Mức độ oi bức

Mức độ oi bức hay chỉ số nhiệt cảm nhận (viết tắt: HI, từ tiếng Anh heat index hay humiture) là một chỉ số kết hợp nhiệt độ và độ ẩm không khí trong các khu vực bóng râm để xác định nhiệt độ tương đương theo cảm nhận của con người về mức độ oi bức. Chỉ số này còn được gọi là 'nhiệt độ cảm nhận', 'nhiệt độ biểu kiến' hay 'cảm giác thực'. Ví dụ, khi nhiệt độ là 32°C (90°F) với độ ẩm 70%, chỉ số oi bức sẽ là 41°C (106°F). Độ ẩm ngầm định cho chỉ số này là 20%, tức là độ ẩm mà tại đó chỉ số oi bức bằng nhiệt độ thực tế.

Cơ thể con người tự điều chỉnh nhiệt độ qua việc tiết mồ hôi. Nhiệt độ được giảm bằng cách bay hơi mồ hôi, nhưng nếu độ ẩm tương đối cao, quá trình bay hơi này bị giảm sút. Kết quả là nhiệt độ cơ thể không được giải phóng hiệu quả, dẫn đến cảm giác oi bức. Sự cảm nhận này có tính chủ quan, với các cá nhân khác nhau có thể cảm thấy nóng bức khác nhau do nhiều yếu tố như cấu trúc cơ thể, trao đổi chất, tình trạng cơ thể, thai kỳ, mãn kinh, hoặc tác động của thuốc. Do đó, chỉ số oi bức phản ánh sự kết hợp của nhiệt độ và độ ẩm, có thể thay đổi tùy thuộc vào cảm nhận cá nhân.

Vì chỉ số oi bức được đo trong bóng râm, trong khi con người thường di chuyển dưới ánh nắng, nên chỉ số này có thể thấp hơn nhiều so với cảm giác thực tế khi hoạt động ngoài trời. Khi làm việc, luyện tập, hoặc di chuyển dưới ánh nắng, chỉ số oi bức có thể không phản ánh đúng cảm giác nóng bức. Ví dụ, với nhiệt độ trong bóng râm là 28°C (82°F) và độ ẩm 60%, chỉ số oi bức là khoảng 29°C (84°F). Tuy nhiên, dưới ánh nắng với nhiệt độ 39°C (102°F) và độ ẩm 60%, chỉ số oi bức có thể lên đến trên 58°C (136°F), thể hiện sự oi bức và ngột ngạt lớn hơn. Nếu hoạt động mạnh mẽ hoặc không đội mũ nón dưới ánh nắng, cảm giác nóng bức sẽ tăng cao. Vì vậy, chỉ số oi bức có thể thấp hơn nhiều so với cảm giác thực, trừ khi nghỉ ngơi trong bóng râm.

Lịch sử

Chỉ số oi bức được phát triển bởi George Winterling vào năm 1978 với tên gọi 'humiture' và được Cục Thời tiết Quốc gia Hoa Kỳ công nhận một năm sau đó. Nó dựa trên nghiên cứu của Robert G. Steadman. Tương tự như chỉ số phong hàn, chỉ số oi bức cũng bao gồm các yếu tố như trọng lượng cơ thể, chiều cao, trang phục, mức độ hoạt động, khả năng chịu nóng cá nhân, sự tiếp xúc với ánh nắng, bức xạ tia cực tím và tốc độ gió. Những khác biệt đáng kể so với các giả định này có thể làm sai lệch giá trị của chỉ số oi bức so với cảm giác thực tế.

Ở Canada, chỉ số oi bức (humidex), được phát triển và giới thiệu vào năm 1965, được sử dụng thay cho chỉ số nóng bức. Dù cả hai chỉ số đều dựa trên điểm sương, chỉ số oi bức lấy điểm sương cơ sở là 7°C (45°F), trong khi chỉ số nóng bức sử dụng điểm sương 14°C (57°F). Thêm vào đó, chỉ số nóng bức áp dụng các phương trình cân bằng nhiệt phức tạp hơn so với chỉ sử dụng áp suất hơi nước như trong chỉ số oi bức.

