Zomer zit nog in de grond. Houdt die eerste gladheid tegen?

Foto boven: Een door bevriezing en rijp gladde spoorwegovergang in Meteren - Ab Donker

Ook als de herfst bovengronds steeds duidelijker voelbaar wordt, zit er in de grond onder onze voeten nog warmte van de zomer. Die warmte helpt de bodem en veel wegen tijdens koude nachten op temperatuur te houden. Toch kan het oppervlak al bevriezen terwijl het daaronder nog behoorlijk warm is. En een droge bovenlaag kan de aanvoer van warmte vanuit de diepte bemoeilijken.

Het is een heldere herfstochtend. Op het gras ligt een dun laagje rijp en de autoruiten moeten voor het eerst worden gekrabd. De thermometer aan de muur geeft nog een temperatuur boven nul aan. Op straat lijkt ondertussen weinig aan de hand: het asfalt is gewoon donker en wat nat, zonder zichtbare tekenen van ijs.

Een door bevriezing en rijp gladde spoorwegovergang in Meteren - Ab Donker

Het zijn verschillen die we in het najaar regelmatig tegenkomen. De lucht, het gras, een autoruit en het wegdek hebben ieder hun eigen temperatuur. En daarbij speelt iets mee wat we niet kunnen zien: de warmte die tijdens de zomer in de bodem is opgeslagen.

Advertentie

De grond heeft een geheugen

Tijdens de lente en de zomer verwarmt de zon het aardoppervlak. Een deel van die warmte dringt geleidelijk dieper de bodem in. De bovenste centimeters reageren snel: overdag worden ze warmer, in de nacht koelen ze weer af. Hoe dieper je komt, hoe kleiner die dagelijkse schommelingen worden.

Ook het verloop van de seizoenen dringt met vertraging naar beneden door. Het KNMI meet in De Bilt de bodemtemperatuur tot op een meter diepte. De temperatuur daar bereikt gemiddeld pas halverwege augustus zijn hoogste waarde, ongeveer twee weken later dan vlak onder het oppervlak. Bovendien is het verschil tussen zomer en winter op die diepte kleiner.

Als de dagen korter worden en de zon aan kracht verliest, begint het oppervlak af te koelen. Dieper in de grond blijft het voorlopig warmer. Daardoor keert de richting van het warmtetransport om: warmte stroomt nu vanuit de diepere lagen naar de koelere grond erboven.

De bodem heeft zo een geheugen. Een koude nacht wist de zomer daarbij niet meteen uit.

Advertentie

Hoe lang blijft die warmte zitten?

Hoe snel de grond zijn zomerwarmte verliest, hangt af van de diepte waarop je kijkt en van het weer. Er bestaat geen vaste termijn waarna de warmte ‘op is’.

De bovenste centimeters van de bodem kunnen tijdens één heldere nacht al flink afkoelen. Dieper verloopt de verandering veel geleidelijker. Daar wordt vooral het seizoensverloop zichtbaar: gedurende de herfst koelt de grond verder af, terwijl de diepere lagen warmte aan de bodem erboven blijven afstaan. Volgens de gemiddelde jaarcyclus van het KNMI zijn die diepere lagen vanaf de herfst tot aan het begin van de lente warmer dan de toplaag.

Een reeks koude dagen en nachten laat de kou steeds verder doordringen. Zacht weer kan die afkoeling afremmen. Ook de bodemsoort, begroeiing en het vochtgehalte hebben invloed op de snelheid waarmee warmte in de bodem wordt opgeslagen en weer afgegeven.

Het is dus een geleidelijk proces, waarin iedere weersperiode een volgend zetje geeft.

Droogte verandert de warmtebuffer

Juist het vochtgehalte maakt de droogte van nu interessant. Water kan veel warmte opslaan. Een vochtige bodem bevat bij dezelfde temperatuur daarom meer warmte dan een vergelijkbare droge bodem. Om hem één graad te laten afkoelen, moet meer energie verdwijnen.

Daarnaast geleidt vochtige grond warmte doorgaans beter. Water helpt om de warmte tussen de bodemdeeltjes over te dragen. Als de grond uitdroogt, raken meer poriën met lucht gevuld. Die lucht geleidt warmte slecht, waardoor de aanvoer vanuit diepere lagen wordt bemoeilijkt.

Een droge bovenlaag kan daardoor tijdens een heldere nacht sterk afkoelen, ook als het daaronder nog warm is. De warmtevoorraad is wel aanwezig, maar bereikt het oppervlak minder gemakkelijk. Dit betekent overigens niet dat de hele bodem sneller afkoelt. De droge bovenlaag kan de diepere grond ook isoleren en zo het warmteverlies vanuit die diepte afremmen. Bovenin kan het al koud zijn, terwijl de zomer dieper in de bodem dus nog voortleeft.

Het oppervlak kan al onder nul komen

Tijdens een heldere nacht verliest het aardoppervlak warmte door uitstraling. Als er weinig wind staat, wordt de afgekoelde lucht vlak boven de grond bovendien maar beperkt gemengd met warmere lucht erboven.

Daardoor kan het gras al een temperatuur onder nul bereiken terwijl de luchttemperatuur op de gebruikelijke meethoogte nog positief is. Ook een autoruit kan door uitstraling voldoende afkoelen om te bevriezen. Voor rijp of ijs moet uiteraard ook vocht aanwezig zijn.

De warmte uit de ondergrond werkt die afkoeling tegen. Maar of dat voldoende is, hangt van de balans af: hoeveel warmte verdwijnt aan het oppervlak en hoeveel komt er van onderaf en uit de lucht voor terug?

Dit verklaart ook waarom de eerste rijp niet betekent dat meteen ook alle wegen glad zijn.

Wegen hebben hun eigen warmtevoorraad

Ook een weg zelf slaat warmte op. Daarbij gaat het om het asfalt, de fundering en de ondergrond samen. Tijdens een koude nacht kan warmte vanuit die lagen naar het wegdek stromen en helpen voorkomen dat de temperatuur onder nul zakt. Dat werkt vooral goed aan het begin van het koude seizoen, als er in de bodem nog voldoende restwarmte aanwezig is.

Een weg is wel een ander systeem dan een grasveld. De laagopbouw, gebruikte materialen, ligging en blootstelling aan zon en wind bepalen mede hoe snel het wegdek afkoelt. Het effect van een droge bodem kunnen we daarom niet rechtstreeks vertalen naar een even groot effect op de temperatuur van het asfalt.

Bruggen en viaducten verdienen extra aandacht. Hun wegdek heeft geen diepe bodem direct eronder die warmte kan blijven aanvoeren. Ook aan de onderzijde wisselen ze warmte uit met de lucht. Daardoor kunnen ze onder geschikte omstandigheden eerder bevriezen dan een weg die op de grond ligt. Voor daadwerkelijke gladheid blijft vocht de tweede voorwaarde. Een wegdek onder nul hoeft niet glad te zijn als het droog blijft. Omgekeerd kunnen regen, mist of dauw precies het vocht leveren dat tijdens een koude nacht bevriest.

De zomer biedt bescherming, maar niet overal

De opgeslagen zomerwarmte helpt de bodem en veel wegen dus door de eerste koude nachten heen. Die buffer neemt geleidelijk af naarmate de herfst vordert.

Hoeveel bescherming hij biedt, verschilt van plaats tot plaats. Een droge bovenlaag kan de warmteaanvoer beperken. Een brug mist de diepe ondergrond als warmtebron. En tijdens een heldere, rustige nacht kan het oppervlak de komende weken al eens onder nul komen, terwijl het enkele centimeters lager nog ruim boven het vriespunt is.