ดัชนีความร้อน ( HI ) คือการวัดอุณหภูมิที่มนุษย์รับรู้ได้ โดยเป็นการรวมอุณหภูมิ อากาศจริง และความชื้นสัมพัทธ์ในบริเวณที่มีร่มเงาโดยคำนึงถึงว่าความชื้นที่สูงขึ้นจะทำให้อุณหภูมิแวดล้อมที่ร้อนรู้สึกร้อนกว่าอุณหภูมิเดียวกันที่มีความชื้นต่ำ เนื่องจาก ประสิทธิภาพ ในการระบายความร้อนจากการระเหยของเหงื่อลดลง ตัวอย่างเช่น เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 32 องศาเซลเซียส (90 องศาฟาเรนไฮต์) แต่ความชื้นสัมพัทธ์สูงถึง 70% จะรู้สึกร้อนเท่ากับ 41 องศาเซลเซียส (106 องศาฟาเรนไฮต์) (ดัชนีความร้อน) ที่ความชื้นต่ำ (ดูหัวข้อ ตารางค่า ) ดัชนีความร้อนเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่รับรู้ได้ในที่ร่มโดยไม่คำนึงถึงความร้อนจากแสงแดดโดยตรงและกิจกรรมทางกาย หรือความเย็นจากลม

โดยปกติร่างกายมนุษย์จะระบายความร้อนด้วยการระเหยของเหงื่อเป็นหลัก ความชื้นสัมพัทธ์สูงจะลดการระเหยและการระบายความร้อน ทำให้รู้สึกไม่สบายตัวและอาจเกิดภาวะเครียดจากความร้อนได้ บุคคลแต่ละคนรับรู้ความร้อนแตกต่างกันไปตามรูปร่างของร่างกาย การเผาผลาญ ระดับความชุ่มชื้นการ ตั้งครรภ์ สภาพร่างกายอื่นๆการปรับตัวและแม้แต่ปัจจัยทางจิตวิทยา^{[ 1 ]}การวัดอุณหภูมิที่รับรู้ได้นั้นขึ้นอยู่กับรายงานว่าผู้คนรู้สึกร้อนอย่างไรภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความชื้นที่ควบคุมได้ นอกเหนือจากดัชนีความร้อนแล้ว การวัดอุณหภูมิที่รับรู้ได้ อื่นๆ ยังรวมถึงดัชนี ความชื้นของแคนาดา อุณหภูมิ กระเปาะเปียกอุณหภูมิภายนอกสัมพัทธ์ และ " RealFeel " ที่เป็นกรรมสิทธิ์ คำที่บางครั้งแปลว่า "ดัชนีความร้อน" แต่ไม่ได้คำนึงถึงความชื้นคือดัชนีความร้อนแห่งชาติ— indicateur thermique national (ITN)—ของฝรั่งเศส ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยของการอ่านค่าอุณหภูมิที่สถานีตรวจอากาศ 30 แห่งบนแผ่นดินใหญ่ที่ใช้ในการติดตามแนวโน้มอุณหภูมิและกำหนดคลื่นความร้อน^{[ 2 ] [ 3 ]}

โครงสร้างทางทฤษฎีของดัชนีความร้อนและสมการสนับสนุนได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2522 โดยRobert G. Steadman [ ^{4 ] [ 5 ] เช่น}เดียวกับ ดัชนี ความหนาวเย็นจากลมดัชนีความร้อนประกอบด้วยสมมติฐานเกี่ยวกับมวลและความสูงของร่างกายมนุษย์ เสื้อผ้า ปริมาณกิจกรรมทางกาย ความทนทานต่อความร้อนของแต่ละบุคคล การสัมผัสแสงแดดและรังสีอัลตราไวโอเลต และความเร็วลม การเบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญจากสิ่งเหล่านี้จะส่งผลให้ค่าดัชนีความร้อนไม่สะท้อนอุณหภูมิที่รับรู้ได้อย่างแม่นยำ^{[ 6 ]}

