
ความรู้สึก หนาวเย็นจากลม (หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าปัจจัยความหนาวเย็นจากลม ) คือความรู้สึกหนาวเย็นที่เกิดจากลมเมื่ออุณหภูมิอากาศโดยรอบคงที่ เนื่องจากลมที่พัดมาจะเร่งอัตราการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายไปยังบรรยากาศโดยรอบ ค่าของความรู้สึกหนาวเย็นจากลมจะต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศเสมอในช่วงที่สูตรคำนวณใช้ได้ เมื่ออุณหภูมิที่รู้สึกได้สูงกว่าอุณหภูมิอากาศจะใช้ ดัชนีความร้อน แทน
คำอธิบาย
พื้นผิวสูญเสียความร้อนผ่านการนำความร้อนอัตราการพาความร้อนขึ้นทั้งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวและของเหลวที่อยู่รอบๆ และความเร็วของของเหลวนั้นเมื่อเทียบกับพื้นผิว เมื่อการพาความร้อนจากพื้นผิวที่อุ่นทำให้อากาศรอบๆ ร้อนขึ้นชั้นขอบเขต ที่เป็นฉนวน ของอากาศอุ่นจะก่อตัวขึ้นกับพื้นผิว อากาศที่เคลื่อนที่จะรบกวนชั้นขอบเขตนี้ หรือที่เรียกว่า epiclimate พัดพาอากาศอุ่นออกไป ทำให้อากาศที่เย็นกว่าเข้ามาแทนที่อากาศอุ่นที่พื้นผิว และเพิ่มความแตกต่างของอุณหภูมิในชั้นขอบเขต ยิ่งความเร็วลมสูง พื้นผิวก็จะยิ่งเย็นลงได้ง่าย ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่แพร่หลายลมหนาวไม่ได้หมายถึงว่าสิ่งต่างๆ จะเย็นลงมากแค่ไหน และสิ่งต่างๆ จะเย็นลงได้มากเท่ากับอุณหภูมิของอากาศเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าหม้อน้ำและท่อจะไม่แข็งตัวเมื่อลมหนาวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งและอุณหภูมิของอากาศสูงกว่าจุดเยือกแข็ง
แนวทางทางเลือก
มีสูตรคำนวณความรู้สึกหนาวเย็นจากลมอยู่หลายสูตร เนื่องจากความรู้สึกหนาวเย็นจากลมนั้นแตกต่างจากอุณหภูมิตรงที่ไม่มีคำจำกัดความหรือวิธีการวัดที่เป็นมาตรฐานและเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป สูตรทั้งหมดพยายามทำนายผลกระทบของลมต่ออุณหภูมิที่มนุษย์รับรู้ ได้ในเชิงคุณภาพ หน่วยงานพยากรณ์อากาศในประเทศต่างๆ ใช้มาตรฐานเฉพาะของตนเอง เช่น หน่วยงานพยากรณ์อากาศของสหรัฐอเมริกาและแคนาดาใช้แบบจำลองที่ได้รับการยอมรับจากกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติซึ่งแบบจำลองนั้นได้มีการพัฒนามาเรื่อยๆ ตามกาลเวลา
สูตรและตารางความหนาวเย็นจากลมชุดแรกได้รับการพัฒนาโดยPaul Allman SipleและCharles F. Passelซึ่งทำงานในทวีปแอนตาร์กติกาในช่วงก่อนสงครามโลกครั้งที่สองและเผยแพร่โดยกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติในช่วงทศวรรษ 1970 โดยอิงจากอัตราการเย็นตัวของขวดพลาสติกขนาดเล็กเมื่อของเหลวภายในกลายเป็นน้ำแข็งขณะแขวนไว้ในอากาศบนหลังคากระท่อมสำรวจ ในระดับเดียวกับเครื่องวัดความเร็วลม [ ความหนาวเย็นจากลมที่เรียกว่านี้ให้ตัวบ่งชี้ความรุนแรงของสภาพอากาศได้ค่อนข้างดี
