‘De gevoelstemperatuur is weer laag’, zegt Agnes, als de zon achter een wolk verdwijnt. We zitten op een leeg terras. Er is geen bediening en de avondklok is nog van kracht. Agnes nam een thermoskan koffie mee. We genieten van de zon. Maar als die even weg is voelen we de kou.

Ik knik ter bevestiging naar Agnes. Maar dit is niet echt gevoelstemperatuur, volgens mij. Met de zon is het eenvoudig warm, zonder zon koud. Terwijl gevoelstemperatuur met de wind te maken heeft. Het is de koude die je voelt door de wind; een kou die minder is als de wind even gaat liggen. Engelsen noemen het ‘wind chill’, kou van de wind.

Gevoelstemperatuur

Wellicht is er een eenduidige definitie. Maar in het dagelijks leven heb je daar weinig aan. Daar voelt het koud. Terwijl je, gelet op de thermometer of weersverwachting, meer warmte verwacht. Want dat is het waarschijnlijk, een gevoelsbeleving op basis van een verwachting.

Had je die verwachting niet, dan was het gewoon koud. Maar ze zeiden dat het 15 graden zou worden en het voelt als 7 graden. Nou ja, gewoon koud. Want zittend op een terras, ben jijzelf natuurlijk geen thermometer.

Onduidelijk en geen standaard

De gevoelstemperatuur van 7 graden bij 15 graden is berekend met de formule van Paul Allman Siple bij een windsnelheid van 35 km/uur. Op Siple kom ik zo dadelijk terug. Gevoelstemperatuur is echter geen wereldwijde standaard. Er bestaan daardoor meerdere formules. En kan Agnes gerust zeggen dat de gevoelstemperatuur op het terras laag is. Lager dan ze verwachtte, vul ik hier even aan.

Dat er geen standaard is, maakt gevoelstemperatuur wel leuk. Elk land, en zelfs soms regio, geeft er een eigen uitleg aan. Dat hangt natuurlijk wel samen met het effect van de wind op de temperatuur die mensen waarnemen. Daar zijn de weerkundigen het wereldwijd over eens.

Maar in Noorwegen gaat het in sommige regio’s bij gevoelstemperatuur over het aantal truien dat je aan zou moeten doen. Dat was overigens ook het uitgangspunt van de methode die Robert Steadman gebruikte voor zijn formule. Een formule die het KNMI van 1992 tot 2009 gebruikte.

Charles Passel en Paul Allman Siple

Het idee van gevoelstemperatuur komt van Charles Passel en Paul Allman Siple. Deze Amerikaanse onderzoekers voerden in 1939 experimenten uit op Antarctica, tijdens de derde poolexpeditie van admiraal Byrd. Daar had Siple een fles water opgehangen. Die bleek de volgende ochtend bevroren door de wind.

Siple onderzocht daarop, onder verschillende windomstandigheden, de koelsnelheid van water van 10 graden Celcius in een cilinder. Passel en hij schreven er een paar jaar later een artikel over. En er kwam een formule. Siple bedacht voor de uitkomst daarvan de naam ‘wind chill index’, waarmee het woord wind chill in gebruik kwam.

Het idee van gevoelstemperatuur door invloed van wind werd opgepakt. Maar op de gebruikte methode kwam direct kritiek. Men vond dat je een gekleed persoon niet kunt vergelijken met een koelcilinder warm water. Een mens kan immers ook warmte verliezen door bijvoorbeeld ademhaling en warmte verkrijgen van de zon. Daarnaast hadden Passel en Siple geen rekening gehouden met andere zaken waarin Antarctica verschilt van de bewoonde wereld.

Robert G. Steadman

Ondanks de kritiek werd de formule van Passel en Siple nog lang gebruikt. Inmiddels waren echter meerdere andere wetenschappers en weeramateurs op het idee van gevoelstemperatuur gedoken. Daarvan bleek de formule van textielfabrikant Robert G. Steadman het meest interessant.

Hij wilde een methode bedenken om de benodigde winterkleding te berekenen ter bescherming tegen kou. Steadman ging daarbij uit van warmteverlies bij kou en wind, en de warmte die iemand tijdens het lopen produceert. Hij hield daarbij wel rekening met in- en uitademen van koude en warme lucht, verdamping op de huid, warmteverlies door te dunne kleding (met name bij uiteinden als handen en voeten) en meer. Daarmee hield hij, veel meer dan Passel en Siple, rekening met het lichaam en de windsnelheid.

Toch waren er ook bij Steadman zaken waarvan later werd aangetoond dat ze ontbraken. Bijvoorbeeld de vochtigheid van de koude omgeving.

Randall Osczevski en Maurice Bluestein

Tijdens een congres in Canada in 2000 wilden 400 internationale deelnemers naar een eenduidige norm voor de berekening van gevoelstemperatuur. De deelnemers bleken enthousiast voor de gedachtegang van Randall Osczevski en Maurice Bluestein. De Canadese milieufysicus en Amerikaanse ingenieur baseerden zich op een uitgebreid model van warmtetransport door het lichaam en de huid. Die warmte zou zich trager verplaatsen wanneer de lichaamstemperatuur daalt. Dit toonden ze in 2005 aan met medisch onderzoek.

