دمای حسی چیست؟

شاید برای بسیاری از ما پیش آمده باشد که هنگام صعود و در نزدیکی قله احساس کردیم که هوا با چیزی که پیش بینی ها اعلام کرده اند دست کم 10 درجه تفاوت دارد، کمتر یا بیشتر. و با خود گفتیم: «دیگر به اخبار و سایت های هواشناسی هم نمی شود اعتماد کرد». هر چند شاید گاهی پیش بینی ها درست نباشد، اما نکته مهمی که به آن توجه نکردیم تاثیر عوامل جوی و محیطی بر گرما یا سرمای هواست. چیزهایی که باعث می شوند تا احساس ما لزوما و همیشه با دمای واقعی هوا یکسان نباشد. اما این «دمای حسی چیست؟» و عوامل تاثیرگذار بر آن کدام است؟

دمای هوا چیست؟

پیش از آن که به دمای حسی بپردازیم باید کمی بیشتر درباره دمای هوا بدانیم.

دمای هوا کمیتی فیزیکی است که میزان گرم یا سرد بودن هوا را نشان می‌دهد. این کمیت یکی از ویژگی‌های اصلی وضعیت جو است و همراه با مواردی مانند باد، رطوبت، فشار اتمسفر و ابرها بررسی می‌شود. دمای هوا پیوسته در حال تغییر است و این تغییر به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• سطوح تیره‌تر، انرژی خورشیدی بیشتری جذب کرده و گرمای بیشتری ذخیره می‌کنند.
• هرچه زاویه تابش خورشید به 90 درجه نزدیک‌تر باشد، زمین و در نتیجه هوا گرم‌تر می‌شود.
• ابرها نیز تاثیر زیادی دارند؛ برای مثال، ابرها در شب مانند یک پوشش عمل کرده و گرما را در سطح زمین حفظ می‌کنند(برعکس روزها که مانع از رسیدن نور خورشید می شوند و در نتیجه هوای سطح زمین خنک تر می ماند).
• با افزایش فشار هوا دما نیز گرم تر می شود و با کاهش فشار دما پایین می آید.
• هوا تنها توسط خورشید گرم نمی‌شود، بلکه بازتابش و جذب گرما از سطح زمین نیز در آن تاثیر دارد.

دمای واقعی(Actual temperature) چیست؟

دمای واقعی، دمایی است که با ابزار اندازه گیری(مانند دماسنج) و بدون در نظر گرفتن عواملی مانند باد، رطوبت و یا تابش مستقیم خورشید ثبت می شود. دمای واقعی با ابزاری که در سایه و در ارتفاع 1.5 تا 2 متری از سطح زمین قرار دارند، اندازه گیری می شود.

عوامل شخصی در ادراک و احساس دما

علاوه بر عوامل طبیعی، ویژگی های فردی نیز بر احساس دما و حرارت تأثیر دارند، از جمله:

• سن
• جنسیت
• متابولیسم بدن
• میزان سازگاری با اقلیم

برای مثال کودکان و سالمندان نسبت به دمای شدید حساس‌تر هستند و یا ورزشکاران معمولا تحمل گرما و سرمای بیشتری دارند.

دمای حسی(Feels like temperature) چیست؟

همان طور که از این عبارت برمی آید، دمایی است که بدن انسان آن را احساس می کند، نه صرفا عددی که دماسنج نشان می هد.

مفهوم دمای حسی و  تقسیم بندی های آن از دهه 1940 مطرح شد، با این حال شاخص های دمایی دردهه های اخیر توسط سازمان های هواشناسی استاندارد سازی شدند. هدف این شاخص ها، ارائه تصویری دقیق‌تر از مفهوم دما و تأثیر آن بر بدن انسان است.

