Gevoelstemperatuur

Het menselijk lichaam koelt aan de lucht af als de lucht kouder is dan de lichaamstemperatuur, maar ook door het verdampen van vocht (meestal zweet) of door een combinatie van beide. Naarmate de temperatuur hoger is, moet er meer vocht verdampt worden en als het warmer is dan de lichaamstemperatuur is dit de enige mogelijkheid. Dit verklaart waarom men bij hoge temperaturen meer moet zweten - vocht dat moet worden aangevuld door te drinken.

Het gevolg is dat de luchtlaag die op de huid ligt warmer wordt en meer waterdamp bevat. Hierdoor wordt verdere afkoeling bemoeilijkt. Als de luchtlaag wordt weggeblazen, door een ventilator of door de wind, krijgt men dan ook het gevoel dat het koeler is, hoewel de thermometer nog steeds dezelfde temperatuur zal aanwijzen. Wel kunnen we de Natteboltemperatuur meten. Deze is enigszins vergelijkbaar met de gevoelstemperatuur in het geval van hoge temperaturen, omdat verdamping hier een rol speelt. In het geval van lage temperaturen wordt de gevoelstemperatuur echter bepaald door de convectie van het luchtlaagje rond de huid en de daarmee gepaard gaande afvoer van warmte.

Het begrip gevoelstemperatuur is niet van toepassing op levenloze objecten zoals machines, het antivries in de auto, of kwik. Zo is bij een buitentemperatuur van 5 °C en windkracht 7 de gevoelstemperatuur weliswaar -2 °C (en voor mensen voelt het dan ook aan als "onder nul"), maar water zal dan niet bevriezen. We kunnen de gevoelstemperatuur dan ook niet meten met een thermometer.

Wel heeft de wind (en dus de gevoelstemperatuur) invloed op de snelheid waarmee afkoeling optreedt: waterleidingen en verwarmingselementen bevriezen sneller als het bij vorst bovendien hard waait.

Wind heeft ook invloed op de warmteoverdracht rond gebouwen. Er is gebleken, dat in woningen het brandstofverbruik voor verwarming bij harde wind kan verdubbelen. Voor het vaststellen van de isolatiewaarde van bestaande gebouwen moet men rekening houden met de in de onderstaande tabel vermelde gevoelstemperaturen. Tot nader onderzoek is het aannemelijk, om de temperatuurwaarde aan de buitenzijde van de gevel aan te passen op basis van deze tabel.

Voor de berekening daarvan bestaan verschillende methoden, zoals die van Siple en Passel ontwikkeld uit experimenten in 1939 tijdens een poolexpeditie en van Steadman uit 1971 die zijn methode baseerde op de hoeveelheid kleding die nodig was om mensen te beschermen tegen de kou, waardoor in de media voor dezelfde dagen uiteenlopende getallen kunnen opduiken.

Het KNMI maakt sinds december 2009 gebruik van een recent ontwikkelde formule, die inmiddels ook in Canada, de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en IJsland wordt gehanteerd. Deze wetenschappelijk onderbouwde methode, ontwikkeld in 2000/2001 door de Joint Action Group on Weather Indices (JAG/TI) is gebaseerd op het warmtetransport van het lichaam naar de huid. De JAG/TI-index staat dichter bij de menselijke ervaring van warmteverlies dan andere methodes. Verschillende instellingen in Nederland, die te maken hebben met gezondheidsadviezen en weerbedrijven die de media voorzien van weerberichten, zijn in overleg met het KNMI overgegaan op de tabel voor de gevoelstemperatuur die hierbij hoort.

De vermelde gevoelstemperatuur geldt voor een gezond, volwassen en in de schaduw wandelend persoon van gemiddelde lengte. De gevoelstemperatuur wordt berekend uit een combinatie van de luchttemperatuur en de gemiddelde windsnelheid. De zon speelt geen rol in de berekeningsmethode maar bij zonnestraling voelt het minder koud aan dan de berekende gevoelstemperatuur doet vermoeden. De luchtvochtigheid speelt een kleine rol bij lage temperatuur en wordt daardoor niet apart in de berekening opgenomen. Wel is bekend dat een bezwete of natte huid sneller afkoelt door goede geleiding van de huidwarmte naar de koude lucht. Luchtvochtigheid speelt wel een belangrijke rol bij warmtebenauwdheid in de zomer.

De formule voor de gevoelstemperatuur (G) op basis van JAG/TI-methode luidt:

${\displaystyle G_{m/s}=13,12+0,6215T-13,96W^{0,16}+0,4867TW^{0,16}\,\,}$

met temperatuur T in °C op 1,50 meter hoogte en gemiddelde windsnelheid W in de afgelopen tien minuten in m/s op 10 meter hoogte (conform de internationale afspraken voor de meting van luchttemperatuur en windsnelheid). De windsnelheid wordt met de machtsfunctie (^0,16) herleid van de windmeting op 10 meter hoogte naar de wind op 1,50 meter hoogte.

Dezelfde formule maar dan voor wind in km/u luidt:

${\displaystyle G_{km/u}=13,12+0,6215T-11,37W^{0,16}+0,3965TW^{0,16}\,\,}$

In de lage landen wordt in weersverwachtingen de windsnelheid meestal aangeduid als de windkracht volgens de Schaal van Beaufort. Uit de formule op basis van JAG/TI-methode en de empirisch vastgestelde omrekenformule van de beaufortschaal volgt de volgende praktische benaderingsformule van de gevoelstemperatuur (G):

${\displaystyle G_{bft}\approx 13+0,62T-14B^{0,24}+0,47TB^{0,24}\,\,}$

met temperatuur T in °C op 1,50 meter hoogte en windkracht B volgens de Schaal van Beaufort. Deze formule gaat uit van de gemiddelde windsnelheid van iedere afzonderlijke Beaufortwaarde. De uitkomsten uit deze benaderingsformule komen niet exact overeen met de waarden in bovenstaande tabel omdat de Schaal van Beaufort geen continue schaal is.

De JAG/TI-methode is ontwikkeld voor een luchttemperatuur (in de schaduw) tussen -46 en +10 °C en voor een gemiddelde windsnelheid tussen 1,3 en 49,0 m/s, beide gemeten op standaardmeethoogte (1,50 meter, resp. 10 meter) met de warmteproductie bij een wandelsnelheid van 4,8 km/uur. Om een gepresenteerde reeks van gevoelstemperatuur ook bij lagere windsnelheden dan 1,3 m/s een waarde te geven, wordt ook dan de formule toegepast; de minimumwaarde is dan de luchttemperatuur.

• Onderkoeling