Waarom is het zo heet in de stad?

Ondertitel

Urban Heat Island

1 / 38

Slide 1: Tekstslide

WiskundeNatuur, Leven en Technologie+4Middelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4,5

In deze les zitten 38 slides, met interactieve quizzen en tekstslides.

Lesduur is: 50 min

Introductie

In deze les onderzoeken leerlingen hoe het gesteld is met het UHI-effect in hun eigen straat (of een straat bij een stad bij hen in de buurt). Ze voeren een eigen meting uit, vergelijken de uitkomst met een wiskundig model en stellen aanbevelingen op hoe de temperatuur in hun straat verlaagd kan worden. Dit zijn werkzaamheden waar in het dagelijks leven meteorologen en planologen zich mee bezig houden.

Instructies

Voorkennis voor leerlingen

Leerlingen hebben een basis nodig in aardrijkskunde (klimaat, verstedelijking), wiskunde (algebra), en natuurkunde (warmteleer) om de complexe interacties rond het UHI-effect te begrijpen. Daarnaast zijn goede onderzoeksvaardigheden en digitale vaardigheden essentieel voor het zelfstandig uitvoeren van de opdrachten.

Voorbereiding voor de docent

Het is aan te raden voordat de leerlingen deze les maken, hen de opdracht te geven in hun eigen straat de temperatuur te meten en een foto van de thermometer te maken. Zie stap 1 van 'Eigen UHI-meting' op dia 10.

Benodigdheden

Laptop voor elke leerling
Rekenmachine voor elke leerling
Pen en papier om berekeningen te noteren.

Lesvorm

De les kan zowel zelfstandig als klassikaal gegeven worden.

Zelfstandig

De leerlingen kunnen de les zelfstandig (individueel) doorlopen. Dit kun je doen door op de knop 'Deel met leerlingen' te drukken. Het is aan te raden de les wel te introduceren en na te bespreken met leerlingen. Als docent kun je een coachende rol aannemen.

Klassikaal

De les kan ook klassikaal gegeven worden. Als docent vertel je de informatie op de slides en neem je de leerlingen stap voor stap mee in het uitvoeren van de berekeningen.

Tussenvorm

Tussenvormen, waarbij bijvoorbeeld het eerste en laatste deel van de les klassikaal worden gedaan en het tussenliggende gedeelte zelfstandig wordt doorlopen, zijn ook mogelijk.

Leerdoelen/vaardigheden

De leerling kan uitleggen wat het stedelijk hitte-eiland effect (UHI) is, en de belangrijkste oorzaken en gevolgen ervan benoemen.
De leerling kan een eigen temperatuurmeting uitvoeren en vergelijken met data van een KNMI-weerstation, en de UHI berekenen met behulp van de gegeven formule.
De leerling kan, na analyse van het UHI in de eigen omgeving, beredeneerde maatregelen voorstellen om dit effect te verminderen, rekening houdend met de Local Climate Zone classificatie.

Aansluiting curriculum

De les integreert wiskunde door data-analyse en formulegebruik, aardrijkskunde door de focus op stedelijk klimaat en ruimtelijke patronen, natuurkunde door de behandeling van warmteoverdracht, en nlt door interdisciplinair onderzoek en modelleren. Hierdoor leren leerlingen een complex milieuprobleem vanuit verschillende perspectieven te begrijpen.

Onderdelen in deze les

Ondertitel

Urban Heat Island

Waarom is het zo heet in de stad?

Slide 1 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Informatie voor de docent

Vooraf

Laat leerlingen vooraf de temperatuur in hun eigen straat meten en een foto van de thermometer maken.

