1In het voorjaar van 2021 startten vrieskoujagers Karel Holvoet en Pieter Bliek een wetenschappelijk onderzoek naar het ontstaan van microklimaten in duinpannen aan de Nederlandse en Belgische kust. Samen met een Bulgaars bedrijf zetten ze zich aan het doen van precisiemetingen. Door daarbij eendrachtig samen te werken, maakten ze niet alleen de metingen, maar ook de gebruikte apparatuur beter.
Doel van de metingen is het temperatuurverloop van de zich ontwikkelende nachtelijke Cold Air Pools (koudepoelen) in de pannen nauwkeurig in kaart te brengen. Hiervoor maakt het vrieskou-duo gebruik van speciaal voor hen ontwikkelde dataloggers, die de temperatuur in honderdsten van graden registreren. Met deze precisiemetingen worden invloeden van geomorfologische eigenschappen, zoals vorm, diepte, luchtinhoud, vegetatie en bodemeigenschappen van de duinpannen geduid.
In februari 2021 werd Nederland getroffen door een heuse sneeuwstorm. De dagen daarna werd het kortstondig flink koud. Vooral in de nachten dook de temperatuur ver onder het vriespunt. De website weer.nl maakte melding van een minimumtemperatuur van maar liefst -21 graden Celsius in de duinen van het kustplaatsje Egmond aan Zee.
Obsessie voor nachtvorst
Pieter Bliek, die van jongs af aan geobsedeerd is door nachtvorst, las het artikel. ‘Ik klikte op het linkje in het artikel van de website van het meetstation in de duinen. Zodoende kwam ik uit bij Vlaming Karel Holvoet.’ Pieter nam contact met Karel op en vroeg hem waar precies het meetstation in de duinen stond. ‘Normaalgesproken worden de laagste temperaturen in het oosten van het land gemeten, en niet pal aan de kust. Dat heeft te maken met de temperende werking van het relatief warme zeewater’, verklaart Pieter. Karel: ‘Maar bij heldere en windstille nachten kan het in diepe duinpannen soms 10 tot 15 graden kouder worden dan in de landelijke omgeving. Dat heeft te maken met het feit dat koudere lucht zwaarder is dan warme lucht. Zo ontstaan bij ideale weersomstandigheden overal in de duinen microklimaten.’
Het weerstation van Karel stond in een diepe duinpan in een natuurreservaat dat voor publiek ontoegankelijk was. Een zender stuurde om de paar minuten de temperatuur naar de website, zodat je live het temperatuurverloop in de duinpan kon volgen. Het station werd gevoed met een zonnepaneeltje.
Pieter nam contact op met Karel voor een interview over zijn onderzoek. ‘Ik raakte zo gefascineerd dat ik Karel voorstelde een netwerk van meerdere meetstations in duinpannen aan de Nederlandse en Belgische kust uit te rollen.’ En zo besloten de Vlaming en de Hollander te gaan samenwerken.
Tientallen meetstationnetjes
In de maanden die volgden plaatsten de vrieskoujagers kleine meetstationnetjes in tientallen duinpannen verspreid over de Nederlandse en Belgische kust. Pieter: ‘Maar niet in alle duinpannen konden we meetstations plaatsen die verbonden zijn met internet. Dat werd veel te duur.’ Daarom plaatsten de onderzoekers in de meeste duinpannen kleine plastic weerhutjes aan paaltjes op 10 centimeter boven de grond, met hierin kleine dataloggertjes die periodiek met de laptop werden uitgelezen. ‘Alleen in enkele zeer interessante duinpannen plaatsten we dataloggers op anderhalve meter hoogte die een connectie met het internet hadden.’
De bereikbaarheid in de duingebieden liet echter te wensen over. ‘Geregeld verloren de dataloggers hun verbinding met internet’, vertelt Pieter. ‘Om dit probleem te verhelpen, kwamen er versterkers aan paaltjes op de duintoppen naast de duinpannen. Zo kon het signaal dat de dataloggers uitzonden uit de diepe duinpannen worden opgepikt en aan de dichtstbijzijnde zendmast worden doorgegeven.’
‘Helaas bleek deze technische oplossing niet afdoende te zijn’, zucht Pieter. Zelfs met de signaal versterkers viel de verbinding geregeld weg. Dan moest Pieter naar de duinpannen toe om de versterkers op een andere duintop te zetten en om te kijken of het signaal weer werd opgepikt. ‘Een paar keer per week ging ik op en neer naar de duinen om paaltjes te verzetten in de hoop op een goed signaal. Dat is best vermoeiend. Vaak viel na een paar dagen of soms zelf na een paar uur het signaal alweer weg.’ Voor het onderzoek is het van belang dat we het temperatuurverloop in de meest interessante duinpannen live kunnen volgen. Het vrieskou-duo probeerde dataloggers van verschillende fabrikanten, maar dat mocht niet baten.
