Meteoclub.gr

Cretaforce

fb icon  twitter-icon2

Στο Meteoclub.gr βρίσκονται 447 παρατηρητές και 93 ερασιτέχνες μετεωρολόγοι σε εγρήγορση

  •  

Δε12222014

Last updateΔε, 22 Δεκ 2014 6pm

Back Βρίσκεστε εδώ: Αρχική Θέματα Εγκυκλοπαίδεια Θερμική Άνεση - Μέρος Α

Θερμική Άνεση - Μέρος Α

Αξιολόγηση Χρήστη:  / 0
ΧειρότεροΚαλύτερο 

thermal comfort

Πέρα από τις καταιγίδες (εδώ) και τα αστραπόβροντα (εδώ), ένα άλλο, όχι και τόσο δημοφιλές, "θερινό μετεωρολoγικό θέμα" η θερμική άνεση. Για την ακρίβεια, ο όρος θερμική άνεση δεν αναφέρεται σε κάποιο συγκεκριμένο μετεωρολογικό φαινόμενο (για αυτό ίσως δεν είναι το δημοφιλής), αλλά στην επίδραση του καιρού στον άνθρωπο. Εάν θέλουμε να γίνουμε ακόμα πιο συγκεκριμένοι, η θερμική άνεση αποτελεί αντικείμενο μελέτης της βιομετεωρολογίας, του κλάδου δηλαδή εκείνου της μετεωρολογίας που ασχολείται με τις επιδράσεις του καιρού και του κλίματος στα έμβια όντα.

Η θερμική άνεση ορίζεται σύμφωνα με το Βρεττανικό Κριτήριο BS EN ISO 730 ως "εκείνη η κατάσταση του μυαλού που αντιπροσωπεύει την ικανοποίηση του ατόμου ως προς το θερμικό περιβάλλον του". Με άλλα λόγια, ο όρος "θερμική άνεση" χρησιμοποιείται για την περιγραφή της ψυχοσωματικής κατάστασης ενός ατόμου, ενώ συνήθεστερα εκλαμβάνεται ως το αίσθημα του πόσο ζέστη ή κρύο αισθάνεται το άτομο. Η σημασία της θερμικής άνεσης για τον άνθρωπο γίνεται άμεσα αντιληπτή εάν σκεφτούμε τις δραματικές συνέπειες του εξαιρετικά ισχυρού κύματος καύσωνα που έπληξε την Κεντρική Ευρώπη το έτος 2003. Αρκεί να αναφέρουμε πως κατά τη διάρκεια του κύματος αυτού και μέσα σε μόλις 15 ημέρες, έχασαν την ζωή τους δεκάδες χιλιάδες άνθρωποι μόνο στην Γαλλία. Ως εκ τούτου, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της βιομετεωρολογίας είναι η αποτίμηση και η πρόγνωση του θερμικού περιβάλλοντος με έναν έγκυρο, αποδοτικό και πρακτικό τρόπο.  Η πρόκληση αυτή απορρέι από την ανάγκη των ανθρώπων να ισορροπούν το θερμικό τους ισοζύγιο σε μια κατάσταση που βρίσκεται κοντά σε αυτή του περιβάλλοντος, ώστε να βελτιώνουν την άνεση, την απόδοση και την υγεία τους. Με πιο απλά λόγια, αυτό σημαίνει πως ο οργανισμός του κάθε ανθρώπου προσπαθεί διαρκώς να ισορροπήσει μεταξύ της παραγωγής και της αποβολής θερμότητας με απώτερο στόχο τη διατήρηση μιας σταθερής θερμοκρασίας (ομοιόσταση).

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των αντίστοιχων ερευνητικών προσπαθειών, αλλά και με βάση την κοινή εμπειρία, οι παράγοντες που παίζουν κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση του αισθήματος της θερμικής άνεσης είναι οι εξής:
Α. Περιβαλλοντικοί
1. Θερμοκρασία αέρα
2. Θερμοκρασία ακτινοβολίας
3. Άνεμος
4. Υγρασία
Β. Προσωπικοί
1. Μόνωση ενδύματος
2. Μεταβολισμός
3. Ηλικία, φύλο, επίπεδο δραστηριότητας (π.χ. καθιστική ή χειρωνακτική εργασία;)

heat-budget
Εικόνα 1. Εποπτική παρουσίαση του ισοζυγίου θερμότητας του ανθρώπου (Πηγή: Havenith, 2003 in WHO, 2004).