Benodigdheden

Iconen

Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan

Toon notities bij elke dia

Navigeren door de les

Vergroot een afbeelding

Klik hier

Hotspot met meer informatie

Laptop voor elke leerling

Rekenmachine voor elke leerling

Slide 2 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Leerdoelen

Dit ga je leren:

Je kunt straks uitleggen wat het stedelijk hitte-eiland effect (UHI) is, en de belangrijkste oorzaken en gevolgen ervan benoemen.
Je kunt straks een eigen temperatuurmeting uitvoeren en vergelijken met data van een KNMI-weerstation, en de UHI berekenen met behulp van een formule.
Je kunt straks, na analyse van het UHI in je eigen omgeving, beredeneerde maatregelen voorstellen om dit effect te verminderen, rekening houdend met de Local Climate Zone classificatie.

Slide 3 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Urban Heat Island

Misschien is het je wel eens opgevallen dat het in de stad (of bebouwde kom) in de zomer veel warmer lijkt te zijn dan als je buiten de stad op het platteland of in het bos bent? Dit noem je het stedelijk hitte-eiland effect of in het Engels Urban Heat Island (UHI) effect.

De kaart hiernaast geeft het stedelijk hitte-eiland effect weer in °C. Het gemiddelde luchttemperatuursverschil tussen de stedelijke en omliggende landelijke gebieden is weergegeven. Je ziet duidelijke de 'hitte-eilandjes' op de kaart.

Bron: RIVM (2020)

Het UHI-effect dat in de figuur wordt getoond, is het gemiddelde van alle uurlijkse metingen over een heel jaar. Dat betekent dat ook momenten zijn meegerekend waarop het UHI-effect bijna niet merkbaar is, bijvoorbeeld door harde wind, regen of tijdens de winter. Het is goed om dit erbij te benoemen, want anders kan het lijken alsof hitte in de stad geen probleem is, terwijl het in warme periodes juist wel een groot probleem kan zijn.

Slide 4 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Urban Heat Island

In deze module ga jij onderzoeken hoe het gesteld is met het UHI-effect in jouw straat (of een straat bij een stad bij jou in de buurt).

Je gaat een eigen meting uitvoeren, de uitkomst

vergelijken met een wiskundig model en

aanbevelingen opstellen hoe de temperatuur in

jouw straat verlaagd kan worden.

Werk waar in het dagelijks leven meteorologen en

planologen zich mee bezig houden!

Succes!

Bron: Kunne et al. (2014)

Late-middagtemperatuur

Slide 5 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Zoek informatie over het stedelijk hitte-eiland effect en beantwoord de volgende vraag.
Welke natuurkundige processen veroorzaken het stedelijk hitte-eiland effect?

Typ hier je antwoord:

Slide 6 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Zoek informatie over het stedelijk hitte-eiland effect en beantwoord de volgende vraag.
Wanneer gedurende de dag is het effect van het stedelijke hitte-eiland effect het sterkste?

Typ hier je antwoord:

Slide 7 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Zoek informatie over het stedelijk hitte-eiland effect en beantwoord de volgende vraag.
Wat zijn gevolgen van het stedelijke hitte-eiland effect?

Typ hier je antwoord:

Slide 8 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

UHI in jouw buurt

In deze les ga je aan de hand van een eigen temperatuurmeting en aan de hand van berekeningen met een model het stedelijk hitte-eiland effect in je eigen buurt bepalen.

Je gebruikt de resultaten om verbeteringen voor je eigen buurt voor te stellen.

Tip: Woon je zelf al op het platteland, kies dan jouw school of een straat in een stad in jouw omgeving.

Slide 9 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Stap 1

Meet op een zonnige dag, het liefst in de namiddag, de luchttemperatuur in jouw straat. Je hebt daar een thermometer voor nodig!

Maak een foto van de thermometer om zo de luchttemperatuur en het tijdstip vast te leggen.