ในแคนาดา มีการใช้ดัชนี ความชื้น (humidex) ที่คล้ายกัน (นวัตกรรมของแคนาดาที่นำมาใช้ในปี 1965) ^{[ 7 ]}แทนดัชนีความร้อน แม้ว่าทั้งดัชนีความชื้นและดัชนีความร้อนจะคำนวณโดยใช้จุดน้ำค้าง แต่ดัชนีความชื้นใช้จุดน้ำค้างที่ 7 °C (45 °F) เป็นฐาน ในขณะที่ดัชนีความร้อนใช้จุดน้ำค้างที่ 14 °C (57 °F) เป็นฐาน นอกจากนี้ ดัชนีความร้อนยังใช้สมการสมดุลความร้อนซึ่งคำนึงถึงตัวแปรหลายอย่างนอกเหนือจากความดันไอ ซึ่งใช้เฉพาะในการคำนวณดัชนีความชื้นเท่านั้น คณะกรรมการร่วมที่จัดตั้งขึ้นโดยสหรัฐอเมริกาและแคนาดาเพื่อแก้ไขความแตกต่างได้ถูกยุบไปแล้ว

ในช่วงฤดูร้อนปี 1979 ขณะทำงานอยู่ที่องค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ (NOAA) และระหว่างภาคการศึกษาที่มหาวิทยาลัยเซนต์หลุยส์ แดเนียล เจ. มอสลีย์ ได้ร่วมพัฒนาโปรแกรม FORTRAN ที่ใช้คำนวณดัชนีความร้อนและความชื้น ซึ่งในตอนแรกเรียกว่า "Humidex" เขาได้รวมดัชนีเจ็ดตัวไว้ในโปรแกรมโดยอิงจากงานของสเตดแมน เขาทำเช่นนี้ในขณะที่กำลังศึกษาต่อในระดับปริญญาเอกสาขาชีววิทยา

ดัชนีความร้อนของอุณหภูมิ ( กระเปาะแห้ง ) และความชื้นที่กำหนดจะถูกกำหนดเป็นอุณหภูมิกระเปาะแห้งซึ่งจะรู้สึกเหมือนกันหากความดันไอน้ำอยู่ที่ 1.6  kPaอ้างอิงจาก Steadman ว่า "ดังนั้น ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิที่รู้สึกได้ 24 °C (75 °F) หมายถึงระดับความร้อนอบอ้าวและความต้องการเสื้อผ้าที่เหมือนกันกับอุณหภูมิกระเปาะแห้ง 24 °C (75 °F) ที่มีความดันไอน้ำ 1.6 kPa" ^{[ 4 ]}

ความดันไอนี้สอดคล้องกับอุณหภูมิอากาศ 29 °C (84 °F) และความชื้นสัมพัทธ์ 40% ในแผนภูมิไซโครเมตริกที่ ระดับน้ำทะเล และในตารางของ Steadman ที่ความชื้นสัมพัทธ์ 40% อุณหภูมิที่ปรากฏจะเท่ากับอุณหภูมิที่แท้จริงระหว่าง 26–31 °C (79–88 °F) ที่ความดันบรรยากาศมาตรฐาน (101.325 kPa) เส้นฐานนี้ยังสอดคล้องกับจุดน้ำค้างที่ 14 °C (57 °F) และอัตราส่วนการผสม 0.01 (ไอน้ำ 10 กรัมต่ออากาศแห้ง 1 กิโลกรัม) ^{[ 4 ]}

ค่าความชื้นสัมพัทธ์ที่กำหนดจะทำให้ดัชนีความร้อนเพิ่มขึ้นมากขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิประมาณ 27 °C (81 °F) ดัชนีความร้อนจะสอดคล้องกับอุณหภูมิจริงหากความชื้นสัมพัทธ์อยู่ที่ 45% แต่ที่อุณหภูมิ 43 °C (109 °F) ค่าความชื้นสัมพัทธ์ใดๆ ที่สูงกว่า 18% จะทำให้ดัชนีความร้อนสูงกว่า43 °C ^{[ 8 ]}

มีการเสนอแนะว่าสมการที่อธิบายไว้นั้นใช้ได้เฉพาะเมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ 27 °C (81 °F) หรือมากกว่า^{[ 9 ]}เกณฑ์ความชื้นสัมพัทธ์ ซึ่งต่ำกว่านั้นการคำนวณดัชนีความร้อนจะให้ค่าเท่ากับหรือต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศ (โดยทั่วไปดัชนีความร้อนที่ต่ำกว่าจะถือว่าไม่ถูกต้อง) จะแปรผันตามอุณหภูมิและไม่เป็นเชิงเส้น เกณฑ์นี้มักตั้งไว้ที่ 40% โดยพลการ^{[ 8 ]}

ดัชนีความร้อนและดัชนีความชื้นต่างก็พิจารณาเพียงสองตัวแปร คือ อุณหภูมิในที่ร่มและความชื้นในบรรยากาศ (ความชื้นสัมพัทธ์) ดังนั้นจึงให้การประมาณค่าความสบายทางความร้อน ที่จำกัดเท่านั้น ปัจจัยเพิ่มเติม เช่น ลม แสงแดด และการเลือกเสื้อผ้าของแต่ละบุคคลก็ส่งผลต่ออุณหภูมิที่รับรู้ได้เช่นกัน ปัจจัยเหล่านี้ถูกกำหนดเป็นค่าคงที่ในสูตรดัชนีความร้อน ตัวอย่างเช่น ลมจะถูกสมมติว่ามีความเร็ว 5 นอต (9.3 กม./ชม.) ^{[ 8 ]}ลมที่พัดผ่านผิวหนังที่เปียกหรือมีเหงื่อจะทำให้เกิดการระเหยและ ผลกระทบ จากลมหนาวซึ่งดัชนีความร้อนไม่ได้วัด ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือแสงแดด การยืนอยู่กลางแดดโดยตรงสามารถเพิ่มความร้อนที่รับรู้ได้ถึง 15 °F (8.3 °C) เมื่อเทียบกับการอยู่ในที่ร่ม^{[ 10 ]}มีความพยายามที่จะสร้างอุณหภูมิที่รับรู้ได้ ที่เป็นสากล เช่นอุณหภูมิกระเปาะเปียก "อุณหภูมิภายนอกสัมพัทธ์" "รู้สึกเหมือน" หรือ " RealFeel " ที่เป็นกรรมสิทธิ์

ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้ง เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น หมอกควันและเมฆปกคลุมจะหนาขึ้นในที่สุด ทำให้ปริมาณแสงแดดที่ส่องลงมาถึงพื้นผิวลดลง ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างอุณหภูมิสูงสุดที่เป็นไปได้และความชื้นสัมพัทธ์สูงสุดที่เป็นไปได้ ด้วยปัจจัยนี้ จึงเคยเชื่อกันว่าค่าดัชนีความร้อนสูงสุดที่สามารถวัดได้จริงบนโลกนั้นอยู่ที่ประมาณ 71 °C (160 °F) อย่างไรก็ตาม ในเมืองดะห์รานประเทศซาอุดีอาระเบียเมื่อวันที่ 8 กรกฎาคม พ.ศ. 2546 จุดน้ำค้างอยู่ที่ 35 °C (95 °F) ในขณะที่อุณหภูมิอยู่ที่ 42 °C (108 °F) ส่งผลให้ดัชนีความร้อนอยู่ที่ 81 °C (178 °F) ^{[ 11 ]} เมื่อวันที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2567 สถานีตรวจอากาศทางตอนใต้ของอิหร่านบันทึกดัชนีความร้อนได้ 82.2 °C (180.0 °F) ซึ่งจะเป็นสถิติใหม่หากได้รับการยืนยัน^{[ 12 ]}

ร่างกายมนุษย์ต้องการการระบายความร้อนด้วยการระเหยเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปอุณหภูมิกระเปาะเปียกและอุณหภูมิกระเปาะเปียกทรงกลมใช้ในการกำหนดความสามารถของร่างกายในการกำจัดความร้อนส่วนเกิน อุณหภูมิกระเปาะเปียกที่สูงถึงประมาณ 35 °C (95 °F) อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อคนที่มีสุขภาพดี ที่อุณหภูมินี้ ร่างกายของเราจะเปลี่ยนจากการระบายความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมไปเป็นการรับความร้อนจากสิ่งแวดล้อม^{[ 13 ]}ดังนั้น อุณหภูมิกระเปาะเปียกที่ 35 °C (95 °F) จึงเป็นเกณฑ์ที่ร่างกายไม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างเพียงพออีกต่อไป^{[ 14 ]}

ตารางด้านล่างนี้มาจากองค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา คอลัมน์เริ่มต้นที่ 80 องศาฟาเรนไฮต์ (27 องศาเซลเซียส) แต่ยังมีผลกระทบจากดัชนีความร้อนที่ 79 องศาฟาเรนไฮต์ (26 องศาเซลเซียส) และอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกันเมื่อมีความชื้นสูง

ตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิอากาศอยู่ที่ 96 องศาฟาเรนไฮต์ (36 องศาเซลเซียส) และความชื้นสัมพัทธ์อยู่ที่ 65% ดัชนีความร้อนจะอยู่ที่ 121 องศาฟาเรนไฮต์ (49 องศาเซลเซียส)

การได้รับแสงแดดเต็มที่สามารถเพิ่มค่าดัชนีความร้อนได้ถึง 8 °C (14 °F) ^{[ 15 ]}

มีสูตรมากมายที่คิดค้นขึ้นเพื่อประมาณตารางดั้งเดิมโดย Steadman Anderson et al. (2013), ^{[ 16 ]} NWS (2011), Jonson and Long (2004) และ Schoen (2005) มีค่าความคลาดเคลื่อนน้อยกว่าตามลำดับนี้ สองสูตรแรกเป็นชุดของพหุนาม แต่สูตรที่สามเป็นสูตรเดียวที่มีฟังก์ชันเลขชี้กำลัง

สูตรด้านล่างนี้ประมาณค่าดัชนีความร้อนเป็นองศาฟาเรนไฮต์ โดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน ±1.3 °F (0.7 °C) เป็นผลมาจากการปรับค่าตัวแปรหลายตัว (อุณหภูมิเท่ากับหรือมากกว่า 80 °F (27 °C) และความชื้นสัมพัทธ์เท่ากับหรือมากกว่า 40%) ให้เข้ากับแบบจำลองของร่างกายมนุษย์^{[ 4 ] [ 17 ]}สมการนี้สร้างตาราง NOAA National Weather Service ข้างต้นขึ้นมาใหม่ (ยกเว้นค่าที่ 90 °F (32 °C) และความชื้นสัมพัทธ์ 45%/70% ที่แตกต่างกันโดยไม่ปัดเศษน้อยกว่า ±1 ตามลำดับ)

$${\displaystyle \mathrm {HI} =c_{1}+c_{2}T+c_{3}R+c_{4}TR+c_{5}T^{2}+c_{6}R^{2}+c_{7}T^{2}R+c_{8}TR^{2}+c_{9}T^{2}R^{2}}$$ ที่ไหน

• HI = ดัชนีความร้อน (หน่วยเป็นองศาฟาเรนไฮต์)
• T = อุณหภูมิกระเปาะแห้ง ของสภาพแวดล้อม (หน่วยเป็นองศาฟาเรนไฮต์)
• R = ความชื้นสัมพัทธ์ (ค่าเปอร์เซ็นต์ระหว่าง 0 ถึง 100)

${\textstyle {\begin{aligned}c_{1}&=-42.379,&c_{2}&=2.049\,015\,23,&c_{3}&=10.143\,331\,27,\\c_{4}&=-0.224\,755\,41,&c_{5}&=-6.837\,83\times 10^{-3},&c_{6}&=-5.481\,717\times 10^{-2},\\c_{7}&=1.228\,74\times 10^{-3},&c_{8}&=8.5282\times 10^{-4},&c_{9}&=-1.99\times 10^{-6}.\end{aligned}}}$

สามารถใช้ค่าสัมประสิทธิ์ต่อไปนี้ในการคำนวณดัชนีความร้อนเมื่อระบุอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส โดยที่

• HI = ดัชนีความร้อน (หน่วยเป็นองศาเซลเซียส)
• T = อุณหภูมิกระเปาะแห้ง ของสภาพแวดล้อม (หน่วยเป็นองศาเซลเซียส)
• R = ความชื้นสัมพัทธ์ (ค่าเปอร์เซ็นต์ระหว่าง 0 ถึง 100)

${\textstyle {\begin{aligned}c_{1}&=-8.784\,694\,755\,56,&c_{2}&=1.611\,394\,11,&c_{3}&=2.338\,548\,838\,89,\\c_{4}&=-0.146\,116\,05,&c_{5}&=-0.012\,308\,094,&c_{6}&=-0.016\,424\,827\,7778,\\c_{7}&=2.211\,732\times 10^{-3},&c_{8}&=7.2546\times 10^{-4},&c_{9}&=-3.582\times 10^{-6}.\end{aligned}}}$

