Hoe je onderkoeling voorkomt tijdens een MudRun - deel 1

• Wiskunde
• Natuur, Leven en Technologie
• +1
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4,5

Ondertitel

Hoe je onderkoeling voorkomt tijdens een MudRun - deel 1

Les 1. Wat is creativiteit?

Weerwaarschuwing!

Je kent het vast: net als jij naar school wilt gaan lees je dat het KNMI een weerwaarschuwing uitbrengt: code rood! Ga alleen naar buiten als dat echt nodig is. 

Het KNMI brengt zulke waarschuwingen uit voor: gladheid door ijzel, gladheid door sneeuw, hitte, kou, onweersbuien, windstoten, zicht en zware regen. 

Vandaag kruip jij in de huid van een meteoroloog om uit te zoeken welke factoren van invloed zijn op de gevoelstemperatuur bij koude en een advies uit te brengen voor een casus.

Bron: KNMI - KNMI Waarschuwingen - Toolkit. (z.d.). https://www.knmi.nl/

knmi-waarschuwingen-toolkit  

KNMI

Het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, oftewel het KNMI, is een wetenschappelijk instituut van de Nederlandse overheid dat zich specialiseert in meteorologie, klimaatwetenschap en seismologie. Het instituut biedt onder andere dagelijkse weersvoorspellingen en waarschuwingen voor weersomstandigheden die potentieel gevaarlijk zijn voor mensen.

Bron: Wikipedia-bijdragers (2024)

Les 1. Wat is creativiteit?

Casus

MudRun

Elk jaar wordt in januari een MudRun georganiseerd. Dit jaar lijken de verwachtingen niet zo gunstig. De organisatie maakt zich niet alleen zorgen over de deelnemers, maar ook over de bezoekers die langs de kant van de weg de deelnemers aanmoedigen. 

Als meteoroloog wordt jij ingeschakeld om de organisatie van advies te voorzien. 

In deel 1 van deze lessenreeks focus op je bezoekers. 

Les 1. Wat is creativiteit?

Gevoelstemperatuur

Het uitbrengen van een advies doe je op basis van de gevoelstemperatuur. 

In de winter voelt het soms kouder aan dan de luchttemperatuur buiten is, of in de zomer voelt het soms warmer aan. De temperatuur die mensen ervaren wordt de gevoelstemperatuur genoemd. 

De gevoelstemperatuur geeft dus een beeld van hoe koude of warmte aanvoelt en helpt om de impact daarvan te begrijpen op de mens. 

Vraag

Welke variabelen zijn denk jij van invloed 

op de gevoelstemperatuur bij koude?

Les 1. Wat is creativiteit?

Variabelen onderzoeken

Luchtvochtigheid

Relatieve luchtvochtigheid in %.

Afhankelijk van de temperatuur kan lucht een bepaalde hoeveelheid vocht bevatten. Warme lucht kan meer vocht bevatten dan koude lucht. 

De relatieve luchtvochtigheid geeft aan hoeveel vocht de lucht bevat. 100% betekent dat de lucht verzadigd is. Ofwel, de maximale hoeveelheid vocht die de lucht kan opnemen bij een gegeven temperatuur is bereikt. Bij 25% bevat de lucht een kwart van de maximale mogelijke hoeveelheid vocht. 

Bron: KNMI (z.d.).

Onderzoek

Drie variabelen die mogelijk van invloed zijn, zijn geselecteerd om verder te onderzoeken. Dit ga je doen aan de hand van een model. 

Meer uitleg

Klik op de hotspots voor meer uitleg over de variabelen. 

Klaar?

Ga naar de volgende dia om uitleg te krijgen hoe 

je deze variabelen kunt onderzoeken.

Temperatuur

Temperatuur (T) in °C op 1,50 m hoogte conform de huidige temperatuurmeldingen van de Nederlandse waarneemstations van het KNMI en Defensie. Er wordt uitgegaan van de één minuut gemiddelde waarde.

Bron: Groen (2009).

Windsnelheid

De tien-minuten gemiddelde windsnelheid (W) in m/s op 10 m hoogte. Dit is conform uitgangspunten van het KNMI.

Bron: Groen (2009).

Les 1. Wat is creativiteit?

Stap 1

Download en open het Excelbestand. 

Let op! Sla het bestand op je computer op, anders werkt het niet goed.

