Für Wind Chill gibt es viele Formeln, da Wind Chill im Gegensatz zur Temperatur keine allgemein anerkannte Standarddefinition oder -messung hat. Alle Formeln versuchen, die Wirkung des Windes auf die vom Menschen wahrgenommene Temperatur qualitativ vorherzusagen. Wetterdienste in verschiedenen Ländern verwenden Standards, die für ihr Land oder ihre Region einzigartig sind; Zum Beispiel verwenden die US-amerikanischen und kanadischen Wetterdienste ein vom National Weather Service akzeptiertes Modell. Dieses Modell hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt.

Die ersten Wind Chill Formeln und Tabellen wurden von Paul Allman Siple und Charles F entwickelt. Passel arbeitete vor dem Zweiten Weltkrieg in der Antarktis und wurde in den 1970er Jahren vom Nationalen Wetterdienst zur Verfügung gestellt. Sie basierten auf der Abkühlrate einer kleinen Plastikflasche, deren Inhalt sich im Wind auf dem Dach der Expeditionshütte auf Höhe des Anemometers in Eis verwandelte. Der sogenannte Windchill-Index lieferte einen ziemlich guten Hinweis auf die Schwere des Wetters.In den 1960er Jahren wurde Wind Chill als Wind Chill Equivalent Temperature (WCET) gemeldet, was theoretisch weniger nützlich ist. Der Autor dieser Änderung ist unbekannt, aber es war nicht Siple oder Passel, wie allgemein angenommen wird. Zunächst wurde es als die Temperatur definiert, bei der der Windchill-Index in völliger Abwesenheit von Wind gleich wäre. Dies führte zu äquivalenten Temperaturen, die die Schwere des Wetters übertrieben. Charles Eagan erkannte, dass die Menschen selten still sind und dass selbst wenn es ruhig war, es eine gewisse Luftbewegung gab. Er definierte die Abwesenheit von Wind neu, um eine Luftgeschwindigkeit von 1,8 Metern pro Sekunde (6,5 km / h; 4,0 mph) zu sein, die ungefähr so niedrig war wie eine Windgeschwindigkeit, die ein Cup-Anemometer messen konnte. Dies führte zu realistischeren (wärmer klingenden) Werten der äquivalenten Temperatur.

Original modelEdit

Die äquivalente Temperatur wurde in Nordamerika erst im 21.Jahrhundert allgemein verwendet. Bis in die 1970er Jahre meldeten die kältesten Teile Kanadas den ursprünglichen Windchill-Index, eine drei- oder vierstellige Zahl mit Einheiten von Kilokalorien / Stunde pro Quadratmeter. Jeder Einzelne kalibrierte die Skala der Zahlen persönlich durch Erfahrung. Die Grafik bot auch allgemeine Hinweise zu Komfort und Gefahr durch Schwellenwerte des Index, wie 1400, die die Schwelle für Erfrierungen war.

Die ursprüngliche Formel für den Index war:

W C I = ( 10 v − v + 10.5 ) ⋅ ( 33 − T a ) {\displaystyle WCI=\left(10{\sqrt {v}}-v+10.5\right)\cdot \left(33-T_{\mathrm {a} }\right)}

wo:

• WCI = Wind chill index, kg*cal/m2/h
• v = Windgeschwindigkeit, m/s
• Ta = Lufttemperatur, °C

Nordamerikanischer und britischer Wind chill Indexbearbeiten

Im November 2001 führten Kanada, die Vereinigten Staaten und das Vereinigte Königreich einen neuen Wind chill Index ein, der von Wissenschaftlern und medizinischen Experten der Joint Action Group for Temperature Indices (JAG/TI). Es wird bestimmt, indem ein Modell der Hauttemperatur unter verschiedenen Windgeschwindigkeiten und Temperaturen unter Verwendung von standardmäßigen technischen Korrelationen der Windgeschwindigkeit und der Wärmeübertragungsrate iteriert wird. Die Wärmeübertragung wurde für ein nacktes Gesicht im Wind berechnet, das dem Wind zugewandt war, während es mit 1,4 Metern pro Sekunde (5,0 km / h; 3,1 mph) hineinging. Das Modell korrigiert die offiziell gemessene Windgeschwindigkeit auf die Windgeschwindigkeit in Gesichtshöhe, vorausgesetzt, die Person befindet sich auf freiem Feld. Die Ergebnisse dieses Modells können innerhalb eines Grades aus der folgenden Formel angenähert werden:

Die Standard−Windkill-Formel für Environment Canada lautet:

T w c = 13,12 + 0,6215 T a – 11,37 v + 0,16 + 0,3965 T a v + 0,16 {\displaystyle T_{\mathrm {wc} }=13,12+0.6215T_{\mathrm {a} } -11,37 v^{+0,16}+0.3965T_{\mathrm {a} }v^{+0,16}}

wobei Twc der Windchill-Index ist, basierend auf der Celsius-Temperaturskala; Ta ist die Lufttemperatur in Grad Celsius; und v ist die Windgeschwindigkeit bei 10 m (33 ft) Standard-Anemometerhöhe in Kilometern pro Stunde.

