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暑热压力测量系统测甚么?

暑热压力测量系统测甚么?

刘保宏、李芷澄、黄子卓
2023年7月

适逢夏季,大家除了关注天文台提供的气温和相对湿度等天气资讯外,或许亦会留意香港暑热指数(Hong Kong Heat Index,简称 HKHI)。细心比较,会发现气温和 HKHI 虽呈现相似走势,数值却不尽相同。以2022年9月14日作例子, 京士柏录得当日最高气温为34.5度,同样在京士柏测量到的 HKHI 却只得27.5。为何两个反映炎热天气的指标,数值会有如此大差别?在解开谜团之前,让我们认识一下测量 HKHI 的暑热压力测量系统吧!
由天文台自行研发的暑热压力测量系统,早于2009年在香港注册成为专利。天文台最初研发这系统,是为了支援2008年的香港奥运及残奥马术比赛,提供反映马匹在高温情况下所承受压力程度的客观参考指标,让相关单位能采取额外措施预防马匹体温过热。这系统由三支温度计组成:干球温度计、自然湿球温度计和黑球温度计。
干球温度计放置在防太阳辐射罩内,所使用的是一枝白金电阻温度计。温度计采用随温度改变电阻的白金丝作元件,根据电阻值便能知道气温。防太阳辐射罩的设计和百叶箱的原理一样,既可让空气自由流通,又能避免温度计受太阳直接照射和雨水影响。
自然湿球温度计同样以白金电阻温度计测量温度,与干球温度计的分别在于此温度计被湿布包裹著并曝露在户外,使所测量的温度同时受到气温、湿度、太阳照射和风力影响。当湿布上的水分蒸发时,会将湿布和温度计的热量带走,使湿球温度低于干球温度。若果天气干燥、太阳猛烈或风势强劲,水分更易蒸发,两者的温度差别会特别显著。因此自然湿球温度能反映马匹或人体在户外的排汗状况及散热效率。
黑球温度计的设计就是将白金电阻温度计放置在一个黑色暗哑的中空铜球内。当太阳光照射球表面时,大部份热辐射会被吸收并转化成热能。而铜的导热能力高,能迅速地吸热和散热,因此黑球温度计能有效反映太阳热辐射和风力对温度的影响。在阳光充沛及风势较弱的日子,黑球温度可以高于干球温度十多度。
当暑热压力测量系统收集到干球温度(Ta)、自然湿球温度(Tnw)和黑球温度(Tg),便能根据它们的数值计算出香港暑热指数,计算公式如下︰
HKHI = 0.80 Tnw + 0.05 Tg + 0.15 Ta
香港暑热指数是天文台利用气象数据以及本港入院数字,与本地大学合作研发的指数,当京士柏的HKHI在30左右或以上,市民便应采取适当的防暑措施,避免炎热天气带来的健康影响。
根据以上资讯,相信大家已理解到香港暑热指数并不是一个温度数据,它并没有单位,是一个综合了气温、湿度、太阳照射和风速等重要因素的指数!炎炎夏日,大家进行户外活动时,请记得留意天文台最新的天气资讯,做好防暑措施啊!
图一
图一   位于京士柏的暑热压力测量系统。
图二
图二   放置在防太阳辐射罩内的白金电阻温度计。
图三
图三   被湿布包裹著的自然湿球温度计。
图四
图四   放置在黑色中空铜球内的白金电阻温度计用以测量黑球温度。