Waarnemen en meten

Waarom dit telt

Je geheugen is een slechte meter. Na een jaar weet niemand meer wanneer de eerste vorst viel of hoeveel regen er in maart viel, terwijl je zaaidatum en je watervoorraad daarvan afhangen. Valt het KNMI stil, dan is je eigen veldboek het enige weerarchief van jouw plek. Nederland krijgt gemiddeld ongeveer 853 mm neerslag per jaar wordt getoetst. Dat is een gemiddelde: in een droog voorjaar of een droge zomer kan het wekenlang bijna niet regenen wordt getoetst. Wat je meet, bepaalt dus hoeveel water je moet opslaan.

Eerst doen

1. Neem één gebonden schrift en nummer de bladzijden. Schrijf op bladzijde 1 wie meet, waar en waarmee.
2. Kies vaste meettijden en houd ze vol: 08:00 en 20:00, net als in 14.15 Het weer lezen.
3. Zet een regenmeter op een open plek, ver van bomen en muren.
4. Hang een thermometer in de schaduw, tussen 1,25 en 2 meter boven de grond.
5. Controleer de thermometer in ijswater en schrijf de correctie op.
6. Schrijf elke dag iets op. Geen regen is ook een meting: 0,0 mm.

Wat je nodig hebt

• Een gebonden schrift met harde kaft, een balpen en een potlood voor in de regen wordt getoetst.
• Twee thermometers, bij voorkeur zonder kwik. Eén is de werkthermometer, de andere de reserve om mee te vergelijken.
• Voor de regenmeter: een blik, emmer of fles met rechte wanden, een trechter even breed als de opening, een paal en bindtouw.
• Een maatbeker of een gemerkte fles (16.04 Eenheden en standaarden) en een liniaal met millimeters (09.03 Meten en markeren).
• Voor het ijken: een schone pot, ijs van schoon water, een schone pan en een kookplek.
• Als je die hebt: een barometer (VK.F06 Een barometer gebruiken en zelf maken) en een klok of zonnewijzer (14.14 Tijd en kalender bijhouden).

Werkwijze

Het veldboek

Het veldboek is het origineel. Een net overgeschreven versie is een kopie. Werk zo:

1. Schrijf elke regel met datum, tijd en plek. Zijn er meer schrijvers, zet dan je initialen erbij.
2. Schrijf ter plekke, niet 's avonds uit je hoofd.
3. Schrijf altijd de eenheid erbij. "12" zegt niets. "12 mm" wel.
4. Houd zien en denken uit elkaar. Wat je zag, zet je gewoon in de regel. Wat je denkt, zet je achter een D. Bijvoorbeeld: "bladeren geel aan de onderkant; D: te weinig stikstof?"
5. Fout geschreven? Zet één streep door de fout, zodat hij leesbaar blijft, en schrijf de goede waarde ernaast wordt getoetst. Gum niet en scheur niets uit.
6. Niet gemeten? Schrijf "niet gemeten". Vul nooit een schatting in en schrijf nooit een nul.
7. Verandert er iets aan je meting, zoals een verplaatste regenmeter of een andere thermometer? Schrijf de datum en wat er veranderde. Anders lijkt het later een verandering in het weer.
8. Beschrijf hoe je meet, zo precies dat een ander het kan overnemen.

Maak aan het eind van elk jaar een afschrift voor het archief (16.01 Een kennisarchief). Eén schrift is één brand.

Een dagregel kan er zo uitzien:

Weer is niet het enige. Noteer ook de eerste en laatste vorst, de eerste bloei, het peil in de put, het zaaien en de oogst (13.05 Teeltplanning). Ziekteregisters en waterlogboeken volgen dezelfde regels (02.13 Water voor een gemeenschap).

Temperatuur meten

Je meet de temperatuur van de lucht, niet die van de zon op je thermometer.

• Hang de thermometer tussen 1,25 en 2 meter boven de grond, boven gras of grond die past bij de omgeving. Niet boven beton, steen of een donker dak.
• Gebruik een afscherming met luchtdoorlaat tegen de straling van de zon. Die kun je maken als een witte kist met lamellen aan de zijkanten, met de deur op het noorden wordt getoetst.
• Blijf weg bij schoorstenen, kachelpijpen en roosters. Ideaal is een afstand van twee keer de hoogte van het dichtstbijzijnde obstakel. Bij een boom van 6 meter is dat 12 meter.
• Lukt dat niet, kies dan de schaduwkant van een gebouw en schrijf dat op. Een compromis is geen ramp, zolang je het vastlegt en daarna niet meer verandert.

