Как рассчитывается ощущаемая температура
Большинство прогнозов погоды, кроме обычных показателей, включают в себя показатель «ощущений», который формируется метеорологами на основе сложных вычислений с учетом множества погодных факторов. Например, у прогноза AccuWeather существует своя запатентованная формула RealFeel. Подобные технологии существуют и у множества других метеорологических станций, и в основном они имеют название «ощущается как». Как бы ни назывался этот показатель, его цель заключается в том, чтобы донести до вас, какую на самом деле вы будете ощущать температуру воздуха, несмотря на ее реальное значение.
Несколько десятилетий спустя другие исследователи попытались измерить температуру восприятия иным способом. Так же как и ветер, влажность воздуха имеет влияние на ощущение температуры телом человека. В 1978 году исследователь Джордж Винтерлинг разработал «индекс тепла» в попытке учесть это влияние. Воздух всегда содержит в себе некоторое количество водяного пара, который начинает конденсироваться при определенной температуре, называемой точкой росы. Чем она выше, тем более влажный воздух. Исследование влажности воздуха и точки росы дало понять, что эти показатели также влияют на восприятие температуры человеком.
Ветер и «индекс тепла» натолкнули метеорологов на две мысли. Первая заключается в том, что можно количественно измерить «ощущение» температуры, которое люди испытывают при различных погодных условиях. Вторая – для более точного расчета данного показателя необходимо учитывать больше метеорологических данных. Объединение ветра и «индекса тепла» является базовым способом определения температуры «ощущается как». Однако не только внешние условия формируют человеческое восприятие погоды.
Например, технология RealFeel, принадлежащая одной из самых известных метеорологических станций AccuWeather, использует не только ветер и влажность воздуха, но и множество других внешних данных, таких как время года, растительность, географическое положение и многое другое. Майк Штейнберг, метеоролог AccuWeather, вместе со своими коллегами построили модель RealFeel, основываясь на биологических особенностях человека. Данная модель показывает температуру, которую ощущает обычный физически развитый человек стандартного телосложения, одетый по погоде.
Для калибровки своей модели специалисты RealFeel провели опрос пользователей. Но даже учитывая физику, наблюдаемые данные и опросы пользователей, Штейнберг признает некоторые погрешности технологии RealFeel.
На сегодняшний день было зарегистрировано более 100 различных систем измерения показателя «ощущается как». Каждая система имеет свои преимущества по отношению к другим, но ни одна из них не совершенна. Показатель «ощущается как» ввели, чтобы дать общее представление о том, какую температуру будет чувствовать группа людей, живущих в одном географическом районе. Однако все равно каждый человек будет ощущать температуру по своему.
http://nayka.info/topics/kak-meteorologi-uznayut-oshhushhaemuyu-temperaturu/
Эффективная температура
Калькулятор рассчитывает эффективную температуру — температуру, которую ощущает человек при заданной скорости ветра и влажности воздуха. Для расчета используется формула Австралийского бюро метеорологии
Калькулятор Ветро-холодовый индекс может дать представление о том, как холодно может быть на ветру. Но есть еще одна формула, которая может показать комфортность температурных и климатических условий для человека, это формула эффективной температуры (или кажущейся — я не очень уверен, как правильно перевести термин apparent temperature). Это тепловой индекс, изобретенный австралийским ученым Робертом Стедманом (Robert Steadman), который опубликовал свою работу по эффективной температуре в 1984 году. В формуле учитываются четыре фактора окружающей среды: ветер, температура, влажность воздуха и излучение солнца.
Формула эффективной температуры:
где
Ta = температура сухой колбы (°C)
e = давление водяного пара (hPa) [влажность]
ws = Скорость метра (m/s) на высоте 10 метров (стандартная высота анемометра)
Q = Излучение, поглощаемое единицей площади поверхности (W/m2)
E рассчитывается следующим образом:
где
rh = относительная влажность воздуха [%]
Температура и влажность по большей части зависят от региона и сезона, тогда как скорость ветра и излучение солнца являются микроклиматическими факторами и зависят от местных условий. Посколько обычному человеку, думаю, довольно трудно измерить или оценить уровень излучения, то калькулятор на использует выражение для излучения, таким образом расчет идет для пребывания в тени. Также калькулятор строит график зависимости эффективной температуры от влажности. Как видим, чем больше влажность, тем выше кажущаяся температура, поэтому в джунглях, где высокая влажность, хуже переносится жара.
