Een wolkbreuk ontstaat als buien lang boven een bepaald gebied blijven hangen doordat het weinig waait. Wolken regenen dan leeg boven één plek. In korte tijd valt er een enorme hoeveelheid water uit de lucht: minstens 25 millimeter in een uur of minstens tien millimeter in vijf minuten.
Siebesma: “Een cumuluswolk bevat gemiddeld één gram water per m3. Als we voor het gemak een wolk van één km3 nemen – dat is één km lang, breed en hoog – betekent het dat er in een bloemkoolwolk al snel een miljoen kilogram water zit.” Omgerekend zijn dat zo'n 200 olifanten.
Een wolkbreuk is een bui waaruit meer dan 25 millimeter regen valt binnen een uur. Dergelijke buien veroorzaken vaak wateroverlast.
Een gemiddelde wolk met een lengte en diepte van 2 kilometer en een hoogte van 200 meter weegt maar liefs 500 miljoen gram. Dat is net zo zwaar als driehonderd auto's, volgens de wetenschappers. Wat er dus licht uitziet en boven ons hoofd zweeft is eigenlijk bijzonder zwaar.
Een wolk is een verzameling uiterst kleine waterdruppeltjes, ijskristallen of een mengsel van beide. Wolken veranderen voortdurend onder invloed van luchtstromingen en natuurkundige processen.
Als de temperatuur boven de 0 graden is, dan bestaat de wolk uit waterdruppeltjes. Als de temperatuur onder de 0 graden is, dan bestaat de wolk uit onderkoelde waterdruppeltjes en ijskristalletjes. Als de temperatuur onder de -40 graden komt, dan bestaat de wolk alleen nog maar uit ijskristalletjes.
Het voelt vochtig aan, maar het is niet zacht om aan te raken. Wel is het water (kokend) heet en daarom moet je niet proberen om het aan te raken. Wolken daarentegen zijn koud en op een mistige dag kan je gerust proberen om de wolken aan te raken. Je loopt dan letterlijk met je hoofd in de wolken.
Bij een gewone wolk (zonder regen) verdampen de onderste kleine druppeltjes. Het worden dan gasmoleculen (waterdamp) en die zijn onzichtbaar maar blijven ook zweven. Hoger in de lucht is het kouder, daar worden de gasmoleculen weer druppeltjes. Dit zien we als een wolk.
Die straalstromen hebben vaak een snelheid van 200 kilometer per uur, maar ze kunnen ook wel 400 kilometer per uur bereiken. Straalstromen komen ook voor op 10 tot 18 kilometer hoogte. De wolken daar, cirruswolken, kunnen snelheden rond de 400 kilometer per uur bereiken.
Opgewarmd water verdampt, en de waterdamp stijgt op. Als lucht warm is, zet het uit en kan het véél waterdamp bevatten. Maar als het opstijgt en afkoelt, kan de lucht weer veel minder waterdamp hebben. Een deel van de damp verandert dan in waterdruppeltjes, en er ontstaat een wolk.
De hoeveelheid neerslag wordt gemeten met een regenmeter. Dit is een trechtervormig instrument dat de neerslag in een verzamelbak opvangt. De hoeveelheid regenwater wordt uitgedrukt in millimeters. 1 millimeter regen komt overeen met 1 liter water op een oppervlakte van 1 vierkante meter.
Een natte dag is een dag met binnen een etmaal een hoeveelheid van 10 millimeter of meer. Een jaar telt landelijk gemiddeld 22 natte dagen. Om van een dag met zware regen te spreken moet er op minstens één van de officiële weerstations 50 millimeter of meer zijn gevallen.
Als we kijken naar de hoeveelheid regen, vind je de natste plek op aarde, in India. Het is het dorpje Mawsynram in de staat Meghalaya. Het regent daar echt veel. Per jaar valt daar gemiddeld 11.872 millimeter regen.
Neerslag als regen en sneeuw ontstaat alleen als er wolken zijn. En al valt de regen meestal uit grote, dikke wolken, het kan ook regenen bij dunne bewolking. Als de wolken maar ijskristallen bevatten waar de regen uit ontstaat, en dat is bij hoge, dunne bewolking vaak het geval.
Met wolken zelf het weer voorspellen
Zoals vederwolken die als lange witte veren hoog in de lucht staan. Als je deze wolken ziet slaat het weer binnen 24 uur om. Vooral als ze uit het westen komen, betekent dit regen. Stapelwolken of schapenwolken zien eruit als plukjes watten.
Dit komt doordat een wolk voornamelijk bestaat uit waterdruppeltjes met een diameter die veel groter is dan de golflengte van zichtbaar licht (grootte-orde 20 micrometer). Die waterdruppeltjes verstrooien alle zichtbaar licht (van blauw tot rood) evengoed.
's Avonds stopt de zon met de aarde te verwarmen. De opgaande luchtstromingen vallen stil, er komen zelfs dalende luchtbewegingen, de wind luwt. De wolken komen opnieuw in warmere lucht terecht en lossen helemaal op.
Een druppel van 1,5 millimeter doorsnee haalt ongeveer zeven meter per seconde, een van twee millimeter valt met negen meter per seconde. Laten we daarvan uitgaan. Als zo'n druppel uit een gemiddelde regenwolk op tien kilometer hoogte valt, is hij na 18 minuten en 31 seconden beneden.
' En koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warme. Dus naarmate de luchtbel stijgt en afkoelt raakt deze meer en meer verzadigd met waterdamp. Als de lucht volledig verzadigd is en nog iets verder stijgt en afkoelt, condenseert de waterdamp tot druppels en heb je een wolk.
Buienwolken kunnen heel hoog zitten, tot wel meer dan 10 km. hoog. Bij helder weer kan je die van heel ver al zien, veel meer dan 10 km. Mogelijk meer dan 20 km.
Soms kan je zelf vaststellen dat een aantal wolken van het zuidwesten naar het noordoosten waait (een zuidwestenwind dus), terwijl andere wolken zich verplaatsen van het zuidoosten naar het noordwesten (een zuidoostenwind). Een prachtig voorbeeld van "tegengestelde windrichtingen" vind je hier.
Ijsregen zijn dus regendruppels die pas bevriezen zodra ze in de koude vrieslaag vlak boven de grond terecht komen. Tijdens een traag doorzettende dooi kunnen afwisselend diverse neerslagvormen voorkomen: sneeuw, ijsregen, hagel of regen. Ook ijzel kan dan optreden.
Bewegende en drijvende wolken
De waterdamp condenseert en er ontstaat een wolk. Zolang de lucht, in de wolk zelf, warmer is dan de lucht om de wolk heen blijft deze drijven. Wolken bewegen door de wind en of de verschillende luchtstromen in de lucht. Wolken bereiken hiermee soms wel een snelheid van 60 km/h.
Regen is een vorm van neerslag waarbij waterdruppels uit een wolk vallen. Als de temperatuur van de wolk en de lucht onder de wolk boven nul is, bestaat de wolk geheel uit water. Door botsing van waterdruppeltjes kunnen de druppels verder aangroeien. Zijn ze groot genoeg, dan vallen ze uit de wolk en regent het.