ดัชนีความร้อนคือมาตราส่วนที่ใช้ในการวัดความรู้สึกของร่างกายเราในสภาพอากาศที่ต่างกัน
การรวมอุณหภูมิและความชื้นเข้ากับแบบจำลองทางสรีรวิทยาของมนุษย์ ดัชนีความร้อนช่วยให้เราสามารถอธิบายความเสี่ยงของสภาวะความร้อนสูงจัดได้อย่างสังหรณ์ใจมากกว่าการวัดด้านสิ่งแวดล้อมเพียงอย่างเดียว ตัวอย่างเช่น ร่างกายของเราต้องเผชิญกับความเครียดทางสรีรวิทยามากขึ้นมากในวันที่ 85 องศาฟาเรนไฮต์และมีความชื้น 70% มากกว่าวันที่ 85 องศาที่มีความชื้นเพียง 20% เนื่องจากความเย็นแบบระเหยของเหงื่อจะถูกขัดขวางเมื่ออากาศไหลผ่านผิวหนัง มีความชื้นมากอยู่แล้ว ดังนั้นดัชนีความร้อนในวันที่อากาศชื้นจะสูงขึ้นเพราะเราจะรับรู้ว่าอากาศร้อนขึ้น
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ดัชนีความร้อนถูกใช้เพื่ออธิบายความรุนแรงของคลื่นความร้อนและเตือนให้ประชาชนใช้มาตรการป้องกันที่จำเป็น ตัวเลขเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับผู้คนนับล้านที่ทำงานนอกสถานที่หรือไม่มีเครื่องปรับอากาศ แต่ผลการศึกษาใหม่ที่ ตีพิมพ์ใน Environmental Research Letters ชี้ให้เห็นว่าดัชนีความร้อนที่เราใช้นั้นประเมินอันตรายต่ำเกินไป
ในงาน ผู้เขียน David Romps และ Yi-Chuan Lu เสนอดัชนีความร้อนที่ปรับปรุงแล้วและอธิบายว่าแบบจำลองปัจจุบันอาจล้มเหลวในการอธิบายเหตุการณ์ความร้อนในอดีตอย่างแม่นยำได้อย่างไร และความล้มเหลวในการจับภาพอันตรายที่เกิดจากสภาพอากาศที่รุนแรงมากขึ้นได้อย่างไร แห่ง ศตวรรษที่21
เราได้พูดคุยกับ Romps นักวิทยาศาสตร์ของคณะในแผนก Climate and Ecosystem Sciences ของ Berkeley Lab และศาสตราจารย์ด้าน Earth and Planetary Science ที่ UC Berkeley เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษานี้และรับความคิดอย่างมืออาชีพว่าดัชนีความร้อนเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการเข้าพักอย่างไร ปลอดภัยในโลกร้อน
ถาม: ดัชนีความร้อนคำนวณอย่างไร และบอกอะไรเราว่าการอ่านค่าอุณหภูมิและ/หรือความชื้นของอากาศเพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำได้
ตอบ: ดัชนีความร้อนคืออุณหภูมิที่ระดับความชื้นอ้างอิง ซึ่งมนุษย์จะรู้สึกเหมือนกับอุณหภูมิและความชื้นที่แท้จริง เนื่องจากโดยทั่วไปความชื้นจะสูงกว่าค่าอ้างอิงในช่วงคลื่นความร้อน ดัชนีความร้อนมักจะสูงกว่าอุณหภูมิเนื่องจากอากาศชื้นจะ “รู้สึก” ร้อนขึ้น
ดัชนีความร้อนได้มาจากบทความที่ยอดเยี่ยมซึ่งตีพิมพ์โดย Robert Steadman ในปี 1979 Steadman เป็นนักฟิสิกส์และศาสตราจารย์ในภาควิชาสิ่งทอและเสื้อผ้าที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโคโลราโด ในรายงานฉบับนั้น Steadman เขียนสมการที่ควบคุมอุณหภูมิของแกนกลางของมนุษย์ มนุษย์มีความสามารถที่โดดเด่นในการรักษาอุณหภูมิแกนกลางไว้ที่ 37 องศาเซลเซียส (98.6 ฟาเรนไฮต์) เพื่อให้บรรลุผลนี้ มนุษย์ใช้ทั้งพฤติกรรม (เช่น การเลือกเสื้อผ้าหรืออยู่ในที่ร่ม) และสรีรวิทยา (เช่น ปรับการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง)
Steadman คำนวณสภาวะทางพฤติกรรมและสรีรวิทยาในอุดมคติของมนุษย์โดยพิจารณาจากอุณหภูมิและความชื้นของอากาศ จากนั้น เขาสามารถคำนวณดัชนีความร้อน ซึ่งเป็นอุณหภูมิ (ที่ระดับความชื้นอ้างอิง) ที่จะสร้างการตอบสนองทางพฤติกรรมและทางสรีรวิทยาเช่นเดียวกับอุณหภูมิและความชื้นจริง นี่คือเหตุผลที่เราเรียกดัชนีความร้อนว่า “รู้สึกเหมือน” อุณหภูมิ: บุคคลจะรู้สึกเหมือนกันในแง่ของการเลือกเสื้อผ้าแบบเดียวกันและมีการตอบสนองแบบเดียวกันของระบบหัวใจและหลอดเลือด
ถาม: แบบจำลองดัชนีความร้อนในปัจจุบันมีปัญหาอะไรบ้าง?
