体感温度

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体感温度(たいかんおんど)とは、人間の肌が感じる温度の感覚を、数値に表したものである。大まかには気温であるが、実際には湿度風速等によって影響されやすく、たとえば多くの場合は風が強いときほど体感温度は下がる。したがって、気温をそれらの数値で補正する。

ただし、体感温度に対する湿度や風速の影響は、服装・体格・運動・日照などさまざまな要因によって異なり、一定ではない。また、しばしば簡潔な算出式が使われるため、誤差なく表せる範囲にも限界がある。これらの理由で、目的や適用範囲に違いのある多くの指標がある(たとえば、高温のストレスを表すための指標であるヒートインデックスを、低温のストレスを判断するために用いることはできない)。

以下、気温(℃)を T、湿度(%)を H、風速(m/s)を v とする。特に断らない限り、風速は風速計(原則として高さ10m)での測定値である。

湿度による補正[編集]

ミスナール (Missenard, 1937) は、湿度の効果を加えた式

M=T-\frac{1}{2.3}\times(T-10)\times \left( 0.8-\frac H {100} \right)

を考案した。ただしこの式の適用範囲は、温暖な温度に限られる[1](低温では高温の場合ほど湿度が体感温度に影響をもたらさない)。

ジョージ・ウィンターリング (George Winterling, 1978) が考案したヒューミチャー (humiture) は、現在はヒートインデックス ( heat index, HI) と呼ばれ、アメリカ合衆国国立気象局 (NWS) が採用している。HIの定義は数式ではないが、NWSは近似式として

HI_\mathrm{unadjusted} = -42.379 + 2.04901523 \times T_\mathrm F + 10.14333127 \times H - 0.22475541 \times T_\mathrm F H - 0.00683783 \times {T_\mathrm F}^2 - 0.05481717 \times H^2 + 0.00122874 \times {T_\mathrm F}^2 H + 0.00085282 \times T_\mathrm F H^2 - 0.00000199 \times {T_\mathrm F} ^2 H^2
HI = \begin{cases}
HI_\mathrm{unadjusted} \\
HI_\mathrm{unadjusted} - \frac{ 13 - H } 4 \sqrt{ \frac{ 17 - | T_\mathrm F - 95 | }{ 17 } } &  \mbox{when } H < 13 \mbox{ and } 80 \le T_\mathrm F \le 112 \\
HI_\mathrm{unadjusted} +  \frac{ H - 85 }{ 10 } \times \frac{ 87 - T_\mathrm F } 5  &  \mbox{when } H > 85 \mbox{ and } 80 \le T_\mathrm F \le 87 \\
0.5 \times ( T_\mathrm F + 61.0 ) + 0.06 \times (T_\mathrm F - 68.0) + 0.047 \times H  & \mbox{when } T_\mathrm F < 80
\end{cases}

を使っている[2]。なおこの式で、気温 TF華氏温度 (°F)

T_\mathrm F = \tfrac 9 5 T + 32

である。

J.M. Masterton and F.A. Richardson (1979) による「ヒューミデックス humidex」は、カナダ気象局 (MSC) が採用していて、

humidex = T + 0.5555 \times ( P_\mathrm{aq} - 10)

で表される[3]。この式は、湿度の代わりに水蒸気圧 Paq (hPa) を使い、その値は露点 Tdew (℃) を使って

P_\mathrm{aq} = 6.11 \times \exp \left\{ 5417.7530 \times \left( \frac 1 {273.16} - \frac 1 {T_\mathrm {dew} + 273.16} \right) \right\}

で求められる。

湿球黒球温度 (WBGT) はISO 7243 などで標準化されており、

WBGT = \begin{cases}
0.7 \times T_\mathrm W + 0.2 \times T_\mathrm G + 0.1 \times T \\
0.7 \times T_\mathrm W + 0.3 \times T_\mathrm G
\end{cases}

で表される。TW湿球温度TG黒球温度である(これらに対比するなら T乾球温度となる)。第1式は日照のある屋外、第2式は屋内または日照のない場合に使われる。

風による補正[編集]

