Eclips-weerproject 1999
Hoe koud wordt het in de schaduw van de maan ?
In deze eeuw werd tijdens grote gedeeltelijke zonsverduisteringen, door zowel professionele als amateurweerkundigen nauwgezet het weersverloop bijgehouden. In afleveringen van het tijdschrift Hemel en Dampkring valt daarover te lezen. In het boek Zonsverduistering worden er een aantal aangehaald.
Dit stuk is de start van het eclips-weerproject voor de op een na grootste verduistering in deze streken deze eeuw. We hebben het hierna voortdurend over het meten van weergegevens tijdens de zonsverduistering. Je zou bijna denken dat dat eigenlijk nog interessanter is dan de eclips zelf. Aan die gedachte moet meteen een grondig eind gemaakt worden. Het weer beleven en er metingen aan uitvoeren is prachtig. De auteurs van het boek ondersteunen die stelling van harte, maar de beleving van een totale zonsverduistering is vele malen imposanter. Ook de beleving vanuit die delen van de Benelux die geen totaliteit zullen zien, zal bijzonder indrukwekkend zijn. We moeten terug naar 1912 om overdag tijdens een eclips zo'n sterke schemer te vinden. Juist die zeldzame ervaring moet je optimaal 'beleven' en daarom is het uitvoeren van weermetingen een bezigheid die eigenlijk nauwelijks tijd mag kosten. Zorg er voor dat de meting zo automatisch mogelijk gebeurd en dat het vastleggen van de gegevens ook nauwelijks aandacht van de waarnemer vergt.
De
zonsverduistering op 11 augustus begint aanvankelijk als een klein deukje in de zonsrand.
Krap 80 minuten duurt het voordat de maan maximaal voor de zon is geschoven. Daarna duurt
het opnieuw zo lang voordat de zon weer volledig zichtbaar is. In die hele periode van
bijna 3 uur zal de atmosfeer behoorlijk reageren op de afname van de zonnestraling. Voor
de weerkundig geïnteresseerde biedt de eclips een prachtige kans om leuke metingen te
verrichten, metingen die in West-Europa de komende 80 jaar niet weer uitgevoerd kunnen
worden. Op de foto hiernaast is te zien wart er gebeurd als de zon goed wordt verduisterd!
Tijdens de totale zonsverduistering op 26 februari 1998 op Curaçao voerde Jacob Kuiper samen met zijn oud KNMI-collega Michel van der Woude een aantal luchttemperatuurmetingen uit . In het boek ZONSVERDUISTERING vindt u een aantal meetresultaten terug, aangevuld met metingen van de meteorologische dienst van Curaçao. Vanuit zowel de werkgroep weerkunde der Vlaamse vereniging Voor Sterrenkunde in België als de Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie in Nederland bereikten Kuiper vragen over het doen van weerkundige metingen op 11 augustus a.s. Op een gezamenlijke bijeenkomst van beide verenigingen in het Belgische Hove op 17 maart j.l. gaf hij hierover een lezing en schetste hij welke voorbereidingen men moet treffen om alles later tot een leuk en leerzaam meetrapport te verwerken. De komende zonsverduistering biedt ieder een prachtige kans om in de Benelux (en ook daarbuiten) een fraaie meetcampagne op te zetten die wetenschappelijk interessante resultaten op kan leveren. Wellicht bent u geen lid van beide verenigingen maar vindt u het toch leuk om ook wat metingen uit te voeren. In dit stuk gaan we nader in op de meetaspecten. Het is de bedoeling dat met een groot aantal deelnemers het eclips-weerproject 1999 wordt opgezet. Iedere deelnemer neemt waar op zijn eigen locatie, zijn eigen manier en met eigen apparatuur. Op deze internetsite wordt in de komende maanden de stand van zaken van het project bijgehouden.
