Wie zich verdiept in de dynamiek van het weer, komt al snel de begrippen divergentie en convergentie tegen. Ze klinken misschien technisch, maar spelen een sleutelrol in vrijwel elk type weersituatie variërend van een kalm hogedrukgebied tot een razende orkaan. 

Divergentie en convergentie beschrijven de manier waarop lucht zich horizontaal beweegt in de atmosfeer. Convergentie betekent dat luchtstromen naar elkaar toe bewegen. De lucht 'stroomt samen' en wordt als het ware op één plek samengedrukt. Divergentie is het tegenovergestelde: luchtstromen bewegen van elkaar weg. De lucht waaiert uit en verspreidt zich over een groter gebied.

Deze bewegingen vinden meestal plaats in horizontale richting. Dit kan dus over het aardoppervlak zijn of in de bovenlucht. Maar het interessante is wat er daarna gebeurt: want als lucht samenkomt of uiteenloopt, moet het ergens heen. He gevolg zijn verticale luchtbewegingen die cruciaal zijn voor de vorming van wolken en neerslag, of juist het oplossen van wolken en helder weer.

Als lucht in een bepaald gebied aan de grond convergeert (dus horizontaal samenstroomt), kan die lucht niet eindeloos blijven opstapelen. Ze moet ergens naartoe – en de enige weg is omhoog. Dit leidt tot stijgende luchtbeweging, oftewel een opwaartse stroming.

Stijgende lucht koelt af. En als die lucht vochtig is, condenseert de waterdamp en ontstaan er wolken. Bij voldoende opstijging en vocht kan dit zelfs leiden tot buien of langdurige regen.

Omgekeerd zorgt divergentie aan de grond juist voor een tekort aan lucht in dat gebied. De atmosfeer vult dat tekort aan door lucht van boven naar beneden te laten stromen. Dit heet subsidentie (dalende lucht). En dalende lucht warmt op en droogt uit, waardoor wolken verdwijnen. 

De processen van divergentie en convergentie vinden op verschillende hoogtes plaats. Meteorologen maken vaak onderscheid tussen de lagere en hogere troposfeer, de onderste laag van de atmosfeer waarin ons weer zich afspeelt.

Rond het 500 hPa-drukvlak (ongeveer 5 à 6 kilometer hoogte) ligt het zogenaamde niveau van non-divergentie. Hier houden instromende en uitstromende lucht zich gemiddeld in evenwicht. Maar boven en onder dit niveau zijn verschillen zichtbaar.

In de hogere troposfeer treden convergentie en divergentie grootschalig op en dat heeft grote invloed op weersystemen. In de lagere troposfeer komt ook convergentie en divergentie voor maar netto is dat meestal minder dan in de hogere troposfeer. Weersystemen in de onderste helft van de troposfeer worden hierdoor versterkt of verzwakt.

Het 850 hPa-vlak ligt in de lagere troposfeer en is belangrijk omdat het net boven de grenslaag zit, waar lokale invloeden zoals bebouwing en reliëf minder storend zijn. Maar ook de invloed van de zon is hier nauwelijks nog aanwezig waardoor de temperatuur constant is en er geen invloed is van de dagelijkse gang. Meteorologen gebruiken dit niveau om temperaturen, vochtigheid en windpatronen te analyseren die bepalend zijn voor buienvorming, sneeuwkansen en temperatuuradviezen. Ook wordt hier gekeken naar warme of koude luchtinvoer, bijvoorbeeld bij het voorspellen van fronten of hittegolven.

Significante divergentie treedt vaak op in de bovenlucht, met name in de omgeving van jetstreams. De jetstream (of straalstroom) is een band van zeer hoge windsnelheden meestal op zo'n 10 tot 12 km hoogte (rond 250 hPa) die meandert rond de aarde. Binnen zo’n straalstroom komen snelheidsmaxima voor, de zogenoemde jet streaks. Dit zijn regio’s waar de wind nóg harder waait dan in de rest van de jet. Dergelijke jet streaks veroorzaken karakteristieke patronen van convergentie en divergentie in hun omgeving. 

Meteorologen leren vaak dat de rechteringang en linkeruitgang van een jet streak gebieden zijn met sterke upper-level divergentie (uitstroom op hoogte).