In de zon geven muren en bestrating veel warmte terug. Hang de thermometer daar niet dichtbij wordt getoetst.

Een regenmeter maken

1. Neem een vat met een ronde, rechte opening van minstens 10 cm doorsnede wordt getoetst. De Britse standaardmeter heeft 127 mm.
2. Zet er een trechter in die even breed is als de opening. Een nauwe doorgang houdt vuil tegen en beperkt verdamping.
3. Meet de binnendiameter van de opening in centimeters (d). Het oppervlak in cm² is 0,785 × d × d.
4. Zet het vat stevig vast en waterpas, zodat de wind hem niet scheef duwt.
5. Test op lekken: giet er een gemeten hoeveelheid water in en meet dat de volgende dag terug.

Rekenen. 1 mm regen op 1 m² is precies 1 liter. Voor elk vat geldt: regen in mm = gemeten milliliters × 10 ÷ oppervlak in cm².

Een vat dat overal even breed is en geen trechter heeft, kun je ook met een liniaal aflezen. Dan is de waterhoogte meteen de regen in mm. Een plastic fles heeft een bolle bodem: giet er water in tot aan het rechte deel en noem dat nul, of meet het water in een maatbeker.

Waar hij staat. De bronnen verschillen. De Britse Met Office zet de handmatige meter met de rand 30 cm boven de grond, en de automatische op 45 cm. De Amerikaanse weerdienst adviseert voor een eigen weerstation 1,2 tot 1,8 meter hoogte, op een afstand van vier keer de hoogte van het dichtstbijzijnde obstakel. Onze keuze: de rand 30 tot 45 cm boven kort gras, en een paal van ongeveer 1,2 meter als honden, kinderen of opspattend water een rol spelen. Houd in elk geval de afstand van vier keer de obstakelhoogte aan: bij een boom van 5 meter dus 20 meter. Schrijf de hoogte op en verander hem niet meer. Zet een regenmeter niet op een dak: dat geeft spatwater en wind wordt getoetst.

Aflezen. Lees af op je vaste tijd, giet leeg en schrijf op. Spreek af op welke datum je de regen van de afgelopen 24 uur zet en houd je daaraan. Op een warme dag verdampt water snel, dus wacht niet wordt getoetst. Sneeuw laat je binnen in het vat smelten en meet je daarna. Sneeuw en dooi geven onbetrouwbare cijfers: schrijf er "sneeuw" bij.

De thermometer ijken in ijswater

Een glazen thermometer verandert langzaam, omdat het volume van het bolletje blijvend verandert. Een thermometer die goed was, hoeft dat niet te blijven. Het Amerikaanse ijkinstituut NIST gebruikt daarom het ijspunt: 0 °C is makkelijk te maken.

1. Was je handen en maak thermometer en pot schoon. Zout van je handen vervuilt het ijsbad. Spoel nooit met warm water: dat zet het bolletje uit.
2. Maak ijs van schoon water, het liefst gedestilleerd wordt getoetst. Stamp het fijn tot korrels van 2 tot 5 mm.
3. Vul de pot helemaal met ijs, giet er koud schoon water bij tot de gaatjes vol zijn, en druk het aan.
4. Wacht 15 tot 30 minuten. Giet overtollig water af en vul ijs bij. Er mag geen ijs drijven en er mag geen water bovenop staan.
5. Maak in het midden een gat en zet de thermometer erin, tot de nulstreep net boven het ijs uitkomt. Druk het ijs eromheen aan.
6. Wacht tot de vloeistof stilstaat: bij een kwikthermometer één tot twee minuten, bij een thermometer met rode of blauwe vloeistof ongeveer 15 minuten. Tik zacht en lees af.
7. Schrijf de correctie op. Leest hij −0,5 °C, dan is de correctie +0,5 °C: tel dat bij elke aflezing op.

Een laboratorium haalt zo ongeveer 0,005 °C. Thuis moet een paar tienden van een graad lukken wordt getoetst. Doe er nooit zout bij: pekel met ijs is veel kouder dan 0 °C wordt getoetst. Geen ijs in de zomer? IJk in de winter, bij vorst of in de sneeuw, en vergelijk daarna je thermometers met elkaar.

Het tweede punt: kokend water

Kokend water geeft een tweede ijkpunt, maar geen vast getal. Het kookpunt hangt af van de luchtdruk, dus van hoogte en weer.

Deze waarden komen uit een technische tabel en zijn naar ronde hoogtes afgerond wordt getoetst. De luchtdruk van de dag verschuift het kookpunt ook, met ongeveer 0,3 °C per 10 hPa wordt getoetst.

