Hittegolf 2020
5.8.2020 - 16.8.2020
Overzicht van een mogelijke planning:
Lestijd 1
Installeren van het computerprogramma (dit moet op voorhand worden aangevraagd) en het veldwerk: nemen van foto's. Hier is ook de mogelijkheid om ondertussen de werking van de fisheye lens te bestuderen. Dit vind je terug in het uitbreidingsleerpad: Hoe werken fisheye lenzen?
Lestijd 2
Bewerken van de genomen foto's en het bepalen van de Sky View Factor van de meetstations + start berekenen PET-scores met de data van de meetstations.
3. Lestijd 3 (en evt. 4)
Afwerken berekenen PET-scores + doorgeven resultaten voor grootschalig onderzoek
Grafische analyse van de PET-scores
Er kan eventueel in een les nadien nog klassikaal nagepraat worden als meerdere groepen dit onderzoek uitvoeren.
Inleiding
Het VLINDER netwerk is een verzameling van 60 weerstations die verspreid zijn over Vlaanderen en Brussel. Het wetenschappelijke doel van het VLINDER project is om te bestuderen welke invloed de lokale omgeving heeft op het weer. Hiervoor hebben we een heleboel weerstations nodig die zich in zeer uiteenlopende omgevingen bevinden. Door meerdere weerstations, met elk hun unieke lokale omgeving, te vergelijken kunnen we de invloed van de lokale omgeving op het weer bestuderen.
Afgelopen zomer beleefden we in België een hittegolf van maar liefst 12 dagen! Tijdens een hittegolf is de temperatuur in Ukkel gedurende 5 aaneensluitende dagen boven de 25 graden, waarvan minstens 3 boven de 30 °C. Het is uitzonderlijk dat dit 12 dagen aan een stuk geldig was. Toch was het geen record hittegolf. Hoe bijzonder deze hittegolf nu is, zullen we bestuderen in dit onderzoek.
Om een analyse te kunnen maken zal je in dit onderzoek de gevoelstemperatuur bepalen op de verschillende tijdstippen van de dag. Deze hangt af van verschillende factoren zoals temperatuur, luchtvochtigheid, windsnelheid, schaduw, zon, intensiteit van je activiteit... Met deze gevoelstemperatuur kunnen we het thermisch comfort bepalen. Thermisch comfort is een maat voor hoeveel warmte- of koudestress we op een plaats ondervinden.
De analyse van thermisch comfort is in het bijzonder relevant tijdens hittegolven. Hittestress is een aandoening waarbij mensen en dieren warmte niet kwijt kunnen en wordt veroorzaakt door extreme hitte. Het kan zich uiten in diverse lichamelijke klachten zoals overmatig zweten, uitputting, vermoeidheid, hoofdpijn... Vooral ouderen (65+) en jonge kinderen hebben last van hittestress en bij ouderen leidt zwaardere belasting op het hart of uitdroging door hittestress af en toe zelfs tot sterfte. Doordat er steeds meer hittegolven zijn en zullen zijn in de toekomst is dit een stijgende doodsoorzaak. Onderzoek voorspelt dat hittestress de komende jaren in de stad twee keer zo snel zal toenemen als in het platteland. Het is dan ook een actueel onderzoeksdomein.
Onderzoeksplan
In dit onderzoek zullen we de gevoelstemperatuur van verschillende meetstations met elkaar vergelijken. Kies uit het VLINDER-netwerk enkele meetstations uit waarvan je denkt dat ze een interessante analyse zullen opleveren. Als voorbeeld kan je twee meetstations in de stad vergelijken met een meetstation net buiten de stad, of een meetstation met veel schaduw vergelijken met een meetstation waar geen schaduw is.
Om de gevoelstemperatuur te berekenen zullen we de meteorologische data van de VLINDER-weerstations gebruiken. Daarnaast zal de omgeving in kaart worden gebracht door het nemen van een foto. Met behulp van deze data en RayManPro, een computerprogramma, kan de gevoelstemperatuur per tijdstip worden bepaald. We zullen dit programma dus gebruiken om de berekeningen te maken. Nadien zullen we de berekende gevoelstemperaturen analyseren.
OP VOORHAND
Download het RayManPro programma via deze link: https://www.urbanclimate.net/rayman/index.htm
Je zal je naam en school moeten opgeven. Bij 'your comment' noteer je de boodschap 'Study of thermal comfort in Belgium'. Je zal enkele dagen later bevestiging via mail krijgen om het programma te kunnen gebruiken. Het programma is een .exe bestand en is ontwikkeld voor het besturingssysteem Windows. Na de installatie is het belangrijk om het RayMan.exe bestand in de map te laten zitten waar het .zip bestand zich bevindt na het downloaden. Je mag dit dus NIET verplaatsen. Anders zal de software niet werken.