Om enige samenhang in de meetmethode aan te brengen is het zaak om vooraf een aantal aspecten van het meetwerk door te nemen. Hierna gaan we op een vijftal aspecten nader in, te weten:
| - Wat kunt u meten. - Waar ga ik meten. - Hoe kan ik meten. - Vastleggen van meetgegevens - Referentiemetingen. |
 |
 |
Tijdens een zonsverduistering verandert de directe zonnestraling gedurende een aantal uren, vergeleken met een 'normale' dag. Daardoor wordt de verwarming van het aardoppervlak en de afgifte van die warmte aan de erboven liggende atmosfeer afgeremd. Gevolg is een daling van de temperatuur van aardbodem en luchtlaag erboven. De sterkste daling van de luchttemperatuur vindt plaats vlak boven de grond. Hoe hoger boven de grond hoe minder de afkoeling. In Figuur A
 |
is een en ander nog eens schematisch weergegeven. Naast het effect op de luchttemperatuur reageert ook de wind. De sterkste effecten vinden plaats in de totaliteitszone maar ook in de rest van de Benelux zullen windrichting en snelheid veranderingen te zien geven die puur door de eclips worden veroorzaakt. Een fraai voorbeeld van windrichtingsverandering wordt beschreven in het boek. Op Curaçao draaide de wind vele tientallen graden rond het moment van totaliteit. Een ander element dat een meetbare verandering oplevert is de luchtdruk, maar er moet direct gewaarschuwd worden voor te hoog gespannen verwachtingen. De luchtdrukverandering bij de komende zonsverduistering zal hooguit een ordegrootte van 0,5 tot 1 hectopascal te zien geven. Het heeft te maken met de vorming van een klein minihogedrukgebiedje onder de schaduw van de maan. Een element dat een veel duidelijker verandering zal laten zien is de relatieve vochtigheid. Uiteraard is die natuurlijk gekoppeld aan de afnemende luchttemperatuur (de absolute vochtigheid van de lucht wordt door de eclips niet gewijzigd) maar een hygrograaf levert daardoor wel een mooie curve op. Voor diegenen die erg geïnteresseerd zijn in metingen van straling, biedt de eclips veel mogelijkheden. Zowel met foto- en videocamera's als met globale stralingsmeters valt er van alles vast te leggen.
Wellicht neemt u de moeite om op 11 augustus de zonsverduistering waar te nemen in de totaliteitszone. Dat kan dan op zeer veel plaatsen het is afhankelijk van ieders eigen keus. Voor de mensen in België is de reisafstand naar die zone beperkt, immers het uiterste zuidoosten van het land maakt er deel van uit. Hetzelfde geldt voor het zuiden van Luxemburg. Bent u van plan om naar de totaliteitszone te reizen houdt dan één ding goed voor ogen... de drukte op de wegen op 10 en 11 augustus zal groot zijn. Vele miljoenen mensen uit heel Europa en ook uit andere werelddelen zullen samenstromen naar die 100 kilometer brede strook waar het echt middenoverdag donker wordt. Als u denkt in de nacht van 10 op 11 augustus vanuit bijvoorbeeld noord-Nederland de reis naar zuid-Luxemburg nog met gemak uit te kunnen voeren, dan komt u bedrogen uit. Halverwege de Belgische Ardennen zal het verkeer al zo druk zijn dat u de totaliteitszone vermoedelijk niet zult bereiken als rond half één 's middags het moment daar is. Wilt u dan ook nog metingen uitvoeren dan zal de voorbereidingstijd er dus niet zijn en dat levert alleen maar frustraties op. Neem dus de tijd voor een goede voorbereiding. Blijft u gewoon thuis dan kunnen de metingen natuurlijk daar plaatsvinden.Voordeel is hierbij dat u dan een mooie serie referentiemetingen op meerdere dagen rond de 11e augustus kunt maken.
Afgezien van in of buiten de totaliteitszone meten maakt het nog wel wat uit in welk landschap u de metingen uit gaat voeren. De nabijheid van een groot wateroppervlak, een groot bosgebied of droge zandgronden zullen veel lokale effecten geven, met name bij temperatuurmetingen. In het boek ZONSVERDUISTERING wordt nader ingegaan op een aantal van deze lokale factoren. Probeer voor uzelf in te schatten hoe de metingen op uw lokatie door deze factoren wordt beïnvloed en noteer dat ook in uw meetrapport.