1. Gebruik alleen een thermometer met een schaal die boven de 100 °C doorloopt.
2. Laat een pan water hard koken.
3. Houd de thermometer met een klem of draad in het water, los van bodem en wand wordt getoetst.
4. Wacht tot de waarde niet meer verandert en lees af. Vergelijk met de tabel.

Twee punten vertellen je of de fout overal even groot is. Leest hij bij ijs −1 en bij koken op zeeniveau 99, dan is hij overal ongeveer 1 graad te laag. Leest hij −1 en 96, dan loopt de fout op: maak een korte correctietabel en plak die in het veldboek. IJk minstens twee keer per jaar en na elke val wordt getoetst. NIST doet dat bij precisiethermometers eerst maandelijks, en later één tot twee keer per jaar. Kijk ook of de vloeistofkolom niet gebroken is.

Hoogte en peil

Het waterpeil in een put meet je vanaf een vast punt op de rand, met een stok of een touw met een gewicht. Meet altijd vanaf hetzelfde punt. Hoogteverschillen op een terrein (14.05 Een lokale kaart maken) meet je met een doorzichtige slang vol water. Water staat aan beide uiteinden even hoog, dus je leest het verschil af aan twee stokken met een schaal wordt getoetst. Een barometer geeft een ruwe hoogte: dicht bij zeeniveau ongeveer 8 meter per hPa, en alleen als het weer niet verandert wordt getoetst.

Fouten vinden

Er zijn drie soorten fouten, en ze vragen elk een andere aanpak.

Regels die werken:

• Meet belangrijke dingen minstens drie keer en schrijf alle waarden op.
• Verschillen de metingen veel, zoek dan eerst de oorzaak voordat je een gemiddelde neemt.
• Gooi een vreemde waarde niet stilletjes weg. Zet er een vraagteken bij en schrijf wat er aan de hand kan zijn.
• Schrijf niet meer cijfers op dan je meter aankan. Een liniaal met millimeters geeft geen 12,37 mm.
• Laat iemand anders af en toe dezelfde meting doen, zonder jouw uitkomst te zien.

Van cijfers naar een besluit

Tel elke maand de regen op en zet dezelfde maanden van verschillende jaren naast elkaar. Eén jaar is geen klimaat: de klimaatcijfers van het KNMI gaan over 30 jaar. Na drie jaar kun je je watervoorraad en je zaaiplan bijstellen (02.03 Regenwater opvangen als drinkwater) wordt getoetst. Wil je iets uitproberen, ga dan naar 16.03 Experimenten documenteren.

Zo weet je dat het werkt

• Iemand anders kan uit bladzijde 1 precies afleiden hoe, waar en waarmee je meet.
• Elke dag staat er een regel, of de woorden "niet gemeten".
• De thermometer geeft in ijswater twee keer achter elkaar bijna dezelfde waarde, en de correctie staat in het boek.
• Twee regenmeters naast elkaar geven bijna hetzelfde wordt getoetst.
• Je kunt een besluit aanwijzen dat je op je metingen hebt genomen.

Zo weet je dat het misgaat

• De regenmeter geeft veel minder dan je tweede meter of die van de buren: test op lekken, kijk of hij scheef staat en of bladeren de trechter dichten.
• De temperatuur piekt 's middags hoger dan bij de buren: er valt zon op de thermometer of er komt warmte van een muur. Verplaats hem en schrijf de datum op.
• De ijswaterwaarde verschuift steeds: het glas is beschadigd of de kolom is gebroken. Maak de reserve de werkthermometer.
• Er komen steeds ronde getallen in het boek, zoals 10 of 15: iemand schat. Lees samen af en spreek het uit.
• Niemand kijkt ooit in het boek: bespreek de cijfers één keer per maand, anders sterft het meten uit.

Als je iets mist

Achtergrond

Toevallige fouten vallen tegen elkaar weg als je vaker meet. Systematische fouten blijven, hoe vaak je ook herhaalt. Alleen vergelijken met een bekende standaard vindt ze. IJs en water zijn zo'n standaard die iedereen kan maken. Zolang er ijs in het water zit, blijft het mengsel op het smeltpunt wordt getoetst. Kokend water hangt af van de luchtdruk en is dus een minder zeker punt. Een regenmeter meet een hoogte, geen hoeveelheid: 1 mm is 1 liter per vierkante meter, omdat 1 m² maal 1 mm precies 1 dm³ is. Vergelijk alleen metingen die op dezelfde manier zijn gedaan. Bewijs: ijkpunt van 0 °C met ijswater A (standaardwerk van NIST; thuis haal je die nauwkeurigheid niet). Kookpunt hangt af van luchtdruk A, de tabel zelf B. Opstelling van thermometer en regenmeter B (richtlijnen van weerdiensten, die onderling verschillen). Regels van het veldboek C (praktijk in de wetenschap, geen onderzoek naar deze regels). Zelfgebouwde thermometerkist D, totdat je hem hebt vergeleken met een echte.