ชุดค่าคงที่ทางเลือกสำหรับสมการนี้ ซึ่งอยู่ในช่วง ±3 °F (1.7 °C) จากตารางหลักของ NWS สำหรับความชื้นทั้งหมดตั้งแต่ 0 ถึง 80% และอุณหภูมิทั้งหมดระหว่าง 70 ถึง 115 °F (21–46 °C) และดัชนีความร้อนทั้งหมดต่ำกว่า 150 °F (66 °C) คือ:

$${\displaystyle {\begin{aligned}c_{1}&=0.363\,445\,176,&c_{2}&=0.988\,622\,465,&c_{3}&=4.777\,114\,035,\\c_{4}&=-0.114\,037\,667,&c_{5}&=-8.502\,08\times 10^{-4},&c_{6}&=-2.071\,6198\times 10^{-2},\\c_{7}&=6.876\,78\times 10^{-4},&c_{8}&=2.749\,54\times 10^{-4},&c_{9}&=0.\end{aligned}}}$$

ทางเลือกอื่นอีกประการหนึ่งคือ: ^{[ 18 ]}

$${\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {HI} &=c_{1}+c_{2}T+c_{3}R+c_{4}TR+c_{5}T^{2}+c_{6}R^{2}+c_{7}T^{2}R+c_{8}TR^{2}+c_{9}T^{2}R^{2}+\\&\quad {}+c_{10}T^{3}+c_{11}R^{3}+c_{12}T^{3}R+c_{13}TR^{3}+c_{14}T^{3}R^{2}+c_{15}T^{2}R^{3}+c_{16}T^{3}R^{3}\end{aligned}}}$$ ที่ไหน $${\displaystyle {\begin{aligned}c_{1}&=16.923,&c_{2}&=0.185\,212,&c_{3}&=5.379\,41,&c_{4}&=-0.100\,254,\\c_{5}&=9.416\,95\times 10^{-3},&c_{6}&=7.288\,98\times 10^{-3},&c_{7}&=3.453\,72\times 10^{-4},&c_{8}&=-8.149\,71\times 10^{-4},\\c_{9}&=1.021\,02\times 10^{-5},&c_{10}&=-3.8646\times 10^{-5},&c_{11}&=2.915\,83\times 10^{-5},&c_{12}&=1.427\,21\times 10^{-6},\\c_{13}&=1.974\,83\times 10^{-7},&c_{14}&=-2.184\,29\times 10^{-8},&c_{15}&=8.432\,96\times 10^{-10},&c_{16}&=-4.819\,75\times 10^{-11}.\end{aligned}}}$$

ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้สูตรสุดท้ายนี้ โดยที่อุณหภูมิ 90 °F (32 °C) และความชื้นสัมพัทธ์ (RH) 85% ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็น 114.9 °F (46.1 °C)

ดัชนีความร้อนไม่ทำงานได้ดีกับสภาวะสุดขั้ว เช่น อากาศ อิ่มตัวเกินเมื่ออากาศอิ่มตัวด้วยน้ำมากกว่า 100% เดวิด รอมป์ส นักฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์ด้านภูมิอากาศที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์และนักศึกษาปริญญาโทของเขา อี้ฉวน ลู่ พบว่าดัชนีความร้อนประเมินความรุนแรงของคลื่นความร้อนรุนแรงต่ำกว่าความเป็นจริง เช่น คลื่นความร้อนในชิคาโก ปี1995 ^{[ 19 ]}

ปัญหาอื่นๆ ของดัชนีความร้อน ได้แก่ การไม่มีข้อมูลความชื้นที่แม่นยำในหลายภูมิภาคทางภูมิศาสตร์ การสันนิษฐานว่าบุคคลนั้นมีสุขภาพดี และการสันนิษฐานว่าบุคคลนั้นสามารถเข้าถึงน้ำและร่มเงาได้ ง่าย ^{[ 20 ]}

• อุณหภูมิที่รู้สึกได้
• จุดน้ำค้าง
• ความสบายทางความร้อน § ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความชื้น
• ฮูมิเด็กซ์
• อุณหภูมิกระเปาะเปียก
• ความรู้สึกหนาวเย็นจากลม

• คำอธิบายเกี่ยวกับความรู้สึกหนาวเย็นจากลมและอุณหภูมิที่รับรู้ได้สูตรในหน่วยเมตริก
• เครื่องคำนวณดัชนีความร้อนคำนวณได้ทั้งองศาฟาเรนไฮต์และองศาเซลเซียส
• แผนที่แสดงค่าดัชนีความร้อนทั่วโลกในปัจจุบัน