請輸入氣溫和風速。會以 °C、°F、K 算出風寒效應(吹風造成的冬季體感溫度),並顯示風速與體感溫度關係的圖表。
這個頁面可以做什麼
- 只要輸入氣溫和風速,馬上就能知道美國 NWS(國家氣象局)方式的風寒效應(吹風造成的冬季體感溫度)
- 風速除了中央氣象署天氣預報使用的 m/s 之外,也支援 km/h、mph、節(氣溫支援 °C、°F、K)
- 結果會以 °C、°F、K 三種單位顯示
- 用圖表一眼就能看出「同樣的氣溫,風大時體感溫度會下降多少」
- 公式的淺顯解說,以及可直接複製到 Excel、Google 試算表、Python 的公式,也都整理在這個頁面
這個計算有什麼用?
「氣溫 10°C,穿上週那件外套就好了吧」——忽略了風,這個判斷有時會出錯。寒流來襲、氣溫 10°C 時,如果東北季風吹到風速 5 m/s,風寒效應約 7.6°C;風速 8 m/s 時約 6.7°C,已經接近中央氣象署低溫特報橙燈(6°C)的冷。
只要把天氣預報的「氣溫」和「風速」輸入本頁,就能用數字判斷今天要不要加圍巾和手套。
寒流帶來水氣時,合歡山等高山可能降雪。山上氣溫 −2°C,無風時還撐得住,但吹起風速 10 m/s 的風時,風寒效應約相當於 −9.7°C。下車拍照、等日出時身體不太動又一直吹風,特別容易著涼。
可以事先依山區的預報(氣溫和風速),準備毛帽、手套、防風外套,減少皮膚外露、把脖子包好。
冬季高山的稜線上,風速 15 m/s 的風並不少見。即使氣溫 −10°C,風寒效應也約相當於 −22.1°C;若氣溫再降到 −15°C(國外的冬季高山並不少見),就約 −29.0°C,達到裸露皮膚 30 分鐘內就可能凍傷的程度(美國 NWS 參考為風寒效應 −28°C 以下)(這個公式假設皮膚乾燥、在陰涼處,不考慮潮濕和日照)。
不只看「山頂氣溫」,也結合「稜線的風速預報」估算體感溫度,是判斷裝備和是否撤退的依據之一。實際登山的判斷,請一併參考氣象預報和登山的專業資訊,並留意失溫的風險。
即使是無風的日子,以時速 30 公里騎車,也等於自己迎著風速約 8.3 m/s 的逆風。寒流的早上氣溫 10°C 時,騎車中的體感約 6.6°C;氣溫 8°C 時更會降到約 4.0°C。
「出門時還好,一騎上路手就凍得發痛」的原因就是迎面風。用數字就能確認,為什麼防風手套、擋風外套是機車族冬天的必需品。
東北季風增強時,常聽到「北部、東北部及沿海風大,體感溫度更低」。用本頁就能把它換成數字:例如氣溫 6°C(低溫特報橙燈的標準)、海邊風速 8 m/s 時,風寒效應約 1.5°C,和無風的 6°C 體感相差約 4.5°C。
美國、加拿大、日本北部等地的天氣 App 上出現的「Wind Chill」「Feels like(體感溫度)」冬季數值正是這個指標,冬天到寒冷地區旅遊時,也能直接用來挑選衣物。
公式與圖表
符號與用語解說
符號
| \(WCT\) | 風寒效應(Wind Chill Temperature)。由氣溫和風速求出的冬季體感溫度指標,公式以華氏(°F)計算。本頁的計算機也會自動換算成 °C 和 K。 |
| \(T\) | 氣溫。風寒效應的公式使用華氏(°F)(攝氏的氣溫要先用換算公式換成華氏再代入)。 |
| \(V\) | 風速。風寒效應的公式使用 mph(英里每小時)(天氣預報的 m/s 要先用換算公式換成 mph 再代入)。 |
| \(V^{0.16}\) | 風速 \(V\) 的 0.16 次方。因為指數比 1 小,風速變成 2 倍時效果並不會變成 2 倍,風越強,「多增加的 1 m/s」的影響就越緩和。Excel 用「^」、Python 用「**」就能計算 \(V^{0.16}\)。 |
用語
| 風寒效應 | 以溫度的形式表示吹風使體感溫度下降的效果(風寒),也叫風寒指數。本頁的公式,是美國 NWS(國家氣象局)和加拿大氣象機構在 2001 年共同採用的,根據在風中行走的人臉部熱損失模型,以及風洞實驗、人體實驗的資料。它假設在陰涼處、身體乾燥的狀態,不考慮日照和潮濕(汗水、雨水)。 |
| 體感溫度 | 不是溫度計的氣溫,而是表示「人實際感受到的冷熱」的溫度。冬天風越強,身體周圍那層被暖過的空氣就越容易被吹走,熱被帶走,所以同樣的氣溫會覺得更冷。風寒效應把「冬天的風」的效果寫成公式,姊妹頁面的熱指數則把「夏天的濕度」的效果寫成公式。 |
| 節 | 船舶、航空、氣象使用的速度單位(knot,kt)。1 節是 1 小時前進 1 海里(1852 公尺)的速度,約 0.514 m/s=1.15078 mph。天氣圖上的風速有時用節表示。 |
| 英里每小時 (mph) |
