Существуют ли какие-либо надежные и/или простые в использовании «эмпирические правила» для расчетов ветрового охлаждения?

Лично я бы использовал диаграмму охлаждения ветром , например, этот компас для ключей включает в себя диаграмму охлаждения ветром, которую было бы легко носить с собой. Это все еще не будет точным, но это будет руководство, когда у вас нет ничего лучше.

Взгляните на страницу Википедии, посвященную охлаждению ветром , расчеты выглядят немного «пугающе» — не то, что мне хотелось бы проделывать в голове.

На этот вопрос уже был дан ответ, но эта проблема меня заинтересовала, и я решил поделиться с будущими читателями тем, что я нашел, поигравшись с ней.

Североамериканский индекс охлаждения ветром , представленный здесь NOAA , основан на формуле (которая сама по себе является приближенной):

Диаграмма применима к температурам T от 40F до -45F и скоростям ветра от 5 миль в час до 60 миль в час, и, как сказано ( в Википедии ), она точна с точностью до градуса. Жесткая часть выше (кроме десятичных знаков, которые трудно запомнить) — это часть V^{0,16}. Мы можем аппроксимировать это с помощью линии наилучшего соответствия (округленной), чтобы получить

Мы можем включить это в формулу NOAA, чтобы получить следующую линейную аппроксимацию для этого диапазона скоростей ветра:

Это все еще не помогает с трудными для запоминания десятичными знаками, поэтому мы можем округлить до ближайших простых чисел, чтобы получить следующее эмпирическое правило:

Это по-прежнему формула, но в ней гораздо больше смысла, чем в формуле NOAA. Что мне действительно хотелось бы знать, так это: насколько хороша аппроксимация? Я создал несколько таблиц, чтобы вы могли сравнить три разных метода.

Во-первых, рекламируемый NOAA метод:

Таблица устроена так же, как и диаграмма на сайте - скорость ветра увеличивается вниз по левой колонке, а температура уменьшается слева направо.

Далее идет линейная аппроксимация, округленная до ближайшего градуса:

Как вы можете видеть, линейное приближение находится в пределах градуса или около того от графика NOAA (я не видел ничего дальше, но и не проверял всю таблицу).

Наконец, более легкая для запоминания версия, опять же, с округлением:

Эмпирическая версия не так близка, как линейное приближение, но обычно выглядит в пределах нескольких градусов. Расхождение выглядит наибольшим на границах (V = 5 и V = 60), что логично, поскольку на границах линейная аппроксимация наихудшая. Определенно вышеизложенное не следует использовать при скорости ветра более 60 миль в час, но в этом случае человек должен быть внутри, свернувшись калачиком у огня, а не думать о грубом ветре.

Я предполагаю, что человек мог бы придумать всевозможные эмпирические правила, в зависимости от метода, используемого для аппроксимации V^{0,16}. Я не знаю подробностей того, как NOAA пришло к опубликованному приближению, но там тоже может быть что-то, что человек может использовать, чтобы придумать что-то, что может сработать в крайнем случае.

Редактировать Возвращаясь к исходному вопросу, мы можем сказать, что для фиксированной скорости ветра, если температура падает на 5F, то температура охлаждения ветром падает примерно на 6F. При фиксированной температуре температура охлаждения ветром падает примерно на 1F на каждые дополнительные 3 мили в час скорости ветра. Оба вышеперечисленных значения немного пренебрегают (V/200 и T/200 соответственно) и действительны только в заданных диапазонах.

Относительная влажность здесь играет большую роль, как на слишком влажной, так и на слишком сухой стороне. Как правило, оставаться в тепле — это не то, что вы хотите делать «в цифрах». Если вы находитесь на холоде и ветре, вам нужно обратить внимание на обратную связь, которую ваше тело дает вам об условиях, в которых вы находитесь. Обратите внимание на признаки переохлаждения, обморожения и/или обезвоживания и реагируйте соответствующим образом. Не просто проверяйте скорость ветра и температуру и полагайтесь на них, чтобы определить, кто у вас в порядке.

Если вы заранее планируете поездку и хотите знать, насколько холодно будет, не используйте эмпирическое правило, используйте реальный расчет, но не забудьте добавить влажность. Как правило, вы должны носить с собой достаточно дополнительной одежды, чтобы скрыть любые экстремальные погодные изменения.

Вся концепция охлаждения ветром не имеет большого смысла. Это может быть затемнено всеми причудливыми формулами, которые придают ему вид точности. Это немногим лучше, чем лженаука, особенно если ее некритически используют люди, которые предполагают, что она должна иметь смысл, потому что это математическая формула.

Если вы полностью укрыты и имеете внешний слой, который полностью блокирует ветер, то разница между ветреной и спокойной погодой очень мала. Как правило, у вас могут быть ботинки, которые полностью блокируют ветер, некоторые слои шерсти на верхней части тела частично блокируют ветер, а кожа на лице полностью открыта. В этой ситуации холод ветра почти не имеет значения для ваших ног, частично имеет значение для верхней части тела и оказывает полное влияние на ваше лицо. В этом примере ваша способность поддерживать внутреннюю температуру тела будет определяться общей скоростью, с которой вы теряете тепло во всех этих различных частях тела. Невозможно, чтобы эти факторы были правильно описаны общей формулой.

Как отметил Грэм в комментарии, многое также зависит от того, о каком риске для здоровья вы говорите.

Предположим, что температура составляет 35 F (2 C), ветер 40 миль/ч (65 км/ч), и вы носите пару тонких слоев хлопчатобумажной одежды и промокли до нитки. В этой ситуации вы почти наверняка умрете от переохлаждения, если не найдете укрытия, но риск обморожения, вероятно, равен нулю. Тот факт, что вы умрете от переохлаждения, почти полностью определяется ветром. Если бы вы могли укрыться от ветра, вы, вероятно, выжили бы.

Но скажем, температура -20 F (-29 C), ветер 20 миль/ч (30 км/ч), и вы одеты в толстый шерстяной базовый слой, шерстяной свитер, толстый пуховик, очки. , и балаклава, но на тебе легкие ботинки из горекса. Если вы будете продолжать двигаться, у вас, вероятно, не будет переохлаждения, но вы рискуете обморозить пальцы ног. Охлаждение ветром не является проблемой, потому что единственный риск — обморожение пальцев ног, а ваши пальцы запечатаны внутри ботинок, где они не подвергаются воздействию ветра. Это правда, что на скорость конвекции тепла от внешней поверхности ваших ботинок в некоторой степени влияет скорость, с которой воздух обтекает их, но здесь это относительно незначительное влияние.