酷熱的盛夏已經到來,很多地區都迎來了高溫和降雨交替的天氣。無論是在東北還是南方,在盛夏時候的氣溫,相差其實沒有多少,但是經常出差的朋友們,估計都有過這樣的感覺,比如在高溫的數值差不多的時候,我們到沿海和內陸,體感溫度會有著非常強烈的差異,在沿海會有喘不上氣、悶熱無比的感覺,即使和內陸地區溫度相同,身處沿海的我們對於高溫的耐受度也要差很多。那麼,為什麼夏天,我們在溫度相同的情況下,空氣溼度大的沿海地區,給我們更熱的感覺呢?
人體的散熱系統
人類和其它高級的哺乳動物一樣,都是恆溫動物,這是在長期的自然進化過程中,所形成的高效機體生理調節機制。人們的身體由於每時每刻都在進行著生理活動,需要消耗相應的能量,其中很大一部分以代謝的形式,通過熱量的方式進行釋放。
在人的皮膚中,含有能夠感受外界環境因素及變化的眾多感受器,其中既有能夠感受觸碰的壓力感受器,能夠感受強烈刺激的痛覺感受器,也包括可以感受冷和熱的溫度感受器。對於比身體溫度高的外界環境,可以引發熱覺感受器。
當這些溫度感受器受到外界溫度條件的刺激,就會通過體溫調節中樞向大腦傳遞冷或者熱的信號,繼而影響和改變內分泌、骨骼、血管以及汗腺等組織和器官的活動狀態,從而調整身體放熱和散熱的過程和效率,最終使身體的溫度始終保持在一個相對穩定的水平,即36.3-37攝氏度左右。
人體皮膚表面汗液的蒸發,分為幾種情況,一種是無感蒸發,也就是基本感覺不到出汗時的水分蒸發,每天差不多有600-800毫升的蒸發量。當外界環境溫度達到25-30攝氏度時,一般情況下就會刺激到汗腺的分泌,在這個時候,出汗還不是主要的散熱方式,以熱輻射以及加熱身體周圍的空氣形成熱對流這兩種方式,依然占據散熱量的60%以上。而當環境溫度等於或者高於體溫時,熱輻射和熱對流的方式則無效了,這個時候人體就只能以出汗的方式進行散熱了。
人體散熱的速度,影響因素有很多,其中最主要的就是身體溫度與外界環境溫度之間的差值,皮膚的溫度相對於環境的溫度差值越大,人體的散熱速度就會越快。另外,空氣中水蒸氣的含量、空氣流動速率也對散熱效率起到較大的影響。
溼球溫度
相信一部分人還沒有聽說過這個名詞。我們平常在天氣預報中看到的、或者用溫度表測出來的溫度值,其實是空氣的真實溫度,也叫“乾球溫度”,這是衡量一個物體或者環境真實溫度的一個標量。
但是,在某些情況下,“乾球溫度”並不能完全體驗出人們對溫度的實際感受。就比如上面我們提出的問題,夏天在沿海空氣溼度大的地方,相同溫度下的體感溫度要比內地要炎熱得多。再比如,在夏天雷雨過後,天氣變得重新晴朗起來,我們會感到更熱,是一個道理。這個時候,需要創造一個與“乾球溫度”相區別的、能夠衡量體感溫度的標量,“溼球溫度”應運而生。
在氣象學中,“溼球溫度”表達的是當空氣中水蒸氣的含量達到飽和時,所對應的空氣溫度。從另一個方面理解,“溼球溫度”也可以代表在當前環境下,僅僅通過水分的蒸發,我們所能達到的一個最低溫度。
應用“溼球溫度”來衡量環境溫度時,我們不但可以了解環境的溫度,同時也考慮了溫度、風速、太陽輻射強度等因素,因為這些因素對水分的蒸發都起到至關重要的作用。通過溼球溫度,我們可以更加貼切地來描述身體對天氣、對周圍環境的感覺。所以,現在氣象學家們,越來越多地使用“溼球溫度”來表徵氣溫的變化對人體的影響。
這裡有幾個實驗數值,大家可以看一下,描述的是人體在相應的“溼球溫度”下,直接暴露在該環境中的耐受時間。比如,在“溼球溫度”在26-31攝氏度之間,超過30分鐘身體的壓力就會呈指數級增長;當超過31攝氏度的“溼球溫度”時,戶外鍛鍊頂多能堅持20分鐘;而超過32攝氏度的“溼球溫度”時,這個時間就會縮短至15分鐘。
