“炎热指数”是怎么计算出来的？

Posted 2023-04-22

【炎热指数是一个理解湿热对人体的影响的极为重要的度量方式】

1高温热浪判别指标及分级标准介绍

1.1、高温热浪判别指标

在世界各国气象部门对热浪研究的基础上，根据热浪所具有的气温异常偏高（或为高温闷热）及通常要持续一段时间这两个特征，从高温闷热对人体健康影响的角度出发，研究设计了综合表征炎热程度和过程累积效应的热浪指数，并以此作为热浪的判别指标。热浪指数的计算公式如下：

式中，为当日的炎热指数，其代表了人体对气象环境的舒适感，为炎热临界值，大于其值表示感觉炎热，为当日之前第日的炎热指数，为当日之前第日距当日的日期数。

炎热指数的计算

在对热浪的判别时，我们使用了炎热指数作为评价气象环境对人体舒适感影响的综合气象指标。传统的炎热指数（）的计算公式如下：

式中，为环境温度（℃），为空气相对湿度。

炎热指数由于引入了相对湿度因子，其对高温高湿天气使人体所产生的异常闷热感觉进行了较为恰当的表征。但对于我国北方地区常出现的高温干热天气，计算得到的炎热指数值往往较低。我们认为当空气相对湿度较低时，温度是影响人体舒适程度的主要因子。在这种条件下，相同温度不同相对湿度的气象条件对人体产生的影响是基本等效的。基于以上考虑，我们对传统的炎热指数计算公式进行了调整：约定当相对湿度小于60%时，均以60%作为相对湿度的常数项带入炎热指数计算公式。这样可使高温干热的天气也会得到较大的炎热指数，从而可将炎热指数作为高温的判别指标基本等效的衡量高温干热和高温闷热对人体健康的影响。调整后用于热浪判别的炎热指数计算公式如下：

炎热临界值的确定

热浪指数公式中的炎热临界值，主要是作为判断是否为高温炎热天气。当炎热指数大于该临界值时，表示当日已达到高温炎热级别，应开始计算热浪指数。

我国地域幅员辽阔，不同地区气候背景的差异决定了人们对高温的耐受力也会存在较大的不同。因此，对炎热临界值的确定不能全国使用统一的量值，而应考虑地域上的差异。我们的具体做法为：首先利用当地1996-2005年5-9月逐日气象资料，计算其中最高温度大于33℃样本的炎热指数，并将该炎热指数序列作升序排列，选取第50分位数作为当地的炎热临界值。分位数的计算采用下面的经验公式：

式中， 为第个分位值，为升序排列后的炎热指数样本序列，为分位数（这里取0.50），为序列总数，为第个序列数。

§1.2、炎热等级分级标准

为衡量不同气象条件对社会经济和人体健康影响的不同程度，我们根据热浪指数的大小对热浪进行了分级。热浪分为三级，分别为轻度热浪、中度热浪和重度热浪。分级标准如下：

2程序说明

高温热浪指标计算软件包含两个fortran程序：cal_et_value.for和heatwave_fst.for。其中，cal_et_value.for为计算单站炎热临界值程序，heatwave_fst.for为单站热浪等级预报程序。两个程序均以子程序形式编写，可在用户程序中直接调用。

1、cal_et_value.for

（1）程序功能：

程序根据输入的单站日极端最高温度、日平均相对湿度资料，计算样本序列逐日的炎热指数，并对炎热指数序列进行升序排列后，计算第50分位数值以此作为炎热临界值，最后将计算结果返回调用程序。

