Varmeindeks - Heat index

Fuktighet og hygrometri
Spesifikke konsepter
Generelle begreper
Luft Konsentrasjon Tetthet Dugg Fordampning Fuktighetsbuffer ( Atm. )  Trykk Flytende vann Avogadros lov Nucleation Termodynamisk likevekt
Tiltak og instrumenter
Varmeindeks Lør. vap. tetthet Blandingsforhold Vannaktivitet H. indikator kort Hygrometer Tørr / våtpære temperatur
v t e

Den varmeindeks ( HI ) er en indeks som kombinerer lufttemperatur og relativ fuktighet , i skyggelagte områder, for å posit en human-oppfattes tilsvarende temperatur, som hvor varmt det ville føles hvis luftfuktigheten var noen annen verdi i skyggen. Resultatet er også kjent som "følt lufttemperatur", " tilsynelatende temperatur ", "ekte følelse" eller "føles som". For eksempel, når temperaturen er 32 ° C (90 ° F) med 70% relativ fuktighet, er varmeindeksen 41 ° C (106 ° F).

Menneskekroppen kjøler seg normalt ned av svette eller svette. Varme fjernes fra kroppen ved fordampning av svetten. Imidlertid reduserer høy relativ fuktighet fordampningshastigheten. Dette resulterer i en lavere varmefjerningshastighet fra kroppen, derav følelsen av å bli overopphetet. Denne effekten er subjektiv, med forskjellige individer som oppfatter varme annerledes av forskjellige årsaker (som forskjeller i kroppsform, metabolske forskjeller, forskjeller i hydrering, graviditet , overgangsalder , effekter av medisiner og/eller medisinuttak ); målingen har vært basert på subjektive beskrivelser av hvordan varme motiver føler seg for en gitt temperatur og fuktighet. Dette resulterer i en varmeindeks som relaterer en kombinasjon av temperatur og fuktighet til en annen.

Fordi varmeindeksen er basert på temperaturer i skyggen, mens folk ofte beveger seg over solfylte områder, kan varmeindeksen gi en mye lavere temperatur enn faktiske forhold ved typiske utendørsaktiviteter. Også for personer som trener eller er aktive på den tiden, kan varmeindeksen gi en lavere temperatur enn de følte forholdene.

Historie

Varmeindeksen ble utviklet i 1979 av Robert G. Steadman. I likhet med vindkjølingindeksen , inneholder varmeindeksen forutsetninger om menneskets kroppsmasse og høyde, klær, mengde fysisk aktivitet, individuell varmetoleranse, sollys og ultrafiolett stråling og vindhastighet. Betydelige avvik fra disse vil resultere i varmeindeksverdier som ikke nøyaktig gjenspeiler den oppfattede temperaturen.

I Canada brukes lignende humidex (en kanadisk innovasjon introdusert i 1965) i stedet for varmeindeksen. Mens både humidex og varmeindeks beregnes ved bruk av duggpunkt, bruker humidex et duggpunkt på 7 ° C (45 ° F) som base, mens varmeindeksen bruker en duggpunktsbase på 14 ° C (57 ° F) ). Videre bruker varmeindeksen varmebalanse -ligninger som står for mange andre variabler enn damptrykk, som utelukkende brukes i humidex -beregningen. En felles komité dannet av USA og Canada for å løse uenigheter er siden blitt oppløst.

Definisjon

Varmeindeksen for en gitt kombinasjon av ( tørrpære ) temperatur og fuktighet er definert som tørketemperaturen som ville føles det samme hvis vanndampens trykk var 1,6  kPa . Siterer Steadman, "Således refererer for eksempel en tilsynelatende temperatur på 24 ° C (75 ° F) til samme nivå av sultriness og de samme kleskravene, som en tørketemperatur på 24 ° C (75 ° F) med et damptrykk på 1,6 kPa. "

Dette damptrykket tilsvarer for eksempel en lufttemperatur på 29 ° C (84 ° F) og relativ fuktighet på 40% i det psykrometriske sjønivået , og i Steadmans bord ved 40% RH er den tilsynelatende temperaturen lik den sanne temperaturen mellom 26–31 ° C (79–88 ° F). Ved standard atmosfæretrykk (101,325 kPa) tilsvarer denne grunnlinjen også et duggpunkt på 14 ° C (57 ° F) og et blandingsforhold på 0,01 (10 g vanndamp per kilo tørr luft).

En gitt verdi for relativ fuktighet forårsaker større økninger i varmeindeksen ved høyere temperaturer. For eksempel, ved omtrent 27 ° C (81 ° F), vil varmeindeksen stemme overens med den faktiske temperaturen hvis den relative fuktigheten er 45%, men ved 43 ° C (109 ° F) vil enhver relativ fuktighetsavlesning over 18% vil gjøre varmeindeks høyere enn 43 ° C .