Chỉ số oi bức tham chiếu đến bất kỳ kết hợp nào của nhiệt độ và độ ẩm mà áp suất hơi nước tương đương với giá trị cơ sở 1,6 kilôpascal (kPa) (0,23 psi). Ví dụ, điều này tương đương với nhiệt độ không khí 25°C (77°F) và độ ẩm 50% theo biểu đồ độ ẩm ở mực nước biển. Tại áp suất khí quyển tiêu chuẩn (101,325 kPa), giá trị cơ sở này cũng tương ứng với điểm sương 14°C (57°F) và tỷ lệ pha trộn là 0,01 (10 g hơi nước trên mỗi kilôgam không khí khô).

Một độ ẩm tương đối cao làm chỉ số oi bức tăng mạnh khi nhiệt độ cao. Ví dụ, ở nhiệt độ khoảng 27°C (81°F), chỉ số oi bức sẽ giống như nhiệt độ thực tế nếu độ ẩm tương đối là 45%. Tuy nhiên, ở 43°C (109°F), bất kỳ độ ẩm nào cao hơn 18% đều làm chỉ số oi bức vượt quá 43°C.

Phương trình chỉ số oi bức chỉ áp dụng khi nhiệt độ từ 27°C (81°F) trở lên và độ ẩm từ 40% trở lên. Một phân tích gần đây từ iWeatherNet cho thấy giả định này không hoàn toàn chính xác vì mối quan hệ giữa chỉ số oi bức, độ ẩm và nhiệt độ cân bằng là phi tuyến tính. Các chỉ số oi bức và nóng bức được tính toán dựa trên nhiệt độ đo trong bóng râm, không phải dưới ánh nắng, vì vậy cần lưu ý khi hoạt động ngoài trời. Chỉ số oi bức cũng không tính đến ảnh hưởng của gió, trừ khi nhiệt độ không khí vượt quá nhiệt độ cơ thể.

Thỉnh thoảng, chỉ số oi bức và chỉ số phong hàn được kết hợp lại và gọi là nhiệt độ cảm nhận, 'nhiệt độ ngoài trời theo cảm giác', 'cảm giác thực' hoặc 'nhiệt độ cảm nhận thực tế'.

Những yếu tố khí tượng

Khi ngoài trời thông thoáng, sự gia tăng độ ẩm tương đối thường dẫn đến sự hình thành mây dày hơn, làm giảm ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp xuống mặt đất. Điều này tạo ra một mối quan hệ tỷ lệ nghịch giữa nhiệt độ tối đa tiềm năng và độ ẩm tương đối tối đa. Trước đây, người ta cho rằng chỉ số oi bức cao nhất trên Trái Đất có thể đạt khoảng 71°C (160°F). Tuy nhiên, vào ngày 8 tháng 7 năm 2003 tại Dhahran, Ả Rập Saudi, với điểm sương 35°C (95°F) và nhiệt độ 42°C (108°F), chỉ số oi bức ghi nhận lên tới 78°C (172°F).

Cơ thể cần phải làm mát qua việc bay hơi để tránh bị quá nhiệt. Nhiệt độ bầu ẩm và nhiệt độ cầu bầu ẩm được dùng để đo khả năng tản nhiệt của cơ thể. Nhiệt độ bầu ẩm liên tục ở mức 35°C (95°F) có thể gây nguy hiểm cho ngay cả người khỏe mạnh; ở mức này, cơ thể bắt đầu thu nhiệt thay vì tản nhiệt ra ngoài. Do đó, 35°C (95°F) là ngưỡng mà vượt qua đó, cơ thể không thể tự làm mát hiệu quả.

Bảng giá trị

Bảng dưới đây được trích từ Cục Hải dương và Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA). Các cột bắt đầu từ 80°F (27°C), nhưng bảng cũng bao gồm chỉ số oi bức tính ở 79°F (26°C) và các nhiệt độ tương tự khi độ ẩm cao.

Ví dụ, nếu nhiệt độ không khí là 96°F (36°C) và độ ẩm tương đối đạt 65%, chỉ số oi bức sẽ là 121°F (49°C).

