נוחות אקלימית
הנוחות האקלימית של האדם מוגדרת כטווח התנאים האקלימיים שבין הזעה הנגרמת מחשיפה לחום לבין צמרמורת הנגרמת מחשיפה לקור. כבר בשנת 1938 נודע על ידי חוקרים גרמניים כי על מנת להעריך את הנוחות האקלימית של גוף האדם יש להתחשב בהשפעה המשולבת של כלל הגורמים האקלימיים ולא בהשפעה של גורם אקלימי בודד כדוגמת טמפרטורת האוויר (הרחבה בפרק העוסק במרכיבי עומס החום).
היבטים פיזיולוגים עריכה
מבחינה פיזיולוגית, תחושת נוחות מתרחשת בזמן שנשלחים מינימום אותות עצביים על ידי קולטני חום שנמצאים בעור ובהיפותלמוס. הטמפרטורה הפנימית של האדם עומדת על 37°C בקירוב, אדם לבוש בזמן מנוחה יחוש תחושת נוחות כאשר טמפרטורת הסביבה הטבעית תהיה 25°C-20°C. טווח זה שומר את הגוף במצב של יציבות במאזן החום שלו ללא צורך בהשקעת מאמץ בחימום או קירור שלו. כאשר טמפרטורת הסביבה נמוכה מ-20°C, תגובתו הפיזיולוגית של הגוף תהיה כיווץ כלי הדם בפריפריה (כלי הדם הקרובים לעור) על מנת למנוע איבוד של חום דרכם. כאשר טמפרטורת הסביבה גבוהות מ-25°C גוף האדם יגיב בשתי דרכים עיקריות: הראשונה, הרחבה של כלי הדם בפריפריה ועל – ידי כך איבוד רב יותר של חום דרכם, דרך זו מתקיימת רק כאשר טמפרטורת העור נמוכה מ-35°C. הדרך השנייה והמשמעותית יותר, תהיה הגברת הקירור באידוי על ידי הזעה. קצב הקירור באידוי באמצעות הזעה תלוי ברמה של לחות האוויר (לחות גבוהה תצמצם את התנדפות הזיעה מהגוף ובכך תאט את התקררותו) ובמהירות הרוח לפיכך, במזג אוויר חם עם רוח יבשה יגדל קצב ההזעה מהגוף.
מרכיבי עומס החום ודרך החישוב שלהם עריכה
מודלים שונים מחשבים כיום את טווח הנוחות האקלימית של האדם, הבסיס למודלים הוא משוואת מאזן החום של גוף האדם המוצגת בדרך הבאה:
- M+W+R+C+ED+ERe+ESw+S = 0
(היחידות לכל הערכים במשוואה הן בוואט)
- M - שיעור המטבוליזם (יצור אנרגיה פנימית בתהליך העיכול וההתחמצנות של הגוף)
- W - התפוקה של העבודה הפיזית של הגוף
- R - מאזן הקרינה נטו של הגוף
- C - איבוד חום מהגוף על - ידי הולכה
- ED - איבוד חום על ידי דיפוזיה של אדי מים דרך העור
- Ere - סך כל שטפי החום הקשורים לחימום והוספה של אדי המים מהגוף לאוויר
- ESw - איבוד החום שנוצר על – ידי אידוי הזיעה משטח הפנים של העור
- S - שטף החום המאוחסן לחימום או קירור מסת הגוף
שטפי החום במשוואה יושפעו באופן ישיר מהמשתנים האקלימיים הבאים:
- טמפרטורת האוויר תשפיע על הערכים C, Ere
- לחות תשפיע על הערכים ED, ERe, ESw
- מהירות הרוח תשפיע על הערכים C, ESw
- טמפרטורת הקרינה תשפיע על הערכים R
הטמפרטורה אליה יגיב גוף האדם תושפע מהשקלול של ארבעת המשתנים האקלימיים האלו ומהשפעתם אחד על השני. ניתן לומר לדוגמה, כי בזמן שהייה בצל כאשר מהירות הרוח נמוכה, טמפרטורת הקרינה תהיה בעלת חשיבות דומה לטמפרטורת האוויר בחישוב מאזן החום של האדם. לעומת זאת, ביום בו עוצמת הרוח תהיה חזקה, לטמפרטורת הקרינה תהיה השפעה נמוכה וטמפרטורת האוויר תשפיע יותר על שיעור העלייה בחילוף החום של הגוף עם הסביבה. בעת שהייה במקום חשוף לשמש ובזמן שמהירות הרוח אינה חזקה, טמפרטורת הקרינה תהיה הגורם העיקרי והמשפיע ביותר על תחושת עומס החום של האדם.