ตอบ: อย่างที่บอก ดัชนีความร้อนของ Steadman อิงจากแบบจำลองของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันคือแบบจำลองของการควบคุมอุณหภูมิของมนุษย์ (วิธีที่มนุษย์ควบคุมอุณหภูมิแกนของมัน) ที่อุณหภูมิและความชื้นสูง แบบจำลองของ Steadman ดูเหมือนจะแตกเพราะปริมาณไอน้ำบนผิวหนังของมนุษย์ที่แบบจำลองทำนายไว้นั้นละเมิดกฎของฟิสิกส์ ในปีพ.ศ. 2522 เรื่องนี้ไม่ใช่ปัญหาใหญ่เพราะไม่ค่อยพบอุณหภูมิและความชื้นสูง อย่างไรก็ตาม ด้วยภาวะโลกร้อน เรากำลังเผชิญกับสถานการณ์ที่ไม่สามารถกำหนดดัชนีความร้อนได้
เมื่อเราพยายามทำความเข้าใจว่าเหตุใดแบบจำลองของ Steadman จึงพัง เราพบว่าสมการกำลังพยายามบอกบางสิ่งง่ายๆ แก่เรา พวกเขาบอกว่าเหงื่อควรหยดจากผิวหนัง วิธีที่ Steadman จัดเรียงสมการนั้น ไม่มีทางที่เหงื่อจะหยดออกจากผิวหนัง ดังนั้นแบบจำลองจึงพัง เมื่อเราเข้าใจสิ่งนี้ เราก็สามารถปรับสมการเล็กน้อย จากนั้นจึงขยายดัชนีความร้อนไปยังอุณหภูมิและความชื้นที่สูงขึ้นโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เราพบคือดัชนีความร้อนจะเติบโตอย่างรวดเร็วในสภาวะที่ร้อนและชื้นมากขึ้น ซึ่งมีความหมายอย่างมากต่อการที่นักอุตุนิยมวิทยาสื่อสารความเสี่ยงจากคลื่นความร้อน
เนื่องจากดัชนีความร้อนของ Steadman ไม่ได้กำหนดไว้ที่ความร้อนและความชื้นสูง National Weather Service (NWS) จึงใช้ค่าประมาณของดัชนีความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง NWS นำตารางค่าที่จัดทำโดย Steadman จัดทำตารางไว้ในกระดาษปี 1979 ของเขา และใส่พหุนามที่ซับซ้อนและใหญ่เข้าไปด้วย สิ่งนี้ทำให้ NWS สามารถคาดการณ์ดัชนีความร้อนได้ในบริเวณที่ไม่ได้กำหนดไว้ น่าเสียดายที่ค่าที่คาดการณ์ไว้เหล่านี้ไม่มีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และอย่างที่เราค้นพบนั้นค่อนข้างผิด
ถาม: คุณพบอะไรเมื่อคุณดูข้อมูลสภาพอากาศในอดีตโดยใช้ดัชนีความร้อนใหม่ของคุณ
ตอบ: เราดูข้อมูลสภาพอากาศในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี 1984 ถึง 2020 และระบุคลื่นความร้อนที่รุนแรงที่สุดจากมุมมองของมนุษย์โดยใช้ดัชนีความร้อนแบบขยาย ตรงกันข้ามกับที่เราคาดไว้ เราพบว่าคลื่นความร้อนที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นในมิดเวสต์ ไม่ใช่ในภาคใต้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คลื่นความร้อน 2 อันดับแรกระหว่างปี 1984 ถึง 2020 เกิดขึ้นที่มิดเวสต์ในเดือนกรกฎาคม 2011 และกรกฎาคม 1995 เหตุการณ์ปี 1995 คร่าชีวิตผู้คนไปหลายร้อยคนในชิคาโก