Eigen UHI-meting

Slide 10 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Eigen UHI-meting

Stap 2

Ga naar daggegevens.knmi.nl en klik op 'Uurwaarnemingen'.
Selecteer de dag waarop je je eigen meting hebt uitgevoerd en het tijdstip dat er het dichtste bij in de buurt zit. (Je vult bijvoorbeeld van 20240605 tot 20240605 en startuur 16 en einduur 16 in.)
Vink 'T' (Temperatuur op 1,50 m hoogte tijdens de waarneming) aan en het weerstation dat het dichtste bij jouw huis in de buurt ligt.
Download de gegevens.
Let op! De temperatuur wordt in 0,1 °C gegeven. T = 200 betekent dus 20,0 °C.

Locatie weerstations

Slide 11 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Eigen UHI-meting

Stap 3

Bereken het verschil tussen de door jouw

gemeten temperatuur in jouw straat en de

temperatuur van het KNMI-weerstation.

Noteer dit verschil op papier en bewaar dit

goed!

U H I = T^{​ s t r a a t ​ ​} - T^{​ K N M I s t a t i o n ​ ​}

Impressie van een KNMI-weerstation

Slide 12 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

UHI_max-formule

Niet in elke straat van Nederland hangen thermometers. Om toch een goede inschatting te kunnen maken van het maximale temperatuurverschil tussen de stad en het omliggende platteland werken wetenschappers met onderstaande formule:

U H I^{​ max ​ ​} = (2 - S V F - f^{​ v e g^{​ ​ ​} ​ ​}) \cdot ​ 4 ​ ​ \sqrt ​ \frac{​ K ^{​ ↓ ​ ​} \cdot D T R ^{​ 3 ​ ​} ​ ​}{​ ρ C ^{​ p ​ ​} U ​} ​ ​ ​

Toelichting

Slide 13 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

UHI_max berekenen voor jouw straat

Je gaat nu de UHI_max voor jouw straat berekenen.

Stap 1

Bepaal de SVF met behulp van Google Maps. Dit kan je op de volgende manier doen:

Ga op een van de volgende dia's naar Google Street View, sta in het midden van de straat voor je huis en kijk recht omhoog naar de lucht. De SVF (Sky View Factor) is het deel van de lucht dat je op dat moment in beeld ziet. Druk deze waarde uit als een fractie tussen 0 en 1.

Als je de SVF nauwkeuriger wilt bepalen kun je meerdere metingen doen. Je kunt er bijvoorbeeld voor kiezen om op drie plekken in je straat de SVF te bepalen en daarvan het gemiddelde te nemen.

Formule

Slide 14 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Voorbeeld SVF

De SVF in deze straat zal waarschijnlijk rond de 0,65 zijn, omdat ruwweg 65% van de afbeelding lucht is.

Bron: Google Street View

Slide 15 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 16 - Kaart

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

UHI_max in jouw straat

Stap 2

Bepaal de f_veg met behulp van Google Maps.

Voor het bepalen van de vegetatiefactor bekijk je in Google Maps de straat voor je huis. Zoom op een van de volgende dia's met satellietbeelden maximaal in op je huis. Bekijk wat het percentage van je beeld is dat bedekt is met vegetatie (bomen, planten, gras) en water?

Druk deze waarde ook uit als een fractie, dus tussen 0 en 1.

Ook hier zou je weer meerdere metingen op verschillende plekken in je straat kunnen doen om een nauwkeurigere fveg te bepalen.

Formule

Slide 17 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Voorbeeld fveg

De fveg in deze straat zal waarschijnlijk ergens tussen de 0,15 en 0,20 zijn, omdat ruwweg 15 à 20% van de afbeelding groen (bomen, planten, gras) en water bevat.

Bron: Google Street View

Slide 18 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 19 - Kaart

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Stap 3

Ga naar daggegevens.knmi.nl en klik op 'Weer op je geboortedag'.
Selecteer de dag waarop je je eigen meting hebt uitgevoerd en het weerstation dat het dichtste bij jouw huis in de buurt ligt. Dit weerstation gebruik je als referentie voor het platteland.
Noteer de maximum- en minimumtemperatuur. Bereken vervolgens de DTR.
Noteer ook de gemiddelde windsnelheid. Dit is je U.

