雖然我們都知道地球上的事物普遍變得越來越熱,但熱量並不是影響我們實際感覺有多熱的唯一因素。
新研究發現,由於環境條件的變化和我們生理機能的變化,熱浪感覺比傳統測量方法所暗示的溫度高出 10°C (18°F)。
美國國家氣象局 (NWS) 使用表觀溫度 ? 又稱熱度指數? 測量這些環境條件對我們的生理感受。
但我們今天面臨的新的極端天氣已經將系統的邊緣推向了極限。 反過來,出汗和降溫的生理反應會影響我們的大腦對相對溫度的估計。
物理學家羅伯特·斯特德曼 (Robert Steadman) 於 1979 年透過測量不同溫度在不同濕度下對皮膚血流的影響,計算出熱指數。
因此,在平均濕度約 70% 的情況下,陰涼處的典型人體會經歷 20°C 的溫度為 20°C。
在較高的溫度下,身體會越來越依賴蒸發的汗水來降溫,讓人感覺比實際更熱。
例如,30°C 左右的溫度可能看起來更像 34.5°C。 在濕度升高時,這種差異只會變得更加嚴重。
濕度因素是英國陷入困境的原因之一,儘管它只達到了世界其他地方認為夏季相當標準的溫度。
濕度越高,我們的身體就越難利用汗水透過蒸發冷卻來降溫。 我們的身體也會透過靠近皮膚表面的靜脈沖洗血液以散熱。
研究發現,我們對高熱和高濕組合的耐受能力比我們之前想像的還要差,全濕條件下的溫度上限僅為 31°C。
對我們來說不幸的是,我們的大氣每變暖一度,水蒸氣也會增加約 7%。
新南威爾斯州依靠高溫指數定期發佈公共警告,研究人員用它來估計未來暖化的生理影響。
在大多數情況下,該測量準確地代表了這些環境條件如何影響我們。 然而,炎熱指數從來都不是為我們今天面臨的極端高溫和濕度而設計的? 極端情況是變得更加嚴重並且頻率不斷增加。
例如,80% 的相對濕度僅在生理學上繪製為 15-31°C 之間的溫度,但現在美國某些地區的溫度連續數週上升到 32°C 以上。
不幸的是,透過將相同的公式應用於更極端的條件來簡單地擴展計算並不符合我們身體的物理情況。
“大多數時候,國家氣象局給你的高溫指數只是正確的值。只有在這些極端的情況下,他們才會得到錯誤的數字。”解釋來自加州大學柏克萊分校的氣候物理學家大衛·羅普斯(David Romps)。
「當你開始將熱量指數映射回生理狀態時,你會意識到,哦,這些人正承受著皮膚血流量非常高的壓力,身體幾乎沒有辦法補償這種情況。因此,我們比之前想像的更接近這個邊緣。
在最悶熱的日子裡,我們現在遇到的這項措施最多可降低 10°C。
今年早些時候,Romps 和加州大學柏克萊分校的物理學家 Yi-Chuan Lu延長熱指數也考慮到我們的生理機能,適應所有溫度和所有濕度水平。
“原始表格的溫度和濕度範圍非常短,然後是一個空白區域,斯特德曼說人體模型失敗了,”說魯。 “斯特德曼擁有正確的物理學。我們的目標是將其擴展到所有溫度,以便我們擁有更準確的公式。”
當皮膚表面 100% 的濕度阻止我們進一步出汗時,斯特德曼的模型就失效了。 透過認識到我們繼續更換自由滴下的汗水,斯特德曼設計的公式可以將溫度和濕度推向新的極限。
“我不是生理學家,但當身體變得非常熱時,很多事情都會發生,”說歡鬧。 「將血液轉移到皮膚會給系統帶來壓力,因為你將原本會被輸送到內臟的血液輸送到皮膚,以試圖提高皮膚的溫度。NWS 使用的近似計算並被廣泛採用,無意中淡化了嚴重熱浪的健康風險。
在最新的論文中,團隊將更新後的高溫指數應用於 1984 年至 2020 年間的前 100 名熱浪。 他們認為中西部是美國對生理危害最嚴重的高溫的所在地,而不是先前報導的南部。
眾所周知,中西部地區的土壤在最嚴重的熱浪期間是潮濕的,其中包括 1995 年 7 月發生的一次特別嚴重的熱浪? 這表明高濕度導致了 465 人死亡。
舊指數表明,人們的皮膚血流量會增加 90%,而新指數現在顯示,這更像是增加了 170%。 這是為陰涼處的人準備的。
由於熱浪已經成為美國與天氣相關的首要死亡原因,特別是老年人和必須在外工作的人,情況只會變得更糟,炎熱指數是一個重要的衡量標準。
“200°F [93°C] 的高溫指數是可生存的上限,”說歡鬧。 「但現在我們已經有了在這些條件下發揮作用的人類體溫調節模型,它對美國和整個地球未來的宜居性實際上意味著什麼?我們正在研究一些可怕的事情。 ”
這項研究發表於環境研究快報。