Холодный ветер

редактировать
Диаграмма значений охлаждения ветром для заданной температуры воздуха и скорости ветра

Windchill или windchill (обычно коэффициент охлаждения ветром ) - это снижение температуры тела из-за проходящего потока более низкотемпературный воздух.

Показатели охлаждения ветром всегда ниже, чем температура воздуха для значений, для которых действует формула. Когда кажущаяся температура выше, чем температура воздуха, вместо этого используется тепловой индекс.

Содержание

  • 1 Пояснение
  • 2 Альтернативные подходы
    • 2.1 Исходная модель
    • 2.2 Индекс ветрового охлаждения для Северной Америки и Великобритании
    • 2.3 Кажущаяся температура в Австралии
  • 3 Ссылки
  • 4 Внешний links

Пояснение

Поверхность теряет тепло из-за теплопроводности, испарения, конвекции и излучения. Скорость конвекции зависит как от разницы температур между поверхностью и окружающей ее жидкостью, так и от скорости этой жидкости по отношению к поверхности. Поскольку конвекция от теплой поверхности нагревает воздух вокруг нее, на поверхности образуется изолирующий пограничный слой теплого воздуха. Движущийся воздух разрушает этот пограничный слой или эпиклимат, позволяя более холодному воздуху заменить теплый воздух на поверхности. Чем выше скорость ветра, тем быстрее остывает поверхность.

Альтернативные подходы

Существует множество формул для охлаждения ветром, потому что, в отличие от температуры, охлаждение ветром не имеет общепринятого стандартного определения или измерения. Все формулы пытаются качественно предсказать влияние ветра на воспринимаемую человеком температуру. Метеорологические службы в разных странах используют стандарты, уникальные для их страны или региона; например, метеорологические службы США и Канады используют модель, принятую Национальной метеорологической службой. Эта модель развивалась с течением времени.

Первые формулы и таблицы охлаждения ветром были разработаны Полом Аллманом Сиплом и Чарльзом Ф. Пасселем, работавшими в Антарктике перед Второй мировой войной, и были предоставлены Национальной метеорологической службой к 1970-м годам. Они были основаны на скорости охлаждения небольшой пластиковой бутылки, когда ее содержимое превратилось в лед, когда она была подвешена на ветру на крыше экспедиционной хижины на том же уровне, что и анемометр. Так называемый Windchill Index довольно хорошо показывает суровость погоды.

В 1960-х годах об охлаждении ветром начали сообщать как эквивалентную температуру охлаждения ветром (WCET), что теоретически менее полезно. Автор этого изменения неизвестен, но это был не Сипл или Пассель, как принято считать. Сначала она определялась как температура, при которой индекс ветрового охлаждения будет таким же при полном отсутствии ветра. Это привело к эквивалентным температурам, которые преувеличивали суровость погоды. Чарльз Иган понял, что люди редко бывают неподвижными и что даже когда было тихо, было некоторое движение воздуха. Он переопределил отсутствие ветра как скорость воздуха 1,8 метра в секунду (6,5 км / ч; 4,0 мили в час), что было примерно такой низкой скоростью, которую мог измерить чашечный анемометр. Это привело к более реалистичным (более теплым) значениям эквивалентной температуры.

Исходная модель

Эквивалентная температура не использовалась повсеместно в Северной Америке до 21 века. До 1970-х годов в самых холодных частях Канады был указан исходный индекс Wind Chill Index - трех- или четырехзначное число с единицей измерения килокалорий в час на квадратный метр. Каждый индивидуально откалибровал числовую шкалу на собственном опыте. Диаграмма также обеспечивает общее руководство по комфорту и опасности через пороговые значения индекса, например 1400, что было порогом для обморожения.

. Исходная формула для индекса была:

WCI = (10 v - v + 10,5) ⋅ (33 - T a) {\ displaystyle WCI = \ left (10 {\ sqrt {v}} - v + 10,5 \ right) \ cdot \ left (33-T _ {\ mathrm {a}} \ справа)}{\ displaystyle WCI = \ left (10 {\ sqrt {v}} - v + 10,5 \ right) \ cdot \ left (33-T _ {\ mathrm {a}} \ right)}

где:

  • WCI = индекс охлаждения ветром, кг * кал / м / ч
  • v = скорость ветра, м / с
  • Ta= температура воздуха, ° C

Индекс охлаждения ветром в Северной Америке и Соединенном Королевстве

В ноябре 2001 г. Канада, США и Великобритания ввели новый индекс охлаждения ветром, разработанный учеными и медицинскими экспертами из Группы совместных действий по индексам температуры (JAG). / TI). Он определяется путем повторения модели температуры кожи при различных скоростях и температурах ветра с использованием стандартных инженерных соотношений скорости ветра и скорости теплопередачи. Теплопередача была рассчитана для голого лица на ветру, лицом к ветру, при входе в него со скоростью 1,4 метра в секунду (5,0 км / ч; 3,1 мили в час). Модель корректирует официально измеренную скорость ветра на скорость ветра на уровне лица, предполагая, что человек находится в открытом поле. Результаты этой модели могут быть аппроксимированы с точностью до одного градуса по следующей формуле:

Стандартная формула охлаждения ветром для Environment Canada:

T wc = 13,12 + 0,6215 T a - 11,37 v + 0,16 + 0,3965 T av + 0,16 {\ displaystyle T _ {\ mathrm {wc}} = 13,12 + 0,6215T _ {\ mathrm {a}} -11,37v ^ {+ 0,16} + 0,3965T _ {\ mathrm {a}} v ^ {+0.16}}{\ displaystyle T _ {\ mathrm { wc}} = 13,12 + 0,6215T _ {\ mathrm {a}} -11,37v ^ {+ 0,16} + 0,3965T _ {\ mathrm {a}} v ^ {+ 0,16}}
где T wc - индекс охлаждения ветром, основанный на температурной шкале Цельсия; T a - температура воздуха в градусах Цельсия; и v - скорость ветра на высоте 10 м (33 фута) стандартной высоты анемометра, в километрах в час.

При температуре -20 ° C (-4 ° F) и скорости ветра 5 км / ч (3,1 мили в час), индекс охлаждения ветром -24. Если температура остается на уровне -20 ° C, а скорость ветра увеличивается до 30 км / ч (19 миль / ч), индекс охлаждения ветром падает до -33.

Эквивалентная формула в американских единицах :

T wc = 35,74 + 0,6215 T a - 35,75 v + 0,16 + 0,4275 T av + 0,16 {\ displaystyle T _ {\ mathrm {wc}} = 35,74 + 0,6215T _ {\ mathrm {a}} -35,75v ^ {+ 0,16} + 0,4275T _ {\ mathrm {a}} v ^ {+ 0,16} \, \!}{\ displaystyle T _ {\ mathrm {wc}} = 35,74 + 0,6215T _ {\ mathrm {a}} -35,75v ^ {+ 0,16} + 0,4275T _ {\ mathrm {a}} v ^ {+ 0.16} \, \!}
где T wc - индекс охлаждения ветром, основанный на шкале Фаренгейта; T a - температура воздуха в градусах Фаренгейта, а v - скорость ветра в милях в час.

Температура Windchill определяется только для температур не выше 10 ° C (50 ° F) и ветра. скорость выше 4,8 км в час (3,0 мили в час).

С понижением температуры воздуха охлаждающий эффект любого присутствующего ветра усиливается. Например, ветер со скоростью 16 км / ч (9,9 миль / ч) снизит видимую температуру с большим запасом при температуре воздуха -20 ° C (-4 ° F), чем ветер такой же скорости, если бы температура воздуха были -10 ° C (14 ° F).

WCET 2001 является расчетом в установившемся режиме (за исключением времени к оценкам обморожения). У охлаждения ветром есть важные аспекты, зависящие от времени, поскольку охлаждение происходит наиболее быстро в начале любого воздействия, когда кожа еще теплая.

Кажущаяся температура в Австралии

Кажущаяся температура (AT), изобретенная в конце 1970-х годов, была разработана для измерения тепловых ощущений в помещениях. В начале 1980-х он был расширен, чтобы включить влияние солнца и ветра. Используемый здесь индекс AT основан на математической модели взрослого человека, гуляющего на улице в тени (Steadman 1994). AT определяется как; температура на эталонном уровне влажности, вызывающая такой же дискомфорт, как и при текущей температуре и влажности окружающей среды.

Формула:

AT = T a + 0,33 e - 0,7 v - 4,00 {\ displaystyle \ mathrm {AT} = T _ {\ mathrm {a}} + 0,33e-0,7v-4,00 }{\ displaystyle \ mathrm { AT} = T _ {\ mathrm {a}} + 0,33e-0,7v-4,00}

где:

  • Ta= температура по сухому термометру (° C)
  • e = давление водяного пара (гПа)
  • v = скорость ветра (м / с) на высоте 10 м

Давление пара можно рассчитать на основе температуры и относительной влажности с помощью уравнения:

e = RH 100 6,105 ⋅ exp ⁡ (17,27 ⋅ T a 237,7 + T a) { \ displaystyle e = {\ frac {\ mathrm {RH}} {100}} \ cdot 6.105 \ cdot \ exp {\ left ({\ frac {17.27 \ cdot T _ {\ mathrm {a}}} {237.7 + T_ { \ mathrm {a}}}} \ right)}}{\ displaystyle e = {\ frac {\ mathrm {RH}} {100}} \ cdot 6.105 \ cdot \ exp {\ left ({\ frac {17.27 \ cdot T _ {\ mathrm {a}}} {237.7 + T _ {\ mathrm {a}}) }} \ right)}}

Где:

Ta= температура по сухому термометру (° C)
RH = Относительная влажность (%)
exp представляет экспоненциальная функция

Австралийская формула включает важный фактор влажности и является несколько более сложной, чем более простая североамериканская модель. Формула для Северной Америки была разработана для применения при низких температурах (до -46 ° C или -50 ° F), когда уровни влажности также низкие. Версия AT (1984) для жаркой погоды используется Национальной метеорологической службой США. В Соединенных Штатах эта простая версия AT известна как тепловой индекс.

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Wind chill.
Найдите охлаждение ветром в Викисловаре, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-06-21 10:29:45
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте