Wolkenfysica Simulatie

Om het systeem aarde met alle interacties tussen land, oceanen en atmosfeer te begrijpen werken wetenschappers wereldwijd al meer dan 50 jaren aan wiskundige modellen. De huidige weer- en klimaatmodellen beschrijven niet alleen de grootste lucht- en waterbewegingen zoals de passaatwind, poolwind en de golfstroom, maar ook de ligging van hogedrukgebieden, en op nog kleinere schaal wolkenvorming. Hoe beter de kleinste processen begrepen en beschreven worden, hoe gedetailleerder je een model kunt gebruiken voor verwachtingen bij veranderende omstandigheden. Zo kun je bijvoorbeeld uit laten rekenen wat er met de gemiddelde wereldtemperatuur gebeurt bij een toenemende concentratie broeikasgas in de atmosfeer, of op kleinere schaal kun je het model laten rekenen aan de temperatuur van een stad waarbij bijvoorbeeld alle tuintegels door gras vervangen zouden worden.

Inzoomen op een klein stukje weermodel; wolken maken

Tijdens ongeveer drie lessen ga je zelf aan de slag met een stukje model dat de uitwisseling van energie aan het landoppervlak beschrijft. Het stukje atmosfeer waarin de bijbehorende vocht- en warmtetransporten plaatsvinden noemen we de grenslaag. De wiskundige vergelijkingen hiervan zijn al voor je geschreven, de resultaten worden voor je in een grafiek gezet, je moet alleen zelf de zogenaamde ‘input’ van het model gaan variëren.

Net als meteorologen op de universiteit en bij het KNMI ga je zó onderzoeken wat de invloed van bijvoorbeeld het vegetatietype op wolkenvorming is. Hiervoor leer je eerst over de groei van de grenslaag in de ochtend, over de energiebalans aan het aardoppervlak, en over luchtvochtigheid en wolkenvorming. Dit doe je door zelfstandig vier challenges van elk ongeveer 15 minuten te doorlopen. Daarna volgt je eigen onderzoekje.

Dit lesmateriaal past goed bij de NLT module Summer in the City, en binnen natuurkunde bij het keuzeonderwerp Geofysica (vwo).