Gevoelstemperatuur

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.

KNMI heeft nieuwe rekenmethode bij vrieskou - De temperatuur van je gevoel

Bron: De Volkskrant, 19 november 2009.

Wind is cruciaal voor de beleving van vrieskou op het menselijk lichaam. Hierdoor komt het KNMI ook tot andere berekeningen.

Het vriesweer belette meteoroloog Geert Groen (59) niet om op een woensdagochtend zonder muts met de fiets naar zijn werk te vertrekken.

Er was opzet in het spel: Groen wilde zijn formules testen in het rapport over gevoelstemperatuur. Hij kwam tot eenzelfde conclusie. Een matige vorst, maar lichte bries,en toegevoegd zijn fietssnelheid, veroorzaken binnen vijftien minuten een pijnlijk gevoel aan zijn oorranden. Volgens Groen was dit geen reusachtige bevinding, maar wel een uitstekende theoretische beschrijving.

Het rapport van Groen was in mei 2009 doorslaggevend voor KNMI’s besluit om de zogenoemde gevoelstemperatuur op een nieuwe manier te gaan meten. Deze winter zijn er nieuwe formules, al reeds ontwikkeld door Canadese experts in 2001. De belangrijkste regel voor gevoelstemperatuur-berekeningen is dat de heersende wind de grootste invloed heeft hoe snel een mens warmte verliest.

Het was de Amerikaanse majoor Paul Siple van de Amerikaanse landmacht die zich in de jaren dertig als eerste over het vraagstuk boog. De Amerikaanse officier was gestationeerd op Antarctica. Hij besloot uit te zoeken welk effect de kou had op zijn manschappen. Maar alleen temperatuur bleek onvoldoende om het effect te meten. Wind speelde een belangrijke factor in het onderzoek naar het functioneren van mensen in de kou.

Siple ondernam simpele onderzoeken met flessen warm water in diverse weersomstandigheden. Hij onderzocht hoe snel de flessen bevroren. Hierdoor ontwikkelde hij een formule van waaruit kan worden afgeleid hoe snel water bevriest en bij welke temperatuur als er geen wind staat.

De Amerikaanse kledingfabrikant Robert. G. Steadman meende in de jaren zeventig dat Siple een redelijk grove rekenwijze hanteerde. Want een mens is geen fles water, maar een ademend organisme. De mens verdampt vocht op onbedekte delen zoals het gezicht. De mens verliest warmte op dunner beklede delen zoals de handen en voeten. De aankleding is van invloed op het warmteverlies.

Sinds 1992 hanteerde KNMI Steadman’s formule voor de beoordeling van winterweer. Dit was met name belangrijk voor wetgeving rondom arbeidsomstandigheden. Bij vorstverlet in de bouw is de verwachte gevoelstemperatuur een belangrijke maatstaf bijvoorbeeld.

Steadman’s berekening was zeker beter dan het gebruik van een fles warm water. Toch ontbrak een solide model van de energiehuishouding in het mensenlichaam. Dit vormde dan ook de reden voor Canadese onderzoekers om een nieuwe formule voor gevoelstemperatuur te ontwikkelen. De Canadezen gebruikten experimenten met vrijwilligers in windtunnels waarin ook de fluctuerende huidgeleiding na sterke afkoeling in het onderzoek wordt betrokken. De JAG-TI temperatuur is bij een luchttemperatuur van min 15 graden weer circa tien graden minder dan bij de oude methode als er sprake is van hoge windsnelheden. Zo wordt een temperatuur van min 30 al snel min 20. Groen van het KNMI meent dat in het geval van het Nederlandse winterregime de uitkomsten grote overeenkomst tonen met de resultaten van Steadman. Maar volgens Groen kan een beter model nooit kwaad. Vooral omdat het model in NEN-normen en de Arbowet een plaats moet krijgen. Bovendien werkt men in de VS, Canada, Engeland en andere landen met dit model.

Gevoelstemperatuur zal uitsluitend van belang zijn in het winterweerbericht als deze onder de 15 graden duikt. Hiervan is al sprake bij windkracht 6 en 5 graden vorst. Voor weermannen geldt de opdracht om het publiek mee te delen dat het weliswaar min 5 graden is, maar de kou voelt als min 15.

Het KNMI kan systematisch berekeningen uitvoeren voor de kansen op gevoelstemperaturen onder de min 15. Hierbij combineert men de wind-en de temperatuurvoorspelling. De narekening van referentiescenario’s in 2050 door het KNMI toont aan dat met de opwarming van de aarde de kans op extreme koude duidelijk afneemt. Toch verklaart Groen dat de kans op gevaarlijke vrieskou niet helemaal verdwijnt. Volgens Groen moet het publiek juist beter gewaarschuwd worden, omdat mensen steeds minder gewend raken aan echt winterweer. Hierbij moet vooral op kinderen worden gelet. Bij kinderen vindt veel snellere afkoeling plaats dan bij een meerderjarige referentiepersoon met een lengte van 1,70 m.

Vragen en opdrachten

Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.