این شاخص ها برای درک بهتر ارتباط دمای بدن انسان با عوامل اقلیمی مختلف طراحی شده است. مفهوم دمای حسی بیشتر در شرایط سرمای شدید یا موج گرما مطرح می‌شود و فقط به دمای محیطی اشاره دارد که بدن انسان در فضای باز و در معرض باد و رطوبت احساس می‌کند.

دمای حسی(Feels like) به صورت شاخص گرمایی(Heat Index) و سوزباد (Wind Chill) مطرح می شود. از این دو نام برمی آید که شاخص گرمایی در تابستان و مناطق گرمسیر کاربرد دارد و سوزباد در زمستان و مناطق سردسیر.

عوامل موثر بر دمای حسی

سه عامل بر احساس ما از دما تاثیر می گذارند:

• باد
• رطوبت
• تابش خورشید

شاخص گرمایی و ترکیب دما و رطوبت

شاید ضرب‌المثل قدیمی «مهم نیست هوا چقدر گرم است، مهم رطوبت است» کمی کلیشه‌ای به نظر برسد، اما تا حدی درست است. تعریق مانند سیستم تهویه طبیعی بدن عمل کرده و به خنک شدن بدن در هوای گرم کمک می‌کند، اما اگر رطوبت هوا زیاد باشد، تبخیر آب از روی پوست دشوارتر و کم تر شده و در نتیجه کمتر عرق کرده و گرمای بیشتری احساس می کنیم.

بنابراین در شاخص گرمایی دو عامل تاثیرگذار است:

• دمای هوا
• رطوبت نسبی

سوزباد

هوا سرد همراه با وزش باد شدید باعث می‌شود گرمای سطح و اطراف بدن ما سریع‌تر پراکنده شود و در نتیجه اتلاف گرما بیشتر شود(از دست دادن گرما از راه همرفت). این وضعیت که به آن سوزباد گفته می شود، احساس سرمای بیشتری به همراه دارد.

اینرسی حرارتی(Thermal Inertia)

به میزان مقاومت یک ماده یا جسم در برابر تغییر دما اینرسی حرارتی گفته می‌شود. به زبان ساده، هرچه یک جسم دیرتر گرم شده و دیرتر هم سرد شود، اینرسی حرارتی بیشتری دارد.

اینرسی حرارتی به سه ویژگی اصلی ماده بستگی دارد:

چگالی: هرچه ماده متراکم‌تر باشد، معمولا دیرتر گرم و دیرتر سرد می شود، چون انرژی بیشتری در خود ذخیره می کند.

گرمای ویژه: مقدار انرژی لازم برای بالا بردن دمای ماده است. هرچه گرمای ویژه بیشتر باشد جسم در برابر تغییر دما مقاوم تر است و دیرتر گرم یا سرد می شود.

رسانایی حرارتی: نشان می دهد گرما با چه سرعتی در یک ماده جا به جا می شود. مواد با رسانایی بالا(مانند فلزات) گرما را سریع تر منتقل می کنند و به همین دلیل زودتر احساس سرما یا گرما ایجاد می کنند.

نکته مهم:

رسانایی بالا به معنای اینرسی حرارتی بالا نیست. مثلا فلزات گرما را سریع منتقل می‌کنند، اما چون ظرفیت ذخیره گرمایی آن‌ها زیاد نیست، سریع گرم و سرد می‌شوند. به همین دلیل تماس دست با فلز در هوای سرد حس سرمای بیشتری ایجاد می‌کند.

دو مثال‌ ساده:

آب اینرسی حرارتی بالایی دارد.

• در طول روز دیر گرم می‌شود.
• در شب هم دیر سرد می‌شود.

بر همین اساس شهرهای ساحلی معمولا آب‌وهوای معتدل‌تری دارند.

شن اینرسی حرارتی پایینی دارد.

• در روز خیلی زود داغ می‌شود.
• شب هم سریع سرد می‌شود.

به همین دلیل اختلاف دمای شب و روز در بیابان زیاد است.