บทความในหนังสือพิมพ์ที่ครอบคลุมเหตุการณ์เหล่านี้รายงานดัชนีความร้อนที่คำนวณโดย National Weather Service โดยใช้การประมาณค่าพหุนาม สิ่งที่เราพบคือดัชนีความร้อนที่รายงานในขณะนั้นไม่ถูกต้อง ที่ความสูงของคลื่นความร้อนเหล่านั้น NWS ประเมินดัชนีความร้อนต่ำไปมากถึง 20 องศาฟาเรนไฮต์ เรื่องนี้สำคัญเพราะดัชนีความร้อนอิงตามแบบจำลองการควบคุมอุณหภูมิของมนุษย์ ดังนั้นดัชนีความร้อนที่สูงกว่า 20 F จึงสอดคล้องกับสภาวะความเครียดทางสรีรวิทยาที่มากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น ดัชนีความร้อน 135 F หมายถึงการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังสูงกว่าปกติสองเท่า แต่ดัชนีความร้อนที่ 155 F หมายถึงการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังสูงกว่าปกติถึง 10 เท่า ทำให้เกิดความเครียดมหาศาลในระบบหัวใจและหลอดเลือด และใกล้ถึงขีดจำกัดทางสรีรวิทยา
ถาม: แนวทางใหม่เกี่ยวกับดัชนีความร้อนจะช่วยให้เราเตรียมพร้อมสำหรับ “ความปกติใหม่” ของคลื่นความร้อนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือไม่
ตอบ: น่าเสียดายที่สภาพอากาศของโลกไม่มี “ปกติใหม่” มนุษย์ได้เผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลในอัตราที่เติบโตขึ้นอย่างเท่าทวีคูณในช่วงสองศตวรรษที่ผ่านมา และทั่วโลก เรากำลังเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างรวดเร็วกว่าที่เคยเป็นมา เนื่องจากอุณหภูมิของโลกเป็นสัดส่วนโดยประมาณกับปริมาณคาร์บอนฟอสซิลทั้งหมดที่เราเผา เราจึงเพิ่มอุณหภูมิในอัตราที่เร็วขึ้นกว่าที่เคย สิ่งนี้หมายความว่าประสบการณ์ส่วนตัวของเราเกี่ยวกับคลื่นความร้อนจะล้าสมัยอย่างรวดเร็ว และเราต้องพึ่งพาแบบจำลองเพื่อคาดการณ์ว่าคลื่นความร้อนในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าจะรู้สึกอย่างไร และนั่นคือจุดที่ดัชนีความร้อนที่ขยายเพิ่ม อาจมีบทบาทสำคัญที่สุดในการคาดการณ์ข้อจำกัดที่เข้มงวดในการทำงานกลางแจ้ง อัตราการรักษาในโรงพยาบาลที่เพิ่มขึ้น และสถานที่และช่วงเวลาของปีที่ใช้เวลานอกบ้านอาจถึงแก่ชีวิตในทศวรรษหน้า แน่นอน เราควรหลีกเลี่ยงผลลัพธ์เหล่านี้ทั้งหมดจะดีกว่า และขั้นตอนที่จำเป็นในการทำเช่นนั้นก็ชัดเจนและเรียบง่าย: เราต้องหยุดการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษาใหม่ โปรดอ่านข่าวประชาสัมพันธ์จาก UC Berkeley
งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากกรมวิทยาศาสตร์พลังงาน