Температура тела: норма и патология
Главным показателем состояния здоровья человека является температура его тела. Именно она отражает соотношение между теплом вырабатываемым различными органами и тканями, и теплообменом происходящим между телом и окружающим его средой. Температура тела выступает в качестве биологического маркера, показывающего текущее состояние организма.
Терморегуляция в организме
Для нормальной жизни человека требуется, чтобы теплообмен производился постоянно. Он зависит от особенностей организма и от наличия различных рефлекторных раздражителей, причем изменения могут сказываться даже в случае, если температура окружающей среды остается неизменной.
Нарушение терморегуляции
В первую очередь такие нарушения могут происходить в результате воздействия внешних или внутренних факторов. Например, к внутренним относятся различные виды заболеваний.
Основными симптомами можно считать:
озноб, в результате гиперкинеза – когда происходят непроизвольные мышечные сокращения;
в результате гипотермии – последствия переохлаждения организма;
как следствие гипертермии – в случае перегрева организма.
Основными причинами нарушения терморегуляции являются:
врожденный или полученный дефект гипоталамуса. Он может негативно сказываться на работе многих внутренних органов, в том числе и на самой температуре тела;
перемена климата. Этот внешний фактор, способен воздействовать на температуру тела, в результате адаптации организма;
злоупотребление алкогольными напитками;
следствие процессов, связанных со старением;
различные психические расстройства.
Повышенная температура тела
способность вашего иммунитета начать борьбу с различными раздражителями;
о начале различных нарушений нормальной работы внутренних органов, а также тканей тела.
Именно по этой причине стоит рассмотреть различные факторы и причины колебаний температуры тела.
Причины повышенной температуры тела
Если у вас поднялась температура, то не стоит сразу паниковать и начинать глотать таблетки или звонить врачу. Стоит знать, что отдельные причины повышенной температуры не представляют собой опасности для человека. Рассмотрим, на что стоит обратить внимание.
В число не опасных причин стоит назвать симптомы, которые пройдут самостоятельно, входят:
если повышение температуры произошло вечером. Очень часто именно в это время она может подняться на 0,5-1 градуса выше нормы;
как следствие эмоциональных или физических нагрузки. Они будут усиливать кровообращение, а вместе с ним и усиливается теплообмен;
во время овуляции у женщин. Часто перед началом менструального цикла, возможны гормональные всплески, а вместе с этим повышается и температура тела;
как следствие тепловых нагрузок. Наличие температуры тела в 37 и выше, может проявляться в результате приема горячей пищи, посещения бани или сауны, приема ванны, после загара.
А сейчас стоит рассказать о патологических причинах, которые могут стать причиной опасных заболеваний:
развитие острых или хронических инфекций;
разнообразные вирусные болезни, в число которых входит грипп или ОРВИ;
все случаи воспалительных процессов или отеков;
при заболевании органов дыхательной системы;
если имеют место нарушения работы щитовидной железы;
при травме суставов и мышц;
во время течения болезни, которая передается половым путем.
Симптомы повышенной температуры тела
Стоит сказать, что существенное повышение температуры будет ощущаться самим человеком. В число основных симптомов входят:
ощущение усталости и слабости;
появляется озноб. Причем чем большим будет жар – тем сильнейшим будет озноб;
появление головной боли;
появление ломоты в теле. Чаще всего страдают суставы, мышцы и пальцы;
человек начинает ощущать холод;
появляется жжение и сухость глаз;
во рту ощущается сухость;
может снизиться или вовсе пропасть аппетит;
учащение пульса, может появиться аритмия;
повышается потливость или наоборот, сухость кожи.
Как и когда сбивать высокую температуру у взрослого
Особую обеспокоенность должна вызывать температура тела свыше 38,5C. И все же врачи рекомендуют начинать сбивать температуру лекарственными препаратами, когда она достигнет отметки в 38C.
Но ориентироваться стоит, в первую очередь, на общее самочувствие. Если высокая температура плохо переносится, ощущается нестерпимая ломота, озноб, спутанность сознания, физический дискомфорт, рвота, головокружение, то сбивать температуру следует незамедлительно.