اقلیم و آسایش حرارتی

در اقلیم‌شناسی، موادی با اینرسی حرارتی بالا:

• نوسانات دما را کم می‌کنند.
• احساس آسایش را بیشتر می‌کنند.

برای مثال، نزدیکی به دریا یا دریاچه باعث تعدیل دمای حسی می‌شود.

آیا در کوهستان های مرتفع اینرسی حرارتی پایین است؟

نمی‌توان به‌طور کلی گفت «کوهستان‌های مرتفع اینرسی حرارتی پایینی دارند»، اما در بسیاری از شرایط رفتار دمایی آن‌ها شبیه محیط‌هایی با اینرسی پایین است.

بیشتر کوهستان‌ها از سنگ و خاک متراکم تشکیل شده‌اند. سنگ‌ها معمولا چگالی و ظرفیت گرمایی متوسط تا بالا دارند. بنابراین خود سنگ می‌تواند اینرسی حرارتی نسبتا متوسط یا حتی بالا داشته باشد. اما عوامل دیگری در کوهستان هست که بر سرما و گرمای منطقه تاثیر می گذارد:

• در کوهستان هوا رقیق‌تر است(فشار هوا کم تر است). بنابراین توان ذخیره گرما کاهش می یابد.
• در کوهستان رطوبت پایین‌تر است. بنابراین بخار آب کمتری برای نگهداشت گرما وجود دارد.
• در کوهستان پوشش گیاهی کمتر است. بنابراین سایه و ذخیره رطوبت کاهش می یابد.
• در  کوهستان در روز تابش شدیدتر و در شب اتلاف گرما سریع تر است.
• همچنین در ارتفاعات با کاهش فشار هوا، ظرفیت گرمایی حجمی(حاصل ضرب چگالی در گرمای ویژه) هوا نیز کم می شود.

در نتیجه در کوهستان:

• روزها سریع تر گرم می‌شود.
• شب‌ها سریع تر سرد می‌شود.
• دامنه نوسان دمایی زیاد می‌شود.

بنابرابن آنچه در ارتفاعا دیده می شود بیشتر ناشی از جرم کم هوا و شرایط محیطی و جوی است، نه لزوما اینرسی حرارتی پایین سطح زمین.

در کوهپیما بخوانید: فرودمایی چیست؟

اثر جزیره حرارتی شهری (Urban Heat Island Effect)

مناطق شهری معمولا گرما را در خود نگه می دارند، زیرا وجود حجم زیاد بتن، آسفالت و ساختمان‌ها باعث جذب و ذخیره گرما در طول روز می‌شود. این سطوح در شب به آرامی گرما را آزاد می کنند و در نتیجه شهرها نسبت به مناطق روستایی اطراف دیرتر خنک می شوند. به همین دلیل، حتی اگر دمای ثبت شده دو منطقه روستایی و شهری یکسان باشد، شهرها اغلب گرم تر هستند.

علاوه بر این، مناطق شهری معمولا پوشش گیاهی کمتری دارند(درختان با ایجاد سایه و فرآیند تعرق گیاهی به خنک شدن محیط کمک می‌کنند). نتیجه آن که کاهش فضای سبز، همراه با تراکم ساختمان ها و کاهش جریان طبیعی هوا، از عوامل مهم افزایش دمای شهری است.

آیا دمای حسی قابل اعتماد است؟

دمای حسی یک اندازه‌گیری مستقیم نیست، بلکه شاخصی محاسباتی است که با در نظر گرفتن عواملی مانند دمای هوا، رطوبت، سرعت باد و گاهی تابش خورشید، میزان گرما یا سرمایی را که بدن انسان احساس می‌کند برآورد می‌کند.

در حالی که دمای هوا(بر حسب درجه سانتی گراد یا فارنهایت) یک کمیت فیزیکی مستقیم و دقیق است، دمای حسی حاصل یک مدل ریاضی است و بنابراین همواره با مقداری عدم قطعیت همراه است.