Om die vraag te beantwoorden moeten we eerst kijken welk element er wordt gemeten, afhankelijk daarvan is de meetmethode.
Om goed inzicht te krijgen in de opbouw van de eclips'inversie' zou een meting op diverse hoogten boven het aardoppervlak natuurlijk het mooist zijn. Het vereist uiteraard inzet van meerdere meetsensors. Meting met één sensor levert ook een curve maar vanzelfsprekend slechts op één bepaalde hoogte, bijvoorbeeld 1,5 meter boven het aardoppervlak. Om achteraf van alle metingen een mooi overzicht te kunnen samenstellen lijkt het nuttig om nu, vooraf, af te spreken op welke hoogten de sensoren kunnen worden opgesteld. Uit ervaringen van metingen bij vorige eclipsen blijkt dat goede temperatuurvariaties optreden in de onderste meters van de luchtlaag. Om consistentie in alle metingen te krijgen lijkt een opstelling van meetsensors op 10, 75 en 150 cm hoogte boven het aardoppervlak een goede basis. Wellicht is het mogelijk om ook een meting van de bodemtemperatuur uit te voeren, waarbij een diepte van bijvoorbeeld 5 cm onder het aardoppervlak als standaard wordt afgesproken. Ieder is natuurlijk vrij bij het bepalen hoe hij/zij de meting uitvoert maar standaardisatie naar genoemde niveaus levert achteraf een prachtige mogelijkheid om de metingen te vergelijken. Bent u toch van plan andere meethoogten te gebruiken noteer ze dan in ieder geval op een waarneemformulier. Gaat u op een andere locatie dan thuis de metingen uit te voeren zorg dan, als het enigszins kan, om de meting volgens de alom geldende standaard uit te voeren, namelijk meetsensor opstellen in de schaduw, op een zo vrij mogelijke plaats waarbij de sensor zowel van boven als vanonder tegen stralingseffecten is beschermd. Een mogelijke meetopstelling die snel is op te zetten kan bestaan uit een eenvoudige lat met daar op drie verschillende hoogten de sensors bevestigd. Onder en boven iedere sensor is een afdekplaatje aanwezig zodat het idee van 'weerhut' enigszins wordt benaderd.
 |
In figuur B zien we een en ander schematisch voorgesteld. Het opstellen van deze meetlat kan d.m.v. scheerlijnen (let wel op dat u hem niet in een 'looppad' van andere eclipstoeristen neerzet) of door plaatsing in een uitgegraven gat in de grond.
Het zal voor de meetstations in de Benelux natuurlijk gemakkelijk zijn om de windregistratie op 11 augustus nauwgezet uit te voeren. Voor zij die er op uit trekken lijkt me het meesjorren van een mobiele meetmast niet echt zinvol (maar je weet maar nooit wie zich die moeite toch zal getroosten). Een handanemometer kan als alternatief worden gezien maar let er op dat zo'n meting meestal instantaan is en er geen logging mogelijk is.
Er is al gezegd dat het effect op de luchtdruk erg beperkt is. Wil men het meten dan zal een nauwkeurige barometer nodig zijn die tot in tienden hPa (voorheen millibar) meet. Automatische logging is dan wel handig.
Hier geldt dat de meting behoorlijke uitslagen kan geven maar dat een en ander natuurlijk wel sterk afhankelijk is van de heersende weersituatie en de aard van de locatie (kust/binnenland bos/zand etc.). In een droge luchtsoort zullen zowel de temperatuur als de relatieve vochtigheid een veel grotere fluctuatie op kunnen leveren vergeleken met een vochtige luchtsoort, in het boek leest u er meer over. Een gecombineerde thermo-hygrograaf kan een aardige curve opleveren, maar zorg ervoor dat de rotatiesnelheid van de trommel wel op een dagstrook is ingesteld. Op een weekstrook zal de registratie mogelijk een te 'samengedrukt' verloop krijgen.
