RijpVormt zich bij negatieve temperaturen en is een rechtstreekse overgang van waterdamp naar
ijs. Het mag niet verward worden met rijm, een overgang van druppeltjes naar ijs. Rijp bevat witte ijskristalletjes waarin veel lucht zit, waardoor het een ruw en harig uitzicht krijgt. Het is ook mogelijk dat de waterdamp zich eerst omzet in
dauw, die daarna bevriest.
RijmBestaat hoofdzakelijk uit kleine ijskristalletjes. Het ontstaat wanneer (onderkoelde) fijne druppeltjes (mist, nevel of wolkendruppeltjes), na contact met een bevroren oppervlak, overgaan naar ijs. De druppeltjes spreiden zich, net zoals bij aanvriezende regen, over het oppervlak uit, maar omdat ze zo klein zijn vermengen ze zich sterk met de lucht zodat hun voorkomen witachtig, poreus wordt (ijzel is "doorzichtiger"). Rijm wordt in de eerste plaats gevormd op voorwerpen en oppervlakken die gericht zijn naar de wind. Rijmplekken vormen zich bij voorkeur op bruggen. De reden waarom bruggen zo gevaarlijk zijn, is dat zij afkoelen aan twee zijden. Een weg of in het algemeen de grond verliest enkel warmte door uitstraling via de bovenzijde zodat hij langer zijn warmte behoudt.
IJsplekkenOntstaan wanneer water op de grond bevriest. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren wanneer een sneeuwlaag overdag smelt en dit water 's nachts opnieuw aanvriest. Het is ook mogelijk dat er overdag een regen- of buienzone voorbijtrekt en het daarna snelt opklaart met 's nachts vriestemperaturen.
IJsplekken mogen niet verward worden met ijzel. IJzel, of beter gezegd aanvriezende regen, is een neerslagvorm. Beiden kunnen uiteraard zeer gladde wegen veroorzaken.
Aanvriezende regenOnder aanvriezende regen verstaat men regendruppels of motregen die vallen op een bevroren aardoppervlak. Wanneer deze vloeibare druppels bij het contact bevriezen wordt een ijslaagje gevormd dat men ijzel noemt. IJzel is dus een gevolg is van aanvriezende neerslag.
IJzelBij ijzel is het temperatuursverloop in de luchtlagen nabij de grond speciaal. De temperaturen in de onderste luchtlaag zijn negatief (bv. van 0 tot 700 m hoogte). Daarboven ligt dan een warmere luchtlaag met positieve temperaturen (bv. van 700 tot 1500 m hoogte). Er is dus sprake van een
temperatuurinversie. Hogerop wordt de temperatuur dan weer negatief. Op enkele km hoogte wordt er sneeuw gevormd. Wanneer deze sneeuw valt door de positieve luchtlaag gaat hij smelten. Deze regendruppels vallen daarna door de koude onderste laag waardoor ze onderkoeld geraken. Bij contact met het bevroren aardoppervlak ontstaat dan ijzel. IJzelsituaties kunnen voorkomen op het einde van een lange koudeperiode. De naderende warme lucht zal eerst in de hoogte doordringen (warmfront) omdat de koude grondlaag hardnekkig lang kan blijven "plakken". Indien de temperaturen in de hoogte overal negatief zouden zijn, sneeuwt het.
IJsregenIJsregen, ook wel ijskorrels genoemd, is een neerslagvorm met een ijskern en daaromheen een vloeibaar laagje. Dit water kan, net zoals bij aanvriezende regen, uitvloeien op een bevroren ondergrond en een ijslaag (dus ijzel) vormen. Soms is het vloeibare gedeelte beperkt en valt de neerslag als "ronde knikkertjes" die opspringen en kunnen wegrollen. De korrels hebben een diameter van maximaal 5 mm. Meestal is ijsregen goed transparant. Hierdoor is het te onderscheiden van
korrelhagel. Het verticale temperatuursverloop is speciaal bij ijsregen, met in de hoogte een positieve laag (bijvoorbeeld op 1,5 km hoogte). In feite gelijkt dit profiel zeer goed op situaties met aanvriezende regen, maar daar smelt het ijs volledig tot waterdruppels. Bij ijsregen is die positieve laag minder dik, zodat er nog een bevroren kern overblijft. Het is ook mogelijk dat de korrels toch volledig smelten, maar dat de onderste negatieve laag zo dik of koud is dat de regendruppels opnieuw bevriezen tot ijskorreltjes.