用“溼球溫度”來解釋悶熱天氣
當空氣中的溼度較小時,身體排出的汗液,能夠以很快的速率進行蒸發,即使環境溫度超過身體的溫度,通過汗液仍然可以暢通地進行降溫,因此“乾熱”天氣下,身體一般情況下是能夠進行自我調節的。
但是,當空氣中的溼度逐漸增大,使得環境的“溼球溫度”超過35攝氏度時,情況將發生明顯變化。這個時候,皮膚表面的汗液蒸發的速率已經變得很小,新陳代謝過程中所產生的熱量,無論是通過熱輻射、熱對流還是汗液蒸發,幾個途徑都被幾乎“堵死”了,熱量從身體內部散不出去,從而使心臟、肺部以及血管的負擔加重,這個時候就感覺到悶熱無比。
所以說,環境“溼球溫度”以35攝氏度為界,一旦高於這個數值,對於人體來說就會帶來一定程度的威脅和危險。近年來,世界上出現超臨界的高“溼球溫度”現象越來越頻繁,影響範圍也越來越廣,比如,2010年所發生的俄羅斯“熱浪”,以及2003年發生的歐洲“熱浪”,當時的“溼球溫度”數值還低於29攝氏度,但即使這樣,也分別致使5.5萬人3.5萬人死亡。
此前,氣候學家們認為,地球上的“溼球溫度”不可能超過31.7攝氏度。不過,去年有研究機構通過大量的監測數據表明,這個原本認為的極限點,我們已經多次打破,僅在該項研究的兩個監測點上,就出現過多次超過35攝氏度“溼球溫度”的情況。
科學家們判斷,目前地球上經受極端“溼球溫度”高溫的區域,主要集中在南亞、中東沿海、美國西部等靠近海洋的區域,這些地方在夏季空氣溼度大,而且與高溫天氣極易疊加在一起。中國東南沿海在每年的7-8月份,也會出現這種問題,雖然程度沒有上述地區強烈,但這種天氣真的十分難熬。在全球氣候變暖、極端氣候事件發生頻率越來越高的現在,如果遇到“溼球溫度”很高的天氣,還是盡量減少戶外活動吧,及時、有效地做好防暑降溫工作
酷熱的盛夏已經到來,很多地區都迎來了高溫和降雨交替的天氣。無論是在東北還是南方,在盛夏時候的氣溫,相差其實沒有多少,但是經常出差的朋友們,估計都有過這樣的感覺,比如在高溫的數值差不多的時候,我們到沿海和內陸,體感溫度會有著非常強烈的差異,在沿海會有喘不上氣、悶熱無比的感覺,即使和內陸地區溫度相同,身處沿海的我們對於高溫的耐受度也要差很多。那麼,為什麼夏天,我們在溫度相同的情況下,空氣溼度大的沿海地區,給我們更熱的感覺呢?
人體的散熱系統
人類和其它高級的哺乳動物一樣,都是恆溫動物,這是在長期的自然進化過程中,所形成的高效機體生理調節機制。人們的身體由於每時每刻都在進行著生理活動,需要消耗相應的能量,其中很大一部分以代謝的形式,通過熱量的方式進行釋放。
在人的皮膚中,含有能夠感受外界環境因素及變化的眾多感受器,其中既有能夠感受觸碰的壓力感受器,能夠感受強烈刺激的痛覺感受器,也包括可以感受冷和熱的溫度感受器。對於比身體溫度高的外界環境,可以引發熱覺感受器。
當這些溫度感受器受到外界溫度條件的刺激,就會通過體溫調節中樞向大腦傳遞冷或者熱的信號,繼而影響和改變內分泌、骨骼、血管以及汗腺等組織和器官的活動狀態,從而調整身體放熱和散熱的過程和效率,最終使身體的溫度始終保持在一個相對穩定的水平,即36.3-37攝氏度左右。
人體皮膚表面汗液的蒸發,分為幾種情況,一種是無感蒸發,也就是基本感覺不到出汗時的水分蒸發,每天差不多有600-800毫升的蒸發量。當外界環境溫度達到25-30攝氏度時,一般情況下就會刺激到汗腺的分泌,在這個時候,出汗還不是主要的散熱方式,以熱輻射以及加熱身體周圍的空氣形成熱對流這兩種方式,依然占據散熱量的60%以上。而當環境溫度等於或者高於體溫時,熱輻射和熱對流的方式則無效了,這個時候人體就只能以出汗的方式進行散熱了。
