Analiza klimatskih naučnika sa Univerziteta u Kaliforniji, Berkli, otkriva da prividna temperatura, ili indeks toplote, koji su izračunali meteorolozi i Nacionalna meteorološka služba (NVS) kako bi ukazali na to koliko je toplo – uzimajući u obzir vlažnost – potcenjuje percipiranu temperaturu za najtoplije dane koje sada doživljavamo.

Ovo otkriće ima implikacije za one koji pate od ovih toplotnih talasa, jer je indeks toplote mera kako se telo nosi sa toplotom kada je vlažnost visoka, a znojenje postaje manje efikasno u našem hlađenju. Znojenje i crvenilo, gde se krv preusmerava na kapilare blizu kože kako bi se raspršila toplota, kao i odeća, glavni su načini na koje se ljudi prilagođavaju visokim temperaturama.

Veći indeks toplote znači da je ljudsko telo više pod stresom tokom ovih toplotnih talasa nego što zvaničnici javnog zdravlja mogu da shvate, kažu istraživači. NVS trenutno smatra da je indeks toplote iznad 103 opasan, a iznad 125 izuzetno opasan.

„Većinu vremena, indeks toplote koji vam daje Nacionalna meteorološka služba je prava vrednost. Samo u ovim ekstremnim slučajevima dobijaju pogrešan broj“, rekao je Dejvid Romps, profesor UC Berkli.

„Važno je kada počnete da mapirate indeks toplote nazad na fiziološka stanja i shvatite, oh, ovi ljudi su pod stresom do stanja veoma povišenog protoka krvi u koži gde se telo približava da ponestane trikova za kompenzaciju za ovu vrstu toplote i vlage. Dakle, bliže smo toj ivici nego što smo mislili da smo ranije.”

Model nije primenjiv na toplotne talase

Romps i diplomirani student Ji-Čuan Lu su detaljno opisali svoju analizu u radu koji je objavio časopis Environmental Research Letters.

Indeks toplote je 1979. osmislio tekstilni fizičar Robert Stedman, koji je napravio jednostavne jednačine za izračunavanje onoga što je nazvao relativnu “sparnost” toplih i vlažnih, kao i vrućih i sušnih uslova tokom leta. On je to video kao dodatak faktoru hladnoće vetra koji se obično koristi zimi da proceni koliko je hladno.

Njegov model je uzeo u obzir kako ljudi regulišu svoju unutrašnju temperaturu da bi postigli toplotnu udobnost pod različitim spoljašnjim uslovima temperature i vlažnosti – svesnom promenom debljine odeće ili nesvesnim prilagođavanjem disanja, znojenja i protoka krvi od jezgra tela do kože.

U njegovom modelu, prividna temperatura u idealnim uslovima – osoba prosečne veličine u senci sa neograničenom količinom vode – je to koliko bi se neko osećao toplo da je relativna vlažnost na ugodnom nivou, što je Steadman shvatio kao pritisak pare od 1.600 paskala.

Na primer, pri 70% relativne vlažnosti i 68 F – što se često uzima kao prosečna vlažnost i temperatura – osoba bi se osećala kao da je 68 F. Ali pri istoj vlažnosti i 86 F, osećala bi se kao 94 F.

Indeks toplote je od tada široko prihvaćen u Sjedinjenim Državama, uključujući i NVS, kao koristan pokazatelj udobnosti ljudi. Ali Steadman je ostavio indeks nedefinisan za mnoge uslove koji sada postaju sve češći. Na primer, za relativnu vlažnost od 80%, indeks toplote nije definisan za temperature iznad 31 C ili ispod 15 C. Danas temperature rutinski rastu iznad 32 C nedeljama u isto vreme u nekim oblastima, uključujući srednji zapad i jugoistok.

Da bi objasnili ove praznine u Stedmanovoj karti, meteorolozi su ekstrapolirali u ove oblasti da bi dobili brojeve koji su, rekao je Romps, tačni većinu vremena, ali nisu zasnovani na bilo kakvom razumevanju ljudske fiziologije.

“Nema naučne osnove za ove brojke”, rekao je Romps.

Poboljšavnje modela

On i Lu su odlučili da prošire Steadmanov rad tako da indeks toplote bude tačan na svim temperaturama i svim vlažnostima između nula i 100%.

„Prvobitna tabela je imala veoma kratak opseg temperature i vlažnosti, a zatim i prazan region gde je Stedman rekao da je ljudski model propao“, rekao je Lu. “Steadman je imao pravu fiziku. Naš cilj je bio da je proširimo na sve temperature kako bismo imali tačniju formulu.”

Jedan uslov pod kojim se Stedmanov model kvari je kada se ljudi toliko znoje da se znoj nakuplja na koži. U tom trenutku njegov model je pogrešno imao relativnu vlažnost na površini kože preko 100%, što je fizički nemoguće.

“U tom trenutku izgleda da se ovaj model slomio, ali to je samo model koji mu je rekao, hej, pusti da znoj kaplje sa kože. To je sve što je bilo”, rekao je Romps. „Samo neka znoj kapne sa kože”.

To i nekoliko drugih podešavanja Stedmanovih jednačina dali su prošireni indeks toplote koji se slaže sa starim indeksom toplote u 99,99% vremena, rekao je Romps, ali takođe tačno predstavlja prividnu temperaturu za režime izvan onih koje je Stedman prvobitno izračunao.

Kada je prvobitno objavio svoju temperaturnu skalu, smatrao je da su ovi režimi suviše retki da bi se o njima brinuo, ali visoke temperature i vlažnost postaju sve češće zbog klimatskih promena.

Revidirana jednačina indeksa toplote

Romps i Lu su ranije ove godine objavili revidiranu jednačinu indeksa toplote. U najnovijem radu oni primenjuju prošireni indeks toplote na prvih 100 toplotnih talasa koji su se desili između 1984. i 2020. Istraživači nalaze uglavnom manja neslaganja sa onim što je NVS izveštavao u to vreme, ali i neke ekstremne situacije u kojima je NVS toplotni indeks bio daleko.

Jedno iznenađenje je da je sedam od 10 fiziološki najstresnijih toplotnih talasa u tom vremenskom periodu bilo na Srednjem zapadu — uglavnom u Ilinoisu, Ajovi i Misuriju — a ne na jugoistoku, kako su meteorolozi pretpostavili. Najveća odstupanja između indeksa toplote NVS i proširenog indeksa toplote uočena su u širokom pojasu, od Velikih jezera južno do Luizijane.

“Nisam fiziolog, ali mnogo stvari se dešava telu kada postane stvarno vruće”, rekao je Romps. „Preusmeravanje krvi na kožu opterećuje sistem jer izvlačite krv koja bi inače bila poslata u unutrašnje organe i šaljete je na kožu kako biste pokušali da povećate temperaturu kože. Približna kalkulacija koju koristi NVS i koja je široko prihvaćena, nenamerno umanjuje zdravstvene rizike od teških toplotnih talasa.”