Die Lufttemperatur allein ist kein guter Indikator dafür, wie heiß oder kalt sich die Bedingungen tatsächlich anfühlen oder wie gefährlich sie für die Gesundheit sind. Wind entzieht Ihrem Körper schneller Wärme als ruhende Luft, sodass sich ein Tag mit 20 °F viel kälter anfühlt, als das Thermometer anzeigt. Eine hohe Luftfeuchtigkeit verhindert, dass Schweiß verdunstet, und speichert die Wärme im Körper, selbst wenn die Lufttemperatur nur mäßig ist. Dieser Rechner übersetzt Rohtemperatur- und Wetterbedingungen in die scheinbare Temperatur, die Ihr Körper tatsächlich erfährt.
So wird der Windchill berechnet
Die Windchill-Formel des Nationalen Wetterdienstes, die 2001 nach Validierung durch Versuche an Menschen angenommen wurde, berechnet die äquivalente Temperatur der ruhenden Luft, die zu demselben Wärmeverlust durch exponierte Haut führen würde wie die tatsächliche Kombination aus Temperatur und Windgeschwindigkeit. Die Formel verwendet einen auf die 0,16-fache Potenz erhöhter Term, der die Windgeschwindigkeit darstellt, um die Physik der konvektiven Wärmeübertragung zu erfassen, bei der jede zusätzliche Einheit Windgeschwindigkeit einen abnehmenden marginalen Effekt auf die Kühlung hat. Bei 5 °F und einem Wind von 20 Meilen pro Stunde beträgt die Windkälte etwa -20 °F. Bei gleicher Temperatur und einem Wind von 40 Meilen pro Stunde beträgt die Temperatur etwa −27 °F – ein erheblicher zusätzlicher Rückgang, aber nicht doppelt so kalt, da die Formel nichtlinear ist. Entscheidend ist, dass Windkälte nur ein Maß für den Wärmeverlust durch warme Haut ist. Unbelebte Objekte wie Automotoren, freiliegende Rohre und Straßenoberflächen können unabhängig von der Windgeschwindigkeit nicht unter die tatsächliche Lufttemperatur abkühlen. Die Windchill-Formel ist auch nur gültig, wenn die Lufttemperatur 50 °F oder weniger beträgt und die Windgeschwindigkeit 3 Meilen pro Stunde überschreitet; Außerhalb dieser Bedingungen meldet der Rechner stattdessen die tatsächliche Temperatur.
Die Physik des Wärmeindex und der Luftfeuchtigkeit
Der menschliche Körper kühlt sich hauptsächlich durch Schweißverdunstung, ein Prozess, der erfordert, dass die Umgebungsluft Feuchtigkeit aufnehmen kann. Bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit ist die Luft bereits nahezu gesättigt und kann nicht so leicht mehr Wasserdampf aufnehmen, sodass der Schweiß auf der Haut bleibt, anstatt zu verdunsten, und die Kühlung nur sehr gering ausfällt. Aus diesem Grund fühlen sich 95 °F bei 20 % Luftfeuchtigkeit in Phoenix erträglich an, während 95 °F bei 80 % Luftfeuchtigkeit in Houston drückend und gefährlich wirken – die Luft in Phoenix leitet Schweiß effizient ab, die Luft in Houston dagegen nicht. Das zur Berechnung des Hitzeindex verwendete Rothfusz-Regressionspolynom wurde aus empirischen Untersuchungen zum Wohlbefinden des Menschen und zur Physiologie abgeleitet und passte eine Gleichung mit mehreren Variablen an beobachtete scheinbare Temperaturen über einen weiten Bereich von Temperatur- und Feuchtigkeitskombinationen an. Die Formel ist bei Temperaturen zwischen 80 °F und 110 °F und einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 40 % und 100 % auf ±1,3 °F genau. Zwei Korrekturterme verbessern die Genauigkeit in den Extrembereichen dieses Bereichs – sehr hohe Luftfeuchtigkeit bei mäßiger Temperatur und sehr niedrige Luftfeuchtigkeit bei hoher Temperatur.
Grenzwerte für Gesundheitsrisiken, die Sie kennen sollten
Sowohl der Windchill- als auch der Hitzeindex sind in Risikostufen unterteilt, die vom NWS zur Herausgabe von Sicherheitshinweisen verwendet werden. Für Windkälte liegen die Gefahrenschwellen bei: unter –18 °F (Erfrierungen in 30 Minuten möglich), unter –28 °F (Erfrierungen in 10 Minuten) und unter –38 °F (Erfrierungen in 5 Minuten bei jedem Wind möglich). Bei diesen Werten ist es keine optionale Empfehlung, die gesamte Haut zu bedecken und die Zeit im Freien zu begrenzen, sondern eine medizinische Notwendigkeit. Für den Hitzeindex gibt es folgende Stufen: Vorsicht (80–90 °F), äußerste Vorsicht (90–103 °F), Gefahr (103–124 °F) und extreme Gefahr (über 125 °F). Bei extremer Gefährdungsstufe ist ein Hitzschlag für jeden wahrscheinlich, der sich im Freien anstrengt, und sogar sesshafte Menschen im Schatten sind gefährdet. Hochrisikogruppen – ältere Menschen, Kleinkinder, Outdoor-Arbeiter und Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen – sind diesen Risiken in geringerem Maße ausgesetzt als gesunde Erwachsene. Der Rechner kodiert seine Ergebnisse farblich entsprechend diesen NWS-Stufen, sodass Sie das Risiko auf einen Blick beurteilen können, anstatt sich die Schwellenwerte selbst merken zu müssen.