Tornado’s in de achtertuin

Windhozen in Europa niet zo uitzonderlijk
EOS Magazine, nr.9, 2006

Zware tornado’s komen het meest voor in de Verenigde Staten. Toch krijgt Europa ook regelmatig met windhozen te maken die soms gevaarlijk kunnen zijn. De windhoos die op 21 mei 2006 grote schade in Noordwijkerhout aanrichtte was daar een voorbeeld van.

Roy Keeris

Een zwaar onweerscomplex trekt op de avond van 21 mei over de Nederlandse kust. Rond elf uur ontstaat nabij Noordwijkerhout een windhoos die langs het dorp trekt. Bomen raken ontwortelt, een vrachtwagen kantelt en een schoorsteen van een huis komt naar beneden. Ook ontzet de hoos deuren en tussenmuren van een aantal panden. Vervolgens tilt hij een verrijdbare kas van zijn rails, om die vervolgens geheel te vernielen.

De term tornado roept snel associaties op met de Verenigde Staten. Jaarlijks razen daar zo’n duizend tornado’s over het landschap. Maar ook in Europa komen ze meer voor dan we denken. De Duitse atmosfeerfysicus Nikolai Dotzek van het Duitse Centrum voor Lucht en Ruimtevaart in Wessling maakte in 2002 een inventarisatie op basis van waarnemingen. Hij schatte het aantal tornado’s dat in Europa boven land optrad op ruim 300. Daarnaast zouden zich boven de Europese wateren jaarlijks nog eens zo’n 400 waterhozen vormen.

Volgens Dotzek komen er in België naar schatting boven land gemiddeld zo’n vijf tot tien windhozen per jaar voor en in Nederland meer dan dertig. Met de termen windhoos en tornado hebben we het overigens over hetzelfde verschijnsel: een zuigende slurf die zich vanuit een wolk uitstrekt naar de aarde en die daarbij van alles opzuigt: zand, takken van bomen, water, en in zware gevallen ook auto’s en delen van huizen. Alleen heet zo’n slurf in België of Nederland een windhoos, terwijl het in de Verenigde Staten de naam tornado krijgt.

“Het aantal hozen in Europa werd lange tijd onderschat”, vertelt Jacob Kuiper, hoofdmeteoroloog bij het Nederlandse KNMI. “De Amerikanen liepen wat betreft aandacht voor tornado’s ver voorop. In de Verenigde Staten bestaat al een lange tijd een gedegen netwerk om twisters te rapporteren en ervoor te waarschuwen. In Europa bestaat zo’n netwerk tussen de onderlinge landen niet, maar de laatste jaren wordt wel steeds meer informatie uitgewisseld. Daaruit blijkt dat hozen ook aan deze kant van de Atlantische Oceaan jaarlijks veel schade veroorzaken.”

Ook het onderzoek naar windhozen in Nederland en België is nog tamelijk beperkt. “Maar daar wordt aan gewerkt”, zegt Kuiper. “Zo proberen meteorologen uit de enorme database met weerballonoplatingen van situaties met zwaar onweer een methode af te leiden om verwachtingen te maken. Ze kijken welke typische waarden van wind, temperatuur en vochtigheid op verschillende hoogtes in de atmosfeer leiden tot zware onweersbuien met kans op windhozen. Daarnaast werken ze hard aan nieuwe weermodellen die nog beter in staat zijn om het weer op kleinere schaal te voorspellen, lokale buien bijvoorbeeld.”

Tornado Alley
Europa doet met zijn 700 hozen dus niet veel onder voor de VS. Toch zijn hozen in Amerika doorgaans veel sterker, zo sterk dat ze soms hele dorpen verwoesten. De sterkte van een tornado of windhoos wordt aangeduid met de Fujitaschaal, weergegeven met de letter F. Deze loopt van de relatief zwakke F0 tot de zware en zeer dodelijke F5. In de VS zijn er jaarlijks zo’n dertig tornado’s van F3 of hoger. Jaarlijks vallen daar dan ook tientallen doden als gevolg van de twisters en raken vele honderden tot duizenden mensen dakloos.