Bulgaarse startup
In het voorjaar van 2022 kwam Karel op het spoor van de Bulgaarse startup ThingsLog gespecialiseerd in dataloggers voor industriële toepassingen. ‘Ik kocht er een paar die ik plaatste in sinkholes in de Belgische Ardennen. Voor ons onderzoek naar microklimaten nam ik er eentje als experiment mee naar Nederland.’
De datalogger van de Bulgaarse fabrikant bestaat uit een klein plastic kastje met hieraan een kabeltje van een halve meter, met aan het uiteinde een temperatuursensor. Karel en Pieter plaatsten de datalogger in een kastje aan een paal op anderhalve meter hoogte in een brede diepe duinpan op een steenworp afstand van het strand nabij het kustplaatsje Camperduin, waar voorheen een datalogger van een andere fabrikant in hing. ‘Zowaar bleek deze datalogger een uitstekende verbinding met internet te hebben’, zegt Pieter verheugd. De sensor van de datalogger is zo gevoelig dat deze de temperatuur in honderdsten van graden nauwkeurig weergeeft. Metingen van de datalogger zijn via een app live te volgen en van afstand in te stellen, en de temperatuurcurves kunnen op de computer achteraf tot in detail worden geanalyseerd.’
De vrieskoujagers besloten nog eens 3 dataloggers voor hun onderzoek aan te schaffen. Pieter vroeg de Bulgaarse fabrikant of het mogelijk is de dataloggers van 2 langere kabels te voorzien, zodat de temperatuur op zowel 10 centimeter als op anderhalve meter tegelijkertijd te volgen is. Dat bleek technisch mogelijk te zijn. ‘Met deze uiterst gevoelige apparatuur kan de temperatuur in de duinpannen heel precies worden gemeten’, aldus Pieter.
Hondsdagen
Het vrieskou-duo hoopte vorst te vangen tijdens de Hondsdagen. Dat is de periode tussen 20 juli en 20 augustus. In deze periode was er nog nergens in Nederland officieel nachtvorst gemeten. In het jaar 2021 maten ze begin augustus met +0,1 graden Celsius net geen vorst. Een week voor de start van de Hondsdagen in 2022 arriveerden de 3 dataloggers uit Bulgarije. ‘Ik heb ze snel in de duinpannen gehangen in de hoop vorst te vangen’, zegt Pieter. En zowaar, in de vroege ochtend van 7 augustus 2022 hadden ze met een minimumtemperatuur van -0,46 graden Celsius aan de grond beet. Hoewel geen officieel kouderecord voor de zomer, werd er in de vaderlandse media uitgebreid verslag van de vangst gedaan.
Vanwege de accuraatheid van de dataloggers bestelden de vrieskoujagers er nog eens vijf. Met één datalogger was wel een klein probleempje, het signaal was weggevallen. Pieter: ‘Toen ik poolshoogte nam, zag ik dat de kabel doormidden was geknaagd.’ De Bulgaarse fabrikant voorzag de kabels daarna ter preventie van een ijzeren coating.
Pieter vroeg zich wel af hoe accuraat de metingen in honderdsten graden eigenlijk zijn. ‘Als er grote verschillen van enkele tienden van graden tussen de dataloggers zijn, bij het meten van dezelfde temperatuur, heb je niet zoveel aan die precisiemetingen. In andere duinpannen, waar we met kleine uitleesbare dataloggertjes meten, zijn soms verschillen van enkele tienden van graden zichtbaar. Ze kunnen tot tussen 0,3 tot 0,5 graden oplopen, als ik ze als test naast elkaar in de koelkast leg. Aan de hand van de kalibratierapporten corrigeren we na uitlezing met de laptop automatisch voor de gemeten temperaturen in de Excel sheets.’
Toen de 5 dataloggers uit Bulgarije arriveerden testte Pieter deze door de sensoren aan de uiteinden van de kabels aan elkaar te binden en in de koelkast en vriezer te plaatsen. ‘Het verschil was met enkele van honderdsten graden miniem.’
Cluster van drie duinpannen
Na de geslaagde temperatuurtesten bevestigden de vrieskoujagers de 5 extra aangeschafte dataloggers aan palen in de meest interessante duinpannen. Drie ervan hingen ze in een cluster van 3 duinpannen. Deze pannen liggen pal naast elkaar en zijn qua vorm en bodemgesteldheid nagenoeg identiek. ‘Nu we weten dat de metingen van deze dataloggers uiterst accuraat zijn, is het mogelijk de invloed van de geomorfologische eigenschappen (landschapskenmerken) te duiden.’
