Indice de chaleur

L’indice de chaleur est basé sur la capacité du corps humain à refroidir la peau par la production de sueur. Celle-ci s'évapore dans l'air ce qui nécessite de l'énergie qui est prise au milieu et baisse la température de la couche limite touchant à la peau, donnant une sensation de fraîcheur. Quand l'humidité relative de l'air augmente, l'évaporation se fait moins bien et donne une sensation subjective de chaleur accrue. La formule fut développée en degrés Fahrenheit et il faut donc faire la conversion vers cette unité si les données sont en Celsius. Elle calcule par exemple que la température de 32 °C (89,6 °F) avec 80 % d'humidité relative serait équivalente à 41 °C (105,8 °F) avec une humidité de 20 % (voir tableau). De même, si la température et la température d'index de chaleur sont de 32 °C (89,6 °F), l'humidité relative implicite est de 38 %.

Cet indice ne doit pas être confondu avec le facteur humidex canadien qui utilise une autre formule pour quantifier le même effet.

En 1978, George Winterling, un météorologue à une station télévision en Floride, développe une formule pour essayer de quantifier l'effet de l'humidité sur la température perçue par le corps humain pour ses auditeurs dans cette région très humide. Il nomme cet indice « humiture »[1]. Cette information devient tellement populaire qu'un an plus tard, le National Weather Service (NWS) adopte le concept.

L’Heat Index du NWS, est tiré des travaux de Robert G. Steadman de 1979[3] - [4]. Comme le refroidissement éolien, l’indice de chaleur utilise comme hypothèse la masse et le volume, les vêtements portés, l'activité physique, la densité du sang, l'ensoleillement et l'exposition aux ultraviolets, ainsi que le vent, pour une personne moyenne dans des conditions normales[5]. Sa formule est calculée à partir des degrés Fahrenheit (°F) selon :

${\displaystyle \mathrm {HI} =c_{1}+c_{2}T+c_{3}R+c_{4}TR+c_{5}T^{2}+c_{6}R^{2}+c_{7}T^{2}R+c_{8}TR^{2}+c_{9}T^{2}R^{2}\ \,}$

Où

${\displaystyle \mathrm {HI} \,\!}$ = Indice de chaleur (°F)

${\displaystyle T\,\!}$ = température de l'air (°F)

${\displaystyle R\,\!}$ = humidité relative (0 à 100)

${\displaystyle c_{1}=-42{,}379,\,\!}$ ${\displaystyle c_{2}=2{,}049\,015\,23,\,\!}$ ${\displaystyle c_{3}=10{,}143\,331\,27,\,\!}$ ${\displaystyle c_{4}=-0{,}224\,755\,41,\,\!}$ ${\displaystyle c_{5}=-6{,}837\,83\times 10^{-3},\,\!}$ ${\displaystyle c_{6}=-5{,}481\,717\times 10^{-2},\,\!}$ ${\displaystyle c_{7}=1{,}228\,74\times 10^{-3},\,\!}$ ${\displaystyle c_{8}=8{,}5282\times 10^{-4},\,\!}$ ${\displaystyle c_{9}=-1{,}99\times 10^{-6}.\,\!}$

Comme les coefficients sont reliés à leur unité de température, les valeurs équivalentes en degrés Celsius doivent être donc obtenus par conversion.

Voici un tableau pour des températures et humidité typiques :

Cet indice n'est calculé que si la pression partielle de vapeur d'eau contenue dans l'air est égale ou dépasse 16 hPa car il est estimé que l'évaporation de la sueur est affectée de façon négligeable pour une humidité de l'air plus basse. À pression atmosphérique normale (autour de 1 013 hPa), ceci correspond à un point de rosée de 14 °C et un rapport de mélange de 0,01 (10 grammes de vapeur d'eau par kilogramme d'air sec)[3]. La formule n'est également valable que pour des valeurs égale ou dépassant une température de l'air de 27 °C, un point de rosée de 12 °C et une humidité relative de 40 %[6].

Plus la température est élevée, plus l’humidité relative de l'air doit être petite pour commencer à obtenir une augmentation de la température ressentie. Par exemple, à 27 °C, l'indice de chaleur donne la même chose que la température ambiante si l'humidité est de 45 % mais à 43 °C, il ne suffit que d'avoir une humidité relative de plus de 17 % pour que l'indice donne une température ressentie supérieure.

Comme l’humidex, l’indice de chaleur tient compte de la température de l'air et de l'humidité. Il comprend en plus des paramètres pour des valeurs moyennes à l'exposition de la peau au soleil, qui va augmenter sa température par rapport à l'air, et des vents qui aident à l'évaporation de la sueur et donc au rafraîchissement de la peau. Un indice plus complet est celui de la Température au thermomètre-globe mouillé.

L'exposition directe et prolongée au soleil peut augmenter les valeurs de l'indice de chaleur jusqu'à 8°C[7].

Image générée par le logiciel weeWX pour l'indice de chaleur dans sa page de rapport quotidien. La période où l'indice de chaleur est dans la zone d'alerte est en rouge.

Les observateurs amateurs qui possèdent une station météorologique personnelle peuvent alimenter des logiciels associés à leur instrument, ou des logiciels libres comme Weewx[8], qui permettent de générer des rapports graphiques de la variation des paramètres atmosphériques. Ceci permet entre autres de suivre la variation de l'indice de chaleur et un rehaussement peut être programmé qui rehausse la courbe lorsque le niveau d'alerte est dépassé. Les utilisateurs peuvent alors prendre des mesures de précaution pour la protection des personnes et des animaux.

Des sorties similaires sont disponibles dans les sites des services météorologiques nationaux, comme le National Weather Service, ou commerciales, comme Weather Underground, à partir des données des stations officielles.