneeuwd of geregend en de dalende luchtbewegingen uitten zich in een nord-föhn.

Nordstau - schematisch weergegeven
Nordstau – schematisch weergegeven

Sneeuwdump in de Alpen aanstaande?

Zelf kijk ik met grote regelmaat op diverse websites om te kijken wat voor weer het wordt op plekken die ik ken. Ongeacht of ik er nu zelf naar toe ga of niet: pure interesse, fantasie en inbeelding. Het weer in de bergen is menigmaal interessant.

Eén van mijn favoriete websites hiervoor is Mountain Forecast, een website die gebaseerd is op zogenaamde “direct model output”. Dit wel zeggen dat het een directe vertaling is van computerberekeningen op een bepaald punt op de kaart. Door rekening te houden met de hoogte, herleiden ze onder andere hoeveel sneeuw er valt of regen en bij welke temperaturen en hoe hoog de vorstgrens ligt.

Wat nu in ieder geval uit de berekeningen blijkt is dat er een flinke noordwest-stroming op gang komt, waarbij in de tweede helft van het weekend aanzienlijke neerslagsignalen te zien zijn bij lage temperaturen. Sneeuw tot in de dalen dus: mogelijk zelfs enkele tientallen centimeters. Voor veel mensen is het “webcam-kijken” daarmee weer begonnen. Ook veel bergpassen zullen weer afgesloten raken, voor zover ze dit al niet waren.

Kouder naarmate de hoogte toeneemt

Lees ook de artikelen: Het weer in de bergen, Hoe snel smelt sneeuw en Frostbite

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 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, zie ook: Het weer in de bergen) loopt de temperatuur op naarmate men hoger komt.

Maar waarom wordt het kouder als de hoogte toeneemt?

De eerste 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

Grafische weergave van temperatuursverval met de hoogte
Vertaling van EASA Part 66, module 81: https://www.slideshare.net/soulstalker/easa-part66-module-81-physics-of-the-atmosphere

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.
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.
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. 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 houd 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 vlakt straalt veel energie uit, waardoor de temperatuur snel daalt.

Lees ook de artikelen: Het weer in de bergen en Frostbite

Uitzonderlijke situaties

Enkele jaren 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.

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.