Verreweg de meeste tornado’s doen zich voor het centrale deel van de VS, een gebied dat bekend staat als Tornado Alley. Het is een brede strook ten oosten van de Rocky Mountains die zicht uitstrekt van de Mexicaanse tot aan de Canadese grens. Met name laat in de lente ontstaan daar zware onweersbuien al of niet vergezeld met gevaarlijke tornado’s.

Regelmatig zorgt een depressie boven het continent voor een zuidelijke wind die warme vochtige lucht boven de Golf van Mexico het land opstuwt. Vanuit de Rocky Mountains stroomt hier vervolgens droge en koude lucht overheen. Deze twee luchtsoorten samen zorgen voor een zeer onstabiele atmosfeer waarin zich makkelijk zware onweersbuien vormen. De warme vochtige lucht stijgt vanaf de grond omhoog tot bovenin de troposfeer. Daarbij koelt de lucht af en condenseert de waterdamp tot kleine druppeltjes. Hierdoor ontstaan indrukwekkend hoge wolkentorens.

Als de onweersbui een feit is, blijft deze zich voeden met de warme vochtige lucht onder in de atmosfeer die in de bui omhoog stijgt. De waterdamp blijft condenseren en de druppeltjes voegen zich samen tot regendruppels. Later ontstaan er ook hagelstenen, die groottes aan kunnen nemen van knikkers, golfballen of zelfs appels. Zolang er maar lucht in de bui blijft opstijgen kan de bui in tact blijven.

Supercel
“Maar niet elke onweersbui is zomaar in staat een tornado te vormen”, zegt Harold Brooks, hoofd van de Mesoscale Applications Group van het National Severe Storm Laboratory in Norman, Oklahoma. “Buien die dat wel kunnen, heten supercellen en hebben een aantal bijzondere eigenschappen. Het bijzondere aan een supercel is dat hij roteert. De opstijgende lucht in de bui draait rond een verticale as, een belangrijke voorwaarde voor een tornado. In een normale onweersbui ontbreekt deze rotatie.”

Wetenschappers zijn er nog niet helemaal achter hoe een supercel precies zijn draaiing krijgt. Wel weten ze dat het te maken heeft met de winden die op verschillende hoogtes waaien. “Een supercel ontstaat alleen als er voldoende windschering is”, legt Brooks uit. “Windschering wil zeggen dat de windsnelheid en -richting variëren met de hoogte. Als de wind bovenin de atmosfeer sterker is dan de wind eronder, kan de lucht ertussen gaan rondraaien. Vergelijk dat met een windmolen. Die gaat ook ronddraaien als de wind bovenin sterker is dan de wind aan de grond.”

Door de windschering krijgt een supercel een bijzondere organisatie. Brooks: “Gewone onweersbuien leven vaak kort omdat de lucht aan de grond afkoelt door de regen. Hierdoor stopt de opstijgende luchtstroom uiteindelijk, waardoor de bui uitdooft. Normale buiencellen duren daardoor ook niet langer dan een half uur. Bovenin een supercel echter waait meestal een sterke westelijke wind. Deze transporteert de regendruppels bovenin de bui naar het oosten toe. De regen komt dus ten oosten van de stijgende luchtstroom op de grond neer en stoort zo de stijgstroom niet. Supercellen kunnen door deze scheiding van stijgstroom en neerslag veel langer leven.”