風速が1m/s増すごとに体感温度は約1℃ずつ低くなる[要出典]とする概算があるが、実際は効果が逓減する非線形性(風が強くなるほど体感温度はあまり下がらなくなる)があり、また気温によっても大きな差がある(暑いと風があっても体感温度はあまり下がらないが、寒いと急激に下がる)。

リンケは、風速の効果を加えた式

L=T-4\times\sqrt{v}

を考案した。この式には非線形性が取り入れられているが、気温による違いはない。

NWSは、windchill temperaturewind chill equivalent temperaturewind chill index などとも)

WC = \begin{cases}
35.74 + 0.6215 \times T_\mathrm F - 35.75 \times {v_\mathrm{mi/h}}^{0.16} + 0.4275 \times T {v_{\mathrm{mi/h}}}^{0.16} & \mbox{when } v_\mathrm{mi/h} \ge 3 \\
T_\mathrm F & \mbox{when } v_\mathrm{mi/h} < 3
\end{cases}

を使っている[4]TF は華氏温度、vmi/hマイル毎時での風速である。冪の指数が0.16になっていることから、非線形性はリンケの式より強い。また、気温による差が取り入れられている。

カナダ気象局 (MSC) の windchill temperature は式

WC = \begin{cases}
13.12 + 0.6215 \times T - 11.37 \times {v_\mathrm{km/h}}^{0.16} + 0.3965 \times T {v_{\mathrm{km/h}}}^{0.16} & \mbox{when } T < 0 \mbox{ and } v_\mathrm{kmph} \ge 5 \\
T + \frac {-1.59 + 0.1345 \times T} 5 v_\mathrm{km/h} & \mbox{when } T < 0 \mbox{ and } v_\mathrm{km/h} < 5
\end{cases}

で表される[3]vkm/hキロメートル毎時での風速である。この第1式は、NWSの第1式と単位系が異なるだけで同一の計算式である。ただしMSCは、この式の適用範囲を氷点下に限定している。

複数の要因による補正[編集]

グレゴルチュク (Gregorczuk, 1972) は、ミスナールの式を改良した「NET (net effective temperature)」を考案した。NETは相対湿度と風速を考慮しており、

NET = 37 - \frac { 37 - T } { 0.68 - 0.0014 \times H + 1 / ( 1.76 + 1.4 \times v ^ {0.75} ) } - 0.29 \times T (1 - 0.01 \times H )

で表される[1]。この式は、ミスナールと異なり低温にも適用できる[1]

オーストラリア気象局 (BOM) は、相対湿度・風速に加え日照を考慮したAT (apparent temperature)

AT = T + 0.348 \times P_\mathrm{aq} - 0.70 \times v + 0.70 \times \frac Q {v + 10} - 4.25

を使っている[5]Paq水蒸気圧 (hPa)、Q は日照エネルギーの面積密度 (W/m2) である。Paq は湿度と気温から

P_\mathrm{aq} = 6.105 \times \frac {H}{100} \times \exp \frac { 17.27 \times T }{ 237.7 + T }

で求められる。

図表[編集]

ヒートインデックス (HI)[6]
  気温 (℃)
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
相対湿度 (%)
40 27 28 29 30 31 32 34 35 37 39 41 43 46 48 51 54 57
45 27 28 29 30 32 33 35 37 39 41 43 46 49 51 54 57
50 27 28 30 31 33 34 36 38 41 43 46 49 52 55 58
55 28 29 30 32 34 36 38 40 43 46 48 52 55 59
60 28 29 31 33 35 37 40 42 45 48 51 55 59
65 28 30 32 34 36 39 41 44 48 51 55 59
70 29 31 33 35 38 40 43 47 50 54 58
75 29 31 34 36 39 42 46 49 53 58
80 30 32 35 38 41 44 48 52 57
85 30 33 36 39 43 47 51 55
90 31 34 37 41 45 49 54
95 31 35 38 42 47 51 57
100 32 36 40 44 49 54
  Caution
  Extreme Caution
  Danger
  Extreme Danger

関連項目[編集]

出典[編集]