מדדים לחישוב תנאי הנוחות האקלימית עריכה
Predicted Mean Vote - PMV הוצג לראשונה ב 1970 על ידי החוקר הדני Fanger, נועד לחשב את הנוחות האקלימית בתוך בניינים, המדד הותאם בהמשך לשימוש בתנאי חוץ. מדד זה מקובל ביותר בקרב ביו-קלימטולוגים והוא מחשב את תנאי האקלים (קרינה, טמפרטורת האוויר, לחות האוויר ומהירות הרוח) בסביבה נתונה כפי שאלו משפיעים על גוף האדם ובהתחשב בסוג הביגוד ובפעילות המטבולית.
ערכי עומס החום שמתקבלים בממד זה נעים בין 2.5 ומעלה לציון עומס חום כבד ו (2.5-) ומטה לציון עומס קור כבד, טווח הנוחות של האדם מתקבל בין 0.5 ל (0.5-). יתרונה של שיטת ה PMV טמון בכך שהיא משקללת את השפעת קרינת השמש וזרימת הרוח על הנוחות התרמית ומאפשרת להשוות בין תנאי הנוחות בנקודות מדידה שונות. חסרונה של השיטה נובע מכך שהיא אינה נותנת תיאור מספק של השפעת תנאי האקלים על התהליכים הפיזיולוגים וויסות החום בגוף האדם. כך לדוגמה, יוצא שחישובם של טמפרטורת העור ושיעור ההזעה, יתבסס רק על פי מצב הפעילות הפיזית של האדם, ללא התחשבות בהשפעתם של תנאי האקלים כגון קרינה ורוח על משתנים אלו.
מדד נוסף לחישוב נוחות אקלימית הוא מדד Physiological Equivalent Temperature - PET המשקלל את תנאי מזג האוויר המשולבים של טמפרטורת הקרינה, טמפרטורת האוויר, הלחות היחסית ומהירות הרוח כפי שהם נמדדים בסביבה הפתוחה, ומשווה אותם לטמפרטורה שחש אדם הנמצא בחדר מוצל בו טמפרטורת הקרינה שווה לטמפרטורת האוויר, מהירות הרוח היא 0.1 מ/ש ולחץ אדי המים בו הוא hPa12.
מדד זה מתבסס על מודל (Munich energy balance model for individuals (MEMI.
יתרונו של המדד הוא בכך שהתוצאות שלו מוצגות ביחידות טמפרטורה מוכרות (מעלות צלזיוס), דבר המאפשר הבנה נוחה יותר שלו על ידי כלל הציבור. תחושת הנוחות במדד זה מחולקת באופן הבא:
| ערך PET | דרגת נוחות אקלימית |
|---|---|
| מתחת ל־4 | עומס קור קיצוני |
| 4–8 | עומס קור כבד |
| 9–13 | עומס קור בינוני |
| 14–18 | עומס קור קל |
| 19–23 | תנאי נוחות |
| 24–29 | עומס חום קל |
| 30–35 | עומס חום בינוני |
| 36–41 | עומס חום כבד |
| מעל ל־41 | עומס חום קיצוני |
מדד נוסף הוא מדד עזרה זהר אשר נפוץ בשימוש בשירות המטאורולוגי הישראלי ובצה"ל. מדד זה מחשב את הנוחות האקלימית על פי שקלול של טמפרטורת האוויר היבשה וטמפרטורת האוויר הלחה. הטמפרטורה היבשה היא זו המוכרת לנו מתחזית מזג האוויר ואילו הטמפרטורה הלחה היא הטמפרטורה אליה מתקרר האוויר באמצעות האידוי (קירור באידוי).
מדד עזרה זהר מחולק ל 6 ערכי עומס חום לפי הסדר הבא:
- פחות מ-22: ללא עומס חום
- 22 – 24: עומס חום קל
- 24 – 26: עומס חום מתון
- 26 – 28: עומס חום בינוני
- 28 – 30: עומס חום כבד
- מ-30 ומעלה: עומס חום כבד מאד