ในช่วงทศวรรษ 1960 ลมหนาวเริ่มถูกรายงานเป็นอุณหภูมิเทียบเท่าลมหนาว (WCET) ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วมีประโยชน์น้อยกว่า ผู้เขียนการเปลี่ยนแปลงนี้ไม่เป็นที่รู้จัก แต่ไม่ใช่ Siple หรือ Passel อย่างที่เชื่อกันโดยทั่วไป ในตอนแรก อุณหภูมิเทียบเท่าลมหนาวถูกกำหนดให้เป็นอุณหภูมิที่ดัชนีลมหนาวจะเท่ากันในกรณีที่ไม่มีลมเลย ซึ่งนำไปสู่อุณหภูมิเทียบเท่าที่ทำให้ความรุนแรงของสภาพอากาศดูเกินจริง Charles Eagan ตระหนักว่าผู้คนไม่ค่อยอยู่นิ่ง และแม้ในยามสงบก็ยังมีการเคลื่อนไหวของอากาศอยู่บ้าง เขาจึงกำหนดนิยามใหม่ของการไม่มีลมให้เป็นความเร็วลม 1.8 เมตรต่อวินาที (6.5 กม./ชม.; 4.0 ไมล์ต่อชั่วโมง) ซึ่งเป็นความเร็วลมที่ต่ำที่สุดเท่าที่เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วยจะวัดได้ สิ่งนี้ทำให้ได้ค่าอุณหภูมิเทียบเท่าที่สมจริงมากขึ้น (ฟังดูอบอุ่นกว่า)
แบบจำลองดั้งเดิม
อุณหภูมิเทียบเท่าไม่ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทวีปอเมริกาเหนือจนกระทั่งศตวรรษที่ 21 ก่อนหน้านั้น ในช่วงทศวรรษ 1970 พื้นที่ที่หนาวที่สุดของแคนาดาจะรายงานดัชนีความหนาวเย็นจากลม (Wind Chill Index) ซึ่งเป็นตัวเลขสามหรือสี่หลักที่มีหน่วยเป็นกิโลแคลอรีต่อชั่วโมงต่อตารางเมตร แต่ละบุคคลจะปรับเทียบมาตราส่วนตัวเลขด้วยตนเองผ่านประสบการณ์ แผนภูมิยังให้คำแนะนำทั่วไปเกี่ยวกับความสบายและอันตรายผ่านค่าเกณฑ์ของดัชนี เช่น 1400 ซึ่งเป็นเกณฑ์สำหรับอาการหนาวจัดจนเนื้อตาย
สูตรดั้งเดิมสำหรับดัชนีคือ:
ที่ไหน:
- WCI = ดัชนีความหนาวเย็นจากลม, กก.⋅แคลอรี/ตร.ม. ชม.
- v = ความเร็วลม, เมตร/วินาที
- T a = อุณหภูมิอากาศ, °C
ดัชนีความหนาวเย็นของอเมริกาเหนือและสหราชอาณาจักร
ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2544 แคนาดา สหรัฐอเมริกา และสหราชอาณาจักรได้นำดัชนีความหนาวเย็นจากลมแบบใหม่ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์จากกลุ่มปฏิบัติการร่วมเพื่อดัชนีอุณหภูมิ (JAG/TI) มาใช้ดัชนีนี้กำหนดโดยการทำซ้ำแบบจำลองอุณหภูมิผิวหนังภายใต้ความเร็วลมและอุณหภูมิต่างๆ โดยใช้ความสัมพันธ์ทางวิศวกรรมมาตรฐานของความเร็วลมและอัตราการถ่ายเทความร้อน การถ่ายเทความร้อนคำนวณจากใบหน้าเปล่าๆ ในลม โดยหันหน้าเข้าหาลมขณะเดินสวนลมด้วยความเร็ว 1.4 ม./วินาที (5.0 กม./ชม.; 3.1 ไมล์/ชม.) แบบจำลองนี้แก้ไขความเร็วลมที่วัดได้อย่างเป็นทางการให้เป็นความเร็วลมที่ระดับความสูงของใบหน้า โดยสมมติว่าบุคคลนั้นอยู่ในที่โล่งผลลัพธ์ของแบบจำลองนี้สามารถประมาณได้ภายในหนึ่งองศาจากสูตรต่อไปนี้
สูตรคำนวณความหนาวเย็นจากลมมาตรฐานของEnvironment Canadaคือ:
โดยที่T wcคือดัชนีความหนาวเย็นจากลม โดยอิงตามมาตราส่วนอุณหภูมิเซลเซียสT aคืออุณหภูมิอากาศในหน่วยองศาเซลเซียส และv คือความเร็วลมที่ ความสูงมาตรฐานของเครื่องวัดความเร็วลม 10 เมตร (33 ฟุต) ในหน่วยกิโลเมตรต่อชั่วโมง
เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ −20 °C (−4 °F) และความเร็วลมอยู่ที่ 5 กม./ชม. (3 ไมล์/ชม.) ดัชนีความหนาวเย็นจากลมจะอยู่ที่ −24 หากอุณหภูมิยังคงอยู่ที่ −20 °C และความเร็วลมเพิ่มขึ้นเป็น 30 กม./ชม. (19 ไมล์/ชม.) ดัชนีความหนาวเย็นจากลมจะลดลงเหลือ −33
สูตรเทียบเท่าในหน่วยวัดตามธรรมเนียมของสหรัฐอเมริกาคือ:
โดยที่T wcคือดัชนีความหนาวเย็นจากลม โดยอิงตามมาตราฟาเรนไฮต์T aคืออุณหภูมิอากาศในหน่วยองศาฟาเรนไฮต์ และvคือความเร็วลมในหน่วยไมล์ต่อชั่วโมง
อุณหภูมิที่รู้สึกได้จากลมหนาวจะถูกกำหนดเฉพาะสำหรับอุณหภูมิที่เท่ากับหรือต่ำกว่า 10 °C (50 °F) และความเร็วลมที่สูงกว่า 4.8 กม./ชม. (3.0 ไมล์/ชม.)