Stap 2

Onderzoek de invloed van elk van de variabelen op de gevoelstemperatuur. Dit kun je doen door de schuifjes aan te passen. De gevoelstemperatuur past dan automatisch aan. 

Klaar?

Ga naar de volgende slide en beantwoord de vraag.  

Excelbestand

Variabelen onderzoeken

Opdracht

Sleep de variabelen naar de juiste plaats. 

Variabelen onderzoeken

Geen of weinig invloed

Wel invloed

Les 1. Wat is creativiteit?

Modellen

Het Excelbestand dat je net gebruik hebt om de gevoelstemperatuur 

te onderzoeken, maakt gebruik van het JAG/TI-model. Dit model 

wordt sinds 2009 door het KNMI gebruikt om de 

gevoelstemperatuur te berekenen. In de jaren daarvoor werd door het KNMI gebruik gemaakt van het Steadman-model. Het eerste model dat gebruikt werd, is het Siple-Passel-model, dat tot 2001 in met name de Verenigde Staten en Canada is gebruikt. 

Modellen zijn een vereenvoudiging van de werkelijkheid. In het Excelbestand zag je bijvoorbeeld dat luchtvochtigheid geen invloed had. In werkelijk heeft het wel invloed, maar deze is zo klein dat het niet opgenomen is in het model. 

In de volgende opdrachten ga je de verschillende modellen met elkaar vergelijken.

Siple

De oudste methode voor gevoelstemperatuur is ontwikkeld door Amerikaanse onderzoekers Paul Siple en Charles Passel in 1939 tijdens Admiraal Byrd's derde Poolexpeditie. Siple, een majoor in het leger, bestudeerde in Antarctica het bijtende effect van kou op manschappen. Hij gebruikte een afkoelende cilinder met water en de tijd om het te laten afkoelen als maat. Kritiek op de methode van Siple en Passel kwam vooral vanwege het vergelijken van een cilinder met de afkoeling van een mens, zonder rekening te houden met bijvoorbeeld kleding. 

Bron: Groen (2009).

Bron: Groen (2009)

Les 1. Wat is creativiteit?

Elk model maakt gebruik van een andere formule om de gevoelstemperatuur te berekenen. Hiernaast zie je, voor een temperatuur T = -12°C, voor elk model de grafiek van windsnelheid W en gevoelstemperatuur G weergegeven.  

Opdracht

Gegeven een temperatuur T = -12°C. 

Bereken bij welke windsnelheid het Siple-Passel-model en het JAG/TI-model dezelfde gevoelstemperatuur aangeven. 

Gebruik de formules hiernaast. 

Tip: je kunt je (grafische) rekenmachine gebruiken.

Geef je antwoord op de volgende dia.  

Modellen

Klik op de afbeelding om te vergroten.

O

Les 1. Wat is creativiteit?

Formules

JAG/TI-model

Steadman-model

Siple-Passel-model

G​SP​​=33+(T−33)⋅(0,474+0,454⋅W​0,5​​−0,0454⋅W)

G​S​​=1,41−1,162⋅W+0,98⋅T+0,0124⋅W​2​​+0,0185⋅W⋅T

G​J​​=13,12+0,6215⋅T−11,37⋅(W⋅3,6)​0,16​​+0,3965⋅T⋅(W⋅3,6)​0,16​​

Bronnen: Groen (2009), Quayle & Steadman (1998)

Met temperatuur T in °C op 1,50 meter hoogte en windsnelheid W in m/s op 10 meter hoogte.

Gegeven een temperatuur T = -12°C. Bij welke windsnelheid geven het Siple-Passel-model en het JAG/TI-model dezelfde gevoelstemperatuur aan?

Modellen

1. 3,1 m/s
2. 5,1 m/s
3. 7,3 m/s
4. 9,3 m/s

Vraag

Waarom zijn deze modellen enkel geschikt om de gevoelstemperatuur voor de bezoekers uit te rekenen en niet voor deelnemers aan de MudRun?

Les 1. Wat is creativiteit?

Casus

Nu is het tijd om weer terug te gaan naar de casus van de MudRun. De weersvoorspellingen zijn niet zo gunstig. Tijdens de MudRun worden temperaturen tot -10 °C verwacht. Verder wordt er rekening gehouden met windsnelheden van maximaal 5 m/s. 

