Vindkøling

Den vindafkøling , undertiden også kaldet temperatur oplevet er følelsen af kulde fra vinden for en given temperatur i den omgivende luft. Paul Siple og Charles F. Passel udviklede begrebet vindkølingsfaktor lige før USA gik ind i Anden Verdenskrig under eksperimenter i Antarktis .

Konceptet spredte sig gradvist derefter takket være United States Meteorological Service . Miljø Canada og andre nationale meteorologiske tjenester bruger det til at være i stand til at kvantificere den opfattede temperatur i tilfælde af intens kulde af menneskekroppen ved at kombinere vindhastighed og udetemperatur .

Historie

Paul Siple var videnskabsmand i United States Antarctic Service Expedition mellem 1939 og 1941. Han forsvarede sin doktorafhandling om kulden i Antarktis og dens virkninger på opdagelsesrejsende i 1939. I sin afhandling skabte han udtrykket "  Windchill factor  " . Tilbage på den amerikanske base i Little America III sammen med sin assistent Charles Passel bemærkede han afkøling af et volumen vand indeholdt i en cylinder samt tiden til at fryse under forskellige temperatur- og vindforhold. Allerede i 1940 trak de to forskere fra det et forhold, der først ville blive offentliggjort i 1945 i Journal of American Philosophical Society på grund af dets potentielle militære anvendelser.

Dette forhold, der forbinder varmetab fra vand til de komplekse forbindelser mellem det varme luftlag på et levende væsens overflade og den omgivende luft, var meget omtrentlig. På trods af disse begrænsninger har konceptet spredt sig over hele verden. Det er især interessant for militæret at skulle bevæge sig i kolde regioner, men det er blevet almindeligt i vejrrapporter .

I løbet af 2001 arbejdede et team af forskere og medicinske eksperter fra Canada og USA sammen om at udvikle et nyt vindkølingsindeks, der er mere realistisk. Frivillige blev udsat for flere kombinationer af temperaturer og vindhastigheder i en kølet vindtunnel. Forskerne bemærkede hastighederne for varmetab fra deres ansigt, den del, der normalt udsættes om vinteren, så meget når det er tørt som det er vådt. Det nye indeks har været i brug siden den tid i begge lande.

Effekt

Vindkøling er fornemmelsen af ​​et varmblodigt levende væsen, som regel forskellig fra det, der ville være resultatet af den faktiske temperatur uden nogen bevægelse af luften eller gennem luften. Forskydningen af luft i sig selv ikke sænke temperaturen. Imidlertid danner en mand eller et dyr et lag luft på overfladen af ​​deres hud på grund af deres indre stofskifte. Luft er en fremragende varmeisolator, og dette lag fanget i tøj eller pels holder huden ved en konstant temperatur.

Normalt fjerner kun atmosfærisk konvektion denne opvarmede luft. Imidlertid mister kroppen dette beskyttende lag, når det udsættes for vinden, og bringer konstant luft ved stuetemperatur i kontakt med huden, når kroppen forsøger at udskifte det varme lag. Denne mekanisme opstår, når lufttemperaturen er lavere end den termiske ligevægtstemperatur (se Beklædningsisolering ). Hertil kommer, når temperaturen er høj nok, vand , især sved , fordamper og skaber en zone af fugtig luft omkring personen. Luftbevægelsen driver også denne befugtede luft ud og bringer tørrere luft ind og fremmer således fordampning og dermed køling.

Følelsen af ​​afkøling er variabel fra individ til person, og vindkølingsindekset er en kvantificering af varmetabet. Det gælder ikke for et livløst objekt, såsom en bil, fordi denne hurtigt vil miste varmen for at nå luftens og vindkølingen ikke længere vil eksistere bagefter.

Jo lavere temperatur, jo større er vindens indflydelse på den temperatur, der opfattes af menneskekroppen. Ifølge begrebet vindkølingsfaktor er det således muligt at estimere, at ved -20  ° C sænker en vind på 50 km / t den temperatur, kroppen opfatter, med 15  ° C , dvs. svarende til en temperatur på -35  ° C i roligt vejr (ingen vind). Da de nordiske lande er koldere, er de derfor mere følsomme over for dette emne end tempererede eller varme lande. I Canada er f.eks. Vindkøling angivet i vejrudsigterne. Vindkølingsværdier er nyttige indikationer for for eksempel for cyklister og motorcyklister at visualisere den afkøling, som deres krop udsættes for som en funktion af deres bevægelseshastighed.