人體散熱的速度,影響因素有很多,其中最主要的就是身體溫度與外界環境溫度之間的差值,皮膚的溫度相對於環境的溫度差值越大,人體的散熱速度就會越快。另外,空氣中水蒸氣的含量、空氣流動速率也對散熱效率起到較大的影響。
溼球溫度
相信一部分人還沒有聽說過這個名詞。我們平常在天氣預報中看到的、或者用溫度表測出來的溫度值,其實是空氣的真實溫度,也叫“乾球溫度”,這是衡量一個物體或者環境真實溫度的一個標量。
但是,在某些情況下,“乾球溫度”並不能完全體驗出人們對溫度的實際感受。就比如上面我們提出的問題,夏天在沿海空氣溼度大的地方,相同溫度下的體感溫度要比內地要炎熱得多。再比如,在夏天雷雨過後,天氣變得重新晴朗起來,我們會感到更熱,是一個道理。這個時候,需要創造一個與“乾球溫度”相區別的、能夠衡量體感溫度的標量,“溼球溫度”應運而生。
在氣象學中,“溼球溫度”表達的是當空氣中水蒸氣的含量達到飽和時,所對應的空氣溫度。從另一個方面理解,“溼球溫度”也可以代表在當前環境下,僅僅通過水分的蒸發,我們所能達到的一個最低溫度。
應用“溼球溫度”來衡量環境溫度時,我們不但可以了解環境的溫度,同時也考慮了溫度、風速、太陽輻射強度等因素,因為這些因素對水分的蒸發都起到至關重要的作用。通過溼球溫度,我們可以更加貼切地來描述身體對天氣、對周圍環境的感覺。所以,現在氣象學家們,越來越多地使用“溼球溫度”來表徵氣溫的變化對人體的影響。
這裡有幾個實驗數值,大家可以看一下,描述的是人體在相應的“溼球溫度”下,直接暴露在該環境中的耐受時間。比如,在“溼球溫度”在26-31攝氏度之間,超過30分鐘身體的壓力就會呈指數級增長;當超過31攝氏度的“溼球溫度”時,戶外鍛鍊頂多能堅持20分鐘;而超過32攝氏度的“溼球溫度”時,這個時間就會縮短至15分鐘。
用“溼球溫度”來解釋悶熱天氣
當空氣中的溼度較小時,身體排出的汗液,能夠以很快的速率進行蒸發,即使環境溫度超過身體的溫度,通過汗液仍然可以暢通地進行降溫,因此“乾熱”天氣下,身體一般情況下是能夠進行自我調節的。
但是,當空氣中的溼度逐漸增大,使得環境的“溼球溫度”超過35攝氏度時,情況將發生明顯變化。這個時候,皮膚表面的汗液蒸發的速率已經變得很小,新陳代謝過程中所產生的熱量,無論是通過熱輻射、熱對流還是汗液蒸發,幾個途徑都被幾乎“堵死”了,熱量從身體內部散不出去,從而使心臟、肺部以及血管的負擔加重,這個時候就感覺到悶熱無比。
所以說,環境“溼球溫度”以35攝氏度為界,一旦高於這個數值,對於人體來說就會帶來一定程度的威脅和危險。近年來,世界上出現超臨界的高“溼球溫度”現象越來越頻繁,影響範圍也越來越廣,比如,2010年所發生的俄羅斯“熱浪”,以及2003年發生的歐洲“熱浪”,當時的“溼球溫度”數值還低於29攝氏度,但即使這樣,也分別致使5.5萬人3.5萬人死亡。
此前,氣候學家們認為,地球上的“溼球溫度”不可能超過31.7攝氏度。不過,去年有研究機構通過大量的監測數據表明,這個原本認為的極限點,我們已經多次打破,僅在該項研究的兩個監測點上,就出現過多次超過35攝氏度“溼球溫度”的情況。
科學家們判斷,目前地球上經受極端“溼球溫度”高溫的區域,主要集中在南亞、中東沿海、美國西部等靠近海洋的區域,這些地方在夏季空氣溼度大,而且與高溫天氣極易疊加在一起。中國東南沿海在每年的7-8月份,也會出現這種問題,雖然程度沒有上述地區強烈,但這種天氣真的十分難熬。在全球氣候變暖、極端氣候事件發生頻率越來越高的現在,如果遇到“溼球溫度”很高的天氣,還是盡量減少戶外活動吧,及時、有效地做好防暑降溫工作