สูตร

วิธีการมาตรฐานในการคำนวณลมหนาวคือดัชนีอุณหภูมิลมหนาวของ NWS ซึ่งพัฒนาขึ้นผ่านการทดลองทางคลินิกและการสร้างแบบจำลองการสูญเสียความร้อน สมการนี้จะประมาณว่าอากาศรู้สึกหนาวเพียงใดบนผิวหนังของมนุษย์โดยพิจารณาจากอัตราที่ลมพัดพาความร้อนออกจากร่างกาย ในการใช้สูตรนี้ อุณหภูมิที่ป้อนต้องเป็นองศาฟาเรนไฮต์และความเร็วลมต้องเป็นไมล์ต่อชั่วโมง สมการทางคณิตศาสตร์คือ: WC = 35.74 + 0.6215T - 35.75(V^0.16) + 0.4275T(V^0.16) ในนิพจน์นี้ WC คือดัชนีลมหนาว T คืออุณหภูมิอากาศ และ V คือความเร็วลม เลขยกกำลัง 0.16 ถูกกำหนดขึ้นเพื่อแสดงถึงการสูญเสียความร้อนจากการพาความร้อนของร่างกายมนุษย์ขณะเดินที่ความเร็วประมาณ 5 กม./ชม. (3.1 ไมล์ต่อชั่วโมง) ได้อย่างแม่นยำที่สุด

ตัวอย่าง

ในการคำนวณลมหนาวสำหรับอุณหภูมิอากาศ -6.7 °C และความเร็วลม 24.1 กม./ชม. (15 ไมล์ต่อชั่วโมง) ขั้นแรกให้หาปัจจัยความเร็วลมโดยยกกำลัง 15 ด้วย 0.16 ซึ่งจะได้ประมาณ 1.5422 ต่อไป ให้คำนวณส่วนประกอบของอุณหภูมิ: 0.6215 คูณด้วย 20 เท่ากับ 12.43 และ 0.4275 คูณด้วย 20 คูณด้วย 1.5422 เท่ากับ 13.186 จากนั้นคำนวณค่าคงที่ที่ต้องลบ: 35.75 คูณด้วย 1.5422 เท่ากับ 55.134 สุดท้าย รวมส่วนเหล่านี้เข้าในสมการเต็ม: 35.74 + 12.43 - 55.134 + 13.186 ผลลัพธ์ที่ได้คือดัชนีลมหนาวที่ -14.3 °C ซึ่งหมายความว่าการสูญเสียความร้อนจากผิวหนังของคุณเทียบเท่ากับการยืนอยู่ในอากาศอุณหภูมิ -14.3 °C โดยไม่มีลม

