(Paragraaf 2.4.3)
In een stabiele omgeving worden sterke winden die loodrecht op een barrière (zoals een berg) waaien, gedwongen om aan de loefzijde op te stijgen en langs de benedenwindse hellingen af te dalen. De verstoorde luchtstroom begint te oscilleren in een reeks golven terwijl hij stroomafwaarts beweegt, waardoor berggolven worden gegenereerd.
Als de golven in wezen stationair blijven terwijl de lucht er doorheen beweegt, worden ze niet-turbulente stationaire of staande golven genoemd (en ook wel ingesloten lijgolven). Wanneer de lucht voldoende vochtig is, kunnen orografische wolken verschijnen in de opstijgende lucht bij de golftoppen (figuur 5). Zij vormen zich meestal boven of benedenwinds van bergketens, en blijven stationair, gewoonlijk gedurende enkele uren (zelden langer dan een dag).
Voor een waarnemer op de grond bewegen deze wolken zeer langzaam, of zelfs helemaal niet, hoewel de wind op wolkenniveau sterk kan zijn. In bepaalde gevallen wordt de snelheid van de wind verraden door markeringen in de wolk, bijvoorbeeld door afzonderlijke elementen die zich van het ene uiteinde van de wolk naar het andere verplaatsen. Deze lenticularis-vormige wolken, geproduceerd door berggolven, zijn een indicatie van sterke winden in stabiele middenlagen van de atmosfeer. Zij produceren geen neerslag.
Figuur 5. Berggolven
Soms planten deze golven zich over lange afstanden voort in “luwe golftreinen”, zodat de effecten ook op grote afstand voelbaar kunnen zijn. Men kan ze zien georiënteerd in lange stroken parallel aan de bergketen, met regelmatige tussenpozen van verscheidene kilometers (figuur 6).
Op satellietbeelden vormen ze een stroomlijnpatroon.
Figuur 6. Satellietbeeld van luwte-golftreinen (A = uitlijning van de waaier; B= windrichting)
Golfwolken kunnen ook op verschillende niveaus tegelijk verschijnen. Vaak verschijnen boven de heuvel of berg één of een stapel van meerdere orografisch gevormde lenticulariswolken, soms iets bovenwinds of benedenwinds. De orografische invloed op de luchtstroming kan aanzienlijk zijn op niveaus die vele malen hoger liggen dan de niveaus van de toppen of kammen, en zelfs de stratosfeer bereiken (figuur 7).
Figuur 7. Trapped lee waves
In brede bergruggen, wanneer er een hoge atmosferische stabiliteit is door een diepte van de atmosfeer en een duidelijke windschering boven de bergtop, kunnen verticaal voortplantende golven voorkomen waarbij de energie zich naar boven voortplant. Deze golven worden “untrapped lee waves” genoemd en de cirriforme wolk die door orografische invloed wordt gevormd (figuur 8) wijst op turbulentie nabij de top van de troposfeer. Soms reiken de golftoppen voorbij het hoge niveau tot in de stratosfeer.
Figuur 8. Verticaal voortplantende golf
Waar er een duidelijke kloof (foehn gap) is tussen de heuvel en de wolk, zal de turbulentie waarschijnlijk hevig zijn. Waar er geen duidelijke kloof is tussen de heuvel en de wolk, zal de turbulentie waarschijnlijk zwak zijn.
Hoewel de bewolking een signatuur wordt van luchtbeweging en turbulentie, gebeurt dit soms zonder visuele indicatoren. Heldere luchtturbulentie komt vaak voor nabij de tropopauze als gevolg van verticaal voortplantende golven in droge omstandigheden.
Op bepaalde momenten kan de amplitude van berggolven hoge waarden bereiken, en de golfenergie plant zich voort naar beneden onmiddellijk bovenwinds van de bergrug, waardoor belangrijke weergebeurtenissen ontstaan zoals brekende golven, sterke tot extreme turbulentie, rotors, en schadelijke downslope windstormen aan de lijzijde van een bergbarrière.
Onder de lijgolfwolk, in de onderste lagen, kan zich een grote wervelende wervelwind met horizontale assen vormen (Figuur 9). Indien de opstijgende lucht van deze grote stationaire wervel voldoende afkoelt, kan in het bovenste deel een wolkenband verschijnen die “rotorwolk” (rolwolk) wordt genoemd. Rotor- of rolwolken wijzen op een gebied van hevige turbulentie aan of nabij het aardoppervlak, met oppervlaktewinden van zeer variabele richting en/of snelheid, en vormen dus een gevaar voor de luchtvaart.
Figuur 9. Rotorwolk