Но бывает и так, что даже высокая температура протекает с едва заметным дискомфортом, тогда стоит ориентироваться на отметку термометра и в случае, когда она перевалила за 38,5 принимать жаропонижающее средство.
Если возникла необходимость сбивать температуру, стоит подключтьб жаропонижающие препараты. Лучше отдать предпочтение однокомпонентным средствам. Взрослым рекомендуется принимать средства на основе парацетамола или ибупрофена. Использовать многокомпонентные препараты, где парацетамол или ибупрофен являются только частью состава, следует в крайних случаях. И тем более, исключить совместный приём тех и других.
Что нельзя делать при высокой температуре
Если больной с высокой температурой бледен и у него холодные на ощупь конечности (так называемая – белая гипертермия), то ему противопоказаны любые обтирания и помимо жаропонижающих средств рекомендованы спазмолитические. Дело в том, что холодные конечности вызваны спазмом сосудов. И в данном случае холодные обтирания уксусом или спиртосодержащими жидкостями могут только ухудшить ситуацию с сосудами.
Пониженная температура тела
Как и высокая температура, низкая тоже свидетельствует о проблемах. Особенно если она держится длительное время. Это приводит к быстрой утомляемости, потере настроения, слабости организма и т.д.
Что означает температура «ощущается как»?
Этот вопрос на первый взгляд может показаться странным. Но давайте попробуем разобраться.
Дело в том, что любой прогноз, в том числе прогноз температуры подвергается оценке. Критерием являются значения температуры, которая согласно правилам Всемирной Метеорологической Организации на любой метеостанции фиксируется строго определенным образом – в тщательно экранированной от солнца будке на высоте в 2 метра.
Наше восприятие температуры сводится к тому, как быстро, или нет, охлаждается наша кожа. При слабом ветре и высокой влажности, особенно при более высоких температурах, любая влага на нашей коже будет медленно испаряться, и поэтому охлаждение будет ниже. Вот вам пример, в Майами во Флориде в условиях 80-процентной влажности и ветре до 5 метров в секунду температура в 28 градусов будет восприниматься большинством людей, как 32 градуса, то есть на 4 градуса выше. В метеорологии эта ощущаемая температура имеет название эффективной.
Точно так же, но с обратным знаком, в ветреный и влажный день, особенно когда холодно, эффективная температура может быть ниже, иногда значительно ниже, чем та, что указывается в прогнозе. Вспоминаются при этом рассказы наших военных, несших службу в Группе советских войск в Германии, как холодно было им при нуле градусов в сырую и ветреную погоду. Впрочем, не составит труда найти соответствующие примеры и в прогнозах на ближайшие дни.
Так, например, в Можайске и Волоколамске в конце недели, когда прогнозируется максимум похолодания, в воздухе ожидается ноль плюс два, при этом эффективная температура составит минус 2-3 градуса. Немного, но чувствительно.
А на севере Красноярского края в Хатанге ощущаема человеком эффективная температура будет на целых семь (!) градусов ниже той температуры, что будет зафиксирована термометрами на метеостанции. И лишний свитер не помешает….
Так что ориентируйтесь в прогнозах погоды не только на температуру воздуха, но и на скорость ветра и влажность.
Кому на Руси климатически комфортно
Как меняется ощущаемая температура в регионах России
Mikhail Varentsov et al. / Weather, Climate, and Society, 2020
Одна и та же температура воздуха ощущается по-разному, если на улице дождь, ветер или наоборот, прекрасный солнечный день. Бежать кросс по пересеченной местности всегда жарче, нежели листать соцсети в тени деревьев. Методов оценки ощущаемой температуры множество — о них и том, где в России наиболее комфортно климатически и как это меняется под действием глобального потепления, рассказывает Павел Константинов, доцент кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ имени Ломоносова.
Что такое климатический комфорт
Вопрос термического комфорта важен не только для того, чтобы решить, смотря на градусник за окном, как вам одеться. В мегаполисах — свой микроклимат, и его особенности оказывают влияние на местные экосистемы, экономику, а также наше с вами здоровье и комфорт. В последние годы были проведены многочисленные исследования, которые показывают сильную корреляцию между здоровьем людей и индексами «термического комфорта». Например, что тепловой стресс в летние месяцы приводит к увеличению сердечно-сосудистых заболеваний и смертности.