ความหมายของผลลัพธ์

  • สูงกว่า -28 °C ความเสี่ยงต่ำ
    ความหมาย มีความเสี่ยงต่ำที่จะเกิดอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็ง (frostbite) สำหรับคนส่วนใหญ่ในระหว่างกิจกรรมกลางแจ้งทั่วไป
    การดำเนินการ สวมใส่เสื้อผ้ากันหนาวมาตรฐานและสวมทับหลายชั้นเพื่อให้ร่างกายอบอุ่น
  • -35 ถึง -28 °C (-31 ถึง -19 °F) ปานกลาง
    ความหมาย ผิวหนังที่เปิดโล่งสามารถแข็งตัวและเกิดอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งได้ภายใน 30 นาทีที่สัมผัสอากาศ
    การดำเนินการ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผิวหนังทุกส่วนได้รับการปกปิดและสวมเสื้อผ้าชั้นนอกที่กันลม
  • -44 ถึง -36 °C (-47 ถึง -32 °F) สูง
    ความหมาย ความเสี่ยงของอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งนั้นมีนัยสำคัญ โดยอาจเกิดขึ้นได้ในเวลาเพียง 10 นาที
    การดำเนินการ จำกัดเวลาที่อยู่นอกบ้านและตรวจสอบปลายมือปลายเท้าบ่อยๆ ว่ามีอาการชาหรือไม่
  • -45 °C และต่ำกว่า อันตรายอย่างยิ่ง
    ความหมาย อาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งสามารถเกิดขึ้นได้กับผิวหนังที่เปิดโล่งในเวลา 5 นาทีหรือน้อยกว่า
    การดำเนินการ หลีกเลี่ยงการออกไปกลางแจ้งที่ไม่จำเป็นและหาที่พักพิงทันที
ช่วง สถานะ ความหมาย การดำเนินการ
สูงกว่า -28 °C ความเสี่ยงต่ำ มีความเสี่ยงต่ำที่จะเกิดอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็ง (frostbite) สำหรับคนส่วนใหญ่ในระหว่างกิจกรรมกลางแจ้งทั่วไป สวมใส่เสื้อผ้ากันหนาวมาตรฐานและสวมทับหลายชั้นเพื่อให้ร่างกายอบอุ่น
-35 ถึง -28 °C (-31 ถึง -19 °F) ปานกลาง ผิวหนังที่เปิดโล่งสามารถแข็งตัวและเกิดอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งได้ภายใน 30 นาทีที่สัมผัสอากาศ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผิวหนังทุกส่วนได้รับการปกปิดและสวมเสื้อผ้าชั้นนอกที่กันลม
-44 ถึง -36 °C (-47 ถึง -32 °F) สูง ความเสี่ยงของอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งนั้นมีนัยสำคัญ โดยอาจเกิดขึ้นได้ในเวลาเพียง 10 นาที จำกัดเวลาที่อยู่นอกบ้านและตรวจสอบปลายมือปลายเท้าบ่อยๆ ว่ามีอาการชาหรือไม่
-45 °C และต่ำกว่า อันตรายอย่างยิ่ง อาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งสามารถเกิดขึ้นได้กับผิวหนังที่เปิดโล่งในเวลา 5 นาทีหรือน้อยกว่า หลีกเลี่ยงการออกไปกลางแจ้งที่ไม่จำเป็นและหาที่พักพิงทันที

เมื่อใดควรใช้เครื่องคิดเลขนี้

ช่วงที่ถูกต้อง: สูตรลมหนาวใช้ได้กับอุณหภูมิที่เท่ากับหรือต่ำกว่า 10 °C และความเร็วลมที่สูงกว่า 4.8 กม./ชม. (3 ไมล์ต่อชั่วโมง)

ที่ความเร็วลมต่ำกว่า 4.8 กม./ชม. (3 ไมล์ต่อชั่วโมง) สูตรนี้จะไม่สามารถใช้ได้เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอากาศน้อยเกินไปที่จะเพิ่มการสูญเสียความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับอุณหภูมิที่สูงกว่า 10 °C ดัชนีความร้อนจะเป็นมาตรวัดความเครียดจากสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมกว่า

ลมหนาว (Wind chill) คือมาตรวัดผลกระทบของความเย็นที่ลมมีต่อพื้นผิวที่อบอุ่น โดยเฉพาะผิวหนังของมนุษย์ แม้อุณหภูมิอากาศจริงจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงความเร็วลม แต่การเคลื่อนที่ของอากาศจะเร่งการดึงความร้อนออกจากร่างกายผ่านการพาความร้อน ในสภาวะที่ลมสงบ ร่างกายจะสร้างชั้นอากาศอุ่นบางๆ เพื่อเป็นฉนวนใกล้ผิวหนัง ลมจะทำลายชั้นนี้ ทำให้ผิวหนังสัมผัสกับอากาศที่เย็นกว่ามากและเพิ่มความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บจากความเย็น การคำนวณนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับนักอุตุนิยมวิทยาและเจ้าหน้าที่ความปลอดภัยสาธารณะในการออกคำเตือนสภาพอากาศหนาวเย็นที่แม่นยำ การเข้าใจเรื่องลมหนาวช่วยให้บุคคลเตรียมพร้อมสำหรับกิจกรรมกลางแจ้ง เพื่อให้มั่นใจว่าพวกเขาสวมเสื้อผ้าที่เหมาะสมเพื่อป้องกันภาวะตัวเย็นเกิน (hypothermia) และอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็ง สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าลมหนาวมีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่สร้างความร้อนภายในเท่านั้น แม้ว่าลมอาจทำให้หม้อน้ำรถยนต์หรือท่อน้ำเย็นลงจนถึงอุณหภูมิอากาศโดยรอบได้เร็วขึ้น แต่ก็ไม่สามารถทำให้อุณหภูมิต่ำกว่าค่าที่อ่านได้จากเทอร์โมมิเตอร์จริง การปรับปรุงสูตรล่าสุดในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2001 ได้ใช้การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ขั้นสูงและการทดสอบกับอาสาสมัครที่เป็นมนุษย์เพื่อให้แน่ใจว่าดัชนีสะท้อนถึงอันตรายที่เกิดขึ้นกับใบหน้าของมนุษย์ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นได้อย่างแม่นยำ

