Articles

風の寒さ

by admin

温度とは異なり、風の寒さには普遍的に合意された標準的な定義または測定がないため、風の寒さには多くの式が存在します。 すべての式は、人間が知覚する温度に対する風の影響を定性的に予測しようとします。 たとえば、米国およびカナダの気象サービスは、National Weather Serviceによって受け入れられたモデルを使用しています。 そのモデルは、時間の経過とともに進化してきました。

最初の風冷式とテーブルは、Paul Allman SipleとCharles Fによって開発されました。 パセルは、第二次世界大戦前に南極で活動し、1970年代までに国立気象局によって利用可能になった。彼らは、風速計と同じレベルで、遠征小屋の屋根の上に風に吊り下げられながら、その内容物が氷になったときの小さなペットボトルの冷却速度に基づいていた。 いわゆるWindchillインデックスは、天気の重症度のかなり良い指標を提供しました。1960年代には、wind chillはwind chill equivalent temperature（WCET）として報告され始めましたが、これは理論的にはあまり有用ではありません。 この変更の著者は不明ですが、一般的に信じられているように、それはSipleまたはPasselではありませんでした。 最初は、風が完全にない場合にwindchill指数が同じになる温度として定義されていました。 これは、天候の重症度を誇張同等の温度につながりました。 チャールズ-イーガンは、人々はめったに静止しておらず、穏やかであっても空気の動きがあったことに気づいた。 彼は風の不在を毎秒1.8メートル（6.5km/h;4.0mph）の風速と再定義し、これはカップ風速計が測定できる風速と同じくらい低いと定義しました。 これにより、同等の温度のより現実的な（暖かい響きの）値が得られました。

オリジナルmodelEdit

同等の温度は、21世紀まで北米で普遍的に使用されていませんでした。 1970年代まで、カナダの最も寒い地域は、元の風の寒さ指数、平方メートル当たりキロカロリー/時間の単位を持つ3桁または4桁の数字を報告しました。 それぞれの個人は、経験を通じて、個人的に数字のスケールを校正しました。 チャートはまた、凍傷のしきい値であった1400などの指数のしきい値を介して快適さと危険性の一般的なガイダンスを提供しました。

インデックスの元の式は次のとおりである。

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

{\displaystyle WCI=\left(10{\sqrt{v}}-v+10.5\right)\cdot\left(33-T_{\mathrm{a}}\right)}{\displaystyle WCI=\left(10{\sqrt{v}}-v+10.5\right)\cdot\left(33-T_{\mathrm{a}}\right)}{\displaystyleここで、t p>はmathrm p_{\mathrm{A}}

  • WCI=風チルインデックス、kg*cal/m2/h
  • v=風速、m/s
  • Ta=気温、°C

北米と英国風チルインデックスエディット

2001年、カナダ、米国、英国は、温度指数（JAG/TI）のための共同行動グループに科学者や医療専門家によって開発された新しい風チルインデックスを実装しました。….. これは、風速と熱伝達率の標準的な工学的相関を使用して、さまざまな風速と温度の下で皮膚温度のモデルを反復することによって決定されます。 熱伝達は、風に面した裸の風のために計算され、毎秒1.4メートル（5.0km/h;3.1mph）でそれに歩いている間に計算されました。 このモデルは、人が開いたフィールドにいると仮定して、公式に測定された風速を顔の高さでの風速に補正します。 このモデルの結果は、次の式から1度以内に近似することができる。

カナダ環境の標準的な風冷式は次のとおりである。

T w c=13.12+0.6215T a−11.37v+0.16+0.3965t 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}}

{\displaystyle T_{\mathrm{wc}}=13.12+0.6215T_{\mathrm{a}}-11.37v^{+0.16}+0.3965T_{\mathrm{a}}v^{+0.16}}

ここで、TWCは摂氏温度スケールに基づく風冷指数であり、TAは摂氏温度であり、Vは標準風速計の高さ10m（33ft）での風速（時速キロメートル）である。 気温が-20°C（-4°F）で、風速が5km/h（3.1mph）の場合、風の寒さ指数は-24です。 気温が-20℃のままで、風速が30km/h（19mph）に上昇すると、風の寒さ指数は-33に低下します。T w c=35.74+0.6215T a−35.75v+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}}{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}\,\!}

ここで、Twcは華氏スケールに基づく風の寒さ指数です; Taは華氏での気温、vは時速マイルでの風速です。

ウィンドチル温度は、10°C(50°F)以下の温度と時速4.8キロメートル(3.0mph)を超える風速についてのみ定義されています。

気温が下がるにつれて、存在する風の冷える効果が増加します。

例えば、16km/h（9.9mph）の風は、気温が-10°C（14°F）であった場合と同じ速度の風よりも、-20°C（-4°F）の気温で見かけの温度をより広いマージンだけ下げる。

  • 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). 冷却は、皮膚がまだ暖かいときに、任意の露出の開始時に最も急速であるため、寒さを巻くために重要な時間依存性の側面があります。

オーストラリアの見かけの温度編集

見かけの温度（AT）は、1970年代後半に発明され、屋内条件での熱感を測定するように設計されました。 それは太陽と風の効果を含むように1980年代初頭に拡張されました。 ここで使用されるAT指数は、屋外で日陰を歩く大人の数学的モデルに基づいています（Steadman1994）。 ATは次のように定義されます; 温度は、基準湿度レベルで、現在の周囲温度および湿度の下で経験したものと同じ量の不快感を生成します。

式は次のとおりです。

A T=T a+0.33e−0.7v−4.00{\displaystyle\mathrm{AT}=T_{\mathrm{a}}+0.33e-0.7v-4.00}

{\displaystyle\mathrm{AT}=T_{\mathrm{a}}+0.33e-0.7v-4.00}

ここで、

  • Ta=乾燥電球温度（°C）
  • e=水蒸気圧（hPa）
  • v=風速（m/s）10メートルの高度で

蒸気圧は、式を使用して温度と相対湿度から計算することができます。

e=R H100≤6.105≤exp≤（17.27≤T a237.7+t a）{\e={\frac{\mathrm{RH}}{100}}\cdot6.105\cdot\exp{\left({\frac{17.27\cdot t_{\mathrm{a}}}{237.7+t_{\mathrm{a}}}\right)}}

{\displaystyle E={\frac{\mathrm{rh}}{100}}\cdot6.105\cdot\exp{\left({\frac{17.27\cdot T_{\mathrm{a}}}{237.7+T_{\mathrm{a}}}}\right)}}

ここで、

Ta=乾燥電球温度(°C)RH=相対湿度(%)expは指数関数を表します

オーストラリアの式は湿度の重要な要因を含み、より単純な北米モデル 北アメリカの方式は湿気のレベルがまた低いとき低温で（-46°cか-50°F）低い適用されるように設計されていた。 AT（1984）の暑い天気バージョンは、米国のNational Weather Serviceによって使用されています。 米国では、この単純なバージョンのATは熱指数として知られています。