Dit computerprogramma heeft naast data uit de weerstations ook een foto van de omgeving nodig. Hiermee wil het in kaart brengen hoeveel zonlicht er op elk tijdstip op het meetstation valt. Om een goede foto van de volledige hemelkoepel te maken, wordt gebruik gemaakt van een fisheye foto. Deze 180° foto brengt de hemelfractie in beeld.
Sky View factor
De hemelfractie of de Sky View Factor (SVF) is een grootheid voor de fractie van de hemel die zichtbaar is. In een open omgeving is de SVF eenvoudig te bepalen, de volledige hemelkoepel zal zichtbaar zijn. De SVF zal dus de waarde van 1 hebben (zie figuur a). Wanneer de helft van de hemelkoepel wordt bedekt, door bijvoorbeeld een gebouw (Figuur b), dan zal de SVF 0,5 zijn. Bij situaties die complexer zijn, zoals onder een boom of in de nabijheid van meerdere gebouwen (Figuur 1c), zal het moeilijker zijn om een waarde voor de SVF te bepalen. Dit vormt dus onze eerste uitdaging.
Bepalen van de SKY view factor
Om de omgeving in kaart te brengen zullen we gebruik maken van een fisheye foto. Op die manier kan een groter bereik worden weergegeven in 1 foto. Om de meetstations te kunnen vergelijken met elkaar moet elke foto op de juiste manier worden genomen. Volg volgende stappen nauwgezet om voor jouw gekozen meetstations een goede foto te kunnen maken.
Je hebt alvast de volgende zaken nodig:
Smartphone
Fisheye lens 180° (scholen die samenwerken met de Universiteit Gent krijgen deze opgestuurd).
Kompas (of kompas op GSM)
Om de werking van de fisheye lens te begrijpen kan je het leerpad 'Hoe werken fisheye lenzen?' volgen. Kom daarna terug naar deze pagina om de volgende stappen te doorlopen.
Op locatie
Stap 1
Ga naar het VLINDER-station waarvan je de Sky View Factor wenst te bepalen. De beste omstandigheden om dit te doen is wanneer de lucht bewolkt is met zo veel mogelijk witte of licht grijze wolken. Belangrijker is echter dat het droog is en de lens niet nat kan worden. Plaats de fisheye lens op de front camera (= selfie camera) van je smartphone zoals op de afbeelding. Zorg er voor dat de lens mooi in het midden van je camera staat. Maak enkele testfoto's om dit te controleren.
Stap 2
Bepaal het noorden met een kompas of met een app op je smartphone.
Het noorden moet bovenaan op de foto komen. Leg dus je smartphone in de juiste richting en schakel 'Automatisch roteren' op je GSM uit. Zo vermijd je dat de camera in een verkeerde richting draait.
Maak een testfoto en kijk of na het nemen van de foto het noorden bovenaan je foto is en het westen en oosten juist zijn georiënteerd. Dit zal niet altijd correct zijn omdat de fotocamera kan gedraaid zijn. Dit is echt een belangrijke stap!
Stap 3
Maak nu een foto. het centrum van de foto is wat net boven het meetstation ligt. Dit punt wordt ook het zenit genoemd. Leg hiervoor je smartphone op de centrale grijze paal en neem de foto. Zorg er voor dat je zelf niet op de foto staat. Aangezien je de foto bovenop het weerstation neemt mogen er geen meetinstrumenten zichtbaar zijn op de foto. Indien je de smartphone niet kan stilleggen op de paal moet je het met 1 hand ondersteunen, zolang de smartphone maar horizontaal ligt. Controleer of het noorden bovenaan je foto staat. Sla de foto op zodat je deze kan terugvinden bij je analyse.
Herhaal bovenstaande stappen om een reserve foto te hebben.
Fisheye foto bewerken in Paint
Vooraleer de foto gebruikt kan worden om de SVF te bepalen, dient de foto bewerkt te worden. Om de foto met RayMan te kunnen verwerken moet de foto een .bmp-bestand zijn. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van Paint. Dit kan makkelijk gedaan worden door de foto's te openen met Paint en opnieuw op te slaan als een .bmp-bestand. Daarnaast is het belangrijk voor een juiste verwerking dat de foto's een vierkant formaat hebben. Dit kan gedaan worden door de foto’s bij te knippen in Paint. Bij het vierkant maken van de foto's moet het beeld goed aansluiten aan de randen, zoals te zien in de figuur.
Handleiding om foto's vierkant te maken en als .bmp-bestand op te slaan voor wie liever een stappenplan heeft i.p.v. een video.