Ảnh hưởng của chỉ số oi bức

Khi phơi nắng giữa trưa, giá trị chỉ số oi bức có thể tăng thêm tới 8°C (14°F).

Hàm số

Có nhiều công thức khác nhau được phát triển để ước lượng chỉ số oi bức theo bảng gốc của Steadman. Anderson et al. (2013), NWS (2011), Jonson & Long (2004) và Schoen (2005) đều đưa ra các phương pháp gần đúng, với những số dư nhỏ hơn theo thứ tự này. Hai công thức đầu tiên là dạng đa thức, trong khi công thức thứ ba là dạng đơn lẻ sử dụng các hàm mũ.

Dưới đây là công thức để tính toán giá trị gần đúng của chỉ số oi bức theo độ Fahrenheit, với sai số trong khoảng ±1,3 °F (0,7 °C). Công thức này được điều chỉnh cho nhiệt độ từ 80 °F (27 °C) trở lên và độ ẩm tương đối từ 40% trở lên, sử dụng mô hình cơ thể người. Nó tái tạo các giá trị tương tự như bảng của Nha Thời tiết Quốc gia Hoa Kỳ (trừ các giá trị ở 90 °F (32 °C) và độ ẩm tương đối 45%/70% có sự biến đổi không làm tròn ít hơn ±1).

$HI=c_1+c_{2}T+c_{3}R+c_{4}TR+c_5{T}^2+c_6{R}^2+c_7{T}^{2}R+c_{8}T{R}^2+c_9{T}^2{\mathrm{R\; <div\; class="min-w-[250px]\; max-w-[94vw]\; md:max-w-[770px]">\; <ins\; class="adsbygoogle"\; style="display:block;\; text-align:center;"\; data-ad-layout="in-article"\; data-ad-format="fluid"\; data-ad-client="ca-pub-9247024304160346"\; data-ad-slot="4115752014"></ins>\; </div>}}^2$

với các tham số:

HI = chỉ số cảm giác nóng bức (tính bằng độ Fahrenheit)

T = nhiệt độ đo được ở bầu khô (tính bằng độ Fahrenheit)

R = độ ẩm không khí (tính bằng phần trăm, từ 0 đến 100)

Các hệ số sau đây có thể được áp dụng để tính chỉ số cảm giác nóng bức khi nhiệt độ đo được bằng độ Celsius, bao gồm

HI = chỉ số cảm giác nóng bức (tính bằng độ Celsius)

T = nhiệt độ đo được ở bầu khô (tính bằng độ Celsius)

R = độ ẩm không khí (tính bằng phần trăm, từ 0 đến 100)

• c₁ = −8.78469475556
• c₂ = 1.61139411
• c₃ = 2.33854883889
• c₄ = -0.14611605
• c₅ = -0.012308094
• c₆ = -0.0164248277778
• c₇ = 0.002211732
• c₈ = 0.00072546
• c₉ = -0.000003582

Một tập hợp các hệ số khác được sử dụng cho công thức này trong khoảng ±3 °F (1,7 °C) so với bảng gốc của NWS, áp dụng cho tất cả các mức độ ẩm từ 0 đến 80% và các nhiệt độ từ 70 đến 115 °F (21–46 °C), cũng như chỉ số cảm giác nóng bức dưới 150 °F (66 °C), là:

Công thức khác là:

các yếu tố gồm:

Ví dụ, áp dụng công thức cuối cùng, nếu nhiệt độ là 90 °F (32 °C) và độ ẩm tương đối (RH) là 85%, chỉ số nóng bức sẽ là 114.9.

• Nhiệt độ cảm nhận được.
• Độ thoải mái nhiệt#Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm.
• Chỉ số độ ẩm (Humidex).
• Chỉ số cảm lạnh

Liên kết bên ngoài

• Mô tả chỉ số cảm lạnh và nhiệt độ cảm nhận được. Các công thức tính toán theo hệ mét.
• Heat Index Calculator Tính chỉ số nóng bức theo °F và °C.
• Bản đồ chỉ số nóng bức toàn cầu hiện tại