***
Er wordt momenteel nog hard gewerkt om dit hoofdstuk aan te passen aan de Belgische situatie.
***

3.9 GEVAARLIJK VLIEGSITUATIES

  • 3.9.1 IJsvorming
  • 3.9.2 Turbulentie
  • 3.9.3 Windshear
  • 3.9.4 Onweer
  • 3.9.5 Wervelwinden, waterhozen en stofduivels
  • 3.9.6 Gevaren bij het vliegen in de bergen (rotor)
  • 3.9.7 Verminderd zicht

 

3.9.1 IJSVORMING

  • Soorten ijsafzetting
  • Risico's van ijsafzetting en het vermijden van ijsafzetting

Soorten ijsafzetting

IJsafzetting op de vleugel Vooral in het voorjaar kan de bovenlucht op de hoogte waar we zweefvliegen onder de nul graden zijn. De vleugels koelen af tot onder het vriespunt. Vlieg je in die omstandigheden door de flarden van een wolk met onderkoelde waterdruppels, dan ontstaat ijsafzetting. 

IJzel op de vleugel IJzel ontstaat als bijvoorbeeld bij een warmtefront de regendruppels door zo'n koude luchtlaag vallen dat ze onderkoeld raken. Vlieg je door die regen dan botsen de onderkoelde waterdruppels tegen het koude vliegtuig en bevriezen. Er vormt zich een doorzichtige laag over de vleugel.

Risico's van ijsafzetting en het vermijden van ijsafzetting

 IJsvorming:

  • verslechtert het profiel
  • verkleint de lift
  • verhoogt het gewicht
  • verstopt de pitot en de statische openingen
  • kan de rolroeren blokkeren.

Passagiersvliegtuigen hebben een de-icing systeem waarbij de belangrijke onderdelen van het vliegtuig verwarmd worden en het ijs smelt. Zweefvliegtuigen hebben niet zo'n systeem. Vliegen in de wolken is gevaarlijk en één van de redenen waarom dat niet mag is de kans op ijsafzetting.

Vooral ijzel is gevaarlijk.  IJzel veroorzaakt een laag doorzichtig ijs die je niet gemakkelijk ziet op je vleugel. Je overtreksnelheid gaat omhoog en je vleugeleigenschappen veranderen drastisch. De roeren kunnen blokkeren en de pitotbuis en statische openingen kunnen verstoppen. Een ijslaag op de kap belemmert bovendien het uitzicht. 

 

3.9.2 TURBULENTIE

  • De effecten van turbulentie op een vliegtuigen en het vermijden van die effecten

De gevaren van turbulentie zijn reeds eerder beschreven bij 3.2.5 Golf en 3.2.6 Turbulentie en worden hieronder beschreven bij 3.9.6 Gevaren bij het vliegen in de bergen. 

Turbulentie kan ontstaan door turbulente luchtlagen, obstakels, bergen en sterke thermiek. Bij kans op turbulentie dien je de vliegsnelheid te verhogen om het vliegtuig beter bestuurbaar te houden.

Op de snelheidsmeter zie een groene band en een gele band. Bij turbulentie moet je het gele gebied vermijden om overbelasting van het vliegtuig te voorkomen. 

3.9.3 WINDSHEAR

  • Definitie van windshear
  • Weersomstandigheden voor het ontstaan van windshear

Definitie van windshear
Windshear (windschering) is een plaatselijke plotselinge verandering van windrichting en windsterkte. 

Weersomstandigheden voor het ontstaan van windshear
Windschering komt veel voor bij onweersbuien. Een voorbeeld is de zogenaamde downburst. Dit is een lokale neerwaartse koude luchtstroming die vlak voor de onweersbui uit de bui valt. Neervallende hagel en regen sleuren de lucht mee. Bij de grond stroomt die lucht uit en dit kan ervoor zorgen dat de wind 180° gedraaid is ten opzichte van de heersende wind. 