Beregning

Siple og Passels forhold udtrykte varmetab i watt pr. Kvadratmeter udsat hud. Disse enheder blev betragtet som vanskelige af offentligheden, det nye indeks (standardiseret i Canada og USA men nu også nævnt i andre lande) udtrykkes nu som et tal, der ligner temperaturen i grader Celsius eller grader Fahrenheit (USA), formatet begunstiget af flertallet af befolkningen. Det er ofte billedteksten "filtemperatur", selvom det er et tal uden en enhed. Dette betyder kun, at værdien svarer til den fornemmelse, der mærkes på huden på en rolig dag ved denne temperatur.

Formlen for beregning af vindkøling er som følger:

Denne beregning tager ikke højde for den opvarmningseffekt, der frembringes ved direkte eksponering eller solstråling, hvilket gør det muligt at modstå lave temperaturer længere i fravær af mærkbar vind, men som også kan forårsage forbrændinger. Ikke mærkes med det samme. På en klar, solskinsdag kan filtemperaturen øges med 5 til 10  ° C (10 til 18  ° F ).

Effekten af atmosfærisk tryk på luftens varmekapacitet (og dermed dets evne til at absorbere varme) og det omgivende damptryk eller luftens fugtighed tages heller ikke i betragtning. Luft (i gram vanddamp pr. kilo luft, som også bestemmer trykket af tør damp, der allerede findes i luften, dette trykbegrænsende fordampning ved åndedræt eller transpiration (denne fordampning er den vigtigste kilde til reduktion og regulering af kropstemperaturen), heller ikke af effekten af ​​fugtighed (fra nedbør eller det omgivende miljø), som mærkbart ændrer hudens termiske modstand.

Endelig tages ikke de specifikke virkninger for hver enkelt med i betragtning: indekset blev bestemt ved en statistisk fremskrivning, der var resultatet af et eksperiment baseret på måling af tabet af energi gennem huden på ubeskyttede dele af ansigtet. Hudtyperne (især deres naturlige lipidfilm og ældning, tilstedeværelsen af ​​skæg og tykkelsen af ​​det liderlige lag og det subkutane fedt) og deres beskyttelse af kosmetiske produkter såvel som individernes vægt / højde spiller på deres modstand mod kulde såvel som deres evne til at regulere kropsvarme og deres egen varmekapacitet. Endelig bestemmer diæt, hydrering med drikke og individets muskulære og metaboliske aktivitet hans egen varmeproduktion.

