Det har lenge vært kjent at lufttemperaturen i seg selv ikke gir et godt nok bilde av de klimatiske forholdene man møter utendørs.
Derfor har man jobbet mot en modell som gir et realistisk bilde av faren for forfrysninger og nedkjøling siden før andre verdenskrig.
En periode opererte værmeldingen i Canada med nedkjølingsvarsler som ble angitt i kilokalorier per kvadratmeter per time.
Dette var naturlig nok ikke helt enkelt å forholde seg til, så man gikk etter hvert over til å angi en effektiv temperatur.
I 2001 ble dagens modell tatt i bruk hvor effektive kuldegrader beregnes ut fra lufttemperatur og vindhastighet etter følgende formel:
Teff = 13,12 + 0,6215Ta - 11,37V 0,16 + 0,3965Ta 0,16
Teff = Effektiv temperatur
V = Vindhastighet (m/s)
Ta = Lufttemperatur (oC)
Luft isolerer
Beregningsmodellen er gyldig for temperaturer under 10 oC og vindhastigheter over 1,33 m/s.
Når vind gir større varmetap og dermed lavere effektiv temperatur er det fordi kroppen hovedsakelig avgir varme til omgivelsene via lufta.
Energi går fra kroppen til de nærmeste luftmolekylene, som igjen tar med seg energien bort fra kroppen. Lufta isolerer i utgangspunktet godt.
Da vil et lite luftsjikt rundt kroppen bli oppvarmet, noe som reduserer temperaturforskjellen mellom kroppen og omgivelsene.
Da blir drivkraften for varmetransport mindre og varmetapet reduseres.
SNØFØYK: Blå himmel, sur vind. Foto: Randulf Valle
Ødelagt luftlag
Denne mekanismen krever imidlertid at lufta holder seg i ro. Dersom lufta rundt kroppen stadig beveger seg blir det varmere luftsjiktet kontinuerlig ødelagt og erstattet av kald luft.
Da vil nedkjølingen gå fortere, og jo mer det blåser jo sterkere blir denne effekten.
I tabellen er sammenhengen mellom lufttemperatur, vindstyrke og effektiv temperatur vist. Og farger fra lyseblått til rødt angir økt fare for forfrysning.
Et interessant trekk er at effektiv temperatur faller raskere med økt vindstyrke når det er lite vind.
Ved 10 minusgrader synker effektiv temperatur til 20 minusgrader når vinden øker fra vindstille til 10 m/s. Selv om vinden øker videre til 30 m/s synker effektiv temperatur kun til -26oC.
Klær som avverger nedkjøling
For å beskytte seg mot økt nedkjøling i vind vil vindtette klær selvsagt hjelpe. Her er prinsippet å beholde et stillestående, isolerende luftlag under skallplaggene.
I streng kulde og sterk vind er det viktig å unngå å eksponere naken hud direkte mot lufta.
Men vind vil også påvirke isolasjonsevnen til bekledningen gjennom flere ulike mekanismer, så også når man er godt påkledd vil vind gi økt nedkjøling.
Luftfuktighet
Mange mener også at luftfuktighet påvirker effektiv vintertemperatur.
Men luftas evne til å holde på fuktighet er svært begrenset når det er kaldt og vil ikke påvirke varmeoverføringen.
Det effektive kuldegrader ikke tar hensyn til er nedbør. Nullføre, vind og regn er betydelig vanskeligere å forholde seg til enn oppholdsvær.
Men det kommer altså ikke frem i denne modellen.
REGNVÅT: Effektive kuldegrader tar ikke inn den kraftige nedkjølingseffekten som nedbør vil gi. Foto: Randulf Valle
Effektiv varme
Luftfuktigheten er derimot viktig når kan ser på effektive varmegrader, for i mange regioner er faren for overoppheting større enn risikoen for forfrysning og nedkjøling.
Høy luftfuktighet vil føre til at svetten i mindre grad fordamper fra kroppen, noe som kraftig reduserer den kjølende effekten svetten har.
Derfor gir høy luftfuktighet økt effektiv temperatur.
Stråling er også en viktig parameter for effektiv varme. De fleste har opplevd at det er varmere å oppholde seg i solsteiken enn i skyggen.
Vind har samme effekt enten man snakker om effektive kulde- eller varmegrader. Den gir ekstra kjøling og lavere effektiv temperatur.
SOLSTRÅLER: Effektiv varme er avhengig av både solstråling, luftfuktighet og vind. Foto: Randulf Valle
Måling
Effektiv varme har ingen enkel formel for beregning slik som effektive kuldegrader. I stedet baserer den seg på et oppsett med tre ulike termometere.
Det første er plassert i skyggen, men på et luftig sted, og måler lufttemperaturen (T-luft). Det andre er plassert i en svart kule med diameter på 15 cm (T-kule).
På en dag med full sol vil det vise en betydelig høyere temperatur enn lufttemperaturen og gir et bilde av hvordan det vil oppleves å være i solsteiken.
Det tredje termometeret er dekket av en bomullsveke som står i en skål med vann (T-våt). Det påvirkes av både stråling, vind og luftfuktighet.
I tørr luft og vind kan det vise en langt lavere temperatur enn lufttemperaturen, som en følge av stadig fordamping fra veken.
Effektiv temperatur beregnes som et vektet snitt av de tre verdiene ut fra følgende formel:
Effektiv temperatur = 0,1(T-luft) + 0,2(T-kule) + 0,7(T-våt)
Vi ser at våttemperaturen har høyest vekting i formelen, noe som er naturlig siden den gir den beste tilnærmingen til en svettende person.
RUSKEVÆR: Effektiv temperatur er et godt verktøy for å vurdere dagens forhold, men må brukes med varsomhet. Foto: Randulf Valle
Varsom bruk
Effektiv temperatur er et godt verktøy for å vurdere potensial for overoppheting og nedkjøling, men bør brukes med varsomhet.
Effektive kuldegrader er svært avhengige av vinden og den kan variere mye. Samtidig ser vi altså at de ikke tar inn effekten av nedbør som kan gi kraftig nedkjøling.
Effektive varmegrader vil være svært avhengig av solstråling, noe som igjen gjør at små endringer i skydekket kan få store konsekvenser.
Men både effektive varme- og kuldegrader bevisstgjør oss på hvilke faktorer som avgjør om vi føler oss varme eller kalde ute, og den bevisstheten kan hjelpe oss med å vurdere forholdene.
TABELL: Effektiv temperatur ved ulike lufttemperaturer og vindhastigheter. OBS: Vindstyrken er opphøyd i 0,16, og skal være km/t, ikke m/s som oppgitt i tabellen.