3.9.4 ONWEER

  • Condities voor het ontstaan van onweer (wolken Cb's)
  • Structuur van onweer, verloop
  • De gevaren van vliegen bij onweer
  • Elektrische ontladingen
  • Het effect van een blikseminslag op een vliegtuig 
  • Ontstaan en effecten van downburst 
  • Het vermijden van onweer

Condities voor het ontstaan van onweer
Onweerswolken zijn enorme stapelwolken waarbij de onstabiliteit van de lucht tot grote hoogte doorgaat. De temperatuur moet in de cumuluswolk dalen tot onder de -120C. Dan vormen zich namelijk ijskristallen en de cumulus congestus gaat over in een cumulonimbus. Op grote hoogte is de temperatuur nog veel lager en daar komen in de wolk alleen nog maar ijsnaalden voor. Wanneer er elektrische ontladingen plaatsvinden dan spreken we van een onweerscel.

Onweerswolken stijgen soms door tot aan de tropopauze. Daarboven is de lucht stabiel. De onweerswolk wordt daar gedwongen om horizontaal uit te spreiden. Zo ontstaat het aambeeld, het typerende herkenningsteken van een naderend onweer. 

Structuur van onweer, verloop

Het onweer duurt meestal niet langer dan een uur. Als het langer onweert dan komt dat omdat er dan steeds weer nieuwe onweerscellen ontwikkelen. In de onweerswolk komen stijgsnelheden voor van soms wel 30 m/s. We kunnen bij een onweerswolk drie fasen onderscheiden:

  • Het groeistadium De cumulus congestus groeit door en de temperatuur komt onder -12 °C. Er vormen zich ijskristallen en het begin van neerslag elementen die door de sterke stijgwinden in de cumulus tot grote hoogte worden meegevoerd. Zodra de top van de onweerswolk gaat bevriezen krijgt deze een cirrusachtig uiterlijk, want die top bestaat geheel uit ijsnaalden.
  • Het volwassen stadium  In een Cb wordt de omlaag vallende half gesmolten sneeuw weer omhoog gezogen en groeit verder aan tot hagel. Zulke hagelstenen kunnen in een Cb wel een aantal keren omlaag vallen en weer omhoog gezogen worden. Wanneer de hagel zover gegroeid is dat ze ondanks de stijgwind naar beneden vallen, dan nemen ze koude lucht van grote hoogte mee naar beneden. De zeer koude dalende luchtstroom (downburst) stroomt langs de grond in alle richtingen uit en veroorzaakt een minikoufront. De uitstromende koude lucht gaat ook tegen de heersende wind in. Wie bij de landing tegenwind verwacht krijgt ineens met rugwind te maken (windshear). Door de koude lucht stopt het stijgen in de wolk en de hagel valt, al of niet gesmolten als regen, op de grond. In dit volwassen stadium komen bij grote Cb's naast neerslag, zware windstoten en elektrische ontladingen voor. 
  • Het oplosstadium  Als het stijgen in de Cb helemaal gestopt is begint de oplos fase. De neerslag neemt af en wordt gelijkmatiger. De wolk lost verder langzaam op. 

Op de afbeelding zie je de ontwikkeling van een warmteonweer. Om drie uur 's middags is er nog niets aan de hand. De warme lucht stijgt tot aan het condensatieniveau en vormt daar een cumulus. De meest linkse blauwe lijn is de toestandskromme.

Bij 15.00 uur staat de linkse rode lijn getekend. Tot aan de stippellijn is dat de droogadiabaat van dat moment. Bij het condensatieniveau vormt zich een stapelwolk en daarna gaat de lijn nog eventjes als natadiabaat verder en stuit dan op de lijn van de toestandskromme. Hoger gaat de wolk nog niet.

Om 16:00 uur is de temperatuur verder gestegen. De rechtse rode lijn geeft de adiabaat van 16.00 uur aan. Je ziet dat de temperatuur zoveel warmer is dat de natadiabaat nu tot grote hoogte rechts van de toestandskromme blijft. Er ontstaat een enorme hoge wolk met boven een aambeeld. Aan de onderkant van de wolk wordt warme lucht aangezogen. 

De gevaren van vliegen bij onweer:

  • Blikseminslag (kabel 400 m bliksemaantrekker)
  • Draaiende wind, windstoten en turbulentie
  • Sterke windtoename en draaien windrichting (180°)
  • Zware neerslag, hagel, ijsafzetting 
  • Verlies van oriëntering en controleverlies omdat je in de wolk niets meer ziet
  • Wanneer je in de wolk gezogen wordt kans op bevriezing (-50 0C.)
  • Zuurstofgebrek
  • Turbulentie door zeer sterk stijgen en sterk dalen in de wolk

In elk meteorologie-examen zit wel een vraag over de gevaren van onweer. Op de foto zie je het ontstaan van een cumulonimbus (Cb). De foto is gemaakt op een terrasje in Berlijn. Op de foto zie je het begin van de onweersbui.