Bewerken_fisheyefoto.pdf
Indien de foto rechthoekig is door een fisheye lens die niet goed op de smartphone past, zal een deel van de omgeving niet op de foto staan, waardoor een rechthoekig afgesneden beeld wordt verkregen. Wanneer deze foto vierkant wordt gemaakt, zal de extra ruimte, die wordt verkregen door de hoogte en breedte verhoudingen van RayMan te respecteren, automatisch wit worden gekleurd in Paint. Om de SVF zo correct mogelijk te berekenen is het belangrijk om hier na te gaan welk deel van de omgeving werd afgesneden. Er moet namelijk een onderscheid worden gemaakt tussen open locaties en locaties met obstakels in de buurt. Indien open lucht werd afgesneden dan mag de ruimte wit worden gelaten. De reden hiervoor is dat RayMan de witte ruimte automatisch als onbedekte hemel registreert. Indien er obstakels werden afgesneden, bv. een gebouw, dan moet de witte ruimte met een zwarte balk worden bedekt, zoals weergegeven in de figuur.
Belangrijk! Om er voor te zorgen dat jouw inbreng iets kan betekenen in het onderzoek over heel Vlaanderen dien je de foto en de bewerkte foto door te sturen. Dit doe je op het einde van deze pagina eventueel samen met de verdere analyse.
RayManPro
Eenmaal een vierkante foto in het dataformaat .bmp werd verkregen, start het verwerkingsproces in RayMan.
De instructievideo toont hoe je de SVF kan bepalen. Volg de stappen in de video. Indien je de stappen uitgeschreven wilt zien staan kan je onderstaande pdf openen.
Bepalen_SVF_met_RayManPro.pdfPET score
De PET-score, Physiological Equivalent Temperature (PET), is de berekende gevoelstemperatuur. PET is reeds gebruikt in verschillende studies in verschillende steden en klimaten. De PET waarden kunnen berekend worden met RayManPro. Hieronder volgt stapsgewijs hoe je de data van de door jouw gekozen meetstations kan verwerken.
In de tabel hiernaast staan de niveaus van fysiologische stress (van extreme koude stress tot extreme hittestress) weergegeven met de bijhorende PET-score. Het voordeel aan de PET-score is dat het uitgedrukt is in °C en het dus makkelijk te interpreteren is. Op die manier wordt op een objectieve wijze duidelijk hoe (on)aangenaam het ergens vertoeven is.
Deze verdeling zal worden gebruikt bij de analyse van je resultaten.
Wat is hittestress?
Hittestress is een aandoening veroorzaakt door hoge gevoelstemperaturen (PET) die zich uit in verschillende lichamelijke klachten. Het kan zelfs leiden tot sterfgevallen van mensen en dieren.
Denk al eens even na over de volgende vraag. Na je analyse kan je hier op terugkomen. Waar zou jij het liefste een half uur staan op een warme zomerdag?
op een open veld
in de schaduw van een boom
ergens waar veel wind is
...
Data verzamelen
Databundel hittegolf 2020
In deze .zip file vind je alle data van de hittegolf terug voor de meeste VLINDER-stations. Download deze zipfile en unzip de files op je computer om alle bestanden te kunnen zien. Kies er jouw VLINDER-stations uit en bewaar deze op een plaats waar je ze terug kan vinden.
OPGELET! Voor de onderstaande meetstations was door technische problemen, ook dat is onderzoek, geen data beschikbaar van deze periode. Deze zijn dus niet in de lijst opgenomen.
VLINDER 17 - Oudsbergen
VLINDER 19 - Koninklijk Paleis
VLINDER 31 - Heist-op-den-berg
VLINDER 34 en 60 - Ieper
VLINDER 45 - Donkmeer
VLINDER 50 - Sint-Truiden
PET score met RayMan
Volg de instructievideo om met de data van jouw meetstation én jouw afbeelding voor de Sky View Factor de PET-scores per uur te berekenen. Zorg er voor dat je de SVF eerst bepaalt zoals in de vorige stap vooraleer je hier verder gaat. Indien je het stappenplan graag eens naleest, kan je dit terugvinden in bijlage.
Indien het ergens fout loopt, dien je de handleiding in bijlage te gebruiken om de .txt-file te controleren en je stappen één voor één opnieuw uit te voeren.
Bepalen PET score - handleiding.pdfVerzameling van de verkregen data
Citizen science
Om een beeld van PET-scores in Vlaanderen te krijgen, dienen al jullie resultaten verzameld te worden voor een algemene analyse. Dit doe je door per station deze Google Formulieren in te vullen. Als je meerdere locaties hebt bestudeerd, moet je het formulier dus meerdere keren invullen. Belangrijk is om zeker het juiste VLINDER station aan te duiden en de foto's en resulterende datafile door te sturen. Samen met andere deelnemers help je zo de hittestress in Vlaanderen in kaart te brengen.