IJshaar
IJshaar of haarijs is een zeldzaam natuurlijk verschijnsel waarbij een haarachtige, wollige ijsstructuur ontstaat op dood en nat kernhout, dus niet op de bast, van loofbomen. IJshaar kan ontstaan als de luchttemperatuur even onder het vriespunt ligt. In het hout komen
schimmels voor en bij de
stofwisseling van deze schimmels komt onder andere water vrij dat door zeer kleine openingen in het hout (
houtstralen) naar buiten wordt geperst. Het naar buiten geperste water bevriest tot een haarachtige structuur. Een hoge luchtvochtigheid is noodzakelijk voor de succesvolle vorming van ijshaar zodat het naar buiten geperste water niet kan verdampen en voor bevriezing beschikbaar blijft. Zolang de schimmels water blijven produceren en de klimatologische omstandigheden gunstig blijven, kan ijshaar aan blijven groeien. Als de luchttemperatuur te laag wordt, daalt de stofwisseling van de schimmels tot zo'n laag niveau dat er onvoldoende water geproduceerd wordt. De schimmel die voorkwam in het hout van alle proeven was de
Rozeblauwig waskorstje (Exidiopsis effusa). IJshaar is zeer teer en smelt na aanraking direct weg. Als ijshaar aan zonlicht wordt blootgesteld, zal het snel
sublimeren en verdwijnen. IJshaar is daarom 's morgens vroeg of alleen op schaduwrijke plaatsen te vinden.
Naaldijs
Naaldijs is een natuurfenomeen dat zich voordoet wanneer de temperatuur van de bodem net boven 0°C en de temperatuur van de lucht net onder 0°C ligt. Door
capillaire werking wordt grondwater naar het oppervlak gebracht, alwaar het door de koude lucht bevriest tot naaldvormige
ijskristallen. De kristallen kunnen een lengte van enkele centimeters bereiken. Omdat water uitzet bij bevriezen, kunnen er scheuren in de bodem ontstaan. Op hellingen kan hierdoor afschuiving van de bodem optreden. Naaldijs moet niet verward worden met ijsnaalden.
IJsnaalden zijn een vorm van neerslag; deze is heel fijn van structuur, bijna onzichtbaar.
IJsbloemen
IJsbloemen zijn afzettingen van ijskristallen die vanwege hun vorm met bloemen vergeleken worden. Het gaat om een specifieke vorm van ruige rijp. IJsbloemen vormen zich op dunne vensterruiten als de buitentemperatuur onder het
vriespunt (0°C) daalt, de
luchtvochtigheid in de kamer hoog is, de ruit een geringe warmte-isolerende werking heeft en zich bovendien groeikernen (bijvoorbeeld in de vorm van stofdeeltjes of krasjes) op het glas bevinden die kristallisatie van water mogelijk maken. Warme kamerlucht die in contact komt met de ruit koelt af. Hierdoor neemt de relatieve luchtvochtigheid toe, omdat koudere lucht minder waterdamp kan bevatten dan warmere lucht. Wanneer de relatieve luchtvochtigheid een waarde van 100% bereikt, is de lucht verzadigd. Bij verdere afkoeling zal waterdamp die niet meer kan worden opgenomen gaan rijpen en zullen tegen de ruit ijskristallen worden gevormd. Deze ijskristallen vormen op hun beurt weer uitstekende secundaire groeikernen waardoor ijsbloemen zich in typisch
dendritische structuren kunnen uitbreiden. Naarmate er meer waterdamp rijpt, worden ijsbloemen groter, totdat deze uiteindelijk de hele ruit kunnen bedekken. Doordat de meeste vensters tegenwoordig zijn gemaakt van dubbel glas, waarvan de binnenkant veel minder afkoelt, komen ijsbloemen minder vaak voor dan vroeger. Tegen de vensters van vliegtuigen vormen zich nog wel geregeld ijskristallen. Ook op de ruiten en de gelakte delen van auto's kunnen zich ijskristallen vormen wanneer de omgevingstemperatuur onder de 0 °C daalt.