Op de grond is het ontstaan van een onweersbui goed te volgen maar in een zweefvliegtuig, dicht onder de basis van de wolken, is dit veel moeilijker. Een uur na het nemen van deze foto's kwam het water met bakken naar beneden. Harde windstoten en zelfs takken braken van de bomen. In zo'n bui moet je niet met een zweefvliegtuig terecht komen. 

Elektrische ontladingen
Het bovenste deel van de onweerswolk is positief geladen. Onder het nulgradenniveau is de wolk negatief geladen. Elektrische ontladingen gaan via de gemakkelijkste weg. Een stalen lierkabel van zo'n driehonderd meter werkt als een enorme bliksemafleider. Zelfs van grote afstand kan de bliksem via die kabel een weg naar beneden vinden. Ruim voordat een onweersbui overtrekt, moet de vloot in de hangaar staan. Overvalt het onweer je toch. zorg dan voor een goede schuilplek. Natuurlijk niet onder bomen, maar bij voorkeur in auto's. Mocht er geen enkele schuilplek zijn, maak je dan zo klein mogelijk en ga op je knieën zitten met je handen op je hoofd, maar niet in de buurt van bomen of hoge objecten.

Het effect van een blikseminslag op een vliegtuig
Een bliksemflits is een sterke elektrische ontlading tussen twee wolken of tussen een wolk en de aarde. Als een vliegtuig daar tussen vliegt, dan kan die stroom door het toestel heen gaan. 

 

Verkeersvliegtuigen vermijden onweersbuien zoveel mogelijk. Bij de start of landing is dit niet altijd mogelijk. Op de foto zie je dat vlak na de start de bliksem bij de neus van het vliegtuig binnenkomt en via de vleugel weer verlaat. Een passagiersvliegtuig werkt als een kooi van Faraday. Een kooivormige constructie waardoor de bliksem via de buitenkant het vliegtuig weer verlaat. Meestal merken de passagiers een blikseminslag niet eens.

In een zweefvliegtuig ben je veel minder goed beschermd. Weliswaar zijn de neushaak, het voetenstuur en de roeren van een zweefvliegtuig geaard zodat de kans op vastsmelten van de metalen delen kleiner wordt. Maar de bliksem kan ook het toestel vernietigen. Blikseminslag bij het zweefvliegen komt meestal voor tijdens de lierstart. Een zweefvlieglier moet daarom ook bij het lieren met een metalen pen in de grond geaard worden. De bliksem wordt dan via de zwaartepuntshaak naar de lierkabel geleid en vervolgens naar de grond. 

Downburst
Downburst is een sterke neerwaartse stroom van koude lucht uit een cumulonimbus, meestal geassocieerd met intense regen of onweer. 

Het vermijden van onweer
Zweefvliegen en onweer gaan niet samen. Zorg ervoor dat je goed op de hoogte bent van het weerbericht en vooral als er kans op onweer is. Met name in de bergen kan onweer snel op komen zetten.

Constateer je op de vliegstrip dat er een onweersbui aan komt, zet dan tijdig alle vliegtuigen in de hangaar. Lukt dit niet meer, dan in de vliegtuigen gaan zitten en de remkleppen openen.

Kom je er tijdens het vliegen achter dat er zich een onweersbui aan het ontwikkelen is, land dan zo snel mogelijk. Is er geen geschikte landingsplek vlieg dan weg van het onweer en zoek een veilige landingsplaats. 

Wanneer je in de wolk gezogen wordt dan direct de remkleppen helemaal openen en de trim naar voren plaatsen. Wanneer je geen zicht meer hebt dan de stuurknuppel loslaten en het toestel door z'n eigen stabiliteit laten vliegen tot je uit de wolk bent. 