In deze zones trekt de lucht sneller weg dan dat er nieuwe lucht wordt aangevoerd, waardoor er op die plek massa wordt afgevoerd. Het gevolg is dat onder deze divergentiezone lucht van beneden wordt aangezogen: er ontstaat een stijgende luchtstroom die kan uitmonden in het ontstaan van bewolking, neerslag en zelfs nieuwe lagedrukgebieden aan de grond. Veel diepe depressies ontwikkelen zich dan ook juist net voorbij (ten oosten van) een hoogtetrog in de straalstroom, waar zo’n divergerende uitgang van een jet streak overheen trekt.

Als zo'n en depressie precies van de rechteringang onder de jetstream doortrekt naar de linkeruitgang kan het lagedrukgebied in korte tijd explosief uitdiepen.

In de tegenoverliggende delen van een jet streak, de linkeringang en de rechteruitgang, gebeurt het omgekeerde: daar vertragen de winden of convergeren ze, en ontstaat upper-level convergentie (samentrekken van lucht op hoogte). Die bovenluchtconvergentie werkt neerwaarts: ze bevordert dalende luchtbewegingen en luchtdrukstijging onderin. In dergelijke gebieden is het weer stabieler en wordt de vorming van lage druk juist onderdrukt. 

Convergentie en divergentie zijn ook cruciaal bij convectieve systemen variërend van een zomerse onweersbui tot een tropische orkaan.

Een forse cumulonimbus (buienwolk) ontstaat vaak op een plek waar aan de grond lucht samenstroomt, bijvoorbeeld waar een zeebries en landwind botsen. De lucht stijgt, koelt af en condenseert. Boven in de bui botst de lucht tegen de tropopauze (de bovenkant van de troposfeer) en kan ze niet verder omhoog. Ze stroomt dan horizontaal uiteen: divergentie aan de top. Hoe sterker de bovenlucht divergentie hoe makkelijker de lucht kan worden aangezogen. Zeker met grote thermische verschillen kan de bui zich zeer krachtig ontwikkelen.

Een troppische orkaan is als een immense schoorsteen. Lucht stroomt aan het oppervlak naar het oog van de storm, de convergentie aan de grond, en stijgt vervolgens razendsnel op. Boven in de storm moet die lucht wegstromen: divergentie op grote hoogte is essentieel om het systeem in stand te houden. Als de uitstroom stokt of als de aanvoer van warme vochtige lucht aan het oppervlak stopt, kan de orkaan niet verder intensiveren en uiteindelijk verdwijnen.

Op satellietbeelden is deze divergentie goed te zien aan de uitwaaierende, hoge cirruswolken die van het oog wegspiraalvormig wegtrekken.

Niet alleen stormen en buien hangen samen met divergentie en convergentie. Ook stabiel en droog weer kan verklaard worden door luchtstromen op hoogte.

Een rug is een uitloper van hoge druk. In zo’n rug is sprake van convergentie. Wanneer zo een rug in de bovenlucht aanwezig is treedt er een dalende luchtbeweging op. Deze dalende lucht warmt op en remt de vorming van wolken. Dit verklaart waarom onder een hoogterug vaak zonnig en rustig weer heerst, zelfs als aan de grond de luchtdruk niet uitzonderlijk hoog is.

Een omega-blokkade is een nog sterker en langduriger patroon, waarbij een hogedrukgebied wordt ingesloten tussen twee lagedrukgebieden. Het geheel lijkt op de Griekse letter Ω. Zo’n configuratie blokkeert de normale westelijke luchtstroming. In het centrum van de omega-blokkade is de lucht bovenin aan het convergeren en dalen, terwijl er aan de flanken juist sterke divergentie en stijgende lucht zijn. Het gevolg: dagen tot zelfs weken stabiel weer in het midden van het patroon, terwijl er aan de randen juist actief en nat weer heerst. Voor meteorologen en weerliefhebbers is zo’n omega-blokkade een fascinerend voorbeeld van hoe luchtstromen op hoogte het weer aan de grond kunnen vastzetten.

Voor meteorologen is de bovenlucht situatie en de veranderingen in de bovenlucht stromingen van essentieel belang om een goede weersverandering te maken.