Opdracht

Bereken op basis van deze gegevens voor elk van de modellen de gevoelstemperatuur die de bezoekers  ervaren. Gebruik de formules hiernaast.

 

Grootheid	Waarde
Temperatuur ( T )	-10 °C
Windsnelheid ( W )	5 m/s

Klik op de afbeelding om te vergroten.

Les 1. Wat is creativiteit?

Formules

JAG/TI-model

Steadman-model

Siple-Passel-model

G​SP​​=33+(T−33)⋅(0,474+0,454⋅W​0,5​​−0,0454⋅W)

G​S​​=1,41−1,162⋅W+0,98⋅T+0,0124⋅W​2​​+0,0185⋅W⋅T

G​J​​=13,12+0,6215⋅T−11,37⋅(W⋅3,6)​0,16​​+0,3965⋅T⋅(W⋅3,6)​0,16​​

Bronnen: Groen (2009), Quayle & Steadman (1998)

Met temperatuur T in °C op 1,50 meter hoogte en windsnelheid W in m/s op 10 meter hoogte.

Les 1. Wat is creativiteit?

Weerwaarschuwing

Weerwaarschuwing

Op basis van de gevoelstemperatuur kan het KNMI een weerwaarschuwing doen uitgaan. Ze onderscheiden code geel, code oranje en code rood. Als er geen weerwaarschuwing is wordt dat code groen genoemd.

Opdracht

Bepaal voor elk van de gevoelstemperaturen de juiste weerwaarschuwing. En beantwoord de vraag op de volgende dia. 

> -15 graden

< -15 graden

< -20 graden

< -25 graden

Opdracht

Welke weerswaarschuwing hoort bij welke code? Sleep de modellen naar de juiste code.

Advies

Siple-Passel

Steadman

JAG/TI

Les 1. Wat is creativiteit?

Advies

Zoals je gemerkt hebt kunnen de resultaten van de modellen van elkaar verschillen. De conclusies die je hier uit trekt kunnen daardoor ook verschillen. Sinds 2009 maakt het KNMI gebruikt van het JAG/TI-model. Daarom besluit je om voor de MudRun ook gebruik te maken van de resultaten van dit model. 

Opdracht

Gebruik de resultaten van het JAG/TI-model om een advies uit te brengen over maatregelen die zij moeten treffen voor bezoekers van de MudRun. Gebruik het overzicht hiernaast en beantwoord de vragen op de volgende dia's. 

Klik op de afbeelding om te vergroten.

Advies

Welke weerwaarschuwing breng jij uit?

1. 
2. 
3. 
4. 

Vraag

Wat moet de organisatie van de MudRun doen om het zo veilig mogelijk voor de bezoekers te maken?

Les 1. Wat is creativiteit?

Gefeliciteerd!

Dankzij jouw advies weet de organisatie dat de MudRun voor bezoekers op een verantwoorde manier door kan gaan!

Meer weten?

Wil je weten hoe de organisatie om kan gaan met de veiligheid van de deelnemers? Maak dan deel 2 van deze lessenreeks over 'Hoe voorkom je onderkoeling tijdens een MudRun?'. 

[link toevoegen]

Les 1. Wat is creativiteit?

Terugblik

Dit heb je geleerd en gedaan:

• Je kunt nu uitleggen welke factoren van invloed zijn op de gevoelstemperatuur.
  
  
• Je hebt berekeningen uitgevoerd met behulp van verschillende modellen om de gevoelstemperatuur te berekenen en de modellen te vergelijken.

Les 1. Wat is creativiteit?

Auteurs

Leendert Verduijn & Team Wageningen Pre-University

Powered by

4TU

Meer informatie of opmerkingen

https://www.4tu.nl/vo/

Colofon

Les 1. Wat is creativiteit?

Groen, G. (2009). Wind chill equivalente temperatuur (WCET) (Technisch Rapport No. 309). KNMI, De Bilt.

KNMI - vochtigheid. (z.d.). https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/vochtigheid

Quayle, R. G., & Steadman, R. G. (1998). The Steadman Wind Chill: an improvement over present scales. Weather and Forecasting, 13(4), 1187–1193. https://doi.org/10.1175/1520-0434(1998)013

Wikipedia-bijdragers. (2024, 8 januari). Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut. Wikipedia. https://nl.wikipedia.org/wiki/Koninklijk_Nederlands_Meteorologisch_Instituut

Bronnen