Karščio indeksas (juntama temperatūra) – apibrėžimas ir skaičiavimas

Karščio indeksas: ką reiškia juntama temperatūra, kaip apskaičiuojamas ir kodėl drėgmė didina pavojų sveikatai — aiškiai paaiškinta su formulėmis ir pavyzdžiais.

Karščio indeksas (HI, taip pat „humiture“) – tai oro temperatūros ir santykinio drėgnumo matas, kuris sujungia oro temperatūrą ir santykinį drėgnumą kaip žmogaus suvokiamą lygiavertę temperatūrą, t. y. kaip jaučiasi karšta. Rezultatas dar vadinamas „juntama oro temperatūra“ arba „tariama temperatūra“. Pavyzdžiui, kai temperatūra yra 32 °C (90 °F) ir labai didelė drėgmė, šilumos indeksas gali būti apie 41 °C (105 °F).

Fiziologinis pagrindas

Žmogaus kūnas paprastai vėsinasi prakaituodamas, kuris išgarina šilumą ir nuneša ją nuo kūno. Tačiau kai santykinė oro drėgmė yra didelė, garavimo greitis mažėja, todėl šiluma iš kūno pašalinama lėčiau — kūnas išlaiko daugiau šilumos nei sausame ore. Matavimai buvo atliekami remiantis subjektyviais apibūdinimais, kaip karšta jaučiasi tiriamieji, esant tam tikrai temperatūrai ir drėgmei, todėl buvo galima sudaryti indeksą, kuris susieja vieną temperatūros ir drėgmės derinį su kitu, esant aukštesnei temperatūrai sausesniame ore.

Išradimas ir istorija

Šilumos indeksą 1978 m. sukūrė Džordžas Vinterlingas (George Winterling) kaip „humiture“, o po metų jį patvirtino Nacionalinė meteorologijos tarnyba. Jis yra kilęs iš Roberto G. Steadmano atlikto darbo. Kaip ir vėjo atvėsimo indeksas, šilumos indeksas apima prielaidas apie žmogaus kūno masę ir ūgį, aprangą, fizinio aktyvumo kiekį, kraujo tirštumą, saulės spindulių ir ultravioletinės spinduliuotės poveikį bei vėjo greitį. Dideli nukrypimai nuo tipinių verčių lemia, kad šilumos indekso vertės netiksliai atspindi suvokiamą temperatūrą.

Apskaičiavimas ir formulės

Dažniausiai naudojama NOAA (JAV Nacionalinės meteorologijos tarnybos) regresinė formulė, kurią taikoma temperatūrai laipsniais Farenheitu (°F) ir santykiniam drėgnumui (RH, proc.). Standartinė Rothfuszo regresija yra tokia:

HI = -42.379 + 2.04901523·T + 10.14333127·RH − 0.22475541·T·RH − 0.00683783·T² − 0.05481717·RH² + 0.00122874·T²·RH + 0.00085282·T·RH² − 0.00000199·T²·RH²

čia T – oro temperatūra °F, RH – santykinis oro drėgnumas procentais. Daugeliu praktinių atvejų naudojami kompiuteriniai įrankiai arba meteorologinės stotys, kurios skaičiuoja HI automatiškai. Jei prireikia išreikšti rezultatą laipsniais Celsijaus, temperatūrą reikia konvertuoti į °F prieš skaičiavimą ir rezultatus konvertuoti atgal.

Kanadoje naudojamas panašus drėgmės indeksas (angl. humidex), kuris skiriasi nuo šilumos indekso tuo, kad jame naudojamas ne santykinis oro drėgnumas, o rasos taškas. Humidex formulė (vienas iš dažniausiai pateikiamų variantų) yra:

e = 6.11 · exp(5417.7530 · (1/273.16 − 1/(273.15 + Td)))
Humidex = T + 0.5555 · (e − 10.0)

čia T ir Td – laipsniais Celsijaus (T – oro temperatūra, Td – rasos taško temperatūra), o e – garų slėgis hPa (arba mbar) pagal radiosity/Clausius–Clapeyron išraišką. Humidex pateikia skaičių, kuris paprastai interpretuojamas kaip „kiek laipsnių Celsijaus jaučiasi karščiau“ virš faktinės temperatūros.

Atkreipimas į prielaidas ir ribotumą

• Šilumos indeksas nustatomas taip, kad būtų lygus faktinei oro temperatūrai, kai vandens garų dalinis slėgis yra lygus 1,6 kPa bazinei vertei. Esant standartiniam atmosferos slėgiui (101,325 kPa), šis atskaitos taškas atitinka 14 °C (57 °F) rasos tašką ir 0,01 (10 g vandens garų vienam kilogramui sauso oro) sumaišymo santykį. Tai atitinka 25 °C oro temperatūrą ir 50 % santykinį oro drėgnumą jūros lygio psichrometrinėje diagramoje.
• Praktikoje šilumos indeksas skaičiuojamas tada, kai faktinė temperatūra yra aukštesnė nei apie 27 °C (80 °F); taip pat dažnai taikoma, kad rasos taškas būtų aukštesnis nei ~12 °C (54 °F) arba santykinis oro drėgnumas didesnis nei 40 %. Tačiau formulės galima taikyti ir platesniame diapazone su atsargumu.
• Šilumos indeksas ir vėjo šaltumas (wind chill) apibrėžiami naudojant prielaidas apie vėjo greitį, saulės spinduliuotę, aprangą ir fizinį aktyvumą. Pvz., pateikti skaičiai atitinka pavėsį ir lengvą vėją; būnant tiesioginiuose saulės spinduliuose jutimas gali būti žymiai aukštesnis.
• Esant dideliems nukrypimams nuo tipinių verčių (stebimiems vėjo greičiams, labai intensyviam fiziniam krūviui, kitaip apsirengus), šilumos indekso vertės gali būti netikslios. Visada interpretuokite HI atsižvelgdami į konkrečias sąlygas.

Praktiniai pavyzdžiai ir gairės

Esant maždaug 27 °C (80 °F) temperatūrai, šilumos indeksas dažniausiai sutaps su faktine temperatūra, jei santykinis oro drėgnumas bus apie 45 %. Tačiau esant aukštesnei temperatūrai, reikalingas santykinės drėgmės lygis, kad HI viršytų faktinę temperatūrą, yra mažesnis. Pavyzdžiui, esant ~43 °C (110 °F) temperatūrai, bet koks santykinis oro drėgnumas viršijantis ~17 % lems, kad šilumos indeksas bus didesnis nei 43 °C (110 °F).

Apytiksliai sveikatos rizikos lygiai pagal šilumos indeksą (dažnai naudojama meteorologų ir sveikatos institucijų) yra tokie:

• HI ~27–32 °C (80–90 °F): padidėjusi diskomforto rizika, švelnios fizinės pastangos gali sukelti pavargimą.
• HI ~32–41 °C (90–105 °F): didesnė rizika šilumos patologijai (kramtys, išsekimas), reiktų vengti sunkaus fizinio krūvio.
• HI ~41–54 °C (105–130 °F): pavojinga zona — didelė tikimybė šilumos išsekimo ir šiluminio smūgio, būtina imtis saugos priemonių.
• HI >54 °C (130 °F): ekstremalus pavojus — šiluminis smūgis labai tikėtinas, net sveikiems asmenims.

Apsauga ir rekomendacijos

• Gerkite daug skysčių (vandens), venkite alkoholio ir gausiai cukraus turinčių gėrimų, kurie gali skatinti dehidrataciją.
• Venkite fizinio krūvio karščio metu arba atlikite jį šiltesnėmis valandomis. Stebėkite jautrias grupes: vaikus, pagyvenusius žmones, sergančiuosius lėtine širdies ar kvėpavimo sistema, skubančius darbininkus.
• Ieškokite pavėsio arba vėsesnių patalpų, naudokite vėdinimą arba oro kondicionavimą, dėvėkite laisvus, šviesius drabužius.
• Atkreipkite dėmesį, kad lauke, saulėje, šilumos pojūtis gali būti daug didesnis nei rodo pavėsyje apskaičiuotas HI — tada reikia imtis papildomų atsargumo priemonių.

Santrauka

Karščio indeksas yra naudingas meteorologinis rodiklis, padedantis vertinti, kaip žmogaus organizmas jaučia kombinaciją oro temperatūros ir drėgmės. Jis padeda numatyti didesnę riziką karštoje aplinkoje ir formuoti perspėjimus visuomenei, tačiau turi aiškias prielaidas ir ribas: jis taikomas daugiausia pavėsio sąlygomis ir vidutiniam aktyvumui bei aprangai. Viską visada vertinkite kartu su vietos sąlygomis, saulės šviesa ir vėjo greičiu.

Kartais karščio indeksas ir vėjo šaltumas bendrai žymimi vienu terminu „tariama temperatūra“ arba „santykinė lauko temperatūra“.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra šilumos indeksas?

K: Kas sukūrė karščio indeksą?

K: Kuo skiriasi šilumos indeksas nuo humidekso?

K: Kada šilumos indeksas sutampa su faktine temperatūra?

K.: Kada atliekami matavimai šilumos indeksui apskaičiuoti?

Klausimas: Kaip reikėtų papildomai saugotis lauke esant aukštai temperatūrai?

Paieška pagal raidę