美國使用的速度單位。1 英里約 1609.34 公尺,1 mph 約 0.447 m/s=約 1.609 km/h。風寒效應的公式以 mph 接收風速。 |
| 華氏 (°F) |
美國使用的溫度單位。水結冰的溫度是 32 °F,沸騰的溫度是 212 °F。和攝氏的換算是 °F = °C × 9/5 + 32。 |
| 克耳文 (K) |
科學上使用的絕對溫度單位,也叫克氏溫標,等於攝氏加上 273.15(0°C = 273.15 K)。 |
| 凍傷 | 皮膚或皮下組織凍結而受傷。美國 NWS 認為風寒效應越低,裸露的皮膚越容易在短時間內凍傷,因此用風寒效應來提醒民眾(例如:−28°C 以下時,30 分鐘內就可能凍傷)。 |
| 失溫 | 身體核心溫度降到 35°C 以下的狀態,醫學上稱為低體溫症。寒冷和風持續帶走身體的熱就可能發生,登山時也常聽到。判斷保暖時,不只要看氣溫,也要把風(體感溫度)一起考慮。 |
| 經驗公式 | 不是只靠理論算出來的公式,而是決定係數使它符合實驗、觀測資料的公式。風寒效應公式的 4 個係數(35.74、0.6215、35.75、0.4275)也是由實驗資料決定的,在適用範圍之外不會得到有意義的值。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「真正理解意義」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議事先了解的基礎知識。
| 代數式與代入(國中一年級,12~13 歲) |
|
| 正負數(國中一年級,12~13 歲) |
|
| 速率與單位換算(國小六年級起,11 歲~) |
|
| 溫度的單位(國中自然科學起) |
|
| 指數(國中一年級~高中) |
|
用 Excel 計算的方法
| 氣溫(°C) | 0 |
| 風速(m/s) | 10 |
| 氣溫(°F) | =B1*9/5+32 |
| 風速(mph) | =B2*3600/1609.34 |
| 風寒效應(°F) | =35.74+0.6215*B3-35.75*B4^0.16+0.4275*B3*B4^0.16 |
| 風寒效應(°C) | =(B5-32)*5/9 |
| 攝氏氣溫(°C) | 5 |
| 華氏氣溫(°F) | =B1*9/5+32 |
| 風速(m/s) | 8 |
| 風速(mph) | =B1*3600/1609.34 |
第 1 個表格,和本頁計算機一樣,是先把攝氏、m/s 的輸入換算成華氏、mph,再代入 NWS 公式。以範例值(氣溫 0°C、風速 10 m/s),B5 會顯示約 19.34(°F),B6 顯示約 −7.0(°C)。
風速為 0(無風)時也不會出現錯誤,但超出公式適用範圍(氣溫 10°C 以下、風速約 1.34 m/s 以上)的值請僅作參考。
第 2、3 個表格只是單位換算的表格,以範例值會得到華氏 41(°F)、約 17.90(mph)。
用 Google 試算表計算的方法
| 氣溫(°C) | 0 |
| 風速(m/s) | 10 |
| 氣溫(°F) | =B1*9/5+32 |
| 風速(mph) | =B2*3600/1609.34 |
| 風寒效應(°F) | =35.74+0.6215*B3-35.75*B4^0.16+0.4275*B3*B4^0.16 |
| 風寒效應(°C) | =(B5-32)*5/9 |
| 攝氏氣溫(°C) | 5 |
| 華氏氣溫(°F) | =B1*9/5+32 |
| 風速(m/s) | 8 |
| 風速(mph) | =B1*3600/1609.34 |
用 Python 計算的方法
air_temperature_c = 0 # 氣溫(°C)
wind_speed_ms = 10 # 風速(m/s)
t_f = air_temperature_c * 9 / 5 + 32 # 換算成華氏(°F)
v_mph = wind_speed_ms * 3600 / 1609.34 # 換算成 mph(英里每小時)
v_pow = v_mph ** 0.16 # 風速的 0.16 次方(無風=0 時為 0)
wind_chill_f = 35.74 + 0.6215 * t_f - 35.75 * v_pow + 0.4275 * t_f * v_pow
wind_chill_c = (wind_chill_f - 32) * 5 / 9
wind_chill_k = wind_chill_c + 273.15
print(f"風寒效應(體感溫度):{wind_chill_c:.1f} °C({wind_chill_f:.1f} °F / {wind_chill_k:.1f} K)")
