風(fēng)寒指數(shù)(Wind chill index)是人類對低溫和風(fēng)的一種感覺程度。人類并不直接感受氣溫,如果感覺到冷,實(shí)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(fēng)的時候,皮膚感覺到的溫度要比無風(fēng)的時候更低,因而覺得更冷。
描述
風(fēng)寒指數(shù)是表征風(fēng)速與降溫關(guān)系的物理量。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)氣溫為—1.1℃時,若風(fēng)速為11.1米/秒(約6級),則人會感受到冷的程度相當(dāng)于無風(fēng)時溫度為—17.2℃;若風(fēng)速大到15.6米/秒(約7級),則相當(dāng)于無風(fēng)時溫度為-20℃的寒冷程度。可見,在寒風(fēng)中人的感覺要比實(shí)際氣溫低。
風(fēng)寒效應(yīng)
風(fēng)寒指數(shù)是根據(jù)風(fēng)寒效應(yīng)所定立的指數(shù)。而風(fēng)寒效應(yīng)的出現(xiàn)是由于風(fēng)也會影響我們對冷的感覺,引致溫度計的讀數(shù)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(xù)的強(qiáng)風(fēng)天氣會令我們對冷的感覺來得更強(qiáng)烈。這個風(fēng)速與人體對外界溫度感覺的關(guān)系,稱為“風(fēng)寒效應(yīng)”。
風(fēng)寒公式
(1)Siple-Passel風(fēng)寒公式是西普爾(Siple)和帕賽爾(Passel)1941年在南極洲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時建立的。公式如下:
式中,
H
代表熱損耗率;
v
代表風(fēng)速;
t?(a)
代表環(huán)境溫度;
T
代表裸露的皮膚溫度。此公式最初應(yīng)用于軍隊(duì)訓(xùn)練中可能產(chǎn)生的凍傷預(yù)報。首先在美國和加拿大,其次在整個大陸,風(fēng)寒指數(shù)圖成為指導(dǎo)著裝的需求。此經(jīng)驗(yàn)公式只適用于裸露在外的皮膚。
(2)Steadman風(fēng)寒公式是建立在熱量平衡基礎(chǔ)上,即產(chǎn)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(fā)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(fēng)寒指數(shù)式中,
Q
代表身穿適當(dāng)衣服的健康成年人在戶外步行時產(chǎn)生的熱量;
Q1
代表人在呼吸中蒸發(fā)的熱損耗;
t(a)
代表環(huán)境氣溫;
代表人體內(nèi)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(dǎo)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(xiàng)可以是獨(dú)立的,可用于裸露的皮膚區(qū)域,例如僅對臉部。
風(fēng)寒相當(dāng)溫度
風(fēng)速和溫度的某一組合常與一定的熱量損耗率相聯(lián)系。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(fēng)寒相當(dāng)溫度或視在溫度。
在冬季天氣酷寒的北美,定期發(fā)布相當(dāng)溫度預(yù)報,使對戶外的感覺寒冷程度有一個適當(dāng)?shù)臉?biāo)志。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(dāng)溫度下體驗(yàn)到的不舒適程度因人而異。
參考資料 >