Zware hozen in Nederland en België

Borculo (NL) 10 augustus 1925 3 doden
Neede (NL) 1 juni 1927 10 doden
Kroondomeinen bij Apeldoorn (NL) 23 augustus 1950 geen doden
Oostmalle (B), Chaam (NL), Tricht (NL) 25 juni 1967 7 doden
Ameland (NL) 11 augustus 1972 4 doden
Ameland (NL) 17 augustus 1992 1 dode

Schoorsteen
Tenslotte is er nog de straalstroom, een snoeiharde wind boven de supercel die de top van de onweersbui horizontaal uitsmeert. Hierdoor krijgt de bovenkant van de supercell het uiterlijk van een aambeeld. Deze straalstroom voert de lucht die in de stijgstroom opstijgt netjes af, zodat er trek in de bui blijft. Deze trek is te vergelijken met de trek in een schoorsteen. Als er wind staat boven een schoorsteen, voert die de rook van het vuur in de openhaard ook netjes af.

Over het ontstaan van een tornado bestaan nog veel vragen. “Wel is duidelijk dat de draaiende stijgstroom zich op een gegeven moment verlengt naar het aardoppervlak”, vertelt Kuiper. “Door de relatief lage luchtdruk in de tornado condenseert de waterdamp in de wand van de hoos, waardoor de slurf zichtbaar wordt. De ronddraaiende luchtkolom in de bui trekt zich soms op een bepaald moment samen. Doordat de lucht dan sneller gaat draaien ontstaat de trechtervormige hoos. Dat is hetzelfde effect als een kunstschaatser die sneller gaat draaien als deze zijn armen intrekt.”

Geografie
Ook in onze streken komt elk jaar een aantal supercellen voor, met name in de zomer. Maar ze zijn niet zo tal- en energierijk als in de VS. “De Middellandse zee zou een goede bron van vochtige lucht kunnen zijn”, zegt Brooks. “Maar deze is omringd door land, en lucht die eroverheen stroomt is daardoor vaak te droog. De lucht in de Golf van Mexico daarentegen komt vaak van de Atlantische oceaan af. De hele weg heeft het veel tijd gehad om vocht op te nemen.”

Daarnaast bieden de Alpen ons bescherming. Brooks: “Terwijl de Rocky’s van noord naar zuid lopen, lopen de Alpen van west naar oost. Ze houden daarom de instroom van vochtige lucht over het Europese land tegen. Daarnaast missen we de koude droge bovenlucht uit het westen. In Europa daalt de temperatuur in de troposfeer ten hoogste met zes of zeven graden per kilometer. In de VS kan de temperatuurafname soms wel acht tot negen graden per kilometer zijn. Zo’n atmosfeer is veel onstabieler. Daarin komen buien veel makkelijker tot ontwikkeling omdat de warme lucht kan blijven stijgen.”

Toch komen er heel af en toe ook in onze streken zware windhozen voor. Zo zijn er in Nederland en België in de vorige eeuw zes windhozen geweest die zich konden meten met de zwaardere Amerikaanse tornado’s. Zo richten in 1967 zware windhozen tot schaal F3 grote verwoestingen aan in de dorpen Oostmalle, Chaam en Tricht. Hierbij vielen 7 doden en raakten vele mensen dakloos. Een ander bekende hoos scheidde op 1 augustus 1674 in Utrecht de Domtoren van de rest van de kerk. Het resultaat is nog altijd te zien: het Domplein. “Deze hele zware hozen komen alleen tot ontwikkeling als er allerlei factoren toevallig goed samenwerken”, relativeert Kuiper. “Gelukkig zijn die situaties zeldzaam.”

Zeldzaam of niet, toch moeten we er rekening mee houden dat een zware hoos zich nog een keer voor kan doen. “Zware windhozen blijven, ondanks de beperkte oppervlakte waarop ze hun schade aanrichten, ook voor de Nederlandse en Belgische samenleving een gevaar”, vervolgt Kuiper. “Door de inzet van meer en betere radarapparatuur en het verder ontwikkelen van goede verwachtingsmethodieken kunnen we hopelijk de komende jaren ook sneller waarschuwingen uitgeven voor dit soort gevaarlijke weersverschijnselen.”

