De nombreuses formules existent pour le refroidissement éolien car, contrairement à la température, le refroidissement éolien n’a pas de définition ou de mesure standard universellement convenue. Toutes les formules tentent de prédire qualitativement l’effet du vent sur la température perçue par les humains. Les services météorologiques de différents pays utilisent des normes propres à leur pays ou région; par exemple, les services météorologiques américains et canadiens utilisent un modèle accepté par le National Weather Service. Ce modèle a évolué au fil du temps.

Les premières formules et tables de refroidissement éolien ont été développées par Paul Allman Siple et Charles F. Passel travaillant dans l’Antarctique avant la Seconde Guerre mondiale, et ont été mis à disposition par le National Weather Service dans les années 1970.Ils étaient basés sur la vitesse de refroidissement d’une petite bouteille en plastique lorsque son contenu se transformait en glace alors qu’il était suspendu au vent sur le toit de la cabane d’expédition, au même niveau que l’anémomètre. Le soi-disant indice de refroidissement éolien a fourni une assez bonne indication de la sévérité du temps.

Dans les années 1960, le refroidissement éolien a commencé à être déclaré comme une température équivalente au refroidissement éolien (WCET), ce qui est théoriquement moins utile. L’auteur de ce changement est inconnu, mais ce n’était pas Siple ou Passel comme on le croit généralement. Au début, il a été défini comme la température à laquelle l’indice de refroidissement du vent serait le même en l’absence totale de vent. Cela a conduit à des températures équivalentes qui ont exagéré la sévérité du temps. Charles Eagan s’est rendu compte que les gens sont rarement immobiles et que même quand c’était calme, il y avait un mouvement d’air. Il a redéfini l’absence de vent comme une vitesse de l’air de 1,8 mètre par seconde (6,5 km / h; 4,0 mi / h), ce qui était à peu près aussi faible qu’un anémomètre de coupe pouvait mesurer. Cela a conduit à des valeurs de température équivalente plus réalistes (à sondage plus chaud).

Modèle originalmodifier

La température équivalente n’a pas été universellement utilisée en Amérique du Nord avant le 21e siècle. Jusque dans les années 1970, les régions les plus froides du Canada affichaient l’indice de refroidissement éolien d’origine, un nombre à trois ou quatre chiffres avec des unités de kilocalories/heure par mètre carré. Chaque individu a calibré l’échelle des nombres personnellement, par l’expérience. Le tableau a également fourni des indications générales sur le confort et le danger grâce à des valeurs seuils de l’indice, telles que 1400, qui était le seuil pour les engelures.

La formule originale de l’index était :

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)}

où:

• WCI= indice de refroidissement éolien, kg* cal/m2/h
• v= vitesse du vent, m/s
• Ta=température de l’air, °C

Indice de refroidissement éolien en Amérique du Nord et au Royaumeunidit

En novembre 2001, le Canada, les États-Unis et le Royaume-Uni ont mis en œuvre un nouvel indice de refroidissement éolien mis au point par des scientifiques et des experts médicaux du Groupe d’action conjoint pour les indices de température (JAG/TI ). Il est déterminé en itérant un modèle de température de la peau sous différentes vitesses et températures de vent en utilisant des corrélations techniques standard de la vitesse du vent et du taux de transfert de chaleur. Le transfert de chaleur a été calculé pour un visage nu dans le vent, face au vent, tout en marchant dedans à 1,4 mètre par seconde (5,0 km / h; 3,1 mi / h). Le modèle corrige la vitesse du vent officiellement mesurée à la vitesse du vent à la hauteur du visage, en supposant que la personne se trouve dans un champ ouvert. Les résultats de ce modèle peuvent être approximés, à un degré près, à partir de la formule suivante :

La formule de refroidissement éolien standard pour Environnement Canada est :

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}} -11,37v ^{+0,16} +0.3965t_ {\mathrm{a}} v^{+0.16}}

où Twc est l’indice de refroidissement éolien, basé sur l’échelle de température Celsius; Ta est la température de l’air en degrés Celsius; et v est la vitesse du vent à une hauteur d’anémomètre standard de 10 m (33 pi), en kilomètres par heure.

Lorsque la température est de -20 °C (-4 °F) et que la vitesse du vent est de 5 km/h (3,1 mph), l’indice de refroidissement éolien est de -24. Si la température reste à -20 °C et que la vitesse du vent augmente à 30 km/h (19 mi/h), l’indice de refroidissement éolien tombe à -33.

La formule équivalente en unités usuelles est:

T w c = 35,74 + 0,6215 T a − 35,75 v +0,16 +0,4275T 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} \,\!}

où Twc est l’indice de refroidissement éolien, basé sur l’échelle Fahrenheit; Ta est la température de l’air en degrés Fahrenheit et v est la vitesse du vent en miles par heure.

La température du refroidissement éolien est définie uniquement pour des températures inférieures ou égales à 10 °C (50 °F) et des vitesses de vent supérieures à 4,8 kilomètres à l’heure (3,0 mi/h).

À mesure que la température de l’air baisse, l’effet de refroidissement de tout vent présent augmente. Par exemple, un vent de 16 km / h (9,9 mi/h) abaissera la température apparente d’une marge plus large à une température de l’air de -20 ° C (-4 ° F), qu’un vent de même vitesse le ferait si la température de l’air était 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). Le refroidissement éolien comporte des aspects importants qui dépendent du temps, car le refroidissement est le plus rapide au début de toute exposition, lorsque la peau est encore chaude.

Température apparente australiedit

La température apparente (AT), inventée à la fin des années 1970, a été conçue pour mesurer la sensation thermique en intérieur. Il a été étendu au début des années 1980 pour inclure l’effet du soleil et du vent. L’indice AT utilisé ici est basé sur un modèle mathématique d’un adulte marchant à l’extérieur, à l’ombre (Steadman 1994). L’AT est défini comme; la température, au niveau d’humidité de référence, produisant la même quantité d’inconfort que celle ressentie sous la température et l’humidité ambiantes actuelles.

La formule est:

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

où:

• Ta= température du bulbe sec (° C)
• e= pression de vapeur d’eau (hPa)
• v = vitesse du vent (m /s) à une altitude de 10 m

La pression de vapeur peut être calculée à partir de la température et de l’humidité relative en utilisant l’équation:

e = R H 100 6 6,105 ex exp ⁡ (17,27 T 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)}}

Où:

Ta= température du bulbe sec (°C) RH = Humidité relative (%) exp représente la fonction exponentielle

La formule australienne inclut le facteur important de l’humidité et est un peu plus impliquée que le modèle nord-américain plus simple. La formule nord-américaine a été conçue pour être appliquée à des températures basses (aussi basses que -46 ° C ou -50 ° F) lorsque les niveaux d’humidité sont également bas. La version par temps chaud de l’AT (1984) est utilisée par le National Weather Service aux États-Unis. Aux États-Unis, cette version simple de l’AT est connue sous le nom d’indice de chaleur.