（2）调用方式

Call  cal_et_level（temp_data，rh_data，abnormal_value，num_date，et_value）

主要参数说明：

temp_data：输入数组，存放日极端最高温度样本序列。

rh_data：输入数组，存放日平均相对湿度样本序列。

num_date：输入参数，定义样本序列长度。

abnormal_level：输入参数，定义输入数组中异常值的取值。

et_value：返回参数，存放计算得到的炎热临界值。

（3）程序流程

（4）程序中主要数组说明

temp_data，rh_data：见上述参数说明。

et_data（num_date）：一维实型数组，存放计算得出的炎热指数样本序列。

（5）程序调用示例

Program test

real, allocatable:: temp_data(:), rh_data(:)   //声明一维可调数组，存放温度和湿度

open(10, file=’T54511.txt’)              //打开存放温度和相对湿度的数据文件

read(10,*,end=100) num_date            //读取温度和相对湿度序列样本长度

allocate ( temp_data(num_date) )         //确定存放温度数组的长度

allocate ( rh_data(num_date) )           //确定存放相对湿度数组的长度

do  id=1,num_date

read(10,*,end=100) temp_data(id),rh_data(id) //从文件中读取温度和相对湿度数据

    enddo

close(10)

abnormal_value=999.9

call cal_et_level（temp_data，rh_data，abnormal_value，num_date，et_value）

open(10,file=’et_value_54511.txt’)

write(10,’(f7.2)’) et_value

close(10)

end

2、heatwave_fst.for

（1）程序功能：

程序根据输入的单站日极端最高温度、日平均相对湿度和单站炎热临界值数据，计算热浪指数，并依据热浪指数大小对热浪进行分级，最后将计算得到的热浪指数和热浪级别序列返回调用程序。

（2）调用方式

Call  heatwave_fst（temp_data，rh_data，abnormal_value，num_date，et_value,

&                    hi_data, nhi_level）

主要参数说明：

temp_data：输入数组，存放日极端最高温度样本序列。

rh_data：输入数组，存放日平均相对湿度样本序列。

num_date：输入参数，定义样本序列长度。

abnormal_level：输入参数，定义输入数组中异常值的取值。

et_value：输入参数，定义单站炎热临界值。

hi_data：返回数组，存放计算得到的热浪指数序列。

nhi_level：返回数组，存放计算得到的热浪等级序列。

（3）程序流程

（4）程序中主要数组说明

temp_data，rh_data：见上述参数说明。

et_data（num_date）：一维实型数组，存放计算得出的炎热指数序列。

hi_data（num_date）：一维实型数组，存放计算得出的热浪指数序列。

hi_level（3）：         一维实型数组，存放热浪分级阈值。

nhot_judge（num_date）：一维整型数组，存放是否为炎热日判别码。

nhi_level（num_date）： 一维整型数组，存放计算得出的热浪等级序列。

（5）程序调用示例

Program test

real, allocatable:: temp_data(:), rh_data(:)   //声明一维可调数组，存放温度和湿度

open(10, file=’T54511.txt’)              //打开存放温度和相对湿度的数据文件

read(10,*,end=100) num_date            //读取温度和相对湿度序列样本长度

allocate ( temp_data(num_date) )         //确定存放温度数组的长度

allocate ( rh_data(num_date) )           //确定存放相对湿度数组的长度

do  id=1,num_date

read(10,*,end=100) temp_data(id),rh_data(id) //从文件中读取温度和相对湿度数据

    enddo

close(10)

et_value=87.3                         //定义炎热临界值

abnormal_value=999.9                 //定义温度和相对湿度序列中的异常值

call heatwave_fst（temp_data，rh_data，abnormal_value，num_date，et_value,

&                  hi_data, nhi_level）

open(10,file=’et_value_54511.txt’)

do id=1,num_date

write(10,’(i5,f7.2)’) nhi_level(id) , hi_data(id)

enddo

close(10)

end

参考链接：http://ncc.cma.gov.cn/upload/uploada/txt/prod/mstp/mstp-prod06.htm

参考技术A

　　在世界各国气象部门对热浪研究的基础上，根据热浪所具有的气温异常偏高（或为高温闷热）及通常要持续一段时间这两个特征，从高温闷热对人体健康影响的角度出发，研究设计了综合表征炎热程度和过程累积效应的热浪指数，并以此作为热浪的判别指标。