Η πολυπλοκότητα των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των παραπάνω παραγόντων φαίνεται στην Εικ. 1, όπου απεικονίζεται σε απλοποιημένη μορφή το ανθρώπινο θερμικό ισοζύγιο. Σε αδρές γραμμές, η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του ανθρώπινου οργανισμού και του περιβάλλοντός του πραγματοποιείτα μέσω μεταγωγής (αισθητή θερμότητα), αγωγής (επαφή με στέρεα αντικείμενα, έδαφος), εξάτμισης (εφίδρωση, λανθάνουσα θερμότητα), ακτινοβολίας (μικρού και μεγάλου μήκους κύματος), και αναπνοής (λανθάνουσα και αισθητή θερμότητα). Πώς όμως οι παράμετροι που αναφέρθηκαν προηγούμενα σχετίζονται με το θερμικό ισοζύγιο του ανθρώπου; Η απάντηση δίνεται παραθέτοντας την εξίσωση που περιγράφει μαθηματικά το ισοζύιγο της Εικ. 1:
M + W + Q* (Tmrt,v) + QH (Ta,v) + QL (e,v) + QSW (e,v) + QRe (Ta,e) + S= 0
όπου:
1. Μ είναι ο μεταβολισμός, εξαρτώμενος από το επίπεδο της δραστηριότητας του ατόμου,
2. W είναι το έργο που παράγει το άτομο, εξαρτώμενο από τη δραστηριότητα στην οποία βρίσκεται,
3. Q* είναι το ισοζύγιο της ακτινοβολίας (πόση δέχεται - πόση αποβάλλει), εξαρτώμενο από τη θερμοκρασία ακτινοβολίας και τον άνεμο,
4. QH είναι η τυρβώδης ροή αισθητής θερμότητας, εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία και τον άνεμο,
5. QL είναι η τυρβώδης ροή λανθάνουσας θερμότητας, εξαρτώμενη από την περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς (υγρασία) και τον άνεμο,
6. QSW είναι η τυρβώδης ροή λανθάνουσας θερμότητας μέσω εφίδρωσης, εξαρτώμενη από την περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς (υγρασία) και τον άνεμο,
7. QRe είναι η ροή αισθητής και λανθάνουσας θερμότητας μέσω της αναπνοής, εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς (υγρασία), και
8. S είναι η ροή της θερμότητας που τελικά αποθηκεύει το ανθρώπινο σώμα.

Πώς όμως το ισοζύγιο θερμότητας του ανθρώπου σχετίζεται ή/και καθορίζει το αίσθημα της θερμικής άνεσης; Σε αυτήν την ερώτηση έρχονται να απαντήσουν οι λεγόμενοι δείκτες θερμικής άνεσης (ενίοτε και δείκτες θερμικού στρες). Οι δείκτες αυτοί είναι φυσικές ποσότητες μέσω των οποίων επιχειρείται η παραμετροποίηση (στα όρια της απλούστευσης αρκετές φορές) της παραπάνω εξίσωσης με στόχο την ποσοτικοποίηση της θερμικής άνεσης κατά τρόπο που να γίνεται άμεσα και εύκολα αντιληπτή. Σε γενικές γραμμές μπορούμε να διακρίνουμε τους δείκτες θερμικής άνεσης σε δύο μεγάλες κατηγορίες: (α) στους "απλούς" οι οποίοι βασίζονται στην υπεραπλούστευση του ισοζυγίου θερμότητας, και (β) στους "σύνθετους" οι οποίοι εδράζονται στην εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας, συνιστώντας τα λεγόμενα θερμοφυσιολογικά μοντέλα.

(Α) "Απλοί δείκτες"
Οι "απλοί" δείκτες έχουν το αυτονόητο πλεονέκτημα του γρήγορου και εύκολου υπολογισμού. Συνήθως, υπολογίζονται με βάση 1 ή 2 μετεωρολογικές μεταβλητές και δε λαμβάνουν, στην πλειοψηφία τους, υπόψη προσωπικές παραμέτρους όπως το φύλο ή η ηλίκια του ατόμου. Κατά συνέπεια, η ακρίβεια της πρόγνωσης των δεικτών αυτών είναι μεγάλη αφού όπως είναι γνωστό, η αβεβαιότητα ενός υπολογισμού αυξάνει όσο αυξάνονται οι παράμετροι εισόδου. Επιπρόσθετα, είναι δείκτες που μπορούν να γίνουν εύκολα και άμεσα κατανοητοί από το ευρύ κοινό αλλά και από τους υπεύθυνους δημόσιους φορείς (π.χ. Πολιτική Προστασία). Αξίζει λοιπόν να αφιερώσουμε λίγο ακόμη χρόνο, παραθέτοντας τρία (3) παραδείγματα τέτοιων δεικτών. Κάποιοι από τους δείκτες αυτούς ίσως να σας είναι γνωστοί, κάπου να τους έχετε ακούσει. Αυτό που υποθέτω πως μπορεί να μην έχετε ακούσει ή διαβάσει είναι η φυσική τους σημασία και η "μετάφραση" των τιμών τους. Πάμε λοιπόν να τους δούμε.
Α1. Δείκτης δυσφορίας (Discomfort Index; Thom, 1959)
Πρόκειται ίσως για τον πιο γνωστό δείκτη θερμικής άνεσης και έναν από τους πιο απλούς ως προς τον υπολογισμό του. Συγκεριμένα, υπολογίζεται με βάση την ακόλουθη εξίσωση:
DI = Ta - 0.55*(1-RH/100)*(Ta-14.5)
όπου Ta και RH είναι η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία, αντίστοιχα. Η ερμηνεία του DI βασίζεται τον ακόλουθο πίνακα, ενώ η μονάδα μέτρησης του είναι ο βαθμός Κελσίου.

