Nachtvorst: warmtebalans en weertypes
Vorstschade treedt op wanneer een bloem/vrucht zodanig veel warmte verliest dat de temperatuur in het weefsel onder een zekere kritische grens zakt.
Figuur 1 toont de warmtebalans van een bloemcluster tijdens een vorstnacht. De bloemcluster verliest warmte aan de lucht (convectieve warmteoverdracht, i.f.v. windsnelheid en luchttemperatuur) en aan de hemel (radiatieve warmteoverdracht, i.f. v. bewolking). De bloemcluster ontvangt warmte van de bodem (radiatieve warmteoverdracht, i.f.v. bodemtemperatuur, bodemconductiviteit, bodememissiviteit).
Figuur 1 - Schematische voorstelling van de warmtebalans van een bloem (Bron: pcfruit).
De weersomstandigheden tijdens de vorstnacht hebben een sterke invloed op de bovenstaande warmtebalans. Bij een heldere hemel verliezen de bloemen meer radiatieve warmte aan de hemel en zullen zij sterker afkoelen dan tijdens een bewolkte vorstnacht. Hierbij kan de temperatuur in de bloem zakken tot onder de luchttemperatuur. Tijdens een windstille vorstnacht stijgt de luchttemperatuur naarmate men hoger gaat: wanneer het aan de onderste gesteltakken op 0.5m hoogte -6°C is, kan de temperatuur op 1 m hoogte nog -4°C bedragen (Figuur 2). Dit verschijnsel genaamd ‘inversie’ zorgt ervoor dat vorstschade (bij windstille vorstnachten) ernstiger is aan de onderkant van de boom dan aan de top.
Figuur 2 - Luchttemperatuur ifv. hoogte bij windstilte (Bron: pcfruit).
Wanneer er op een boomgaard een sterke wind heerst, dalen de temperaturen meestal niet tot 0°C, omdat de wind de warme, hogere luchtlagen mengt met de koudere onderste luchtlaag. Steeds vaker is er echter ook sprake van windvorst (o.a. de ‘rampnacht’ van 19-20 april 2017 en de vorstnacht van 30-31 maart 2020): dit is een noord(-oostelijke) wind die gedurende een groot deel van de nacht aan windsnelheden rond 10 m/s waait en die een zeer koude lucht met zich meebrengt. In dit geval verliest de bloem veel warmte via convectie. De bloemen bovenin de boom raken al snel even ernstig beschadigd als deze onderin. De temperatuur van de bloem zelf zal niet dalen onder de omliggende luchttemperatuur, maar alle warmte die aangevoerd wordt door vorstbeschermingsmaatregelen (bv. vuurpotten, beregening) wordt te snel afgevoerd, waardoor de effectiviteit van deze systemen sterk afneemt.