Rüzgar soğuğu - Wind chill

Verilen hava sıcaklıkları ve rüzgar hızları için rüzgar soğutma değerleri tablosu

Rüzgar soğutması veya rüzgar soğutması (popüler olarak rüzgar soğutma faktörü ), düşük sıcaklıktaki havanın geçiş akışı nedeniyle vücut sıcaklığının düşmesidir.

Formülün geçerli olduğu değerler için rüzgar soğutma sayıları her zaman hava sıcaklığından daha düşüktür. Tüm görünür sıcaklık hava sıcaklığından daha yüksek olduğu, bir ısı göstergesi yerine kullanılır.

Açıklama

Bir yüzey iletim , buharlaşma , konveksiyon ve radyasyon yoluyla ısı kaybeder . Konveksiyon hızı, hem yüzey ile onu çevreleyen sıvı arasındaki sıcaklık farkına hem de bu sıvının yüzeye göre hızına bağlıdır. Sıcak bir yüzeyden gelen konveksiyon etrafındaki havayı ısıttığından, yüzeye karşı yalıtkan bir sıcak hava sınır tabakası oluşur. Hareket eden hava, bu sınır tabakasını veya epiklimasyonu bozar ve daha soğuk havanın yüzeye karşı sıcak havanın yerini almasına izin verir. Rüzgar hızı ne kadar hızlı olursa, yüzey o kadar kolay soğur.

Alternatif yaklaşımlar

Rüzgar soğutması için birçok formül mevcuttur, çünkü sıcaklıktan farklı olarak rüzgar soğutması, standart tanım veya ölçüm üzerinde evrensel olarak kabul edilmiş değildir. Tüm formüller, rüzgarın insanların algıladığı sıcaklık üzerindeki etkisini niteliksel olarak tahmin etmeye çalışır . Farklı ülkelerdeki hava durumu hizmetleri, ülkelerine veya bölgelerine özgü standartları kullanır; örneğin, ABD ve Kanada hava durumu hizmetleri Ulusal Hava Durumu Hizmeti tarafından kabul edilen bir model kullanır . Bu model zamanla gelişti.

İlk rüzgar soğutma formülleri ve tabloları , İkinci Dünya Savaşı'ndan önce Antarktika'da çalışan Paul Allman Siple ve Charles F. Passel tarafından geliştirildi ve 1970'lerde Ulusal Hava Servisi tarafından kullanıma sunuldu . Anemometre ile aynı seviyede, keşif kulübesinin çatısında rüzgarda asılıyken içeriği buza dönüştüğü için küçük bir plastik şişenin soğuma hızına dayanıyordu . Sözde Windchill Index, havanın şiddetinin oldukça iyi bir göstergesiydi.

1960'larda rüzgar soğutması, teorik olarak daha az kullanışlı olan rüzgar soğutma eşdeğer sıcaklığı (WCET) olarak rapor edilmeye başlandı . Bu değişikliğin sahibi bilinmiyor, ancak genel olarak inanıldığı gibi Siple veya Passel değildi. İlk başta, rüzgarın tamamen yokluğunda rüzgar soğutma indeksinin aynı olacağı sıcaklık olarak tanımlandı. Bu, havanın şiddetini abartan eşdeğer sıcaklıklara yol açtı. Charles Eagan, insanların nadiren hareketsiz kaldıklarını ve hava sakinken bile bir miktar hava hareketi olduğunu fark etti. Rüzgarın yokluğunu, bir fincan anemometrenin ölçebileceği kadar düşük bir rüzgar hızı olan saniyede 1,8 metre (6,5 km/sa; 4,0 mph) hava hızı olarak yeniden tanımladı. Bu, eşdeğer sıcaklığın daha gerçekçi (daha sıcak görünen) değerlerine yol açtı.

Orijinal model

Eşdeğer sıcaklık, 21. yüzyıla kadar Kuzey Amerika'da evrensel olarak kullanılmadı. 1970'lere kadar, Kanada'nın en soğuk bölgeleri, metrekare başına kilokalori/saat birimleriyle üç veya dört basamaklı orijinal Rüzgar Soğuma İndeksi'ni bildirdi. Her birey, sayıların ölçeğini deneyim yoluyla kişisel olarak kalibre etti. Grafik ayrıca, donma eşiği olan 1400 gibi endeksin eşik değerleri aracılığıyla konfor ve tehlike için genel rehberlik sağladı .