D T R = T^{​ m a x ​ ​} - T^{​ m i n ​ ​}

Het is vast niet je geboortedag, maar op deze manier zijn de gegevens wel het makkelijkst te vinden ;-)

UHI_max in jouw straat

Formule

Slide 20 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Stap 4

Gebruik de gegevens van het weerstation van Wageningen University & Research om de kortgolvige straling te bepalen.

Ga naar met.wur.nl/veenkampen/graphs/cur. Klik in de groene balk op de dag waarop je ook je eigen temperatuur hebt gemeten, en bekijk de grafiek ‘Radiation 1’. Hoe hoog is Q_short_in (geel) die dag gemiddeld?

Gebruik hiervoor ongeveer de helft van de

maximale waarde van die dag.

Noteer deze waarde als .

K^{​ ↓ ​ ​}

K^{​ ↓ ​ ​}

net zo zonnig als in Wageningen

Voor de kortgolvige straling gebruik je het weerstation van Wageningen University & Research. Hierbij nemen we dus aan dat het in Wageningen die dag net zo zonnig was als in jouw straat én bij het KNMI-station.

De validiteit van je berekeningen neemt hierdoor af.

UHI_max in jouw straat

Formule

Slide 21 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Stap 5

Gebruik alle verzamelde gegevens om de UHImax voor jouw straat te berekenen.

met

U H I^{​ max ​ ​} = (2 - S V F - f^{​ v e g^{​ ​ ​} ​ ​}) \cdot ​ 4 ​ ​ \sqrt ​ \frac{​ K ^{​ ↓ ​ ​} \cdot D T R ^{​ 3 ​ ​} ​ ​}{​ ρ C ^{​ p ​ ​} U ​} ​ ​ ​

ρ C^{​ p ​ ​} = 1231 J K^{​ - 1 ​ ​} m^{​ - 3 ​ ​}

De UHImax -waardes in Nederland liggen vaak tussen de 1 en 6 °C

UHI_max in jouw straat

Slide 22 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Vergelijk de uitkomst van je eigen meting met de berekening van UHImax.
Verschillen ze van elkaar? Zo ja, hoe zou het komen dat jouw meting van het temperatuurverschil anders is dan de berekende UHImax?

Typ hier je antwoord:

Slide 23 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

UHImax verlagen

In het laatste gedeelte van deze les ga je bekijken welke maatregelen je kunt nemen om het stedelijke hitte-eiland effect te verkleinen.

Vervolgens kijk je welke maatregelen in jouw straat toegepast kunnen worden.

Slide 24 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Bekijk de formule van UHImax nog eens goed.

Ga na hoe de variabelen van de formule UHImax beïnvloeden.

Welke van de variabelen moeten groter en welke juist kleiner om UHI_max te verlagen? Welke van de variabelen kan je beïnvloeden?

Formule

Typ hier je antwoord:

Slide 25 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Bekijk de formule van UHImax nog eens goed.

Stel dat je op het platteland staat, dan geldt: SVF = 1 en f_veg = 1.

Hoe kun je aan de formule zien dat UHI_max dan gelijk aan 0 is?

Formule

Typ hier je antwoord:

Slide 26 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Om steden en landschappen van verschillende plekken op de wereld te vergelijken hebben Stewart en Oke (2012) het 'Local Climate Zone'-classificatieschema ontwikkeld.

Bekijk op de volgende dia via Google Street View je eigen straat en beantwoord de volgende vraag:

Welke LCZ-classificatie past het beste bij jouw straat?

Local Climate Zones

UHImax verlagen

Slide 27 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 28 - Kaart

Deze slide heeft geen instructies

UHImax verlagen

Welke LCZ-classificatie past het beste bij jouw straat?

Bron: Stewart en Oke (2012)

Slide 29 - Poll

[klik om de afbeelding te vergroten]

Les 1. Wat is creativiteit?