เครื่องคำนวณที่เกี่ยวข้อง

คำถามที่พบบ่อย

อันตรายมักจะเริ่มขึ้นเมื่อดัชนีลมหนาวลดลงต่ำกว่า -28 °C ซึ่งผิวหนังที่เปิดโล่งสามารถแข็งตัวได้ใน 30 นาทีหรือน้อยกว่า เมื่อค่าลดลงไปอีกถึง -44 °C หรือต่ำกว่า ความเสี่ยงจะกลายเป็นระดับรุนแรง และอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งสามารถเกิดขึ้นได้ภายใน 5 นาที ปรึกษาคู่มือทางการแพทย์มืออาชีพเสมอหากคุณสงสัยว่ามีอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็ง

ลมหนาวมีผลเฉพาะกับสิ่งมีชีวิตที่ผลิตความร้อนภายในเพื่อรักษาอุณหภูมิให้สูงกว่าอากาศโดยรอบ วัตถุที่ไม่มีชีวิต เช่น เครื่องยนต์รถยนต์หรือท่อน้ำ จะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิอากาศจริงได้เร็วขึ้นเนื่องจากลม แต่จะไม่มีวันลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศโดยรอบนั้น เมื่อวัตถุมีอุณหภูมิเท่ากับอุณหภูมิภายนอกแล้ว ลมจะไม่มีผลในการทำให้เย็นลงอีกต่อไป

สูตรนี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อวัดอันตรายจากอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งและภาวะตัวเย็นเกินในสภาพอากาศหนาวเย็น จึงไม่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่สูงกว่า 10 °C สำหรับอุณหภูมิที่อุ่นกว่า นักอุตุนิยมวิทยาจะใช้ดัชนีความร้อน ซึ่งคำนวณผลกระทบร่วมกันของอุณหภูมิและความชื้นต่อความสามารถของร่างกายในการระบายความร้อนด้วยตนเอง

ดัชนีอุณหภูมิลมหนาวมาตรฐานของ NWS ไม่รวมความชื้น เนื่องจากความชื้นมีผลน้อยมากต่อการสูญเสียความร้อนในอากาศที่หนาวจัด ต่างจากดัชนีความร้อนที่อาศัยความชื้นอย่างมากในการคำนวณความเครียดจากความร้อน ลมหนาวมุ่งเน้นไปที่พลังการระบายความร้อนจากการพาความร้อนของอากาศที่เคลื่อนที่ผ่านผิวหนังเพียงอย่างเดียว

คุณไม่สามารถเกิดอาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งได้หากอุณหภูมิอากาศจริงสูงกว่า 0 °C โดยไม่คำนึงถึงค่าลมหนาว อาการเนื้อเยื่อเยือกแข็งคือการแข็งตัวของเนื้อเยื่อผิวหนัง ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่อยู่ที่หรือต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ อย่างไรก็ตาม ภาวะตัวเย็นเกินยังคงเกิดขึ้นได้ในอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดเยือกแข็งหากบุคคลนั้นตัวเปียกหรือสวมเสื้อผ้าไม่เพียงพอ

ลมหนาวจะเร่งการดึงความร้อนออกจากผิวหนังโดยการทำลายชั้นอากาศอุ่นบางๆ ที่ล้อมรอบร่างกายตามธรรมชาติ เมื่อชั้นฉนวนนี้ถูกพัดพาไป อุณหภูมิของผิวหนังจะลดลงอย่างรวดเร็วเข้าสู่อุณหภูมิอากาศโดยรอบ กระบวนการนี้จะเพิ่มอัตราการใช้พลังงานในขณะที่ร่างกายพยายามรักษาอุณหภูมิแกนกลางไว้