Трагические последствия термического стресса нам хорошо известны: очень и очень жарким летом 2010 года, когда Москву заволокло смогом лесных пожаров, дополнительная смертность в городе составила около 11 000 человек, а по всей стране — около 54 тысяч.
Печальная хроника лета 2010 года: зависимость смертности от температуры воздуха и содержания твердых частиц РМ2.5
Shaposhnikov et al., 2014
Европу волны жары (heat waves) накрывали в этом веке уже дважды: в 2003-м и в 2019 году.
Температурные аномалии в Европе 21–27 июля 2019 года
Индексы «ощущаемой температуры» известны уже давно, лет эдак 70, и редкий погодный сервис не использует фразы типа «+7 градусов, ощущается как +1». Но не стоит доверяться им полностью: большинство из них используют довольно простую линейную зависимость ощущаемой температуры от температуры воздуха и скорости ветра. Классики биоклиматологии в начале нулевых (тут уместно порекомендовать замечательный отечественный труд Анатолия Исаева «Экологическая климатология» 2003 года) выделяли из такого рода «простых» индексов температурно-влажностные, температурно-ветровые и температурно-влажностно-ветровые типы — то есть по количеству предикторов из окружающей среды.
Однако эти индексы используют только информацию об окружающей среде, но никак не учитывают физиологию человека. Говоря проще, все отечественные индексы комфортности главным образом «холодовые» — то есть говорят нам о том, при каком сочетании метеопараметров мы замерзнем насмерть.
Это и понятно — главным образом индексы комфортности использовались для планирования работ в климатически суровых районах, вроде Крайнего Севера. Однако теперь, с глобальным потеплением, которое, кстати, весьма активно проявляется и на территории России, пришла и другая напасть — уже упомянутые тепловые волны.
Индексы
Наиболее современными способами оценивать влияние климата и погоды на здоровье человека сейчас являются индексы, основанные на моделях теплового баланса человеческого тела. Так, например в Германии и на юге Европы метеослужбы используют такой параметр, как эквивалентно-физиологическая температура (она же PET, physiological equivalent temperature) — «температура воздуха, при которой для обычных комнатных условий тепловой баланс человеческого тела остается неизменным со значениями температуры внутренних органов и температуры кожи для данной ситуации». Если на пальцах — всю совокупность влияющих на организм факторов можно выразить через ощущение температуры. То есть если где-то РЕТ = +49 по Цельсию то вы чувствуете себя так же, как и человек в комнате при температуре воздуха +49, где скорость ветра 0,1 метра в секунду, а упругость насыщения водяного пара — 12 гектопаскалей.
Как считается PET
Тепловое воздействие фактической окружающей среды в PET оценивается с помощью уравнения энергетического баланса человека:
Энергетический баланс человека состоит из производства тепла через метаболизм (M) и механическую работу (Wо), потоков радиации (R), излучения явного (C) и скрытого тепла (E). В уравнении скрытое тепло делится на: теплообмен через кожу (Esk), через потоотделение (Esw) и через дыхательную систему (Eres). Все упомянутые выше параметры указаны в ваттах. Предполагается, что запас тепла (S) в любое время равен 0 ватт (при условии устойчивого состояния).
Но самое классное в этих индексах — то, что каждое их значение статистически (в результате совместных исследований врачей и климатологов) привязано к физиологическим реакциям организма. То есть, знаем значение индексов — знаем и степень термического стресса у организма.
Где комфортно?
Вооруженные этими технологиями, мы решили посмотреть, как делится территория России согласно вышеописанным индексам именно термического комфорта периода 1981-2010, и прикинули тренды для теплового/холодового комфорта за 1979-2018 годы.
Иными словами, наш вопрос звучал так: опасен ли климат России для здоровья, и если да — то насколько? Ведь ввиду глобального потепления, это не только фундаментальное знание, но и весьма полезное для «лиц, принимающих решения» (если они, конечно, читают научные статьи) — если изменившаяся погода где-то становится опасной, то города надо перепланировать: в случае с жарой, например, устанавливать зеленые крыши, создавать кондиционируемые комнаты отдыха для пенсионеров, и так далее.
Распределение значений РЕТ (средние для лета) и UTCI (средние для зимы) за период 1981-2010
Mikhail Varentsov et al. / Weather, Climate, and Society, 2020