Wanneer het vliegtuig kapot gaat dan de riemen losmaken en eruit springen. Om te voorkomen dat je met je chute tot grote hoogte omhoog gezogen wordt, wachten met het openen van de chute totdat je uit de wolk bent 

3.9.5 WERVELWINDEN, WATERHOZEN EN STOFDUIVELS

Wervelwind
Wervelwinden kunnen we onderverdelen in: tornado's, windhozen, waterhozen en stofhozen (dust devils).

 Tornado in de Canadese provincie  Manitobaop vrijdag 22 juni 2007 (Bron afbeelding: Wikipedia)

Een tornado is een wervelwind met omhoog wervelende vochtige lucht. De roterende lucht kan snelheden bereiken van een paar honderd kilometer per uur. De diameter is enkele tientallen meters tot een paar kilometer. De  trechtervormige slurf wordt zichtbaar door condensatie van waterdamp en alles wat het meezuigt van het grondoppervlak.  Zo'n wervelwind kan grote schade aanrichten. Tornado's komen in de VS geregeld voor. In Nederland komen alleen zwakke tornado's voor die windhozen worden genoemd.

Windhoos
Een windhoos is een snel draaiende kolom lucht die als een trechtervormige slurf soms onder een onweerswolk zichtbaar is. Ze komen vooral zomers voor en trekken met een onweersbui mee waarbij ze een enkele keer per jaar  een spoor van vernielingen veroorzaken. Windhozen doen zich soms voor als er bij een onweersbui een groot verschil in temperatuur bij de grond en in de bovenlucht is en er op 10 km hoogte een sterke wind staat. 

Waterhoos
Een waterhoos is een windhoos die boven een open water blijft. In de snel draaiende beweging wordt water mee omhoog gezogen. Zo'n hoos ontstaat meestal in het najaar als het zeewater warm is en er koude poollucht over wordt aangevoerd. Zodra de hoos boven land komt neemt zijn activiteit snel af. 

Stofhozen
Kleine wervelwinden die stof, bladeren, zand of hooi in een draaikolk mee omhoog voeren worden stofhozen, stofduivels (dust devils) en ook wel zandhozen genoemd. Ze ontstaan op warme thermische dagen met weinig wind bij superadiabatische condities. De toestromende koudere lucht kan voor een draaibeweging zorgen. Ze draaien dan meestal, net als bij een depressie op het noordelijk halfrond, tegen de wijzers van de klok in. Stofhozen zijn minder heftig dan windhozen en de meesten richten geen schade aan. Ze worden in de regel maar een tiental meters hoog en slechts een enkele keer een honderd meter. In woestijnachtige gebieden kunnen zandhozen voorkomen waarbij het zand tot grote hoogte wordt meegevoerd. 

 

3.9.6 GEVAREN BIJ HET VLIEGEN IN DE BERGEN

Bergvliegen staat beschreven in hfdst. 6. Operationele procedures en dan bij 6.3.4 Bergvliegen. Hier wordt alleen ingegaan op de punten die je volgens EASA voor het vak meteorologie moet kennen:

  • Invloed van het terrein op wolken, neerslag en passage van fronten
  • Stijgwind, golf, rotors en ijsafzetting
  • Ontwikkeling en effect van vallei-inversie

Invloed van het terrein op wolken, neerslag en passage van fronten
In de bergen staat de zon 's morgens al loodrecht op de ene helling en 's middags op de andere. De thermiek komt daardoor vroeg los en gaat lang door en is het sterkst op alle plaatsen die zo loodrecht mogelijk door de zon beschenen worden. Kale droge hellingen geven de meeste thermiek. Normaal daalt de temperatuur van de lucht tijdens het stijgen met 1 °C per 100 m, maar doordat er bij het stijgen langs de helling steeds nieuwe warme lucht wordt toegevoegd is de daling kleiner dan 1°C per 100 m. Daarom wordt het stijgen met de hoogte sterker en gaat er verder door dan boven het vlakke land. De wolkenbasis is er aanmerkelijk hoger. 

De passage van fronten verloopt anders dan boven het vlakke Nederland. De bergen stuwen de lucht extra omhoog en dat resulteert in meer neerslag aan de windzijde van bergen. De wind gaat liever langs bergtoppen dan er overheen en dat zorgt ervoor dat tussen twee bergtoppen het extra hard waait en daar de turbulentie een stuk sterker is. 

