Wanneer is het ijs dik genoeg?

Als de dagen kouder worden en er (nacht)vorst is, dan gaat het bij veel mensen kriebelen. Is er voldoende vorst om het ijs te laten groeien en er geschaatst kan worden? In dit artikel de gouden vuistregels om in te schatten of het ijs dik genoeg wordt om te kunnen schaatsen.

Gouden vuistregels

De makkelijkste formule voor ijsvorming op de ijsbaan in beinsdorp gaat al generaties mee:

Bij elkaar opgeteld hebben we 30 graden vorst nodig, waarbij het overdag niet boven de -1 °C mag komen en ’s nachts kouder moet zijn dan -5 °C.

De ijsbaan in Beinsdorp kan veilig open voor kinderen als we een ijsdikte van 8 cm hebben. Bij een ijsdikte van 10 cm is het ijs sterk genoeg om ook groepen volwassen te houden.

IJsvorming

Tijdens de cursus tot ijsmeester leerden Rosanne en Pim over ‘de wetenschap’ achter ijsvorming. Zo is er onderzoek gedaan naar ijsgroei bij vorst, zijn er wiskundige modellen en speciale formules om ijsgroei en ijsdikte te voorspellen.

 

Het ijsgroeimodel van het KNMI

Het model van het KNMI gaat er op basis van stilstaand water van 2 meter diep en bij 5 graden vorst vanuit dat ijs elke nacht 1 cm groeit. In Beinsdorp is het diepste punt van de ijsbaan ongeveer 30 cm. De watermassa die op de ijsbaan ligt vanaf medio november heeft de tijd om naar een evenwichtstemperatuur te dalen. De temperatuur van het water wordt dan ongeveer hetzelfde als de luchttemperatuur. Hoe dieper het water, hoe groter het temperatuurverschil. In Beinsdorp hebben we hier dus een voordeel, omdat het water niet zo diep is.

 

Wisselende weersomstandigheden

Een stelregel die uit onderzoek komt is dat bij een heldere hemel, windstilte, stilstaand water en -5 graden vorst, er binnen een dag 1 cm ijs kan ontstaan. Als deze ideale omstandheden 8 dagen aanwezig zijn, dan zouden we de minimale ijsdikte van 8 cm in Beinsdorp kunnen behalen. Echter is het vrijwel nooit 8 nachten hetzelfde ideale weer.

 Vorst kan snel in- of uitvallen en je kunt met andere weersomstandigheden te maken krijgen. Er zijn tal van variabelen die een rol spelen. In een watermassa blijven koudere en warmeere waterstromen rond bewegen todat de watermassa een temperatuur heeft bereikd van 4 graden. Daarna begint de afkoeling van de bovenste waterlaag. Als die bovenste waterlaag een temperatuur van 0 graden bereikt heeft dan kan het water overgaan in ijs.

 

Er komt warmte vrij bij ijsvorming

Jan Oude Voshaar was een wiskundige die in Almelo woonde, bij het kanaal Almelo-Nordhorn en meer dan 50 jaar kennis over ijsgroei heeft uitgewerkt. Vanaf zijn 12e mat hij hier elke vorstdag het ijs. Wat hem in de eerste plaats opviel was dat ijs bij vorst van -4 a -5 graden niet of nauwelijks aangroeide. Pas vanaf 5 graden onder nul gaat het ijs groeien.

Veel ijsgroei modellen (en mensen die willen schaatsen) beginnen al te tellen vanaf 0 graden, maar dat blijkt toch te optimistisch. Pas als het kouder is dan -5 graden groeit ijs echt aan. Dat komt omdat er opvallend genoeg warmte vrijkomt als water bevriest, de zogenaamde stollingswarmte. Nadat het eerste ijsvlies zich heeft gevormd, wordt het moeilijker om die warmte kwijt te kunnen. Er is dan minstens 3 graden verschil nodig om de warmte af te voeren. Om deze reden kunnen we dus beter pas beginnen met tellen van -3 graden, en op grotere wateren zelfs bij -5 graden.

Veilig schaatsen op dik ijs

Op natuurijsbanen moet men veilig kunnen schaatsen. Er bestaat een (voor sommige mensen) ingewikkelde formule om de veiligheidsfactor van het ijs te berekenen. Deze formule ziet er als volgt uit: P is het gewicht per M² en H² is de dikte van het ijs. P:H² is de veiligheidsfactor. Met deze formule kan berekent worden hoe dik het ijs moet zijn om het gewicht van schaatsers op het ijs te kunnen houden. Er wordt bij deze formule geen rekening gehouden met de dynamische krachten die vrijkomen bij schaatsbewegingen op het ijs.

Op de ijsbaan in Beinsdorp hanteren we de adviezen van de KNSB om niet eerder het ijs op te stappen dan wanneer het ijs minimaal 8 cm dik is. In de praktijk is dit de dikte die wij aanhouden om de ijsbaan voor kinderen te openen. Als we een ijsdikte kunnen meten van 10 centimeter is het ijs ook veilig genoeg voor groepen volwassenen.

 

Samengevat

De IJsbaan in Beinsdorp kan open voor kinderen als we een ijsdikte van 8 cm hebben. Bij een ijsdikte van 10 cm is het ijs sterk genoeg om ook groepen van volwassenen te houden.

De groei van het ijs hangt af van de mate van vorst. Vanaf -3 °C gaat zich pas goed ijs vormen, en vanaf -5 °C kunnen we spreken van ijsgroei. Om de minimale ijsdikte van 8 cm te bereiken hebben we dus echt wel een weekje vorst nodig waarbij het onder de -5 °C moet blijven.