Endeks için orijinal formül şuydu:

nerede:

  • WCI = rüzgar soğutma indeksi, kg*cal/m 2 /h
  • v = rüzgar hızı, m/s
  • T bir = hava sıcaklığı, ° C

Kuzey Amerika ve Birleşik Krallık rüzgar soğutma endeksi

Kasım 2001'de Kanada, Amerika Birleşik Devletleri ve Birleşik Krallık, Sıcaklık Endeksleri için Ortak Eylem Grubu (JAG/TI) üzerinde bilim adamları ve tıp uzmanları tarafından geliştirilen yeni bir rüzgar üşüme endeksini uygulamaya koydu. Rüzgar hızı ve ısı transfer hızının standart mühendislik korelasyonları kullanılarak çeşitli rüzgar hızları ve sıcaklıkları altında bir cilt sıcaklığı modeli yinelenerek belirlenir. Isı transferi, rüzgarda rüzgara bakan çıplak bir yüz için, ona doğru yürürken saniyede 1,4 metre (5,0 km/sa; 3,1 mph) olarak hesaplandı. Model, kişinin açık bir alanda olduğunu varsayarak, resmi olarak ölçülen rüzgar hızını yüz yüksekliğindeki rüzgar hızına göre düzeltir. Bu modelin sonuçları, aşağıdaki formülden bir dereceye kadar tahmin edilebilir:

Environment Canada için standart rüzgar soğutma formülü:

burada T wc , Celsius sıcaklık ölçeğine dayalı rüzgar soğutma indeksidir; T a , santigrat derece cinsinden hava sıcaklığıdır; ve v , saatte kilometre cinsinden 10 m (33 ft) standart anemometre yüksekliğindeki rüzgar hızıdır .

Sıcaklık −20 °C (−4 °F) ve rüzgar hızı 5 km/sa (3,1 mph) olduğunda, rüzgar soğutma endeksi -24'tür. Sıcaklık -20 °C'de kalırsa ve rüzgar hızı 30 km/sa (19 mil/sa) değerine yükselirse, rüzgar soğutma indeksi −33'e düşer.

ABD geleneksel birimlerindeki eşdeğer formül :

burada T wc , Fahrenheit ölçeğine dayalı rüzgar soğutma endeksidir; T a , Fahrenheit derece cinsinden hava sıcaklığıdır ve v , saatte mil cinsinden rüzgar hızıdır.

Windchill sıcaklığı yalnızca 10 °C (50 °F) veya altındaki sıcaklıklar ve saatte 4,8 kilometrenin (3,0 mph) üzerindeki rüzgar hızları için tanımlanır.

Hava sıcaklığı düştükçe, mevcut olan herhangi bir rüzgarın soğutma etkisi artar. Örneğin, 16 km/sa (9,9 mph) bir rüzgar, görünen sıcaklığı -20 °C (-4 °F) hava sıcaklığında daha geniş bir marjla düşürür; -10 °C (14 °F) idi.

2001 WCET sabit durum hesaplamasıdır (donma süresi tahminleri hariç). Rüzgâr soğuğunun zamana bağlı önemli yönleri vardır, çünkü soğutma herhangi bir maruziyetin başlangıcında, cilt hala sıcakken en hızlıdır.

Avustralya görünür sıcaklığı

1970'lerin sonlarında icat edilen görünen sıcaklık (AT), iç mekan koşullarında termal hissi ölçmek için tasarlandı. 1980'lerin başında güneş ve rüzgarın etkisini içerecek şekilde genişletilmiştir. Burada kullanılan AT indeksi, dışarıda gölgede yürüyen bir yetişkinin matematiksel modeline dayanmaktadır (Steadman 1994). AT şu şekilde tanımlanır; referans nem seviyesindeki sıcaklık, mevcut ortam sıcaklığı ve nemi altında yaşananla aynı miktarda rahatsızlık yaratır.

Formül:

nerede:

  • T a = kuru termometre sıcaklığı (°C)
  • e = su buharı basıncı (hPa)
  • v = 10 m yükseklikte rüzgar hızı (m/s)

Buhar basıncı, aşağıdaki denklem kullanılarak sıcaklık ve bağıl nemden hesaplanabilir :

Nereye:

T a = kuru termometre sıcaklığı (°C)
RH = Bağıl nem (%)
exp üstel işlevi temsil eder

Avustralya formülü, önemli nem faktörünü içerir ve daha basit Kuzey Amerika modelinden biraz daha fazla ilgilidir. Kuzey Amerika formülü, nem seviyelerinin de düşük olduğu düşük sıcaklıklarda (−46 °C veya −50 °F kadar düşük) uygulanmak üzere tasarlanmıştır. AT'nin (1984) sıcak hava versiyonu, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Ulusal Hava Durumu Servisi tarafından kullanılmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri'nde AT'nin bu basit versiyonu ısı indeksi olarak bilinir .

Referanslar

Dış bağlantılar