請問有關大氣舒適度的問題 - 颱風討論

還是整理一下好了...

有關於"舒適度指數"或"體感溫度",手邊查到的資料有好幾個定義方式,

但雖然公式看似不同,基礎的目的都是相同的:

利用溫度以及其他大氣條件,與人體熱平衡的關係,

建立一個關係式或模型,以模擬人體感覺到的溫度.

常見的公式如下,其中1,2,3通常用於熱天氣,

是建立在"天氣熱時,濕度越高,感覺越悶熱"的基礎上,所以使用的是溫度與濕度:


1.溫濕指數(Temperature Humidity Index, THI)

這是目前中央氣象局所使用的公式.

17.269Td
exp(────)
Td+237.3
THI = T - 0.55 [ 1- ───────] (T-14)
17.269T
exp(────)
T+237.3

其中T是溫度(攝氏),Td是露點溫度(即空氣中水汽量換算成該溫度的水汽是飽和的).


2.酷熱指數(Heat Index, HI)

這個指數在美國普遍使用.

2 2 2 2 2 2
HI = c1+c2T+c3R+c4TR+c5T +c6R +c7T R+c8TR +c9T R

其中T是溫度(華氏),R是相對濕度(%),c1~c9是常數如下:

c1=-42.379 c2=2.049 c3=10.143
c4=-0.225 c5=-6.838E-3 c6=-5.482E-2
c7=1.229E-3 c8=8.528E-4 c9=-1.99E-6

另外還有一個比較精確的定義,是使用矩陣來計算:
_ _ _ _
│16.923 5.37941 7.28898E-3 2.91583E-5 ││1 │
│1.85212E-1 -1.00254E-1 -8.14971E-4 1.97483E-7 ││R │
HI=[1 T T^2 T^3]│9.41695E-3 3.45372E-4 1.02102E-5 8.43296E-10 ││R^2│
│-3.8646E-5 1.42721E-6 -2.18429E-8 -4.81975E-11││R^3│
￣ ￣ ￣ ￣

3.濕度指數(Humidex)

這個指數在加拿大普遍使用.

Humidex = (溫度) + h

其中, h = (0.5555)*(e - 10.0)

e = 6.11 * exp [5417.7530 * ((1/273.16) - (1/露點溫度))]

要注意的是露點溫度使用的是絕對溫標(攝氏+273.15).


至於第4種公式,只適用於天氣冷時,

基於"冷天氣時風越大感覺越冷"的基礎,因此使用的是溫度與風速:


4.風寒指數(Wind Chill Index, WCI)

這個指數在美國與加拿大使用.舊的公式是:

WCI = (10√V - V + 10.5) * (33 - T)

其中V是風速,以每秒公尺為單位,而T是溫度(攝氏).

最初建立模型時,算出的WCI指數以千卡/平方公尺/小時為單位,但其實就是體感溫度.

但這個模型有風速過強時WCI不減反增的漏洞,

因此在2001年,美國國家氣象局(NWS)提出新的公式:

0.16 0.16
WCI = 13.12 + 0.6215T - 11.37V + 0.3965T

其中T是溫度(攝氏),V是風速(km/h,在離地表10公尺處測量而得)


美國氣象局往往將"酷熱指數"與"風寒指數"合併成同一個指數來使用,

氣溫高於攝氏20度用前者,低於20度用後者.

但通常只有高於華氏80度(攝氏27度)才會計算酷熱指數,

低於華氏50度(攝氏10度)才會計算風寒指數,兩者之間幾乎跟實際溫度沒差.

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(以上參考資料:維基百科)

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這些"舒適指數"或"體感溫度"的來源,

基本上都是基於人體對溫度的感覺亦受到其他因素的影響,

例如溫度高時,高濕度會阻礙體表水分蒸發而使人感覺更熱,

溫度低時,高風速會加速體表水分蒸發而使人感覺更冷.

所以氣象學家就利用熱傳導的原理,來模擬出這些不同的公式來.

但這些公式都存在或多或少的問題:


1.模型一定會有簡化,簡化的結果一定會有誤差.

2.由於基於體表水分蒸發,暴露在空氣中的皮膚面積不同,

感覺的冷熱也不同.所以當風寒指數發展出來時,就有人爭論:

"這指數到底是穿著禦寒衣物的感覺,還是脫光光站在寒風中的感覺?" XD

3.同樣地,每個人對於冷熱的感覺也都不盡相同.

4.很多住在北部的人都會懷疑:怎麼風寒指數沒有濕度在裡面? orz

明明濕冷會比乾冷感覺更冷啊! 很顯然地風寒指數把濕度忽略了.

而夏天時假如有風感覺也會比較涼爽,顯然上面前三個指數都把風速忽略了.

5.日照也是一個影響體感溫度極大的因素,以上的指數都僅限於陰影下使用.

當日光直射皮膚時,由於輻射熱的影響,皮膚感覺的溫度會比實際高達10度,

但這些指數都沒有把日照考慮進去.



總而言之,這些不同的指數,不論計算的方式與精密度如何,

只是氣象學家試著讓民眾有個更快速判斷"明天溫度感覺會怎麼樣"的方式,

因此當然是僅供參考,實際情況就要靠個人對溫度的不同感覺與經驗來修正了.

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抱歉我認真了...不知有沒有回答到原po的問題? ><

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