关于热射病的危害、治疗之类的各位医疗大V都讲的很清楚了,我作为城市气候的研究人员从气象学的角度讲讲热射病的环境背景和监测以及预防吧。
气温?体感温度?怎么衡量“热”度?
热射病简单来说,就是环境过于热,人体不能降温,导致健康受到影响。一般我们都用气温来衡量环境热的程度,但是具体到人们的感受来说,气温可能就不太“准确”了。气象部门测量气温是有一定的标准的,比如说在百叶箱里避免阳光直射,气象站周围要开阔而且有草地等等。这样要求的好处是,不同地点采取同样标准测量得到的气温值是互相可以比较的,那么如果今天北京的气温比上海高,我们就可以说北京更热。然而这样测量的坏处就是,人不可能像温度计一样一直待在百叶箱里,标准测量的气温和人体感受的温度可能并不一样。
我出生在祖国的大西北,在南京读的大学。我在南京的时候,经常感觉到天气很热,但是看天气预报的温度,感觉和家乡也差不了多少。这其中的差异主要在于,我的家乡非常干燥,出汗以后很快风干,所有体温并不会上升很高;而南京湿度很大,简单说就是闷热,汗出不来,出来也干得很慢,这样体感会觉得很热。除了空气湿度外,风速、太阳光照等都可以影响人的感受,比如同样的气温下,如果刮点小风你会感觉到很舒适,或者站在荫凉下也会不那么热。所以说,单纯地用气温衡量人们感受到的温度是不够的。
什么是WBGT
气象学上除了气温以外,还有很多物理量可以用来衡量热的程度,其中湿球黑球温度(Wet Bulb Globe Temprature)经常被用来衡量人体的热应激风险。湿球黑球温度简称WBGT,是综合考虑了气温、风速、空气湿度、辐射热的物理量。简单来说,如果WBGT达到人体温的高度(大约37摄氏度),那么人体就难以排出汗液自行降温,就会有很高的健康风险。在工业上,WBGT经常被用来高温车间的预警指标。以美国为例,WBGT已经成为高温工作预警的指标。美国陆军规定,当WBGT高于90华氏度(约32.2摄氏度),工作人员就应该避免工作完全休息。随着城市规模的扩大和全球变暖日益加剧,WBGT也成为人们研究城市热效应、热应激的重要指标。
WBGT的测量
WBGT一般由专门的仪器测量,这种仪器一般包括干球温度计、湿球温度计和黑球温度计,这也是WBGT名称的由来。当然,WBGT也可以由其他的仪器探测各种物理量,然后再计算实时的WBGT。WBGT的实时监测目前主要应用于工业劳动防护,比如上文提到的高温车间预警。
WBGT的模拟、预测
作为气象工作者,除了测量以外,最关注的就是预测了。如同一般的气候要素,WBGT也是可以模拟并且预测的,但是它也有自己独特的地方。正如我上文提到的,WBGT的模拟不仅仅需要考虑气温,还需要考虑空气湿度、风速、太阳辐射等物理量,所以会较一般的气象模型更加复杂。比如说城市里小范围的城市绿地、小水塘和城市的硬化道路之间会有显著的体感温度区别,所以需要分别考虑;再比如说,建筑和树木都会产生阴影,而树木和建筑物的阴影也有不同的辐射性质。
一般而言,在研究城市气候时,研究者可以利用计算流体力学(CFD)模型或者高分辨率的数值天气预报模型(NWP,比如WRF)进行高分辨率的城市天气/气候模拟。比利时法兰德斯技术研究所(VITO)于2015年开发出了一种专门的城市气候模型UrbClim,可以快速、准确地模拟出百米尺度的城市气象要素,较同类模型(比如WRF)计算快一百倍左右。同时此模型不依赖当地的气象观测数据,所以可以快速地对世界各个城市进行计算。目前已经应用于世界范围内上百个城市的气候模拟,而国家气候中心和天津气候中心也引进了相关技术。
WBGT模拟的应用
依托UrbClim气候模型,研究者们可以模拟计算高达1m分辨率的WBGT分布,甄别出城市中热效应较强的区域,提前采取气候应对措施,比如扩展城市绿地、营造遮阳设施、改变硬化地面等,降低城市热效应。于此同时,研究者也可以将普通的天气预报数据用于WBGT模拟,从而预测未来几天内的WBGT情况,可以有针对性地发布热浪预警、取消特定户外活动、规划活动路径(如长跑、快递)等等,避免热射病的发生。
作为普通人,我们应当留意气象部门发布的预警,同时在比较热的日子里减少户外活动,注意补充水分,避免阳光直射。气候变化是确确实实发生的,无论你承认与否。城市中小气候的变化可能更加复杂,希望随着技术的进步,人们可以找到合适的策略来应对者一前所未有的挑战。
参考文献:
De Ridder, Koen, Dirk Lauwaet, and Bino Maiheu. “UrbClim–A fast urban boundary layer climate model.”Urban Climate12 (2015): 21-48.
García-Díez, Markel, et al. “Advantages of using a fast urban boundary layer model as compared to a full mesoscale model to simulate the urban heat island of Barcelona.”Geoscientific Model Development9.12 (2016): 4439-4450.
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:Yang Shu
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