Hoa Kỳ Đo lường Nhiệt độ Cực đoan Sai

Vào cuối Những năm 1970, một nhà vật lý và kỹ sư dệt may ở Texas tên là Robert Steadman đã xuất bản một bài báo có tên là “Đánh giá của Sultriness”. Tiêu đề phản ánh một loại hơi nước khó chịu — nhiệt độ và độ ẩm kết hợp với nhau khiến cơ thể khó sống như thế nào. Để làm được điều đó, ông đã dựa trên một lịch sử thử nghiệm lâu dài. Vào thế kỷ 18, mọi người trèo vào lò nướng được làm ấm lên đến 250 độ F để xem họ có thể chịu đựng được bao lâu khi nhìn những miếng thịt bò nướng bên cạnh họ. Vào thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu đã quan sát mọi người đổ mồ hôi trong các bồn tắm kiểu Thổ Nhĩ Kỳ và báo cáo từ các mỏ nơi họ đo điều kiện môi trường xung quanh khi công nhân gục xuống vì kiệt sức vì nhiệt. Sau đó, quân đội đã tiến hành nhiều thử nghiệm hơn, đưa ra các phương trình về cách thức lưu lượng máu, mồ hôi và hơi thở phản ứng với các hiện tượng cực đoan của khí quyển.

Điều đặc biệt ở Steadman là kiến ​​thức sâu rộng về quần áo của anh ta; ông được biết đến với các dự án như hệ thống định cỡ phổ biến cho hàng may mặc và động cơ có thể kéo sợi bông mịn. Sau cùng, ông lý thuyết, con người hiếm khi khỏa thân trong nắng nóng, vì vậy nhận thức của chúng ta về nó phải được trung gian bởi sự kết hợp giữa sinh lý và quần áo. Các công thức của ông giả định tỷ lệ phần trăm chính xác về lượng da sẽ được bao phủ bởi vải và cách hỗn hợp cụ thể giữa không khí và sợi sẽ truyền nhiệt từ không khí.

Điều đáng ngạc nhiên là, đối với một tập hợp các tính toán được phát triển bởi một nhà nghiên cứu dệt may, thước đo độ tối của Steadman tỏ ra hữu ích cho các nhà dự báo thời tiết, đặc biệt là ở Hoa Kỳ. Năm 1990, một nhà khoa học tại Cơ quan Thời tiết Quốc gia đã điều chỉnh chúng với các tính năng chính của Steadman ít nhiều vẫn còn nguyên vẹn. Do đó, chỉ số sltriness được biết đến nhiều hơn (hoặc có thể ít hơn) một cách hầm hố với cái tên “chỉ số nhiệt”, mặc dù đôi khi nó còn được gọi là “nhiệt độ biểu kiến” hoặc “cảm giác thực”. Nếu bạn đã mắc phải những đợt nắng nóng của mùa hè này, đây có thể là con số bạn đã tham khảo để hiểu rõ hơn về cực hình ngoài trời. Đó là biện pháp được cho là bao gồm một yếu tố bị bỏ qua trong trải nghiệm của con người với cái nóng: độ ẩm. Độ ẩm trong không khí làm chậm sự bay hơi của mồ hôi trên da của bạn — một cách quan trọng để giữ mát.

Điều làm nên thành công của chỉ mục Steadman là những con số cảm thấy đúng, theo nghĩa đen. Chỉ số nhiệt đọc giống như nhiệt độ, nhưng nó lung lay hơn thế, một nhận thức bắt nguồn từ thực tế sinh lý. Khi hai sự kết hợp khác nhau giữa nhiệt và độ ẩm dẫn đến cùng một chỉ số nhiệt — ví dụ: 96 độ F / độ ẩm 50 phần trăm và độ ẩm 86 độ / 95 phần trăm, cả hai đều có chỉ số nhiệt là 108 — điều này có nghĩa là báo hiệu rằng cơ thể đang ở mỗi kịch bản đều có mức độ căng thẳng tương tự khi nó cố gắng hạ nhiệt. Khi chỉ số nhiệt tăng lên, điều kỳ diệu của điều hòa nhiệt bên trong giúp cố định cơ thể chúng ta ở 98,6 độ bắt đầu sụp đổ. Nhiệt độ lõi của chúng ta tăng lên, bắt đầu khó chịu và sau đó trở nên nguy hiểm. Có một cửa sổ khoảng 10 độ trước khi tất cả các chất hóa học duy trì sự sống bắt đầu thất bại. Có nghĩa là chết.

Nhưng có một vấn đề với các tính toán của Steadman: Chúng không thực sự được chế tạo để xử lý các loại điều kiện khắc nghiệt đó. Ở một ngưỡng nhất định — một ngưỡng bao gồm sự kết hợp hơi nước hợp lý giữa độ ẩm 80 phần trăm và 88 độ F — chỉ số nhiệt chuyển sang dự đoán điều mà David Romps, nhà vật lý và nhà khoa học khí hậu tại Đại học California, Berkeley, gọi là “điều kiện phi vật lý”. hiếm khi xảy ra ở các phần thấp hơn của khí quyển. Điều này bao gồm không khí siêu bão hòa tiếp xúc với da – nghĩa là không khí bão hòa hơn 100% với nước.

Điều kiện nhiệt độ và độ ẩm vượt quá ngưỡng đó hơi hiếm – và khi chúng xảy ra, có thể ngoại suy từ mô hình của Steadman để đưa ra giá trị chỉ số nhiệt ước tính. Nhưng ước tính chỉ là ước tính, và những loại sóng nhiệt này ngày càng phổ biến hơn khi nhiệt độ tăng lên. Vì vậy, Romps và nghiên cứu sinh của ông, Yi-Chuan Lu, bắt đầu xem xét các nguyên tắc cơ bản của mô hình. Họ nhanh chóng nhận ra rằng, đối với một danh sách dài các giả định trong phương trình, một số thứ đã bị thiếu. Thứ nhất, có một giải pháp tự nhiên cho vấn đề siêu bão hòa: Khi không khí quá ẩm ướt để mồ hôi của con người bay hơi, nó vẫn có thể kết hạt và nhỏ giọt trên da, giúp giảm bớt một số chi tiết.