Bei einer Temperatur von -20 °C (-4 °F) und einer Windgeschwindigkeit von 5 km/h (3,1 mph) beträgt der Windchill-Index -24. Wenn die Temperatur bei -20 ° C bleibt und die Windgeschwindigkeit auf 30 km / h (19 mph) ansteigt, fällt der Windchill-Index auf -33.

Die Äquivalentformel in US−üblichen Einheiten lautet:

T w c = 35,74 + 0,6215 T a – 35,75 v + 0,16 + 0,4275 T a v + 0,16 {\displaystyle T_{\mathrm {wc} }=35,74+0.6215T_{\mathrm {a} }-35,75v^{+0,16}+0. 4275T_{\mathrm {a} }v^{+0,16}\,\!{\displaystyle T_{\mathrm {a} }=35,74 +0,6215 T_{\mathrm {a} }-35,75 v^{+0,16}+0,4275 T_{\mathrm {a} }v^{+0,16}\,\!} wobei Twc der Windchill-Index ist, basierend auf der Fahrenheit-Skala; Ta ist die Lufttemperatur in Grad Fahrenheit, und v ist die Windgeschwindigkeit in Meilen pro Stunde. Windchill-Temperatur ist nur für Temperaturen bei oder unter 10 ° C (50 ° F) und Windgeschwindigkeiten über 4,8 Kilometer pro Stunde (3,0 mph) definiert.

Wenn die Lufttemperatur sinkt, nimmt der kühlende Effekt eines vorhandenen Windes zu. Zum Beispiel wird ein 16 km / h (9.9 mph) Wind die scheinbare Temperatur bei einer Lufttemperatur von -20 ° C (-4 ° F) um einen größeren Bereich senken, als ein Wind der gleichen Geschwindigkeit würde, wenn die Lufttemperatur -10 ° C (14 ° F) wäre.

• Celsius wind chill index

• Comparison of old and new wind chill values at −15 °C (5 °F)

• Wind chill calculator

The 2001 WCET is a steady state calculation (except for the time to frostbite estimates). Es gibt erhebliche zeitabhängige Aspekte der Windkälte, da die Abkühlung zu Beginn einer Exposition am schnellsten ist, wenn die Haut noch warm ist.

Australian apparent temperaturebearbeiten

Die scheinbare Temperatur (AT), die Ende der 1970er Jahre erfunden wurde, wurde entwickelt, um das Wärmegefühl in Innenräumen zu messen. Es wurde Anfang der 1980er Jahre um die Wirkung von Sonne und Wind erweitert. Der hier verwendete AT-Index basiert auf einem mathematischen Modell eines Erwachsenen, der im Freien im Schatten spazieren geht (Steadman 1994). Das AT ist definiert als; die Temperatur bei der Referenzfeuchtigkeit erzeugt das gleiche Unbehagen wie bei der aktuellen Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit.

Die Formel lautet:

A T = T a + 0,33 e − 0,7 v − 4,00 {\displaystyle \mathrm {AT} =T_{\mathrm {a} }+0,33e-0,7v-4,00}

wobei:

• Ta = Trockenkolbentemperatur (°C)
• e = Wasserdampfdruck (hPa)
• v = Windgeschwindigkeit (m/s) in einer Höhe von 10 m

Der Dampfdruck kann aus der Temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit nach folgender Gleichung berechnet werden:

e = R H 100 ⋅ 6,105 ⋅ exp ⁡ ( 17,27 ⋅ T a 237,7 + T a ) {\displaystyle e={\frac {\mathrm {RH} }{100}}\cdot 6.105\cdot \exp {\links({\frac {17.27\cdot T_{\mathrm {a} }}{237.7+T_{\mathrm {a} }}}\rechts)}}

Wobei:

Ta = Trockenkolbentemperatur (°C) RH = Relative Luftfeuchtigkeit (%) exp stellt die Exponentialfunktion dar

Die australische Formel enthält den wichtigen Faktor Feuchtigkeit und ist etwas stärker involviert als das einfachere nordamerikanische Modell. Die nordamerikanische Formel wurde entwickelt, um bei niedrigen Temperaturen (so niedrig wie -46 ° C oder -50 ° F) angewendet zu werden, wenn die Luftfeuchtigkeit ebenfalls niedrig ist. Die Heißwetterversion des AT (1984) wird vom National Weather Service in den Vereinigten Staaten verwendet. In den Vereinigten Staaten ist diese einfache Version des AT als Wärmeindex bekannt.