Det har blitt antydet at den beskrevne ligningen bare er gyldig hvis temperaturen er 27 ° C (81 ° F) eller mer. Den relative fuktighetsgrensen, under hvilken en varmeindeksberegning vil returnere et tall som er lik eller lavere enn lufttemperaturen (en lavere varmeindeks regnes generelt som ugyldig), varierer med temperaturen og er ikke lineær. Terskelen er vanligvis satt til vilkårlig 40%.

Varmeindeksen og dens motstykke humidex tar begge bare hensyn til to variabler, skyggetemperatur og atmosfærisk fuktighet (fuktighet), og gir dermed bare et begrenset estimat av termisk komfort . Ytterligere faktorer som vind, solskinn og individuelle klesvalg påvirker også opplevd temperatur; disse faktorene parameteriseres som konstanter i varmeindeksformelen. Vind, for eksempel, antas å være 5 knop (9,3 km/t). Vind som passerer over våt eller svett hud forårsaker fordampning og en vindkjølingseffekt som varmeindeksen ikke måler. Den andre viktige faktoren er solskinn; Hvis du står i direkte sollys, kan det gi tilsynelatende varme sammenlignet med skygge opptil 8,3 ° C. Det har vært forsøk på å lage en universell tilsynelatende temperatur , for eksempel temperaturen på våtpærekloden , "relativ utetemperatur", "føles som" eller den proprietære " RealFeel ".

Meteorologiske betraktninger

Utendørs under åpne forhold, etter hvert som den relative fuktigheten øker, utvikler det seg først dis og til slutt et tykkere skydekke, noe som reduserer mengden direkte sollys som når overflaten. Dermed er det et omvendt forhold mellom maksimal potensiell temperatur og maksimal potensiell relativ fuktighet. På grunn av denne faktoren ble det en gang antatt at den høyeste varmeindeksavlesningen som faktisk kan oppnås hvor som helst på jorden var omtrent 71 ° C (160 ° F). I Dhahran , Saudi -Arabia 8. juli 2003 var imidlertid duggpunktet 35 ° C (95 ° F) mens temperaturen var 42 ° C (108 ° F), noe som resulterte i en varmeindeks på 81 ° C (178 ° C) F).

Menneskekroppen krever fordampningskjøling for å forhindre overoppheting. Wet-bulb temperatur og Wet Bulb Globe Temperature brukes til å bestemme kroppens evne til å eliminere overflødig varme. En vedvarende våtpære-temperatur på omtrent 35 ° C (95 ° F) kan være dødelig for friske mennesker; ved denne temperaturen bytter kroppene våre fra å kaste varme til miljøet, til å få varme fra det. Dermed er en våtpære temperatur på 35 ° C (95 ° F) terskelen som kroppen ikke lenger er i stand til å kjøle seg tilstrekkelig med.

Verditabell

Tabellen nedenfor er fra US National Oceanic and Atmospheric Administration . Kolonnene begynner ved 80 ° F (27 ° C), men det er også en varmeindekseffekt ved 79 ° F (26 ° C) og lignende temperaturer når det er høy luftfuktighet.

For eksempel, hvis lufttemperaturen er 96 ° F (36 ° C) og den relative fuktigheten er 65%, er varmeindeksen 49 ° C (120 ° F)

Effekter av varmeindeksen (skyggeverdier)

Eksponering for fullt solskinn kan øke varmeindeksverdiene med opptil 8 ° C (14 ° F).

Formel

Sammenligning av NWS varmeindeksverdier (sirkler) med tilnærming til formelen (kurver). I SVG-fil, å sveve over en graf markere det.

Det er mange formler utviklet for å tilnærme de originale tabellene av Steadman. Anderson et al. (2013), NWS (2011), Jonson og Long (2004) og Schoen (2005) har mindre rester i denne rekkefølgen. De to førstnevnte er et sett med polynomer, men det tredje er etter en enkelt formel med eksponensielle funksjoner.

Formelen nedenfor tilnærmer varmeindeksen i grader Fahrenheit, til ± 1,3 ° F (0,7 ° C). Det er resultatet av en multivariat tilpasning (temperatur lik eller større enn 80 ° F (27 ° C) og relativ fuktighet lik eller større enn 40%) til en modell av menneskekroppen. Denne ligningen gjengir tabellen ovenfor NOAA National Weather Service (bortsett fra verdiene ved 32 ° C) og 45%/70% relativ luftfuktighet varierer uten grunn med henholdsvis ± 1).

