Pakkasen purevuus

Pakkasen purevuus eli tuulen hyytävyys kertoo, miltä lämpötilan ja tuulen yhteisvaikutus tuntuu ihmisen iholla. Lämmön siirtyminen iholta ympäröivään ilmaan on sitä suurempaa, mitä kylmempää ulkoilma on, ja tuuli nopeuttaa lämmön häviämistä. Sen sijaan ilman kosteudella ei pakkasoloissa ole oleellista merkitystä kylmyyden aistimiseen. Ilmiöstä käytetään myös nimeä viimaindeksi (engl. Wind chill index, WCI).

Pakkasen purevuus tuulen indeksinä

Vanha kaava

Alkujaan majuri Paul Siple ja maantieteilijä Charles Passel tutkivat tätä 1940-luvulla Etelämantereella laittamalla vettä muoviastiaan, ja mittaamalla aikaa joka kuluu sen jäätymiseen. Samalla on mitattu ilman lämpötila ja tuulen nopeus. He kehittivät tiedoista kaavan pakkasen purevuudelle .

$WCT = 0.045 *[ 5.49*\sqrt{V}+5.81-0.56*V]*(1.8*T-59.4)+33\!$

Kaavassa WCT on pakkasen purevuus, V on tuulen nopeus metreinä sekunnissa ja T on ilman lämpötila asteina Celsiusta.

Yksinkertaistettu vanha kaava

Siplen kirjasarjassa 90° South vuodelta 1959 mainitaan Etelämantereella käytössä ollut kaava

$K_0=(\sqrt(V*100+10.45-V)) * (33-T_a)$

missä K₀= pakkasen purevuusindeksi, V tuulen nopeus M/s ja T_a lämpötila celsiusasteina Tämä purevuus­indeksi osoittaa iholta ulos virtaavan lämpömäärän kilo­kaloreina neliö­metriä kohti (kcal/m².

Käytännössä tämän indeksiluvun (WCT) sijasta käytetään pakkasen purevuuden mittana usein sitä lämpötilaa, jossa tämä indeksi saisi saman arvon tuulen nopeuden ollessa nolla.

Uusi kaava

Siplen-Passelin kaava oli käytössä noin 50 vuotta. Sen oikeellisuudesta keskusteltiin paljon, sillä muoviastia luultavasti käyttäytyy pakkasella eri tavalla kuin ihmisen iho. Yhdysvaltalaiset ja kanadalaiset tutkijat tekivät matemaattisia mallinnuksia ja myös kokeita vapaaehtoisilla koehenkilöillä, ja tutkimusten perusteella kehitettiin uusi kaava:.

$WCT = 13.12 + 0.6215 * T_{air}- 11.37*V^{0.16} + 0.3965 * T_{air}*V^{0.16} \!$

Kaavassa WCT on pakkasen purevuus, T on lämpötila asteina ja V on tuulen nopeus kilometreinä tunnissa 10 metrin korkeudella.

Ilmatieteen laitoksen sivuilla on myös interaktiivinen taulukko, jossa voi testata eri tuulen nopeuksia ja lämpötiloja. Ohjelmakoodia tutkimalla näkyy, että siellä käytetään seuraavaa kaavaa.

$WCT = 13.12 + 0.6215 * T_{air}- 13.956*V^{0.16} + 0.4867 * T_{air}*V^{0.16} \!$

Kaavassa WCT on pakkasen purevuus, V on tuulen nopeus metreinä sekunnissa ja T on ilman lämpötila asteina Celsiusta. Tämä kaava on käytännössä sama kuin kanadalaisten kaava, mutta nopeusyksiköt ovat erilaisia.

Tuulen nopeudet mitataan WMOn suosituksen mukaan 10 metrin korkeudella esteiden yläpuolella, ja muutetaan Kanadassa nopeudeksi kasvojen korkeudella kertomalla luvulla 2/3. Muilla korkeuksilla mitattuja tuulia voi käyttää pinnanläheisen tuulen arviointiin avoimella paikalla logaritmisen tuulilain avulla: tuulen nopeus on verrannollinen korkeuden logaritmiin. Auringon lämmittävää vaikutusta ei oteta huomioon kaavoissa.

Uusi kaava antaa huomattavasti pienempiä arvoja kuin vanha.

Pakkasen purevuus eli tuulen hyytävyys -15 lämpötilassa. Kaavojen vertailu.

Katso myös

• Helteen tukaluus Vastaavanlainen ilmiö, joka riippuu ilmankosteudesta ja lämpötilasta

Aiheesta muualla

• Ilmatieteen laitoksen pakkasen purevuus -taulukko
• Francis Massenin artikkeli tuulen hyytävyydestä. Kaava tällä sivulla on hieman erilainen kuin Ilmatieteen laitoksen kaava.
• Environment Canada's Wind Chill Calculator
• Wind chill calculation chart.
• Report on Wind Chill Temperature and Extreme Heat Indices. Pdf-tiedosto, 75 sivua.
• Pakkasen purevuus. Online-laskuri ja laskuri matkapuhelimeen suomeksi.
• Säätermien selityksiä ja laskentakaavoja