Aanvriezende mist
Wanneer onderkoelde druppeltjes van een mistlaag in contact komen met bevroren voorwerpen of oppervlakken, spreken we van aanvriezende mist. Onderkoelde druppeltjes zijn de fijne mistdruppeltjes die ook bij negatieve temperaturen (tot zelfs -10 graden) nog vloeibaar blijven. Pas wanneer ze in contact komen met een voorwerp, gaan ze bevriezen en rijm vormen.
Het vorstgetal van IJnsenHet vorstgetal (V) van F. IJnsen, berust op de aantallen dagen met bepaalde thermische eigenschappen, die in De Bilt (Nederland) voorkomen in de maanden november t.m. maart. Dit zijn de aantallen
vorstdagen (v),
ijsdagen (y) en
zeer koude dagen (z). Er is sprake van een vorstdag wanneer de minimumtemperatuur negatief is. Een ijsdag is een vorstdag waarin ook de maximumtemperatuur negatief is. Als Tn<−10°C (strenge vorst) spreekt men van een zeer koude dag. De aantallen ijsdagen en zeer koude dagen zijn dus deelverzamelingen van het aantal (de verzameling) vorstdagen. Uit de frequentieverdelingen vanaf 1851 van deze drie variabelen te De Bilt zijn voor alle drie {v, y en z} een onder- en bovengrens vastgesteld. De ondergrenzen bedragen 0 en de bovengrenzen hebben een overschrijdingskans van 0.3 tot 0.7 %. Voor {v} is de bovengrens: 110 (v² = 12100), voor {y}: 50 en voor {z}: 30. Per variabele zijn 100/3 punten tussen onder- en bovengrens verdeeld. Bereikt elke variabele zijn bovengrens, dan bedraagt het vorstgetal V=100 en voor de ondergrenzen geldt: V=0. Op basis hiervan is de volgende formule voor het dimensieloze Vorstgetal (V) afgeleid:
V = (v² : 363) +(2y : 3) + (10z : 9)
Het aantal vorstdagen (v) is bij benadering normaal verdeeld en in de formule gekwadrateerd om te bewerkstelligen dat de verdelingen van de drie variabelen globaal van dezelfde vorm zijn (rechtszijdig scheef). Deze formule geldt expliciet voor De Bilt omdat de frequentieverdelingen van de drie variabelen van dat weerstation er aan ten grondslag liggen. Toepassing van deze formule op andere plaatsen leidt daarom tot zinloze resultaten. Als verwachtingswaarde (een soort gemiddelde) heeft het vorstgetal een geldigheid voor een gebied dat ten minste geheel Nederland beslaat. Door die eigenschap zijn de vorstgetallen en de daarvan afgeleide indices geschikt om winters in te schatten uit historische bronnen, zoals oude kronieken e.d., welke meestal niet afkomstig zijn van één bepaalde locatie.
Indeling van de vorstgetallen (V) in categorieën (indices Cv), benamingen en vaststelling van de frequenties (f, 1707-1990) alsmede de vorstgetallen van de 10 strengste en zachtste winters (resp. A en B) vanaf 1707 en de vorstgetallen vanaf 2001 (De Bilt)