Houd het weer in de gaten en onderhoud elk half uur radiocontact met de grond.  Zij kunnen je informatie geven over het dichttrekken van de bewolking of een naderend onweer.  Een onweersbui die in het ene dal hangt, kan in vijf minuten naar het volgende dal trekken. Een te laat opgemerkt naderend onweer in een dal of een dichttrekkend wolkendek kan de terugkeer naar het veld volledig blokkeren. 

Stijgwind, golf, rotors en ijsafzetting
Aan de windzijde van een berg wordt de wind gedwongen om tegen de berg op te stijgen. Van deze stijgwind kun je gebruik maken bij het bergvliegen. Aan de lijzijde moet je niet komen. 

Bij weinig wind gaat de luchtstroming met de helling omhoog en daalt aan de lijzijde. Bij meer wind kan de lucht de berghelling aan de lijzijde niet meer volgen en ontstaan er wervelingen. Bij een krachtige wind kan aan de lijzijde een rotor ontstaan (zie: 3.2.5 Golf). Bij harde wind vormt zich aan de lijzijde erg turbulente lucht. Reeds eerder is geschreven dat als het twee keer zo hard waait de turbulentie vier keer zo erg is. 

Een kom in een helling kan ook turbulentie veroorzaken. Bij een stevige wind ontstaat hier plotseling dalen en wegvallen van de snelheid. Daarom moet je langs berghellingen altijd met extra snelheid vliegen. 

Hoe steiler de helling en hoe sterker de wind, hoe groter de kans op turbulentie boven de top en op de plaats waar de helling met een knik omhoog gaat. De turbulentie kan hier nog weer versterkt worden als er op diezelfde plaatsen ook thermiek loskomt met stijgende en dalende lucht.

Ontwikkeling en effect van vallei-inversie
's Avonds en 's nachts koelen de berghellingen door uitstraling flink af. De afgekoelde lucht daalt, maar doordat dalende lucht ook 1 °C per 100 meter in temperatuur stijgt, ontstaat in het dal een inversielaag, die 's morgens eerst moet worden weggebrand. Door die inversielaag begint de thermiek 's morgens eerst op de hoger gelegen hellingen en pas na het verdwijnen van de inversielaag komt de thermiek ook op lagere hoogte los.

 

3.9.7 GEVAREN DOOR VERMINDERD ZICHT

  • Verminderd zicht door: neerslag, sneeuw, mist, nevel, rook, zon

Neerslag en sneeuw kunnen het zicht tijdens het vliegen behoorlijk verslechteren, daarom wordt het zweefvliegen bij een regenbui stilgelegd totdat de bui voorbij is. Voor de eerstvolgende start worden de kap en de vleugels droog gemaakt. Natte vleugels overtrekken veel eerder. Na een bui beslaat de cockpitkap vrij snel. Zorg eerst voor een schone kap en ga dan pas starten. Natuurlijk blaast de kap tijdens de start wel schoon als de ventilatie open staat,  maar bij een kabelbreuk op lage hoogte is de kap nog niet schoon geblazen en dan heb je juist een schone kap nodig om obstakels te kunnen ontwijken.

Zweefvliegen is alleen toegestaan als aan de zichtvoorschriften wordt voldaan. Mist, nevel, rook en de zon belemmeren het zicht. Zweefvliegen is in luchtruimklasse F en G (zie: 1.6 Luchtvaartnavigatie en vliegtuigoperatieuchtvaartnavigatie en vliegtuigoperatie) meestal toegestaan bij een horizontaal zicht van minimaal 1,5 km, vrij van de wolken en met zicht op de grond. Bij mist is het zicht minder dan 1 km en dan wordt er niet gevlogen. Bij zeemist die het land in trekt kan het voorkomen dat het zweefvliegveld niet meer te bereiken is. Je moet dan uitwijken naar een ander veld of buitenlanden.

Slecht zicht wordt extra slecht bij landen tegen de zon in. Het is dan moeilijker om obstakels en de juiste hoogte boven de grond in te schatten. Ook bij een sleepvlucht waarbij de sleepvlieger precies tegen de zon in vliegt, is het moeilijk om de juiste positie achter de sleepkist te houden. 