Beregningstabel for vindkølingsindeks
Vindhastighed Omgivelsestemperatur (° C) målt i ly mod vind, sol og dårligt vejr
(km / t) (Frk) (MPH) +10,0 +5,0 −0.0 −5.0 −10.0 −15.0 −20.0 −25.0 −30.0 −35.0 −40.0 −45,0 −50.0
0,0 0,0 0,0 +10,0 +5,0 −0.0 −5.0 −10.0 −15.0 −20.0 −25.0 −30.0 −35.0 −40.0 −45,0 −50.0
5.0 1.4 3.1 +9,8 +4,1 -1,6 −7.3 −12.9 −18.6 −24.3 −30.0 −35.6 −41.3 −47.0 −52,6 −58.3
10,0 2.8 6.2 +8,6 +2,7 −3.3 −9.3 −15.3 −21.2 −27.2 −33.2 −39.2 −45.1 −51.1 −57.1 −63.0
15,0 4.2 9.3 +7,9 +1.7 −4.4 −10.6 −16.7 −22.9 −29.1 −35.2 −41.4 −47.6 −53,7 −59.9 −66.1
20,0 5.6 12.4 +7,4 +1.1 −5.2 −11.6 −17.9 −24.2 −30.5 −36.8 −43.1 −49.4 −55.7 −62.0 −68.3
25,0 6.9 15.5 +6,9 +0,5 −5.9 −12.3 −18.8 −25.2 −31.6 −38.0 −44.5 −50.9 −57.3 −63.7 −70.2
30,0 8.3 18.6 +6,6 +0,1 −6.5 −13.0 −19,5 −26.0 −32.6 −39.1 −45.6 −52.1 −58.7 −65.2 −71.7
35,0 9.7 21.7 +6,3 −0.4 −7.0 −13.6 −20.2 −26.8 −33.4 −40.0 −46.6 −53.2 −59.8 −66.4 −73.1
40,0 11.1 24.9 +6,0 −0.7 −7.4 −14.1 −20.8 −27.4 −34.1 −40.8 −47,5 −54.2 −60.9 −67.6 −74.2
45,0 12.5 28.0 +5,7 −1.0 −7.8 −14,5 −21.3 −28.0 −34.8 −41.5 −48.3 −55.1 −61.8 −68.6 −75.3
50,0 13.9 31.1 +5,5 −1.3 −8.1 −15.0 −21.8 −28.6 −35.4 −42.2 −49.0 −55.8 −62.7 −69.5 −76.3
55,0 15.3 34.2 +5,3 -1,6 −8.5 −15.3 −22.2 −29.1 −36.0 −42.8 −49,7 −56.6 −63.4 −70.3 −77.2
60,0 16.7 37.3 +5,1 -1,8 −8.8 −15.7 −22.6 −29.5 −36,5 −43.4 −50.3 −57.2 −64.2 −71.1 −78,0
65,0 18.1 40.4 +4,9 −2.1 −9.1 −16.0 −23.0 −30.0 −36.9 −43.9 −50.9 −57.9 −64.8 −71.8 −78,8
70,0 19.4 43,5 +4,7 −2.3 −9.3 −16.3 −23.4 −30.4 −37.4 −44.4 −51.4 −58,5 −65,5 −72,5 −79.5
75,0 20.8 46.6 +4,6 −2.5 −9.6 −16.6 −23,7 −30.8 −37.8 −44.9 −51.9 −59.0 −66.1 −73.1 −80.2
80,0 22.2 49,7 +4,4 −2.7 −9.8 −16.9 −24.0 −31.1 −38.2 −45.3 −52.4 −59.5 −66.6 −73.7 −80.8
90,0 25,0 55.9 +4,1 −3.1 −10.2 −17.4 −24.6 −31.8 −39.0 −46.1 −53.3 −60,5 −67,7 −74.9 −82.0
100,0 27.8 62.1 +3,9 −3.4 −10.6 −17.9 −25.1 −32.4 −39.6 −46.9 −54.1 −61.4 −68.6 −75.9 −83.1
Sundhedsrisici i henhold til køleindekset (canadisk skala)
0,0 < R C +32,0 < R F Ingen risiko for forfrysninger eller hypotermi (ved normal eksponering)
−10,0 < R C ≤ 0,0 14,0 < R F ≤ 32,0 Lav risiko for forfrysninger
−28,0 < R C ≤ −10,0 −18,4 < R F ≤ +14,0 Lav risiko for forfrysninger og hypotermi
−40,0 < R C ≤ −28,0 −40,0 < R F ≤ −18,4 Moderat risiko for forfrysninger inden for 10 til 30 minutter efter udsat hud og hypotermi
−48,0 < R C ≤ 4040 −54,4 < R F ≤ −40,0 Høj risiko for forfrysninger inden for 5-10 minutter (se note) for udsat hud og hypotermi
−55,0 < R C ≤ −48,0 −67,0 < R F ≤ −54,4 Meget høj risiko for forfrysninger på 2 til 5 minutter (se note) uden fuld beskyttelse eller aktivitet
R C ≤ −55,0 R F ≤ −67.0 Fare! Ekstremt høj risiko for forfrysninger inden for 2 minutter (se note) og hypotermi. Pas på dig selv
Bemærk: risikoen for forfrysninger kan forekomme hurtigere i tilfælde af vedvarende vind over 50  km / t (31 MPH).

Noter og referencer

  1. (in) "  Paul Siple: Man of Cold and Wind  " (adgang til 4. januar 2009 )
  2. "  Det nye vindkølingsindeks for Canada  " , Miljø Canada (adgang til 4. februar 2011 )
    (da) "  Windchill: Ofte stillede spørgsmål, vilkår og definitioner  " , NOAA's National Weather Service (US) (adgang til februar 4, 2011 )
  3. Omgivelsestemperaturen måles i ly for vind, sol og nedbør. vindhastigheden måles med et anemometer på 10  m højt (standard i Canada), se "  Beregning af 1971 til 2000 klimanormaler for Canada  " , Climate.weatheroffice.gc.ca,10. juli 2013(adgang til 26. februar 2018 )

Se også

Relaterede artikler

Ofte tilknyttede vejrsystemer:

eksterne links