　　【热浪指数的计算公式如下：】

　　式中，为当日的炎热指数，其代表了人体对气象环境的舒适感，为炎热临界值，大于其值表示感觉炎热，为当日之前第日的炎热指数，i为当日之前第日距当日的日期数。

　　【炎热指数的计算公式如下：】

　　在对热浪的判别时，我们使用了炎热指数作为评价气象环境对人体舒适感影响的综合气象指标。传统的炎热指数（）的计算公式如下：

　　式中，为环境温度（℃），RH为空气相对湿度。

　　炎热指数由于引入了相对湿度因子，其对高温高湿天气使人体所产生的异常闷热感觉进行了较为恰当的表征。但对于我国北方地区常出现的高温干热天气，计算得到的炎热指数值往往较低。我们认为当空气相对湿度较低时，温度是影响人体舒适程度的主要因子。在这种条件下，相同温度不同相对湿度的气象条件对人体产生的影响是基本等效的。

       基于以上考虑，我们对传统的炎热指数计算公式进行了调整：约定当相对湿度小于60%时，均以60%作为相对湿度的常数项带入炎热指数计算公式。这样可使高温干热的天气也会得到较大的炎热指数，从而可将炎热指数作为高温的判别指标基本等效的衡量高温干热和高温闷热对人体健康的影响。调整后用于热浪判别的炎热指数计算公式如下：

　　式中，RH为日平均相对湿度。

　　【炎热临界值的确定】

　　热浪指数公式中的炎热临界值，主要是作为判断是否为高温炎热天气。当炎热指数大于该临界值时，表示当日已达到高温炎热级别，应开始计算热浪指数。

　　我国地域幅员辽阔，不同地区气候背景的差异决定了人们对高温的耐受力也会存在较大的不同。因此，对炎热临界值的确定不能全国使用统一的量值，而应考虑地域上的差异。我们的具体做法为：首先利用当地1996-2005年5-9月逐日气象资料，计算其中最高温度大于33℃样本的炎热指数，并将该炎热指数序列作升序排列，选取第50分位数作为当地的炎热临界值。分位数的计算采用下面的经验公式：

　　式中，为第i个分位值，x为升序排列后的炎热指数样本序列，p为分位数（这里取0.50），n为序列总数，j为第个序列数。

　　§1.2、炎热等级分级标准

　　为衡量不同气象条件对社会经济和人体健康影响的不同程度，我们根据热浪指数的大小对热浪进行了分级。热浪分为三级，分别为轻度热浪、中度热浪和重度热浪。分级标准如下：

　　相关资料与图片均来自于网络：通过百度搜索

　　相关参考来源如下：

　　http://baike.baidu.com/view/6178029.htm 百度百科：炎热指数

       http://ncc.cma.gov.cn/upload/uploada/txt/prod/mstp/mstp-prod06.htm 国家气象中心-高温热浪计算指数说明

参考技术B 炎热指数 - 简介

炎热指数

炎热在美国已成为与致人非命有关的头等天气。但这一说法的事实是，“问题不在炎热，而是潮湿。”当湿度较高时身体会以较慢的速率进行自我降温。因此之故，炎热指数就问世了，它为身体感觉到底有多热提供了一个度量方法——因此它又被称为“表观温度”、“感觉起来的温度”、“真实感觉温度”和“温湿度”，在加拿大它被称为“湿润指数”。[1]
炎热指数 - 来源

1959年，奥斯本·佛特·希维纳Osborn Fort Hevener）（他被纽约人称为新泽西的一个天气狂），创造了温湿度这一术语，在《天气》(Weatherwise)杂志第12卷第2期的一篇文章上写道：

“22年前，我有幸创造了两个现已被收进词典的词并提出了一个已被证明是有用和受欢迎的概念。为了让这个秘密传出去，我就是那个提出‘温湿度’的人。”

1957年的Thondike-Barnhart词典，“温湿度”被定义为“一个结合了温度和湿度的度量指标，通过将温度的度数加到相对湿度百分数上除以二得到。”

但是这个过于简化的定义会继续演化。

佛罗里达州杰克逊维尔（Jacksonsville）广播气象学家乔治·温特灵（George Winterling）在上个世纪七十年代末的《美国气象学会通讯》（Bulletion of the American Meteorological Society）上发表过一个“温湿度”的修订和改编版，并开始现场直播。