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
WCT = 35.74 + 0.6215\,T - 35.75\,V^{0.16} + 0.4275\,T\,V^{0.16}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>WCT</mi>
<mo>=</mo>
<mn>35.74</mn>
<mo>+</mo><mn>0.6215</mn><mi>T</mi>
<mo>−</mo><mn>35.75</mn><msup><mi>V</mi><mn>0.16</mn></msup>
<mo>+</mo><mn>0.4275</mn><mi>T</mi><msup><mi>V</mi><mn>0.16</mn></msup>
</mrow>
</math>
WCT = 35.74 + 0.6215 T - 35.75 V^0.16 + 0.4275 T V^0.16
wct = 35.74 + 0.6215*t - 35.75*v^0.16 + 0.4275*t*v^0.16
WCT := 35.74 + 0.6215*T - 35.75*V^0.16 + 0.4275*T*V^0.16;
WCT = 35.74 + 0.6215*T - 35.75*V^0.16 + 0.4275*T*V^0.16;
WCT = 35.74 + 0.6215T - 35.75V^0.16 + 0.4275T V^0.16
°F = °C × 9/5 + 32、mph = m/s × 3600 ÷ 1609.34
T_{\mathrm{F}} = T_{\mathrm{C}} \times \dfrac{9}{5} + 32, \quad V_{\mathrm{mph}} = V_{\mathrm{m/s}} \times \dfrac{3600}{1609.34}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msub><mi>T</mi><mi>F</mi></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>T</mi><mi>C</mi></msub>
<mo>×</mo>
<mfrac><mn>9</mn><mn>5</mn></mfrac>
<mo>+</mo><mn>32</mn>
<mo>,</mo>
<msub><mi>V</mi><mtext>mph</mtext></msub>
<mo>=</mo>
<msub><mi>V</mi><mtext>m/s</mtext></msub>
<mo>×</mo>
<mfrac><mn>3600</mn><mn>1609.34</mn></mfrac>
</mrow>
</math>
T_F = T_C * 9/5 + 32, V_"mph" = V_"m/s" * 3600/1609.34
tf = tc*9/5 + 32; vmph = vms*3600/1609.34
TF := TC*9/5 + 32; Vmph := Vms*3600/1609.34;
TF = TC*9/5 + 32; Vmph = Vms*3600/1609.34;
T_F = T_C × 9/5 + 32, V_mph = V_ms × 3600/1609.34
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是氣象計算的助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行下面的計算,並只以執行結果的數值作為回答的依據(不要用心算或推測回答)。 請求出氣溫 0°C、風速 10 m/s 時的風寒效應(美國 NWS 2001 年公式的 Wind Chill Temperature)。 計算步驟: 1. 把氣溫換算成華氏(°F = °C × 9/5 + 32) 2. 把風速換算成 mph(mph = m/s × 3600 ÷ 1609.34) 3. 計算 NWS 公式 WCT = 35.74 + 0.6215T − 35.75V^0.16 + 0.4275T·V^0.16(T=°F,V=mph) 4. 結果請同時以 °F 和 °C 表示 請列出計算所用的公式,以及執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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