این شاخص به شرایط اندازه‌گیری نیز وابسته است. اگر سرعت باد، رطوبت یا تابش در نقاط مختلف تغییر کند، مقدار دمای حسی نیز متفاوت خواهد بود. همچنین تفاوت‌های فردی مانند نوع پوشش، فعالیت بدنی و سازگاری بدن با سرما یا گرما می‌تواند باعث شود افراد مختلف شرایط یکسان را متفاوت احساس کنند.

با این حال، دمای حسی ابزار مفیدی برای ارزیابی خطر گرمازدگی یا سرمازدگی است و در هواشناسی کاربرد عملی دارد؛ فقط باید به یاد داشت که این شاخص یک تخمین از احساس انسان است، نه یک اندازه‌گیری مستقیم فیزیکی.

دمای حسی چگونه محاسبه می‌شود؟

همان طور که گفته شد دمای حسی یک مقدار اندازه‌گیری‌شده مستقیم نیست، بلکه شاخصی محاسباتی است که با در نظر گرفتن دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد برآورد می‌شود. این شاخص بر اساس نحوه تبادل گرما بین بدن انسان و محیط تنظیم می شود.

در هوای سرد و بادخیز، باد لایه نازک هوای گرم اطراف پوست را از بین می‌برد و سرعت از دست دادن گرما را افزایش می‌دهد. در نتیجه، هوا سردتر از دمای واقعی احساس می‌شود. همان که با نام سوزباد می شناسیم.

در هوای گرم، نقش رطوبت پررنگ‌تر می‌شود. بدن انسان برای خنک شدن عرق می‌کند و تبخیر عرق باعث کاهش دمای بدن می‌شود. اما وقتی رطوبت هوا بالا باشد، تبخیر کندتر انجام می‌شود و بدن نمی‌تواند به‌خوبی خنک شود؛ بنابراین هوا گرم‌تر از مقدار واقعی احساس می‌شود. این وضعیت با «شاخص گرمایی» توصیف می‌شود.

با استفاده از این اصول، هواشناسان از یک فرمول برای اصلاح دمای هوا استفاده می‌کنند که بر اساس درک ما از اثر سرمای باد در دماهای پایین‌تر و شاخص گرمایی در دماهای بالاتر و ترکیبی از این دو در بازه میانی تنظیم می‌شود.

(از آنجا که فرمول محاسبه در حوصله بحث ما نمی گنجد از ارائه آن می گذریم.)

مقابله با گرما و سرما

دمای احساسی ممکن است باعث نگرانی شود، اما برنامه‌ریزی برای آن می‌تواند از گرمازدگی و سرمازدگی جلوگیری کند.

 در شرایط شاخص گرمایی بالا بهتر است:

• فعالیت بدنی شدید در زمان‌های خنک‌تر روز انجام شود.
• در صورت امکان در سایه بمانیم.
• در تابستان، لباس‌های روشن و نخی می‌توانند مفید باشند زیرا به تبخیر عرق کمک می‌کنند.

در مقابل، در شرایطی که  با سوزباد رو به رو هستیم:

• لایه‌های لباس گشاد و با عایق حرارتی  بپوشیم.
• لباس‌ها نباید خیلی تنگ باشند، زیرا هوای گرم بین لایه‌ها به حفظ گرما کمک می‌کند.
• پوشاندن نقاطی از پوست که در معرض هوا هستند مانند گونه‌ها یا گوش‌ها اهمیت دارد، زیرا یخ‌زدگی ممکن است در مدت کوتاهی(گاهی کمتر از ۱۰ دقیقه در سرمای شدید) شروع شود.

آخرین نکته:

«هیچ آب‌وهوای بدی وجود ندارد، فقط تجهیزات نامناسب وجود دارد.» پس هنگام کوهنوردی با لوازم و تجهیزات مناسب فصل صعود کنیم.