Uit de masterthesis ‘Investigating the effects of internal geomorphology and external drivers on the nocturnal cold air pooling in Dutch dune slacks using remote sensing and GIS analysis’ van een Eritrese student van het Institute for Water Education uit Delft, waarmee de vrieskoujagers samenwerken, blijkt dat met name geomorfologische parameters zoals vorm, luchtinhoud, oppervlakte en vegetatie van invloed zijn op het afkoelingsproces van de nachtelijke koudepoelen in de duinpannen.
‘De precieze temperatuurmetingen bevestigen de bevindingen van de masterstudent’, aldus Pieter. ‘Zo koelt de meest ronde en qua luchtinhoud kleinste duinpan van de drie het snelst en meeste af. Als voorbeeld: op de ochtend van 18 maart eind deze winter bedroegen de minimumtemperaturen in de grootste duinpan aan de grond 8,88 graden, de middelste pan 8,83 en in de kleinste 8,75 graden.’
Tot twee cijfers achter de komma
Dankzij de precisiemetingen van de Bulgaarse dataloggers zijn de onderzoekers in staat de vorming van microklimaten in de duinpannen aan de Nederlandse en Belgische kust nauwkeurig in kaart te brengen. Dat is het gevolg van de uiterst gevoelige sensoren, die de temperatuur tot 2 cijfers achter de komma meten.
De sensoren bleken zelfs zo gevoelig te zijn dat bij lage temperaturen rondom het vriespunt en bij vorst, condensatie- en stollingswarmte de metingen licht bleken te verstoren. ‘Bij lage temperaturen is de luchtvochtigheid in de pannen hoog en ontstaan er condensatiedruppeltjes op de gazen beschermingstonnetjes. Die geven een klein beetje warmte af’, verklaart Pieter.
Afhankelijk van de weersomstandigheden bedraagt die verstoring enkele tienden van graden. Maar bij temperaturen ver onder het vriespunt ontstaan er ijskristalletjes op de omhulsels. De stollingswarmte heeft dan een grotere invloed op de temperatuurmetingen. ‘Dit heeft ThingsLog opgelost door de tonnetjes om de sensoren te vervangen door metalen uiteinden waarop condensatie en kristallisatie minder grip hebben, en de precisiemetingen bij lage temperaturen betrouwbaarder zijn’, aldus de Hollandse vrieskoujager.
Vocht blijft roet in het eten gooien
Toch blijft het vocht in de duinpannen roet in de temperatuurmetingen strooien. Nu weer door de overvloedige regenval van de laatste tijd. Pieter: ‘De bodem is volledig verzadigd. In sommige duinpannen staat zelfs een laagje water, waardoor ik de meetstations aan de palen noodgedwongen iets hoger moest zetten om de apparatuur te beschermen.’
In de kleinste duinpan van het cluster van 3 staat een flinke plas water die de metingen flink verstoort. Hierdoor is deze duinpan, die normaalgesproken de koudste is, momenteel de warmste. ‘Dat komt doordat water energie vasthoudt, wat de nachtelijke afkoeling van de koudepoel tempert’, legt Pieter uit. Een bijkomend probleem van al het vocht is de corrosie van de ijzeren coating om de kabels, ter bescherming tegen knaagdieren. Dit roestprobleem heeft de Bulgaarse fabrikant opgelost door de ijzeren coating met vochtwerend tape te bekleden.
‘De overvloedige regenval van afgelopen winter komt onder meer door klimaatverandering. En na een El Nino volgt in de regel een nat voorjaar. Het zal dus nog wel een poosje duren voordat de ondergelopen duinpannen zijn opgedroogd en de temperatuurmetingen normaliseren,’ zegt Pieter.
De dataloggers van ThingsLog zijn tot nu toe de beste waarmee de vrieskoujagers hebben gewerkt. Toch vertoonde een enkele datalogger als gevolg van bereikbaarheidsproblemen in de afgelegen duingebieden soms verstoringen in de temperatuurmetingen. Pieter: ‘Gelukkig traden die verstoringen sporadisch op, maar het blijft irritant.’
Kleine zonnepaneeltjes
In een enkel geval viel het signaal volledig weg en moest het technische supportteam vanuit Bulgarije de haperende datalogger via internet weer aan de praat zien te krijgen. Dit euvel werd verholpen door alle dataloggers met externe antennes uit te rusten, die het signaal vanuit de duinpannen versterken. Ook werden alle loggers voorzien van kleine ingebouwde zonnepaneeltjes. ‘Nu hoef ik niet meer om de 3 maanden de batterijen te vervangen’, zegt Pieter blij. ‘Zo houd ik tijd over voor het analyseren van de temperatuurmetingen.’
In totaal hangen er nu 8 dataloggers van de Bulgaarse fabrikant, verspreid langs de Nederlandse en Belgische kust. ‘Dataloggers die in eerste instantie bedoeld zijn voor industriële toepassingen hebben we samen doorontwikkeld voor meteorologische toepassingen. Bedankt voor de sponsoring ThingsLog!’
Voor informatie: www.thingslog.com