เมื่ออุณหภูมิอากาศลดลง ผลกระทบจากลมที่พัดมาก็จะยิ่งทำให้รู้สึกหนาวเย็นมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ลมที่พัดด้วยความเร็ว 16 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (10 ไมล์ต่อชั่วโมง) จะทำให้อุณหภูมิที่รู้สึกได้ลดลงมากกว่าเมื่ออุณหภูมิอากาศอยู่ที่ −20 °C (−4 °F) เมื่อเทียบกับลมที่พัดด้วยความเร็วเท่ากันเมื่ออุณหภูมิอากาศอยู่ที่ −10 °C (14 °F)
- ดัชนีความหนาวเย็นแบบเซลเซียส
- การเปรียบเทียบค่าความรู้สึกหนาวเย็นจากลม (Wind Chill) เก่าและใหม่ที่อุณหภูมิ −15 °C (5 °F)
- เครื่องคำนวณความรู้สึกหนาวเย็นจากลม
WCET ปี 2001 เป็นการคำนวณแบบสภาวะคงที่ (ยกเว้นการประมาณเวลาที่จะเกิดอาการหนาวสั่น) ลมหนาวมีลักษณะที่ขึ้นอยู่กับเวลาอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากความเย็นจะเกิดขึ้นเร็วที่สุดในช่วงเริ่มต้นของการสัมผัสใดๆ เมื่อผิวหนังยังคงอุ่นอยู่
อุณหภูมิที่รู้สึกได้ของออสเตรเลีย
อุณหภูมิปรากฏของออสเตรเลีย (AT) ซึ่งคิดค้นขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดความรู้สึกทางความร้อนในสภาพแวดล้อมภายในอาคาร ต่อมาในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ได้มีการขยายขอบเขตเพื่อรวมผลกระทบของแสงแดดและลม ดัชนี AT ที่ใช้ในที่นี้อิงตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของผู้ใหญ่ที่เดินกลางแจ้งในที่ร่ม (Steadman 1984) AT ถูกกำหนดให้เป็นอุณหภูมิที่ระดับความชื้นอ้างอิง ซึ่งก่อให้เกิดความรู้สึกไม่สบายเท่ากับที่ได้รับภายใต้อุณหภูมิและความชื้นแวดล้อมปัจจุบัน
สูตรคือ:
ที่ไหน:
- T aคืออุณหภูมิกระเปาะแห้ง (°C)
- eคือ ความดัน ไอน้ำ (hPa)
- vคือความเร็วลม (เมตร/วินาที) ที่ระดับความสูง 10 เมตร (33 ฟุต)
สามารถคำนวณความดันไอได้จากอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์โดยใช้สมการ:
ที่ไหน:
- T aคืออุณหภูมิกระเปาะแห้ง (°C)
- RHคือความชื้นสัมพัทธ์ (%)
- expแทนฟังก์ชันเลขชี้กำลัง
สูตรของออสเตรเลียรวมปัจจัยสำคัญอย่างความชื้นไว้ ด้วย และมีความซับซ้อนกว่าแบบจำลองความเย็นจากลมของอเมริกาเหนือที่เรียบง่ายกว่า สูตรของอเมริกาเหนือได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในอุณหภูมิต่ำ (ต่ำถึง −46 °C หรือ −50 °F) เมื่อระดับความชื้นต่ำด้วย เวอร์ชันสำหรับสภาพอากาศร้อนของ AT (1984) ถูกใช้โดยกรมอุตุนิยมวิทยาแห่งชาติในสหรัฐอเมริกา ในสหรัฐอเมริกา เวอร์ชันที่เรียบง่ายของ AT นี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อดัชนีความร้อน
ลิงก์ภายนอก
- ศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติเก็บถาวรเมื่อ 7 พฤษภาคม 2013 ที่Wayback Machineตารางอุณหภูมิความรู้สึกหนาวเย็นจากลมในหน่วยเซลเซียสและฟาเรนไฮต์
- แผนที่ปัจจุบันของค่าความรู้สึกหนาวเย็นจากลมทั่วโลก
- เครื่องคำนวณความรู้สึกหนาวเย็นจากลมของสำนักงานบริการสภาพอากาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา