風寒指數

人類對低溫、風的感覺程度

風寒指數(Wind chill index)是人類對低溫和風的一種感覺程度。人類並不直接感受氣溫,如果感覺到冷,實際上感覺到的是皮膚表面的溫度。在同樣的氣溫條件下,有風的時候,皮膚感覺到的溫度要比無風的時候更低,因而覺得更冷。

描述


風寒指數是表徵風速與降溫關係的物理量。實驗表明,當氣溫為—1.1℃時,若風速為11.1米/秒(約6級),則人會感受到冷的程度相當於無風時溫度為—17.2℃;若風速大到15.6米/秒(約7級),則相當於無風時溫度為-20℃的寒冷程度。可見,在寒風中人的感覺要比實際氣溫低。

風寒效應


風寒指數
風寒指數
風寒指數是根據風寒效應所定立的指數。而風寒效應的出現是由於風也會影響我們對冷的感覺,引致溫度計的讀數有些時候可與人們對冷暖的感覺有明顯的分別。在冬季期間,持續的強風天氣會令我們對冷的感覺來得更強烈。這個風速與人體對外界溫度感覺的關係,稱為“風寒效應”。

風寒公式


(1)Siple-Passel風寒公式是西普爾(Siple)和帕賽爾(Passel)1941年在南極進行實驗時建立的。公式如下:
風寒指數
風寒指數
式中,
H
代表熱損耗率
v
代表風速;
t (a)
代表環境溫度;
T
代表裸露的皮膚溫度。此公式最初應用于軍隊訓練中可能產生的凍傷預報。首先在美國和加拿大,其次在整個大陸,風寒指數圖成為指導著裝的需求。此經驗公式只適用於裸露在外的皮膚。
(2)Steadman風寒公式是建立在熱量平衡基礎上,即產生熱量=損耗熱量,損耗熱量包括5個部分,分別是呼吸中蒸發的熱損耗、加熱呼吸的熱損耗、裸露皮膚的熱損耗、衣著較少的手足的熱損耗、整個衣服面積上的熱損耗。具體公式如下:
風寒指數式中,
Q
代表身穿適當衣服的健康成年人在戶外步行時產生的熱量;
代表人在呼吸中蒸發的熱損耗;
t(a)
代表環境氣溫;
t1
代表人體內部溫度;
t2
代表衣著充分的皮膚溫度;
R(f)
代表衣服阻力(衣服厚度除以衣服的熱傳導率);
R(s)
為表面阻力。此公式考慮了人體的各種形式的熱損耗。方程第三項可以是獨立的,可用於裸露的皮膚區域,例如僅對臉部。

風寒相當溫度


風速和溫度的某一組合常與一定的熱量損耗率相聯繫。相同的熱量損耗率可由參考速度(如人的步行速度)與不同溫度的組合形式表示,稱為風寒相當溫度或視在溫度。
在冬季天氣酷寒的北美,定期發布相當溫度預報,使對戶外的感覺寒冷程度有一個適當的標誌。但因人的年齡、活動量、健康狀況、新陳代謝速度等的差異,相同相當溫度下體驗到的不舒適程度因人而異。