 

Samenvatting: Gevaarlijke vliegomstandigheden kunnen ontstaan door:

  • IJsafzetting op de vleugel: Vlieg je door de flarden van een wolk met onderkoelde waterdruppels, dan ontstaat ijsafzetting.
  • IJzel op de vleugel Vlieg je door die onderkoelde regen dan botsen de onderkoelde waterdruppels tegen het koude vliegtuig, bevriezen en er vormt zich een doorzichtige laag over de vleugel.
  •  IJsvorming:

    • verslechtert het profiel
    • verkleint de lift
    • verhoogt het gewicht
    • verstopt de pitot en de statische openingen
    • kan de rolroeren blokkeren.
  • Onweerswolken zijn enorme stapelwolken waarbij de onstabiliteit van de lucht tot grote hoogte doorgaat. De wolk groeit door tot de tropopauze waar de lucht opzij gedwongen wordt en een aambeeld gevormd wordt. We kunnen drie fasen onderscheiden:
    • Het groeistadium  De cumulus congestus groeit door en er vormen zich ijskristallen en het begin van neerslag elementen die door de sterke stijgwinden in de cumulus tot grote hoogte worden meegevoerd. 
    • Het volwassen stadium  De omlaag vallende half gesmolten sneeuw wordt weer omhoog gezogen en groeit verder aan tot hagel. Die vallen omlaag en worden een paar keer weer omhoog gezogen. Wanneer de hagelstenen naar beneden vallen, dan nemen ze koude lucht van grote hoogte mee naar beneden. De zeer koude dalende luchtstroom (downburst) stroomt langs de grond in alle richtingen uit en veroorzaakt een minikoufront. De uitstromende koude lucht gaat ook tegen de heersende wind in (windshear). Door de koude lucht stopt het stijgen in de wolk en de hagel valt, al of niet gesmolten als regen, op de grond. In dit volwassen stadium komen bij grote Cb's naast neerslag, zware windstoten en elektrische ontladingen voor. 
    • Het oplos stadium  Als het stijgen in de Cb helemaal gestopt is begint de oplos fase. De neerslag neemt af en wordt gelijkmatiger. De wolk lost verder langzaam op. 
  • Windshear (windschering) is een plaatselijke plotselinge verandering van windrichting en windsterkte. Komt voor bij onweer.
  • De gevaren onweer:

    • Blikseminslag (kabel 400 m bliksemaantrekker)
    • Draaiende wind, windstoten en turbulentie
    • Sterke windtoename en draaien van de windrichting (180°)
    • Zware neerslag, hagel, ijsafzetting 
    • Verlies van oriëntering en controleverlies omdat je in de wolk niets meer ziet
    • Wanneer je in de wolk gezogen wordt kans op bevriezing (-50 °C.)
    • Zuurstofgebrek
    • Zeer sterk stijgen en sterk dalen in de wolk
  • Een tornado is een wervelwind met omhoog wervelende vochtige lucht met snelheden van een paar honderd kilometer per uur.
  • Een windhoos is een snel draaiende kolom lucht die als een trechtervormige slurf soms onder een onweerswolk zichtbaar is.
  • Een waterhoos is een windhoos die boven een open water blijft.
  • Stofhozen, stofduivels (dust devils) en zandhozen zijn kleine wervelwinden die stof, bladeren, zand of hooi in een draaikolk mee omhoog voeren.
  • Gevaren bergvliegen
    • Bij harde wind vormt zich aan de lijzijde erg turbulente lucht. 
    • De wind gaat liever langs bergtoppen dan er overheen en dat zorgt ervoor dat tussen twee bergtoppen het extra hard waait en daar de turbulentie een stuk sterker is. 
    • Een onweersbui die in het ene dal hangt, kan in vijf minuten naar het volgende dal trekken. Een te laat opgemerkt naderend onweer in een dal of een dichttrekkend wolkendek kan de terugkeer naar het veld volledig blokkeren. 
    • Bij een krachtige wind kan aan de lijzijde een rotor ontstaan. 
    • Hoe steiler de helling en hoe sterker de wind, hoe groter de kans op turbulentie boven de top en op de plaats waar de helling met een knik omhoog gaat.
  • Gevaren door verminderd zicht: Zweefvliegen is alleen toegestaan als aan de zichtvoorschriften wordt voldaan. Mist, nevel, rook en belemmeren het zicht. Vooral bij landen tegen de zon.