De methode van Osczevski en Bluestein werd JAG/TI genoemd naar de naam van het congres: Joint Action Group on Temperature Indices. De Amerikaanse en Canadese meteorologen namen de bijbehorende formule vrijwel direct in gebruik. Dat dit niet overal gebeurde, had onder andere te maken met de verschillende weersomstandigheden in landen en regio’s.

Hun methode is gebaseerd op een persoon die in winterkleding wandelt met een snelheid van 4,8 km/uur bij weinig of geen zon. Bij zonnewarmte kan de gevoelstemperatuur, zeker bij direct zonlicht, namelijk wel 8 graden hoger zijn.

KNMI gebruikt JAG.TI

Het KNMI gebruikt sinds 2009 JAG.TI, oftewel de methode van Osczevski en Bluestein. Deze is echter in de loop van de tijd wel al enkele keren aangepast. Het KNMI en andere weerinstituten gebruiken het vermelden van de gevoelstemperatuur om mensen te waarschuwen voor koude-letsel, zoals onderkoeling en inspanningsastma. Bij een gevoelstemperatuur van -15 graden geeft ze code geel. Bij nog lagere temperaturen volgen andere kleurcodes.

Echter, de formule gaat uit van gezonde volwassen met gemiddelde lengte en gewicht. Daardoor kan de gevoelde temperatuur per persoon verschillen. Lange mensen, kinderen, mensen met gezondheidsproblemen en anderen kunnen het daardoor als meer of minder koud ervaren.

De formules

De formule van Passel en Siple:

WCI (Wind Chill Index) = 33 + (T – 33) ∗ (0, 474 + 0, 454 ∗ W 0,5 – 0, 0454 ∗ W).

Daarin is T de luchttemperatuur in Celcius op 1,5 meter boven de grond en W de windsnelheid in m/s op 10 meter hoogte

De formule van Steadman:

WCET = 1,41 – 1,162 * W + 0,98 * T + 0,0124 * W2 + 0,0185 * W * T

WCET is Wind Chill Equivalent Temperature. Het verschil met Passel en Siple is dat Steadman uitging van een persoon van 1,70 meter, die wandelt met een snelheid van 4,7 km/uur. Die met een huidoppervlak van 1,7 m2 een warmte produceert van 188 Watt per vierkante meter.

En tenslotte de formule van Osczevski en Bluestein, oftewel JAG/TI:

WCET = 13,12 + 0,6215 ∗ T − 11,37 ∗ (W ∗ 3,6) 0,16 + 0,3965 ∗ T ∗ (W ∗ 3,6) 0,16

Opmerkingen bij de formules

Over mijn terrasbezoek noemde ik een weersverwachting van 15 graden en een gevoelstemperatuur. Echter sinds Steadman is de maximale temperatuur waarmee wordt gerekend 10 graden. Bij hogere temperaturen kan het wel kouder aanvoelen, maar is er nauwelijks kans op koude-letsel. De formule van JAG/TI gaat uit van luchttemperaturen van -46 tot +10 graden.

Steadman en JAG/TI houden ook rekening met wandelsnelheid. Bij een windsnelheid zou je die dus ook moeten meerekenen. Wanneer bijvoorbeeld de windsnelheid 3 m/s is en je loopt er met 1,5 m/s tegenin, dan is voor de formule 4,5 m/s de windsnelheid.

Meer variante formules

Met de diverse inzichten in gevoelstemperatuur zijn ook allerlei andere berekeningen gemaakt. TNO keek bijvoorbeeld naar de vinger- en handvaardigheid en grijpkracht. Omdat de luchttemperatuur en de wind invloed hebben, bijvoorbeeld bij werkzaamheden buiten. Denk aan stratenmakers en mensen die een tuin werken.

En de cabrio?

Een variant voor cabriorijders ben ik nog niet tegengekomen. Die hebben, zoals ikzelf regelmatig ervaar, ook te maken met gevoelstemperatuur. Rijdend op een eerste lentedag kan het dan behoorlijk koel aanvoelen.

Maar het verschil in cabrio speelt daarbij wel een rol. Bij mijn cabrio met linnen dak is de voorruit bijna verticaal geplaatst. De wind gaat daar aerodynamisch anders omheen dan bij mijn cabrio met metalen dak. Daar is de vooruit gebogen tot bijna over mijn gehele hoofd.

Met de ramen open komt de wind daar ook anders binnen. Het verschil van gevoelstemperatuur met een opstaand windscherm, de zogenaamde winddeflector, achter de bestuurders en bijrijder is ook groot. Het handigst is uiteindelijk de kachel. Die weet de gevoelstemperatuur flink in de buurt te brengen van weersverwachting, met behoud van de cabriobeleving.

Aanvullende informatie

• Het onderzoeksverslag van Charles Passel en Paul Siple op 30 april 1945 in het tijdschrift van de American Philosophical Society, Volume 89 deel 1 (PDF - 3,67 MB)
• Een onderzoek uit 1998 naar verbeteringen van de methode van Steadman, ‘The Steadman Wind Chill – An Improvement over Present Scales’ van Robert Quale (PDF - 232,81 KB)
• Van Randall J. Osczevski verscheen in 1994 ‘The Basis of Wind Chill’ (PDF - 470,22 KB)
• Het Canadese Windchill Program kwam met een factsheet, ‘Windchill Facts’ (PDF - 621,79 KB
• Zie ook het bericht ‘weer- en klimaatcontrole‘