Bekijk op de volgende dia jouw straat nog eens via Google Street View.

Stel jezelf de volgende vraag:

Wat zou er in jouw straat allemaal kunnen veranderen om het stedelijke hitte-eiland-effect te verkleinen en het dus koeler te

houden?

UHImax verlagen

Slide 30 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 31 - Kaart

Deze slide heeft geen instructies

Welke maatregelen kunnen genomen worden in jouw straat?

Typ hier je antwoord:

Slide 32 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Gefeliciteerd!

Je hebt de LessonUp 'Waarom is het zo

heet in de stad?' succesvol doorlopen!

Je weet nu wat het stedelijk hitte-eiland

effect is, hoe je dit kunt meten en

berekenen en welke maatregelen je kunt

nemen om dit effect te verkleinen.

Meer weten over de invloed van temperatuur op de mens? Volg de LessonUp 'Hoe kun je onderkoeling voorkomen tijdens een MudRun?'

Slide 33 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Geïnspireerd?

Vond je dit een leuke les? Dan is één van de volgende vervolgopleidingen misschien iets voor jou.

Bachelor Soil, Water, Atmosphere (universiteit)

https://www.wur.nl/nl/onderwijs-opleidingen/bachelor/bsc-opleidingen/bachelors-soil-water-atmosphere.htm

Bachelor Aardwetenschappen (universiteit)

https://www.uu.nl/bachelors/aardwetenschappen

Bachelor Milieukunde (hbo)

https://www.hvhl.nl/opleidingen/hbo/milieukunde/

Slide 34 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond.

Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst:

https://bit.ly/LessonUpmod_Leerling

Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Klik op de link of scan de QR-code

Slide 35 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Kunne, D., Floors, R., Meijer, L., Wolters, H. J., Wageningen University, Arnold Moene, Wageningen University, Wageningen University, NLT steunpunt, Wageningen University, Wageningen University, NLT steunpunt, Wageningen University, TNO Bouw en Ondergrond afdeling Urbane Leefomgeving, & KNMI. (2014). SUMMER IN THE CITY (Jeroen Sijbers, Red.). https://www.wur.nl/upload_mm/b/f/0/ddf054e7-30a2-4390-a1ac-62e74f780b4c_v213_Summer_in_the_city_ev_ll_01102014_1.0.pdf

RIVM (2020) via Kaarten | Atlas natuurlijk kapitaal. (z.d.). https://www.atlasnatuurlijkkapitaal.nl/kaarten

Stedelijk hitte-eiland effect (UHI) in Nederland. (z.d.). Atlas Natuurlijk Kapitaal. https://www.atlasnatuurlijkkapitaal.nl/stedelijk-hitte-eiland-effect-uhi-in-nederland

Bronnen

Slide 36 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Les 1. Wat is creativiteit?

Stewart, I. D., & Oke, T. R. (2012). Local Climate Zones for Urban Temperature Studies. Bulletin Of The American Meteorological Society, 93(12), 1879–1900. https://doi.org/10.1175/bams-d-11-00019.1

Theeuwes, N. E., Steeneveld, G. J., Ronda, R. J., & Holtslag, A. A. (2017). A diagnostic equation for the daily maximum urban heat island effect for cities in northwestern Europe. International Journal of Climatology, 37(1), 443-454.

Bronnen

Slide 37 - Tekstslide

Tekst

In deze les hebben we het gehad over wat creativiteit is, wat het verschil is tussen divergent en convergent denken en waarom creativiteit belangrijk is voor ontwerpers en onderzoekers.

In de rest van de lessenserie ga je aan de slag met een aantal creativiteitstechnieken die je kunnen helpen bij het divergent denken. We gaan het hebben over brainstorming, brain drawing, het morfologisch schema, SCAMPER, ...

Les 1. Wat is creativiteit?

Auteurs

Team Wageningen Pre-University

4TU

Meer informatie of opmerkingen

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

Colofon