体感温度

「体感」温度を計算する

気温だけでは、実際に肌にどう感じられるかはわかりません — 寒いときは風が熱をより速く奪い、暑いときは湿度が体の冷却能力を鈍らせます。 この計算機はアメリカ国立気象局の公式な「体感」温度の2つの計算式を使います: 寒く風の強い条件のための体感温度(ウインドチル)と、暑く湿度の高い条件のための暑さ指数です。

どちらの計算式も、それが作られた気温範囲でのみ意味を持ちます — 体感温度(ウインドチル)は華氏50度以下、暑さ指数は華氏80度以上で適用されます。その範囲外では、風や湿度が体感温度に与える影響はごくわずかなため、「体感」の値は単に実際の気温そのものになります。

計算式

• 体感温度(ウインドチル、2001年NWS式): $35.74 + 0.6215\vA{T} - 35.75(\vB{V}^{0.16}) + 0.4275\vA{T}(\vB{V}^{0.16})$、ここで$\vA{T}$は華氏の気温、$\vB{V}$はマイル毎時の風速です。時速3マイル以上でのみ適用されます — それより遅いと、体感温度に有意な影響を与えるほどの空気の動きがありません。
• 暑さ指数(ロスフーズ回帰式): 気温($\vA{T}$)と相対湿度($\vC{R}$)(どちらも華氏/パーセント)によるより複雑な多項式です — ほとんどすべての気象サービスやアプリで使われている公式のNWS近似式です。

計算例

体感温度(ウインドチル): 華氏-5度で時速15マイルの風の場合、この式は約華氏-25.8度の体感温度を示します — 露出した肌は、華氏-25.8度の静止した空気の中とほぼ同じ速さで熱を失うことを意味します。

暑さ指数: 華氏90度で相対湿度70%の場合、この式は約華氏105.6度の暑さ指数を示します — NWS自身の暑さ指数チャートからの広く引用される例です。

知っておくべき重要なポイント

• どちらの数値も、単なる快適さではなくリスクを表しており、極端な値には実際の健康上の警告が伴います。 アメリカ国立気象局は、特定の体感温度(ウインドチル)や暑さ指数のしきい値において(寒さの側では凍傷リスク、暑さの側では熱疲労・熱中症リスクについて)正式な注意報や警報を発表します — これらは単に「不快に感じる」数値ではなく、公共の安全警報として実際に運用されています。
• 直射日光が当たると、暑さ指数だけが示す以上に実際の状況は暑く感じられることがあります。 暑さ指数は日陰の条件を前提としています — 直射日光にさらされると、実際に感じる暑さがさらに数度上がることがあり、そのため一部の気象サービスは基本の暑さ指数とは別に日光曝露による補正を示しています。
• 体感温度(ウインドチル)は露出した肌への気温の影響のみを表しており、体全体の熱損失を表すものではありません。 濡れた衣服、体格、身体活動はいずれも、寒く風の強い条件で実際に体がどれだけ速く熱を失うかに影響しますが、これらは体感温度の計算式だけでは捉えられません。
• これらの計算式は経験的に導かれた近似式であり、厳密な物理法則ではありません。 NWSの体感温度と暑さ指数の計算式は、いずれもそれぞれの有効範囲内での実験データや観測データに方程式を当てはめて作られたものです — 気象サービスが使用する公式な基準ではありますが、他のどのモデルとも同様、本質的に複雑な生理的反応を近似したものにすぎません。

よくある間違い

• 体感温度(ウインドチル)や暑さ指数を有効な気温範囲外で使用すること。 上記の通り、体感温度(ウインドチル)は華氏50度以下でのみ、暑さ指数は華氏80度以上でのみ適用されます — どちらの計算式にも穏やかな中間的な気温を入力すると、実際の意味を持たない数値が得られます。どちらの計算式もその範囲用に較正されていないためです。
• 風速3マイル毎時未満で体感温度(ウインドチル)を適用すること。 体感温度(ウインドチル)の計算式は、少なくとも軽く動いている空気を前提としています — 時速約3マイル未満では、静止した空気よりも有意に速く熱を奪うのに十分な気流がないため、ほぼ無風時に計算された「体感温度」は実際の物理的効果を反映していません。
• 暑さ指数を直射日光下でも正確だと考えること。 上記の通り、暑さ指数は日陰の条件で計算されています — 直射日光は実際の暑さの感じ方をさらに数度上げることがあるため、暑さ指数の数値は直射日光の下で屋外で働いたり運動したりする人にとっての実際の暑さのリスクを過小評価します。
• 体感温度(ウインドチル)や暑さ指数の注意報を単なる快適さの数値として無視すること。 上記の通り、アメリカ国立気象局はこの尺度の両端で特定のしきい値において実際の安全警報を発表しています — 極端な数値を単に「不快」として扱い、実際の凍傷や熱中症のリスクとして扱わないことは、これらの計算式が存在する理由を見失っています。

知っておくと便利なこと

• どちらの計算式も純粋な物理学から導出されたものではなく、実験データや観測データに当てはめられたものなので、他の情報源の計算機と1〜2度異なる結果が出るのは正常です — 差異は通常、実装上の小さな違いから生じるものであり、間違った計算式によるものではありません。
• 体感温度(ウインドチル)と暑さ指数は気温スケールの正反対の端に適用されるため、ある条件の組み合わせは常にどちらか一方の計算式の有効範囲にしか当てはまりません — 穏やかで静かな日の中間的な「体感」計算というものは存在しません。そのような日には、そもそも風や湿度がほとんど体感に影響しないからです。
• この計算機は、空気中にどれだけ水分が含まれているかをより直接的に測る露点計算機や、名目上ではなく実際の気温の極値に対して暖房・冷房設備のサイズを決めるBTU計算機と自然に組み合わせて使えます。