Naast globale straling is er nog een grote variatie in stralingsmetingen mogelijk. Op Curaçao mat Michel van der Woude bijvoorbeeld de hoeveelheid UV straling. Hij gebruikte daarvoor een eenvoudig UV metertje en registreerde nauwkeurig de afname van het UV toen de zonneschijf werd afgedekt. Zelf heb ik een aantal video- en foto-opnamen gemaakt met vaste diafragma- en sluitertijdinstellingen (afgebeeld in het boek). Fraai kan zo de afnemende lichtintensiteit in het landschap worden opgenomen.
Hoe leg ik de meetwaarden vast
Heeft u het plan om in de totaliteitszone een uitgebreid
aantal metingen te doen, bijvoorbeeld van de luchttemperatuur op 3 niveaus en de
bodemtemperatuur op 1 diepte dan zou men gebruik kunnen maken van de elektronische
temperatuursensors die we tegenwoordig bij diverse bedrijven kunnen vinden. De meting
wordt gedaan via sensors die op een kleine display de meetwaarde weergeven. Een handige
manier om al die meetwaarden vast te leggen is de inzet van een videocamera die in bezit
moet zijn van een tijdindicator (de meeste camera's hebben een uitlezing in minuten). Door
de sensordisplays op te nemen op video kan achteraf het hele temperatuurverloop worden
gereconstrueerd. In figuur C
is dit nog eens aangegeven. Om te zorgen dat de camera in de
donkerste fase van de eclips toch nog voldoende duidelijk de displaywaarden in beeld kan
brengen is een extra lichtbron geen overbodige luxe. Wellicht is de constructie van een
beschermende kast nog het handigst. De videocamera zelf staat daarin beschermd tegen
weersinvloeden en de displays kunnen op handige wijze worden vastgezet aan de wand van de
behuizing. Houdt wel in de gaten dat de camera gedurende meerdere uren moet opnemen.
Daarvoor is een aantal extra accu's voor de noodzakelijke stroomvoorziening een vereiste.
Wilt u bijvoorbeeld ook de luchtdruk meten plaats dan het display naast dat van de
temperatuursensors. Hetzelfde geldt voor windgegevens die via displays worden uitgelezen.
Uiteraard kunt u ook kiezen voor een veel eenvoudiger methode. Een gewone geijkte
thermometer kunt u op een bepaalde plaats opstellen en daar af en toe de waarde van
noteren in een waarneemformulier. Op Curaçao sprak Kuiper op die manier de afgelezen
sensorwaarden gewoon in op de video (tijdinstelling altijd zichtbaar). Door deze manier
van werken houdt u in ieder geval tijd om naar het prachtige natuurverschijnsel te kijken.
Wellicht bent u rond de 11e augustus gewoon thuis en bent al bekend met het doen van weerkundige metingen. Sommigen onder u hebben wellicht al apparatuur die de meetwaaarden rechtstreeks in de computer opslaat. Het is dan zaak om op de 11e augustus de frequentie van de meettijdstippen zo hoog mogelijk te zetten, bijvoorbeeld op minuutwaarden. U heeft dan achteraf de meest detailrijke dataset ter beschikking.
Hoe het weer op 11 augustus uitpakt weten we nu (gelukkig) nog niet. Misschien lijkt het weer van die dag als 2 druppels water op dat van de 9 of de10e augustus of misschien op dat van nog enkele dagen eerder (of later). Om de effecten van de zonsverduistering in de metingen goed te kunnen herkennen zijn meetgegevens van deze omliggende periode handig. Zij geven een mogelijkheid om juist het 'eclips'effect naar voren te halen. Bent u in de gelegenheid neem dan de tijd om referentiemetingen uit te voeren. Het geeft u in ieder geval meteen de mogelijkheid om uw apparatuur nog een keer goed uit te testen zodat u op de 11e zeker weet dat het allemaal draait zoals u wenst.
Bent u geinteresseerd in het eclips-weerproject dan kunt u geheel op vrijwillige basis meedoen door het meten van weergegevens. U kunt zelf bepalen met welk soort apparatuur, op welke locatie en op welke manier. Belangrijk is echter dat u goed vastlegt waar en hoe u de metingen heeft gedaan. In het boek ZONSVERDUISTERING is op pagina 53 een waarnemingsformulier te vinden dat u zou kunnen gebruiken voor uw eigen metingen. Uiteindelijk zullen dit najaar de metingen worden verwerkt tot een totaaloverzicht. Hoe de inzameling van meetresultaten zal gebeuren, wordt nog bekend gemaakt (o.a. via deze site). De meetresultaten zullen t.z.t. verwerkt worden tot artikelen voor diverse bladen, onder andere Weerspiegel en Halo.
