Ontstaan wolken en neerslag

Waterkringloop

Er is een voortdurende uitwisseling van water tussen oceanen, atmosfeer, aardoppervlak en de dieprere ondergrond van continenten. Je kunt de weg die het water volgt zien als een kringloop van water. Hierin wisselen water, waterdamp en ijs elkaar af. De kringloop kan snel verlopen, als water uit de oceaan verdampt, wolken vormt en weer als neerslag terugvalt in de oceaan. Soms duurt de kringloop duizenden jaren, bijvoorbeeld als water voor een lange tijd ligt opgeslagen in een ''reservoir''. Voorbeelden  van zulke reservoirs zijn het diepe grondwater dat zich soms al eeuwenlang in de ondergrond bevindt en het landijs op de Zuidpool dat duizenden jaren geleden is gevallen.

Wolken ontstaan in vele gevallen in opstijgende lucht. Dat kan op een spontane manier maar gebeurt vaker op een geforceerde manier. Op een spontane manier ontstaan stapelwolken, vaak als vanaf de grond warmere lucht in thermiekbellen, met een snelheid tot wel 10 m/s (36 km/u), opstijgt in iets minder warme lucht. De relatief warme lucht in de bel is lichter en zal bij het opstijgen door de dalende druk steeds verder afkoelen, (ca. 10 °C per kilometer hoogte). Hierdoor stijgt de relatieve vochtigheid van de lucht in die bel naar 100%; immers koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warmere. Vanaf 100% condenseert de waterdamp op zeer kleine stofdeeltjes. Vanwege de enorme aantallen zijn de minuscule druppeltjes (0,001 - 0,1 mm doorsnede) toch zichtbaar: we zien het wit van de wolk. De druppeltjes vallen (heel) langzaam (van 1 cm/uur tot 1 m/uur) tegen de omhoogstromende lucht in van de wolk. De wolk zelf valt alleen als de luchtvochtigheid van een samenhangende vochtige luchtstroming ook op de grond boven de 100% blijft. Dit fenomeen is in de bergen waar te nemen.

Veel wolken ontstaan door opglijding en afkoeling van een warme luchtlaag tegen een koudere laag. Dit gebeurt op grootschalige wijze bij fronten die we vooral in de omgeving van een lagedrukgebied vinden. Daarnaast kunnen wolken ontstaan door zeer langzame stijging van lucht boven grote oppervlakken, door afkoeling van lucht die over een koud oppervlak stroomt (bijvoorbeeld na een periode van winterse kou waarbij het aardoppervlak sterk is afgekoeld), door verdamping uit een onderliggend wateroppervlak of door menging met andere lucht. Op deze wijzen ontstaat dikwijls lage bewolking.