Of het aantal hozen in Europa door klimaatverandering toe zal nemen is niet te zeggen. “In principe zouden er door klimaatverandering meer zware buien kunnen ontstaan, maar het kan ook zo zijn dat er juist meer regenfronten gaan overtrekken”, zegt Kuiper. “Maar we kunnen daar geen uitspraak over doen. We worden ons in Europa namelijk steeds meer bewust van windhozen en dat beïnvloedt het aantal gerapporteerde hozen heel sterk. Ook over tien jaar valt hier dus nog niets over zeggen.”

Kracht van tornado’s: Fujita-schaal

F0 64-117 m/s Schade aan schoorstenen, takken breken af
F1 118-180 m/s Schade aan daken, auto’s worden van weg afgeduwd
F2 181-251 m/s Bomen worden ontworteld, caravans vernield
F3 252-330 m/s Daken en muren worden weggerukt, auto’s worden opgetild
F4 331-417 m/s Huizen worden vernield en auto’s gegooid
F5 418-509 m/s Huizen worden van fundamenten gelicht




Tornadojacht
De film Twister maakte het in 1996 nog eens duidelijk. Voor echte tornado’s moet je in de Verenigde Staten zijn. Sinds die tijd zijn er dan ook vele touroperators opgericht die toeristen de kans willen geven er een van dichtbij te zien. Zij toeren vooral in mei en juni, wanneer het aantal gerapporteerde tornado’s gemiddeld het hoogst is. Daarom boek ik eind mei een reis bij Tempest Tours om tien dagen met de echte jagers op pad te gaan in het centrale deel van de Verenigde Staten.

Dat het soms weer anders kan lopen dan je op basis van statistieken kan verwachten, blijkt wel als we bijna een week lang naar een strak blauwe hemel kijken. Een droge noordenwind boven de vlaktes in Tornado Alley zorgt voor stabiel zomerweer met veel zon. De warme vochtige lucht boven de Golf van Mexico ziet geen kans het land op te komen.

Ondertussen ontvang ik vanuit Nederland sms-berichtjes van noodweer in de Benelux. Een windhoos veroorzaakt zware schade in het Nederlandse Noordwijkerhout en ook in het Belgische Moorsele is misschien een windhoos overgetrokken. Zit ik toch op de verkeerde plek?

Gelukkig keert het tij halverwege de reis. De wind zoekt geleidelijk meer zuidelijke richtingen op en warme vochtige lucht van de Golf begint zich een weg te banen over de vlaktes van Tornado Alley. Op 23 mei staan we in Nebraska onder een zwartgroene lucht, die regelmatig wordt verlicht door bliksemflitsen. Op zo’n 500 meter zien we zand al draaiende de lucht in gaan. Al snel tekent zich een buis af. Maar de harde wind blaast zand in onze ogen waardoor we moeite hebben met kijken. We stappen in de bussen om de aankomende zware regenval en grote hagelstenen te ontvluchten. Terwijl de eerste regenspatten op de ruit tikken, beginnen de tornadosirenes van het dorp Meadow Grove te loeien. Nee, dit zie je in Nederland niet snel.


Waterballet
Wie zich aan het eind van de zomer aan de kust vertoeft, kan wel eens getuige zijn van een of meerdere waterhozen. Het water van de Noordzee is eind augustus en begin september namelijk nog relatief warm, terwijl de atmosfeer al aan het afkoelen is. Bij een onstabiele lucht ontstaan er dan boven het zeewater gemakkelijk stapelwolken en buien. Het relatief warme water zorgt ervoor dat warme vochtige lucht snel opstijgt en die kan daarbij gaan ronddraaien. Onder een stapelwolk of bui prikt er dan soms een hoos als een naald omlaag die vervolgens water omhoog zuigt.
De Duitse atmosfeerfysicus Nikolai Dotzek schat dat er in België jaarlijks gemiddeld 35 waterhozen voorkomen en in Nederland honderd. Weliswaar zijn waterhozen doorgaans zwakker dan windhozen, ze kunnen wel degelijk een gevaar vormen voor schepen en vliegtuigen.