基于罗伯特·斯泰德曼（Robert Steadman）的工作——他发表过一些对以后发展有重大影响的有关闷热的研究，国家气象局（National Weather Service，NWS）接着使什么成为炎热指数变得可操作。[1]
炎热指数 - 参考要素

您的身体平常每天消耗约2,000卡路里热量（如果您的运动量很大的话，会消耗得更多）。也就是说，在醒着的时间里，您每分钟大约消耗2卡路里。2卡路里可以让1千克水的温度升高2摄氏度。如果您的体重是50千克，那么您的体温每分钟将上升1/25摄氏度。

人体需要一种方式释放这些多余的热量。否则，在30分钟之内，体温就会上升到一个危险的水平。温度达到27摄氏度左右时，体内的多余热量只需通过辐射，就可以很容易地释放出来（这就是为什么27摄氏度左右的气温让人“感觉”很舒适）。高于27摄氏度时，人体没有足够的表面积来迅速释放热量，因此身体就会打开汗腺，进行蒸发冷却。

如果空气干燥的话，蒸发冷却非常有效。然而，在高湿度条件下，它就不那么管用了－－因为空气已经被湿气饱和，所以汗液无法蒸发出去。在高温或高湿环境下，热量无法辐射或蒸发出去，因此人体处于一个危险状况下。人们在晚间新闻里看到的炎热指数就是为了让大家意识到这种危险状况。

炎热指数是综合当天的温度和湿度，然后把温度换算成空气湿度为25%左右（非常干燥）时所对应的温度。这样看来，高湿度会使人们感觉格外炎热，因为身体无法排出多余的热量。举例来说，当湿度为100%时，38摄氏度就相当于湿度为25%时的91摄氏度－－接近水的沸点！

炎热指数源于对天气的全面研究和它对人体的影响，亦即生物气象学。这一指数是建立在描述人体和大气之间的湿热交换关系基础上的。

下述因素都被纳入到确定炎热指数的参考要素中：水汽压、人的身材、皮肤的有效辐射面积、人的胸腰围、服装遮盖范围、体核温度、体核水汽压、皮肤和服装的表面温度和水汽压、活动量、有效风速、服装的耐热性、服装的耐潮性、皮肤表面的辐射、皮肤表面的对流、出汗率、通风率、皮肤的耐耐热性、皮肤的耐潮性和表面耐潮性。

为了实用的目的，所有这些参量都能被纳入到一个只需温度、相对湿度和一些常量的简化方程式中。

即使只知道温度和露点（湿度的另一个度量方式），也可以计算出炎热指数。[1]
炎热指数 - 定义

美国天气预报都有这个炎热指数，因为这个是人真正感觉到的温度，不仅仅是气温，还综合了空气湿度的因素，就是说在气温不变的情况下，空气湿度越大，人的感觉就越热。

例如，预报外面的气温将达到102华氏度，接近摄氏39度，但天气预报里还说炎热指数将达到114度，就是接近摄氏45.6度。

天热的时候，人体可以通过出汗和汗液的蒸发来散热，但如果空气湿度太大，人的散热系统的效率就下降了，感觉就比空气的实际温度高，如果是在太阳地里，这个炎热指数再增加15华氏度。

国家气象局（NWS）提醒道，它给出的炎热指数值并不可靠，微风条件和暴露于阳光直射下都能增加炎热指数15度。

基本的一点是，炎热指数是一个理解湿热对人体的影响的极为重要的度量方式。正如国家气象局（NWS）所说：“当热增量超过人体能够排除掉的水平时，体温开始升高，与炎热有关的疾病和身心失调也会出现。”[1] 参考技术C 热指数

炎热指数炎热在美国已成为与致人非命有关的头等天气。但这一说法的事实是，“问题不在炎热，而是潮湿。”当湿度较高时身体会以较慢的速率进行自我降温。因此之故，炎热指数就问世了，它为身体感觉到底有多热提供了一个度量方法——因此它又被称为“表观温度”、“感觉起来的温度”、“真实感觉温度”和“温湿度”，在加拿大它被称为“湿润指数”。编辑本段炎热指数 - 来源1959年，奥斯本·佛特·希维纳Osborn Fort Hevener）（他被纽约人称为新泽西的一个天气狂），创造了温湿度这一术语，在《天气》(Weatherwise)杂志第12卷第2期的一篇文章上写道：“22年前，我有幸创造了两个现已被收进词典的词并提出了一个已被证明是有用和受欢迎的概念。为了让这个秘密传出去，我就是那个提出‘温湿度’的人。”1957年的Thondike-Barnhart词典，“温湿度”被定义为“一个结合了温度和湿度的度量指标，通过将温度的度数加到相对湿度百分数上除以二得到。”但是这个过于简化的定义会继续演化。佛罗里达州杰克逊维尔（Jacksonsville）广播气象学家乔治·温特灵（George Winterling）在上个世纪七十年代末的《美国气象学会通讯》（Bulletion of the American Meteorological Society）上发表过一个“温湿度”的修订和改编版，并开始现场直播。基于罗伯特·斯泰德曼（Robert Steadman）的工作——他发表过一些对以后发展有重大影响的有关闷热的研究，国家气象局（National Weather Service，NWS）接着使什么成为炎热指数变得可操作。编辑本段炎热指数 - 参考要素您的身体平常每天消耗约2,000卡路里热量（如果您的运动量很大的话，会消耗得更多）。也就是说，在醒着的时间里，您每分钟大约消耗2卡路里。2卡路里可以让1千克水的温度升高2摄氏度。如果您的体重是50千克，那么您的体温每分钟将上升1/25摄氏度。人体需要一种方式释放这些多余的热量。否则，在30分钟之内，体温就会上升到一个危险的水平。温度达到27摄氏度左右时，体内的多余热量只需通过辐射，就可以很容易地释放出来（这就是为什么27摄氏度左右的气温让人“感觉”很舒适）。高于27摄氏度时，人体没有足够的表面积来迅速释放热量，因此身体就会打开汗腺，进行蒸发冷却。如果空气干燥的话，蒸发冷却非常有效。然而，在高湿度条件下，它就不那么管用了－－因为空气已经被湿气饱和，所以汗液无法蒸发出去。在高温或高湿环境下，热量无法辐射或蒸发出去，因此人体处于一个危险状况下。人们在晚间新闻里看到的炎热指数就是为了让大家意识到这种危险状况。炎热指数是综合当天的温度和湿度，然后把温度换算成空气湿度为25%左右（非常干燥）时所对应的温度。这样看来，高湿度会使人们感觉格外炎热，因为身体无法排出多余的热量。举例来说，当湿度为100%时，38摄氏度就相当于湿度为25%时的91摄氏度－－接近水的沸点！炎热指数源于对天气的全面研究和它对人体的影响，亦即生物气象学。这一指数是建立在描述人体和大气之间的湿热交换关系基础上的。下述因素都被纳入到确定炎热指数的参考要素中：水汽压、人的身材、皮肤的有效辐射面积、人的胸腰围、服装遮盖范围、体核温度、体核水汽压、皮肤和服装的表面温度和水汽压、活动量、有效风速、服装的耐热性、服装的耐潮性、皮肤表面的辐射、皮肤表面的对流、出汗率、通风率、皮肤的耐耐热性、皮肤的耐潮性和表面耐潮性。为了实用的目的，所有这些参量都能被纳入到一个只需温度、相对湿度和一些常量的简化方程式中。即使只知道温度和露点（湿度的另一个度量方式），也可以计算出炎热指数。

arcgis里的曲率为啥计算出来全部为-1

利用dem进行曲率计算，所有栅格计算出来的曲率为-1，栅格图层显示为全黑。

我也遇到这样的问题，将DEM数据做投影转换试试，我将DEM数据转换为WGS_1984_World_Mercator后合适！ 参考技术A 看与投影有没有关系