${\ displaystyle \ mathrm {HI} = c_ {1}+c_ {2} T+c_ {3} R+c_ {4} TR+c_ {5} T^{2}+c_ {6} R^{2 }+c_ {7} T^{2} R+c_ {8} TR^{2}+c_ {9} T^{2} R^{2}}$

hvor

HI = varmeindeks (i grader Fahrenheit)

T = omgivende tørrpære temperatur (i grader Fahrenheit)

R = relativ fuktighet (prosentverdi mellom 0 og 100)

${\ displaystyle {\ begin {align} c_ {1} & =-42.379, & c_ {2} & = 2.049 \, 015 \, 23, og c_ {3} & = 10.143 \, 331 \, 27, \\ c_ { 4} & =-0.224 \, 755 \, 41, & c_ {5} & =-6.837 \, 83 \ ganger 10^{-3}, & c_ {6} & =-5.481 \, 717 \ ganger 10^{- 2}, \\ c_ {7} & = 1.228 \, 74 \ times 10^{-3}, & c_ {8} & = 8.5282 \ times 10^{-4}, & c_ {9} & =-1.99 \ times 10^{-6}. \ Ende {justert}}}$

Følgende koeffisienter kan brukes til å bestemme varmeindeksen når temperaturen er angitt i grader Celsius, hvor

HI = varmeindeks (i grader Celsius)

T = omgivende tørrpære temperatur (i grader Celsius)

R = relativ fuktighet (prosentverdi mellom 0 og 100)

• c ₁ = -8.78469475556
• c ₂ = 1.61139411
• c ₃ = 2.33854883889
• c ₄ = -0,14611605
• c ₅ = -0,012308094
• c ₆ = -0,0164248277778
• c ₇ = 0,002211732
• c ₈ = 0,00072546
• c ₉ = -0.000003582

Et alternativt sett med konstanter for denne ligningen som er innenfor ± 3 ° F (1,7 ° C) fra NWS -masterbordet for all fuktighet fra 0 til 80% og alle temperaturer mellom 70 og 115 ° F (21–46 ° C) og alle varmeindekser under 66 ° C er:

${\ displaystyle {\ begin {align} c_ {1} & = 0.363 \, 445 \, 176, & c_ {2} & = 0.988 \, 622 \, 465, & c_ {3} & = 4.777 \, 114 \, 035 , \\ c_ {4} & =-0.114 \, 037 \, 667, & c_ {5} & =-8.502 \, 08 \ ganger 10^{-4}, & c_ {6} & =-2.071 \, 6198 \ ganger 10^{-2}, \\ c_ {7} & = 6.876 \, 78 \ ganger 10^{-4}, & c_ {8} & = 2.749 \, 54 \ ganger 10^{-4}, og c_ { 9} & = 0. \ end {align}}}$

Et annet alternativ er dette:

${\ displaystyle {\ begynne {justert} \ mathrm {HI} & = c_ {1}+c_ {2} T+c_ {3} R+c_ {4} TR+c_ {5} T^{2}+c_ {6} R^{2}+c_ {7} T^{2} R+c_ {8} TR^{2}+c_ {9} T^{2} R^{2}+\\ & \ quad {}+c_ {10} T^{3}+c_ {11} R^{3}+c_ {12} T^{3} R+c_ {13} TR^{3}+c_ {14} T^ {3} R^{2}+c_ {15} T^{2} R^{3}+c_ {16} T^{3} R^{3} \ end {align}}}$

hvor

${\ displaystyle {\ begin {align} c_ {1} & = 16.923, & c_ {2} & = 0.185 \, 212, & c_ {3} & = 5.379 \, 41, og c_ {4} & =-0.100 \, 254 , \\ c_ {5} & = 9.416 \, 95 \ times 10^{-3}, & c_ {6} & = 7.288 \, 98 \ times 10^{-3}, & c_ {7} & = 3.453 \, 72 \ ganger 10^{-4}, & c_ {8} & =-8.149 \, 71 \ ganger 10^{-4}, \\ c_ {9} & = 1.021 \, 02 \ ganger 10^{-5} , & c_ {10} & =-3.8646 \ ganger 10^{-5}, & c_ {11} & = 2.915 \, 83 \ ganger 10^{-5}, & c_ {12} & = 1.427 \, 21 \ ganger 10 ^{-6}, \\ c_ {13} & = 1.974 \, 83 \ ganger 10^{-7}, & c_ {14} & =-2.184 \, 29 \ ganger 10^{-8} og c_ {15 } & = 8.432 \, 96 \ ganger 10^{-10}, & c_ {16} & =-4.819 \, 75 \ ganger 10^{-11}. \ Ende {justert}}}$

For eksempel, ved å bruke denne siste formelen, med temperatur 90 ° F (32 ° C) og relativ fuktighet (RH) på 85%, ville resultatet bli: Varmeindeks for 90 ° F, RH 85% = 114,9.

Se også

• Tilsynelatende temperatur
• Termisk komfort § Samspill mellom temperatur og fuktighet
• Humidex
• Våtpære temperatur
• Vindkulde

Referanser

Eksterne linker

• Beskrivelse av vindkjøling og tilsynelatende temperatur Formler i metriske enheter
• Varmeindeksberegner Beregner både ° F og ° C
• Gjeldende kart over globale varmeindeksverdier