Vorst aan de grond

In alle seizoenen van het jaar zijn er wel nachten dat het zover afkoelt dat er vorst aan de grond optreedt. De temperatuur op 10 centimeter boven de grond zakt dan onder de 0 graden Celsius terwijl de temperatuur op 1,5 meter hoogte per definitie boven het vriespunt is. Hoe kan er op deze kleine afstand zo een groot temperatuurverschil ontstaan?

Afkoeling van het oppervlak

Als de zon ‘s avonds ondergaat wordt het aardoppervlak niet meer verwarmd en begint het af te koelen. Het aardoppervlak koelt sneller af dan de lucht erboven. Lucht koelt namelijk relatief langzaam af, waardoor het bijvoorbeeld ook gebruikt wordt in isolatiemateriaal. De afkoeling wordt wel vertraagd door warmte die wordt aangevoerd vanuit de bodem, die nog relatief warm is van de vorige dag. De afkoeling van het oppervlak kan doorgaan tot net na zonsopkomst, daarna ontvangt het oppervlak weer genoeg zonnestraling om op te warmen. De laagste temperaturen worden dan ook meestal ’s ochtends rond zonsopkomst bereikt en dan kan dus ook vorst aan de grond voorkomen.

Geen menging van de lucht

Als de temperatuur van het aardoppervlak lager is dan die van de atmosfeer, vindt er warmtetransport plaats vanuit de lucht naar het oppervlak, waardoor de lucht kouder wordt. Koudere lucht is zwaarder dan warmere lucht en dus blijft deze koude lucht onder in de atmosfeer hangen. Doordat er koude lucht onderin en warme lucht bovenin de atmosfeer is, treedt er geen menging op tussen luchtlagen. De lucht onderin kan zodoende steeds verder afkoelen, waardoor er uiteindelijk op 10 centimeter hoogte vorst optreedt. De temperatuur op 1,5 meter is ’s nachts meestal hoger dan op 10 centimeter omdat de lucht op 1,5 meter niet in contact is geweest met het koude aardoppervlak.

Onder welke omstandigheden ontstaat vorst aan de grond?

Wind

Een stevige wind zorgt ervoor dat de atmosfeer verticaal goed gemengd wordt, hierdoor kan er nauwelijks een temperatuurverschil optreden tussen 1,5 meter en de 10 centimeter temperatuur. Dus enkel onder (bijna) windstille omstandigheden kan vorst aan de grond optreden.

Bewolking

Bewolking zorgt ervoor dat warmtestraling van het aardoppervlak weer wordt teruggekaatst, waardoor het oppervlak veel minder snel afkoelt. Alleen bij een heldere lucht is dus vorst aan de grond te verwachten.

Luchtvochtigheid

Wanneer de lucht erg vochtig is en dus een hoog dauwpunt heeft, gaat de lucht bij sterke afkoeling condenseren. Bij het condenseren komt warmte vrij, waardoor de lucht nauwelijks verder afkoelt. Droge lucht is dus van belang om vorst aan de grond te krijgen.

Gladheid

Vorst aan de grond kan zorgen voor wat gladheid op de weg. Als de temperatuur op 10 cm onder nul is, is de wegdektemperatuur ook onder het vriespunt. Dit kan zeker het geval zijn op objecten die geen warmte vanuit de bodem krijgen en dus extra snel afkoelen. Ze kunnen al bevriezen terwijl er nog nergens vorst aan de grond wordt waargenomen. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn bij bruggen en viaducten. Ook autoruiten kunnen al bevriezen terwijl er nog geen sprake is van vorst aan de grond. Een bevroren autoruit is dus de eerste indicatie van mogelijke gladheid. Kortom, ook zonder vorst aan de grond kan er alsnog sprake zijn van gladheid op de weg.