DI  (oC)
Κατηγοριοποίηση αισθήματος δυσφορίας
< 21 Καθόλου δυσφορία
21 – 24 Λιγότερο από το 50% του πληθυσμού αισθάνεται δυσφορία
25 – 27   Περισσότερο από το 50% του πληθυσμού αισθάνεται δυσφορία
28 – 29 Το μεγαλύτερο ποσοστό του πληθυσμού αισθάνεται δυσφορία
30 – 32 Όλος ο πληθυσμός αισθάνεται δυσφορία
> 32 Επείγουσα κατάσταση, επικίνδυνη για τη δημόσια υγεία

Α2. Δείκτης Θερμότητας (Heat Index, Stull)
Αποτελεί επίσης γνωστό δείκτη θερμικής άνεσης, ο οποίος λαμβάνει υπόψη του, όπως και ο DI, μόνο την επίδραση της θερμοκρασίας και της σχετικής υγρασίας. Η σχέση υπολογισμού του είναι η εξής:
HI = (5/9)*[(16.923+A+B-C+D+E+F+G+H-I+K+L+M-N+O-P)-32]
όπου Α, Β, ... P πολυώνυμα διαφορετικών βαθμών ως προς τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία. Η ερμηνεία του HI γίνεται με χρήση του ακόλουθου πίνακα, ενώ μονάδα μέτρησης του είναι ο βαθμός Κελσίου. Η χρησιμοποίηση του συγκεκριμένου δείκτη θα πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή αφού δίνει ορθά αποτελέσματα μόνο όταν η θερμοκρασία ξεπερνά τους 24 oC και η σχετική υγρασία είναι πάνω από 40%!

HI
Κατηγοριοποίηση θερμικής άνεσης
< 27 Καμία δυσφορία
27 – 32 Συνίσταται προσοχή
32 – 41    Συνίσταται μεγάλη προσοχή
41 – 54 Επικίνδυνη κατάσταση
> 54 Εξαιρετικά επικίνδυνη κατάσταση

Α3. Humidex (Masterton and Richardson, 1979)
Λιγότερο "διάσημος" ο συγκεκριμένος δείκτης, ο οποίος αναπτύχθηκε στην Μετεωρολογική Υπηρεσία του Καναδά. Και σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία κι η υγρασία είναι οι μόνες μεταβλητές που λαμβάνονται υπόψη. Η σχέση υπολογισμού έχει ως εξής:
HU = Ta + (5/9)*[(6.112*10^[7.5*Ta/(237.7+Ta)]*(RH/100)-10]
Μονάδα μέτρησης του HU είναι ο βαθμός Κελσίου, ενώ η ερμηνεία των τιμών του δίνεται στον ακόλουθο πίνακα.

Humidex
Κατηγοριοποίηση θερμικής άνεσης
< 29 Καμία δυσφορία
30 – 34 Ελαφριά δυσφορία
35 – 39 Ισχυρή δυσφορία
40 – 45 Έντονη αίσθηση αδιαθεσίας
46 - 53 Σοβαρός κίνδυνος για την υγεία
> 54 Κίνδυνος θανάτου

Πέρα από τους 3 παραπάνω δείκτες, υπάρχουν και άλλοι στην ίδια κατηγορία ("απλοί"), λιγότερο όμως γνωστοί. Για όσους ενδιαφέρονται να το "σκαλίσουν" λίγο παραπάνω, παραθέτω τα όνοματα άλλων "απλών" δεικτών: thermal sensation, actual sensation vote, wet-bulb globe temperature (καθώς και approximated wet-bulb globe temperature), κ.α.

Παρά τα προφανή τους πλεονεκτήματα, οι "απλοί" δείκτες στερούνται του βασικού φυσικού υποβάθρου του ισοζυγίου θερμότητας. Υπό αυτό το πρίσμα, ένας "απλός" δείκτης δεν μπορεί ποτέ να καλύψει τη βασική απαίτηση που θέλει κάθε τιμή του να αντιστοιχεί σε μία μοναδική θερμοφυσιολογική απόκριση. Πώς μπορεί να καλυφτεί η απαίτηση; Χρησιμοποιώντας "σύνθετους" δείκτες. Αυτοί, θα αποτελέσουν το αντικείμενο του δεύτερου μέρους τους αφιερώματος στη θερμική άνεση!

Επιμέλεια - Σύνταξη: Θοδωρής Μ. Γιάνναρος (thgian82)


Sponsored links



Προσθήκη νέου σχολίου


Κωδικός ασφαλείας
Ανανέωση