Volgende niveau

Bouw een echte thermometerkist. Meet op twee plekken en vergelijk: holte en helling, tuin en dorp (13.01 Het landschap lezen). Vergelijk je boek met dat van een buurgroep. Gebruik je cijfers voor proeven (16.03 Experimenten documenteren) en voor de jaarplanning (16.09 Langetermijnplanning).

Controlelijst

• Ik heb een gebonden schrift met genummerde bladzijden en een beschrijving van mijn metingen.
• Ik meet op vaste tijden en schrijf altijd datum, tijd en eenheid op.
• Ik streep fouten door en gum niets weg.
• Ik schrijf "niet gemeten" in plaats van te gokken.
• Mijn thermometer hangt in de schaduw tussen 1,25 en 2 meter, met luchtdoorlaat.
• Mijn regenmeter staat waterpas, op vier keer de hoogte van het dichtstbijzijnde obstakel.
• Ik heb mijn thermometer in ijswater geijkt en de correctie opgeschreven.
• Ik weet dat herhalen toevallige fouten verkleint, maar systematische niet.

Verantwoording

• NIST SP 819: A Procedure for the Effective Recalibration of Liquid-in-Glass Thermometers: verandering van het bolletje, ijspunt als vast punt met onzekerheid van 0,005 °C, ijskorrels van 2 tot 5 mm, 15 tot 30 minuten wachten, geen drijvend ijs en geen water erboven, schone handen tegen zout, niet spoelen met warm water, één tot twee minuten of 15 minuten bij organische vloeistof, tikken, correctie met voorbeeld, herijken van maandelijks tot één à twee keer per jaar.
• National Weather Service: Personal Weather Station Siting: temperatuursensor op 1,25 tot 2 meter boven representatieve ondergrond, in een geventileerde afscherming, twee keer de obstakelhoogte, weg van warmtebronnen; regenmeter op 4 tot 6 voet, vier keer de obstakelhoogte; compromissen zijn onvermijdelijk.
• Met Office: How we measure rainfall: meter van 5 inch (127 mm) met de rand op 30 cm, automatische meter op 450 mm, nauwe trechter tegen vuil en verdamping, voorzichtigheid bij sneeuw en dooi.
• NIST: SI Units, Temperature: water bevriest bij 0 °C en kookt bij ongeveer 100 °C.
• NIST: SI Units, Volume: de liter is de kubieke decimeter; daaruit volgt dat 1 mm op 1 m² 1 liter is.
• EPA: What to do if a mercury thermometer breaks: opruimen van kwik, geen stofzuiger, bezem of afvoer, minstens 24 uur ventileren.
• Engineering Toolbox: Boiling points of water at altitude: kookpunten per hoogte (technische tabel, geen primaire bron; de hoogtes hier zijn de dichtstbijzijnde rijen, afgerond).
• Wikipedia: Observational error: toevallige en systematische fouten, gemiddelde en ijken (algemene naslag).
• Wikipedia: Lab notebook: gebonden, genummerd, gedateerd, onuitwisbare pen, ter plekke schrijven, zo beschreven dat een ander het kan herhalen (algemene naslag).
• Wikipedia: Thermometer: vaste punten, afhankelijkheid van druk, gebroken vloeistofkolom (algemene naslag).
• Wikipedia: Klimaat van Nederland: ongeveer 853 mm neerslag per jaar (algemene naslag; de KNMI-bron zelf is niet ingezien).

De oppervlakken, de milliliters per millimeter en de voorbeelden zijn eigen rekenwerk. De WMO-gids voor instrumenten (WMO-No. 8) kon ik niet openen; de opstelling rust op de Britse en Amerikaanse bronnen hierboven. Niet met een primaire bron onderbouwd en daarom gemarkeerd: de neerslag van Nederland, het potlood bij regen, de doorhaalregel, de thermometerkist met lamellen, warmte van muren en bestrating, droge perioden, de minimummaat van 10 cm, de uitleg over daken en verdamping bij de regenmeter, de haalbare nauwkeurigheid thuis, de temperatuur van ijs met zout, de ijkfrequentie thuis, het verband tussen luchtdruk en kookpunt, de slangwaterpas, de barometerhoogte en de termijn van drie jaar. Getoetst door: nog niet.