Tot slot nog een terugblik op enkele meetoperaties uit vroeger jaren. Daarbij blijkt hoe sterk een meting afhankelijk is van de meetmethodiek.
Thermogram, opgenomen door Mr. Dr.
G. van den Bergh te Amsterdam. Het is van 17 april 1912. De eclipsgrootte in Utrecht
bedroeg destijds 97%. Rond het middaguur dook de temperatuur sterk terug vanwege de
zonsverduistering. Op 11 augustus 1999 is de grootte van de eclips in Utrecht 94%. Bron:
Aarde en Wereld in Ruimte en Tijd, Uitgeverij Querido Amsterdam 1935.
De grootste gedeeltelijke zonsverduistering van deze eeuw vond plaats op 17 april 1912. Vrijwel overal kon het natuurverschijnsel onder goede weercondities worden bekeken. Op enkele plaatsen werden waarnemingen van de luchttemperatuur opgetekend. Onlangs werd ik geattendeerd op een thermogram dat op die bewuste dag het temperatuurverloop in Amsterdam toonde.
De thermograaf was, in tegenstelling tot waar men normaal een temperatuurmeting verricht, in de directe zonnestraling gezet.
Uit de registratie blijkt een temperatuurdaling tijdens het eerste deel van de eclips van zo’n 14 graden. In het tweede deel van de verduistering, toen de zon weer geleidelijk tevoorschijn kwam, steeg de temperatuur met ruim 18 graden.
In Nederland werden op de KNMI hoofdstations de luchttemperatuurcurves geanalyseerd. Daar werd gewoon in de thermometerhut gemeten en dat betekende een aanzienlijke reductie van de ‘deuk’ in het temperatuurverloop. De grootste daling trad op in Maastricht ( 2,7 graden C) de kleinste in Den Helder (1,2 °).
Het KNMI hield zich destijds niet alleen bezig met metingen nabij het aardoppervlak, maar ook in de hogere luchtlagen. Daar trachtte men het effect van de verminderde zonnestraling tijdens een gedeeltelijke eclips op 21 augustus 1914 (grootte 79%) vast te stellen. Op Soesterberg werden enkele malen loodsballonnen opgelaten om windprofielen vast te leggen. Met behulp van kabelballonnen werden twee maal metingen gedaan van de temperatuur, één keer tot 2100 en één keer tot 2400 meter hoogte. Daaruit bleek dat er geen significante verandering van de temperatuur in de hogere luchtlagen optrad. Wel werden fraaie wijzigingen in het windrichtingpatroon geconstateerd. Destijds was men al van mening dat die windrichtingsveranderingen vermoedelijk waren terug te voeren op het passeren van een minihogedrukgebied, dat zich onder de baan van de maanschaduw vormt.
Voor zover we kunnen nagaan is het sinds 1914 niet meer voorgekomen dat er een speciale meetcampagne vanwege een zonsverduistering is georganiseerd. Destijds is voor de eclips van 21 augustus ’14 een internationale waarnemingsdag georganiseerd waarbij lucht- en bodemtemperaturen werden vastgelegd en de wolkendrift werd opgetekend.
Tot zover het weer en de eclips. Wellicht ten overvloede nogmaals de opmerking dat u wordt verzocht de meetafspraken van het project, zoals hiervoor beschreven, zoveel mogelijk te volgen.
Jacob Kuiper.
Het zal wel enige tijd duren voor alle gegevens zijn verwerkt, maar uiteindelijk zullen we de resultaten op diverse manieren bekend maken. Dat gebeurt onder andere op de internetsites van Weather Pictures International (www.weerboek.nl) en van De Weercourant. Bovendien zullen er artikelen verschijnen in de verenigingstijdschriften Weerspiegel, Halo en Meteorologica.
Jacob Kuiper
21 augustus 1999.
