Weerweetje - Hoe ontstaat vorst?

Wanneer er vorst heerst daalt de de temperatuur onder de 0 graden. Water of regendruppels kunnen bevriezen. Als het lang koud blijft bevriest een wateroppervlak zelfs helemaal.

Grondvorst betekent dat de temperatuur nabij de grond (meestal vijf centimeter boven het aardoppervlak) onder het vriespunt zakt. Als de luchttemperatuur op twee meter hoogte onder de 0 graden komt, spreken we van vorst. Daarbij wordt er onderscheid gemaakt:

Wanneer de minimum temperatuur gedurende de dag onder de nul graden blijft, spreekt men officeel van een vorstdag. Wanneer de maxima ook onder de nul graden liggen, spreekt men officieel van een ijsdag.

Tijdens windstille nachten en stabiele hogedruksituaties, wanneer droge lucht vanuit de noordelijke breedtegraden aangevoerd wordt, kan het aanzienlijk afkoelen. Vooral in gebieden buiten de bebouwde kom dalen de temperaturen snel omdat er geen luchtuitwisseling plaatsvindt met de omgeving. De koude, zware lucht zinkt en door de zogenaamde warmtestraling wordt het kouder en kouder. Dit wordt ook wel stralingskou genoemd.

Omdat de lucht aan de grond meer afkoelt dan de lucht erboven, komt daar het eerst vorst voor. Zeker in de wintermaanden is dit voldoende wanneer poollucht vanuit Siberië of Scandinavië ons aandachtsgebied bereikt. Dit is koud genoeg om ijsdagen te veroorzaken.

Een betrouwbare voorspelling van grondvorst is vooral belangrijk in de landbouw, aangezien late vorst in het voorjaar aanzienlijke schade kan toebrengen aan gevoelige planten, fruitbloesems en zaailingen. Want als een bloem of knop doodvriest, kan er geen vrucht ontstaan. Als er sprake is van een langere periode met vorst, kan de grond ook bevriezen. Dan sterven er ook veel dieren in de bovenste bodemlagen. Weggebruikers vrezen voor de gladde wegen als het vriest, of in het ergste geval tijdens ijzel. Daarnaast, kunnen er ook waterleidingen bevriezen. Dit gebeurt doorgaans wanneer het water stilstaat. Omdat ijskoud water zich uitzet, kan dit proces zelfs de leiding laten barsten.

Er zijn verscheidene maatregelen die boeren treffen om de landbouw te beschermen tegen vorst:

Een geschikte helikopter vliegt langzaam over wijngaarden waar er kans is op matige vorst. De resulterende luchtturbulentie blaast warmere luchtlagen van enkele meters hoogte naar de grond en verwarmt zo de wijnstokken. De temperaturen kunnen met zeven graden stijgen. De helikopter moet echter meerdere keren over de desbetreffende gebieden vliegen om het effect in stand te houden.

Wijnboeren gebruiken de hitte van de vlammen ze in de wijngaarden om de wijnstokken te beschermen tegen de lage temperaturen. Vooral de toppen van de wijnstokken worden bedreigd. Slechts een paar uur vorst is voldoende om de druivenoogst ernstig te beschadigen.

Deze methode werkt op dezelfde manier als kunstmatige irrigatie, alleen zijn de waterdruppels veel kleiner. Het bereikt een effect vergelijkbaar met dat van echte mist, waarvan de fijne waterdruppeltjes thermische energie opslaan en zo voorkomen dat de lucht verder afkoelt. Hiervoor worden rookkaarsen en rookmachines gebruikt. Besproeien is echter alleen geschikt bij stralingskou en als de plantage volledig verneveld is.

Sommige wijntelers verbranden ook stro tussen de wijnstokken. De rook van de branden moet de wijnstokken beschermen tegen vorst. Door de rook stijgt de temperatuur op de grond met één à twee graden.

Vorst tijdens de lente kan de tere scheuten en bloemen van veel fruitbomen vernietigen. De plantages worden daarom vaak besproeid met water om dit tegen te gaan. Bij deze vorm van vorstbescherming wordt gebruik gemaakt van de effectieve eigenschappen van het water: Bovenal dat het energie afgeeft wanneer het overgaat van vloeibaar naar vast. Het water koelt af en bevriest, terwijl de omringende lucht een beetje opwarmt. Per liter water komt er 335 kilojoule energie vrij tijdens de overgang naar ijs. Deze warmte wordt ook wel kristallisatiewarmte genoemd.

Als er constant water van buitenaf op de reeds bevroren takken wordt gesproeid, houdt dit het bevriezingsproces gaande. De temperatuur in de bevroren fruitboomdelen, dus op de takken, knoppen en bloemen, blijft op 0 graden en beschermt zo de bloemen tegen bevriezing, omdat ijs geen goede warmtegeleider is en daardoor warmteverlies tegengaat.