Je hoort weleens dat geen twee sneeuwvlokken hetzelfde zijn. Hoe komt dat? En hoe zet je kennis hierover in bij het voorspellen van het weer en het klimaat?
Beeld je een sneeuwvlok in. Wat zie je voor je? Waarschijnlijk iets dat lijkt op een kristal met zes uitsteeksels. Dat was precies het beeld dat de beroemde natuurkundige Johannes Kepler lang geleden van sneeuwvlokken had. In 1611 gaf hij zijn vriend Wacker von Wackenfels als nieuwjaarscadeau een verhandeling over dit onderwerp.
Maar die zestakkige vorm is lang niet de enige vorm die sneeuwvlokken kunnen aannemen. Ze kunnen er ook uitzien als een kegel, een naald of simpelweg een vormeloze blob. Vanwege die verscheidenheid trok meteoroloog Wilson ‘Snowflake’ Bentley honderd jaar geleden al de conclusie dat geen twee sneeuwvlokken hetzelfde zijn. Klopt dat?
Bouwsteentjes
Nina Maherndl doet aan de TU Delft onderzoek naar sneeuwvlokken. Volgens haar zijn die inderdaad allemaal uniek, al hangt het een beetje af van wat je onder een sneeuwvlok verstaat. “Sneeuwvlokken ontstaan in wolken als ijskristallen”, zegt ze. “Je kunt je dus allereerst afvragen: is elk ijskristal uniek?”
Voor grote ijskristallen geldt dat wel: die hebben allemaal een eigen structuur. Heel kleine ijskristallen zijn echter een stuk lastiger uit elkaar te houden. “Daarbij kunnen we vaak met het blote oog geen verschil zien, zelfs niet met een vergrote afbeelding”, zegt Maherndl.
Grote ijskristallen hebben allemaal een eigen structuur, maar kleinere kristallen zijn moeilijker uit elkaar te houden.
vad_7, via Freepik.comHoewel hun bouwsteentjes soms dus identiek lijken, zijn de vlokken die uiteindelijk op de grond terechtkomen wel allemaal anders. “Die bestaan uit tientallen tot wel honderden ijskristallen. Die zijn op zichzelf al bijna allemaal uniek, dus de grote sneeuwvlokken zijn dat zeker”, zegt Maherndl.
IJshoorn en lolly
Hoe komt het dat er zoveel variatie is? De vorm van een sneeuwvlok hangt af van de omstandigheden waaronder ijskristallen in wolken groeien – met name de temperatuur en de luchtvochtigheid. “Als die een heel klein beetje verschillen, krijg je al een andere vorm”, zegt Maherndl. “Daarnaast kunnen de ijskristallen elkaar in de wolk op verschillende manieren tegenkomen. Als er veel turbulentie is, blijven ze waarschijnlijk onder andere hoeken aan elkaar plakken dan wanneer ze gewoon recht naar beneden vallen.”
En dus kunnen sneeuwvlokken de vorm krijgen van onder andere een zuil, een ijshoorn en zelfs een lolly. In een poging de boel te ordenen, kwamen Japanse wetenschappers tot wel 121 verschillende categorieën van sneeuwkristallen. Van alles is mogelijk – zolang je maar uitgaat van de zestakkige basisstructuur van het ijskristal.
Regenradars
Afgelopen winter kwamen de sneeuwvlokken in Nederland meermaals flink uit de hemel vallen. Voor Maherndl, geboren Oostenrijkse, was dat niet zo bijzonder, maar bij ons gebeurt dat zelden. Toch is onderzoek naar sneeuwvlokken ook relevant voor ons land. Het houdt namelijk verband met een weersverschijnsel dat we hier maar al te goed kennen, vertelt Maherndl. “In Europa komt het grootste deel van de regen uit wolken met ijskristallen. De meeste regendruppels beginnen min of meer als sneeuwvlokken. Tijdens hun val smelten die.”
Maherndls onderzoek kan daarom op termijn leiden tot betere regenradars. “Ik bestudeer hoe ijskristallen ontstaan, groeien en vallen. Dat is allemaal van invloed op de neerslag die uit de wolk komt. Hopelijk kunnen mijn inzichten in de toekomst worden meegenomen in modellen die de neerslag voorspellen. Die modellen bevatten nu nog vaak sterk vereenvoudigde voorstellingen.”
Door te bestuderen hoe ijskristallen ontstaan, groeien en vallen, kan je waarschijnlijk ook andere neerslag beter voorspellen.
bortescristian, via Freepik.comWolkweerkaatsing
Inzicht in sneeuwvlokken kan niet alleen het weer van morgen helpen voorspellen, maar ook het klimaat op lange termijn. “Het gedrag van ijskristallen in wolken is van invloed op de hoeveelheid zonlicht die zulke wolken weerkaatsen. Dat moeten we meenemen in klimaatmodellen”, zegt Maherndl.
Alleen stuit je dan op het aloude probleem: elke sneeuwvlok is uniek. Je moet in zo’n klimaatmodel dus eigenlijk elke vlok afzonderlijk meenemen, maar dat zou veel te veel rekenkracht vereisen. Maherndl: “We moeten een haalbare manier vinden om wolken realistisch weer te geven. Daar moet nog veel werk voor worden verzet, door een enorme wetenschappelijke gemeenschap. Maar we boeken zeker vooruitgang.”