Bui
Een bui is een klein (10 km) weersysteem in onstabiele lucht. Het is een lokale stijging van lucht.
Structuur van een bui
Een bui ontstaat doordat de lucht instabiel is. De instabiliteit is een Rayleigh-Taylor instabiliteit. De potentiële temperatuur neemt af met de hoogte waardoor lucht die van onder af opstijgt omringt wordt door koelere (dus zwaardere) lucht en dus verder blijft stijgen totdat het bij een luchtlaag aankomt waar de potentiële temperatuur hoger is. Het hoogste punt waar dit kan gebeuren is in de tropopauze, waar een inversie begint die doorloopt tot 80 km hoogte. Ook een grotere hoeveelheid vocht verkleint de dichtheid, aangezien waterdamp bij dezelfde druk lichter is dan lucht. Lucht stijgt dus op wanneer die vochtiger en/of warmer is dan de omringende lucht.
Wanneer lucht stijgt, komt het in lagere druk terecht en gaat dus expanderen. Daarbij verricht de lucht arbeid op de omringende lucht en koelt dus isentropisch af. Wanneer de lucht blijft stijgen, zal de lucht steeds verder afkoelen totdat de dampdruk van het water in de lucht gelijk is geworden aan de verzadigde dampdruk bij die temperatuur. Het water zal dan gaan condenseren. Hierbij komt latente warmte vrij waardoor de lucht nog warmer wordt. Tegelijk neemt de dichtheid toe door de aanwezigheid van druppels. Een mist is nu eenmaal zwaarder dan alleen het gas van die mist. Blijft de lucht stijgen, dan blijft er ook water condenseren totdat het water allemaal gecondenseert is. De druppels kunnen dan verder mee stijgen, maar zullen dat altijd langzamer doen dan de lucht. De druppels zullen ook met elkaar botsen en daarbij samenvloeien. Uiteindelijk worden de druppels dan zo zwaar dat ze harder naar beneden vallen door de lucht, dan de snelheid waarmee die lucht stijgt. De druppels dalen dan.
De dalende druppels zullen blijven groeien zo lang ze in het stuk lucht zijn waar water condenseert, de cumulus wolk. Uiteindelijk komen ze aan de onderkant eruit. Daar zullen de druppels verdampen terwijl ze naar beneden zakken. Wanneer ze niet helemaal verdampt zijn voordat ze de grond raken, heet dat regen. Verdampen ze voordat ze de grond raken, dan heet het virgae.
De druppels komen van boven, en koelen dus de lucht waar ze doorheen gaan af. Na verloop van tijd zal de lucht onder de bui dus zo ver afgekoeld zijn, dat die daalt. De koele regendruppels van een regenbui zorgen er dus voor dat de lucht onder de wolk gaat dalen. Die lucht moet ergens heen wanneer die bij het aardoppervlak komt, en zal dus horizontaal weg stromen. Hierdoor waait het altijd naar een regenbui toe.
De bui is lucht die opstijgt doordat die warmer is dan de omgeving. De bui heeft die warmte nodig om te kunnen blijven bestaan. De regen koelt de lucht onder de bui af en zal zo de bui weer beeindigen.
Waar komen buien voor
Een bui is een Rayleigh-Taylor instabiliteit van de atmosfeer. De lucht moet onder de warmer zijn dan boven. Op zonnige dagen gebeurt dit vanzelf. De zon warmt het aardoppervlak op. Hierdoor wordt de lucht vlak boven het land warmer en gaat die opstijgen. Zo ontstaan de typische mooi-weer wolken, de cumulus wolken die hooguit zo hoog zijn als hun breedte. Soms worden de wolken aan het einde van de dag zo hoog dat er toch regen uit komt te vallen. Zo kan je dagen achter elkaar de hele dag stralend weer hebben met steeds grotere schapenwolkjes, en 's avonds een paar stevige stortbuien tot de zon te laag staat om de aarde sterk te verwarmen. De nacht is dan weer kraakhelder.
Wanneer er aanlandige wind staat (zoals zo vaak in Nederland) in het voorjaar kan het stevig regenen. Dit komt doordat het land dan al wat opgewarmd is, terwijl de lucht net van zee komt en dus koel is. Op dit soort dagen is het een hele tijd buiig. Het zelfde gebeurt vlak achter een koufront.
Op zonnige dagen met niet te veel wind kan er boven alle eilanden een wolk hangen. Dit komt door de opwarming van het eiland. Als de synoptische wind helemaal afwezig is, waait het alleen maar naar het eiland toe. 's Morgens waait het bijna recht naar het eiland toe. In de loop van de dag ruimt de wind.
Wanneer er een bui ontstaat, maar op een bepaalde hoogte houden alle buien ineens op met groeien, dan begint op die hoogte een inversie. Soms valt daar regen uit, soms niet. Hoe hoger de bui, hoe groter de kans op regen.