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《人对温度-湿度-风速的感觉与着衣指数的分析研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第11卷4期应用气象学报Vol.11,No.42000年11月QUARTERLYJOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGYNov.2000X人对温度、湿度、风速的感觉与着衣指数的分析研究徐大海朱蓉(中国气象科学研究院,北京100081)提要体表温度、体感温度、不舒适指数及着衣指数能将人们对环境气象中温度、湿度、风速和日射的综合感觉或反应定量化.该文对这4个指标进行了详细的分析,指出各自的适用范围.使用武汉的数据进行计算,在高温区补充了夏季居民对这4个指标的感觉分类界限,并讨论了有关的
2、预报问题.关键词:体表温度体感温度不舒适指数着衣指数预报引言人们生活在大气的底层,身体的健康状况与感觉舒服的程度与气象条件有着密切的关联.一年之中有热、炎热、酷热、温暖、凉爽、寒冷、严寒等感觉,周而复始.这些感觉主要是人对气象场中的温、湿度及风速的综合感受,可以使用一系列的指数如体表温度、体感温度、不舒适度和着衣指数来表示,这些指数的本身及指标分类都是环境气象学研究的课题之一.过去研究气象条件与人的感觉的目的,在于改善某些特殊部门的工作人员的工作环境从而提高工作效率.在生产力高度发展的今天,特别
3、是电风扇、空调机和空气湿度调节器等的普及、衣着质量的改进及数量的增加,广大公众控制局部小气候的能力也都有了极大的提高.因此,在环境气象的有关研究及天气预报的基础上,进行体表温度、体感温度、舒服度及着衣指数的预报,指导公众的着衣、小气候电器的使用,不仅能方便公众的日常和旅行生活,对节约能源、提高工作效率也会有很大的意义.为此,有必要对这些指数进行一次分析研究,以利于预报工作的进行.1定义与计算公式1.1体表温度(meanskintemperature)在裸衣条件下,人体皮肤表面的温度,对夏季天气的
4、舒适程度有很好的响应.体表温度在35～37℃时人们会逐渐感到炎热,33～34℃时最为适宜,31～32℃时就会有凉的感觉.在不同气象条件下的体表温度的计算公式,可按以下的推算过程求得:X本文由国家“973”项目“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理”资助.1999202208收到,1999206230收到修改稿.4期徐大海等:人对温度、湿度、风速的感觉与着衣指数的分析研究431[1]根据高桥浩一郎的记述,人体简化模型如图1,人体温度为T=37℃,皮肤层厚为d=5mm,皮肤表面温度为
5、Ts,空气温度为Ta,皮肤与空气之间的边界层厚度为D.那么人体内向皮肤外传递的热量Q应为:T-TsQ=kõõS(1)d-3其中,k为导热系数约为2.0921×10Jö-12(cm·s·℃).S为皮肤面积取为1m.人体产生的热量Q需通过边界层传送给大气使体温稳定.热量Q是以辐射、传导和蒸图1人体简化模型发水分的过程进入大气的,因此,下式成立:Q=Q辐射+Q传导+Q蒸发(2)Q辐射≈20.92õ(Ts-Ta)Q传导≈87.03õVõ(Ts-Ta)Q蒸发≈18.74õVõ(Es-rõEa)其中温度的单
6、位都是℃;V为人体高度上的风速(mös);Es为人体皮肤表面的饱和水汽2压(hPa);Ea为气温所对应的饱和水汽压(hPa);r为空气的相对湿度,Q的单位kJö(m·h).那么由式(1)、(2)可解得Ts=T-Qõdök(3)由于Q中的蒸发分量Q蒸发也是体表温度Ts的函数,因此解此方程时需用数值近似求解.平均体表温度Ts小于29℃或大于35℃将产生不舒适的感觉.图2给出了在室内环境风速为0.5mös时的不同温、湿度条件下的人体皮肤表面的温度.环境风速为5.0mös[2]的情况见图3.当体表温度大
7、于35℃或小于29℃人们将感到不舒适.图中酷热、炎热和暑热的划分标准将在115节讨论.置人于死地的温、湿度条件见表1.图2室内风速为0.5mös时体表温度图3室内风速为5mös时体表温度与空气温度、湿度的关系与空气温度、湿度的关系432应用气象学报11卷由图2、3可见,空气湿度可加重热的感觉,例如风速为0.5mös气温为35℃,在相对湿度为0.10的环境中人的皮肤表面温度可保持在32～33℃的宜人状态,但当相对湿度为0.90的环境中人的皮肤表面温度则升到36℃的炎热状态,如果这时风速增加到5mö
8、s,人体表温度则降到35℃.然而在高温高湿的情况下风速的增加还会加重湿热的感觉.例如在气温为40℃,相对湿度为0.90时,风速0.5mös,体表温度为38℃,而风速为5.0mös,[1]体表温度为38.6℃.因此在高温高湿的环境表1致死性的环境空气温、湿度中风扇是不会起降温作用的,这时使用空调机空气温度(℃)45505560才能使环境舒适起来.在表1中配合的空气温空气湿度(%)100522113湿度都将使人体表温度升到41℃以上.1.2着衣指数(Clothingindex)不管相对湿度及风速如何