Analyse van de resultaten
Tijd voor een analyse van je resultaten. Via onderstaande instructievideo kan je op beperkte tijd enkele mooie grafieken verkrijgen zonder dat je zelf moet beginnen prutsen in Excel of andere programma's.
Instructievideo grafieken maken
Klik op bovenstaande knop om het bestand dat je nodig hebt te downloaden. Sla dit bestand op.
Surf naar https://colab.research.google.com/ en meld je aan met je Google account.
Volg de instructievideo om grafieken te verkrijgen.
Grafieken
Je verkrijgt een hele grote afbeelding met heel veel informatie.
Bovenaan staat de berekende PET-score. Eronder staan grafieken van de factoren die deze PET-score beïnvloeden, namelijk: temperatuur, windsnelheid, straling en relatieve vochtigheid. Zoom in op enkele dagen en ga op zoek naar de factoren met de grootste impact op jouw resultaat. Is dit wat je verwacht had?
Is er een duidelijk verschil waarneembaar tussen dag en nacht? De nachten zijn aangeduid in de grijze zones.
Percentage bar plot
Deze afbeelding geeft weer hoe vaak welke stress voorkomt. Dit is weergegeven in percentages. Dit werd zowel voor dag als nacht bepaald, aangezien dit toch een belangrijk verschil geeft. Er is namelijk geen straling die invalt tijdens de nachten. Het behoud of verlies van de warmte is dus volledig afhankelijk van de omgeving.
Vergelijk alle resultaten:
Waar komt de meeste hittestress voor? Is dit dan ook de warmste locatie 's nachts?
Op welke locatie zou je het liefste een half uur verblijven tijdens een komende hittegolf, waarom?
Welke oorzaken kan je bedenken voor deze resultaten?
Bekijk het landgebruik via het dashboard en bestudeer of het landgebruik een grote invloed heeft via VLINDER dashboard (ugent.be). Selecteer je station en klik met de pijltjes door om het landgebruik in de nabije omgeving te zien.
...
Sciensano volgt nauwkeurig de sterftecijfers in België op. Zo ook die tijdens de warme periodes in juni en augustus 2020. Bekijk de afbeelding grondig en vergelijk met de vorige analyses. Je zal hierdoor de invloed van hittestress op oversterfte kunnen bestuderen.
Een klein deel van de oversterfte is te wijten aan COVID-19. Het grootste aandeel van de oversterfte is echter veroorzaakt door hittestress. Kijk goed waar de piek zich bevindt. De piek bevindt zich niet in het begin van de hittedagen maar net na enkele dagen met extreme hitte. Een opeenvolging van hittedagen is dus fataal voor sommige mensen.
Oversterfte in België
Onderstaand artikel komt van de site van Sciensano.
Kunnen we deze warmteperiodes vergelijken met die in de zomer van 2003 of 2006?
“Zowel tijdens de hitteperioden van deze zomer als in die van voorbije zomers werden recordtemperaturen genoteerd. Toch blijft het heel moeilijk om hitteperioden met elkaar te vergelijken, omdat de omstandigheden sterk kunnen verschillen”, verklaart Nathalie Bossuyt.
We kunnen wel zeggen dat het aantal extra sterfgevallen als gevolg van de hittegolf in augustus 2020 hoger is dan de schattingen van de hittegolf van augustus 2003 (23,8% of 711 extra sterfgevallen bovenop de verwachte 2.990 sterfgevallen van 2-13/08/2003) of juli 2006 (29,2% of 1.130 extra sterfgevallen bovenop de verwachte 3.868 sterfgevallen van 16-31/07/2006).
Bronnen
Tabel PET-score naar Matzarakis en Mayer, 2006
Matzarakis, A., Rutz, F., Mayer, H., 2007: Modelling Radiation fluxes in simple and complex environments - Application of the RayMan model. International Journal of Biometeorology 51, 323-334.
Matzarakis, A., Rutz, F., Mayer, H., 2010: Modelling Radiation fluxes in simple and complex environments - Basics of the RayMan model. International Journal of Biometeorology 54, 131-139.
Dirksen, M., Ronda, J., Theeuwes, E., Pagani, A., 2019: Sky view factor calculations and its application in urban heat island studies. Urban Climate 30, 100498.
Artikel oversterfte hittegolf 2020
https://www.sciensano.be/nl/pershoek/aanzienlijke-oversterfte-tijdens-de-hittegolf-van-augustus-2020