Existen muchas fórmulas para la sensación térmica porque, a diferencia de la temperatura, la sensación térmica no tiene una definición o medición estándar universalmente acordada. Todas las fórmulas intentan predecir cualitativamente el efecto del viento en la temperatura que perciben los humanos. Los servicios meteorológicos de diferentes países utilizan estándares únicos para su país o región; por ejemplo, los servicios meteorológicos de Estados Unidos y Canadá utilizan un modelo aceptado por el Servicio Meteorológico Nacional. Ese modelo ha evolucionado con el tiempo.

Las primeras fórmulas y tablas de enfriamiento del viento fueron desarrolladas por Paul Allman Siple y Charles F. Passel que trabajaba en la Antártida antes de la Segunda Guerra Mundial, y fueron puestos a disposición por el Servicio Meteorológico Nacional en la década de 1970. Se basaron en la velocidad de enfriamiento de una pequeña botella de plástico, ya que su contenido se convirtió en hielo mientras estaba suspendido por el viento en el techo de la cabaña de expedición, al mismo nivel que el anemómetro. El llamado Windchill Índice proporciona una buena indicación de la severidad del clima.

En la década de 1960, el enfriamiento por viento comenzó a ser reportado como una temperatura equivalente de enfriamiento por viento (WCET), que es teóricamente menos útil. El autor de este cambio es desconocido, pero no fue Siple o Passel como se cree generalmente. Al principio, se definió como la temperatura a la que el índice de viento sería el mismo en ausencia completa de viento. Esto llevó a temperaturas equivalentes que exageraron la severidad del clima. Charles Eagan se dio cuenta de que la gente rara vez está quieta y que incluso cuando estaba en calma, había algo de movimiento de aire. Redefinió la ausencia de viento para que fuera una velocidad del aire de 1,8 metros por segundo (6,5 km/h; 4,0 mph), que era la velocidad del viento más baja que un anemómetro de copa podría medir. Esto condujo a valores de temperatura equivalente más realistas (con un sonido más cálido).

Modelo originaleditar

La temperatura equivalente no se utilizó universalmente en América del Norte hasta el siglo XXI. Hasta la década de 1970, las partes más frías de Canadá reportaban el Índice original de Sensación térmica, un número de tres o cuatro dígitos con unidades de kilocalorías/hora por metro cuadrado. Cada individuo calibró la escala de números personalmente, a través de la experiencia. El gráfico también proporcionaba orientación general sobre la comodidad y el peligro a través de los valores umbral del índice, como 1400, que era el umbral para la congelación.

La fórmula original para el índice fue:

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

donde:

• WCI = índice de sensación térmica, kg*cal/m2/h
• v = velocidad del viento, m/s
• Ta = temperatura del aire, °C

Índice de sensación térmica en América del Norte y el Reino UnidoEditar

En noviembre de 2001, Canadá, los Estados Unidos y el Reino Unido implementaron un nuevo índice de sensación térmica desarrollado por científicos y expertos médicos en el Grupo de Acción Conjunta para Índices de Temperatura (JAG/TI). Se determina iterando un modelo de temperatura de la piel bajo varias velocidades y temperaturas del viento utilizando correlaciones de ingeniería estándar de velocidad del viento y velocidad de transferencia de calor. La transferencia de calor se calculó para una cara desnuda en el viento, frente al viento, mientras caminaba hacia él a 1,4 metros por segundo (5,0 km/h; 3,1 mph). El modelo corrige la velocidad del viento medida oficialmente a la velocidad del viento a la altura de la cara, suponiendo que la persona esté en un campo abierto. Los resultados de este modelo se pueden aproximar, dentro de un grado, a partir de la siguiente fórmula:

La fórmula estándar de enfriamiento por viento para Environment Canada es:

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}}

donde Twc es el índice de sensación térmica, basado en la escala de temperatura Celsius; Ta es la temperatura del aire en grados Celsius; y v es la velocidad del viento a una altura de anemómetro estándar de 10 m (33 pies), en kilómetros por hora.

Cuando la temperatura es de -20 ° C (-4 ° F) y la velocidad del viento es de 5 km/h (3,1 mph), el índice de sensación térmica es de -24. Si la temperatura se mantiene a -20 °C y la velocidad del viento aumenta a 30 km/h (19 mph), el índice de sensación térmica cae a -33.

El equivalente a la fórmula en NOSOTROS las unidades es la siguiente:

T w c = 35.74 + 0.6215 T − 35.75 v + 0.16 + 0.4275 T a v + 0.16 {\displaystyle T_{\mathrm {wc} }=35.74+0.6215T_{\mathrm {un} }-35.75 v^{+0.16}+0.4275T_{\mathrm {un} }v^{+0.16}\,\!}

donde Twc es el índice de sensación térmica, basado en la escala Fahrenheit; Ta es la temperatura del aire en grados Fahrenheit, y v es la velocidad del viento en millas por hora.

La temperatura del viento se define solo para temperaturas iguales o inferiores a 10 °C (50 °F) y velocidades del viento superiores a 4,8 kilómetros por hora (3,0 mph).

A medida que la temperatura del aire disminuye, el efecto de enfriamiento de cualquier viento que esté presente aumenta. Por ejemplo, un viento de 16 km/h (9,9 mph) reducirá la temperatura aparente por un margen más amplio a una temperatura del aire de -20 °C (-4 °F), que un viento de la misma velocidad lo haría si la temperatura del aire fuera de -10 °C (14 °F).

• 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). Hay aspectos significativos que dependen del tiempo para el enfriamiento por el viento porque el enfriamiento es más rápido al comienzo de cualquier exposición, cuando la piel todavía está caliente.

Temperatura aparente australianaeditar

La temperatura aparente (AT), inventada a finales de la década de 1970, fue diseñada para medir la sensación térmica en condiciones interiores. Se amplió a principios de la década de 1980 para incluir el efecto del sol y el viento. El índice AT utilizado aquí se basa en un modelo matemático de un adulto, caminando al aire libre, a la sombra (Steadman 1994). El AT se define como; la temperatura, al nivel de humedad de referencia, produce la misma cantidad de incomodidad que la experimentada bajo la temperatura y humedad ambiente actuales.

La fórmula es:

T = T a + 0.33 e − 0,7 v − 4.00 {\displaystyle \mathrm {A} =T_{\mathrm {un} }+0.33 e-0,7 v-4.00}

donde:

• Ta = temperatura de bulbo seco (°C)
• e = presión de vapor de agua (hPa)
• v = velocidad del viento (m/s) a una elevación de 10 m

La presión de vapor se puede calcular a partir de la temperatura y la humedad relativa utilizando la ecuación:

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 {\left({\frac {17.27\cdot T_{\mathrm {a} }}{237.7+T_{\mathrm {a} }}}\right)}}

Donde:

Ta = temperatura de bulbo seco (°C) RH = Humedad relativa ( % ) exp representa la función exponencial

La fórmula australiana incluye el factor importante de humedad y es algo más involucrada que el modelo más simple de América del Norte. La fórmula norteamericana fue diseñada para ser aplicada a bajas temperaturas (tan bajas como -46 °C o -50 °F) cuando los niveles de humedad también son bajos. La versión de clima caliente del AT (1984) es utilizada por el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos. En los Estados Unidos, esta versión simple del AT se conoce como índice de calor.