今天早上10:30北京發(fā)布大風(fēng)橙色預(yù)警,預(yù)計(jì)4月12日全市平均風(fēng)可達(dá)6級(jí),延慶、昌平、門頭溝、房山、懷柔、平谷、密云等區(qū)的部分地區(qū)陣風(fēng)11-13級(jí),山區(qū)局地陣風(fēng)可達(dá)13級(jí)以上。這是北京近十年間首次發(fā)布全市大風(fēng)橙色預(yù)警。
大家一定要提前做好萬(wàn)全的準(zhǔn)備,準(zhǔn)備好吃食,非必要不出門。如果非要出門,我們推演了一下,不同等級(jí)的風(fēng)吹在身上是什么感覺(jué)。
在討論之前,需要先科普一下天氣預(yù)報(bào)中看到的風(fēng)力等級(jí)。風(fēng)速和風(fēng)級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系通常采用蒲福風(fēng)級(jí)(Beaufort Scale),這是一種國(guó)際通用的風(fēng)力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),由英國(guó)海軍上將弗朗西斯·蒲福(Francis Beaufort)于1805年提出,后經(jīng)修訂。以下是風(fēng)速(m/s、km/h)與風(fēng)級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,以及各等級(jí)的風(fēng)力描述和可能的影響:
從表中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來(lái)看,風(fēng)力達(dá)到7級(jí)便會(huì)對(duì)行走產(chǎn)生影響,達(dá)到8級(jí)時(shí)行走會(huì)感到有明顯阻力。
風(fēng)對(duì)物體的推力(F)主要取決于風(fēng)速(v)、空氣密度(ρ)以及人體的迎風(fēng)面積(A)和阻力系數(shù)(Cd),計(jì)算公式為:
從公式可以看出推力與風(fēng)速的平方成正比,假如風(fēng)速加倍,則推力將是原本的4倍。例如3級(jí)風(fēng)的平均風(fēng)速為4.4 m/s,8級(jí)風(fēng)的平均風(fēng)速為18.95 m/s,則可以計(jì)算出8級(jí)風(fēng)的推力將是3級(jí)風(fēng)的18.55倍!
具體的推力可以帶入?yún)?shù)進(jìn)行計(jì)算:空氣密度ρ在標(biāo)準(zhǔn)條件下(常溫常壓)約為 1.225 kg/m3;人體的阻力系數(shù)Cd約為1.0~1.3(站立時(shí)近似為平板),具體取決于姿勢(shì)和衣物,通常取1;成人的迎風(fēng)面積在站立時(shí)站立時(shí)約 0.6~1.2 m2,行走時(shí)約 0.5~0.8 m2,取0.8 m2。
本周預(yù)警部分地區(qū)陣風(fēng)11-13級(jí),可以計(jì)算出12級(jí)風(fēng)對(duì)成人的最大推力為667.19 N,如果換算成重量,約等于68.1 kg。因此對(duì)于體重小于68.1 kg的成人來(lái)說(shuō),12級(jí)風(fēng)可以把人“吹飛”……
人的推力取決于肌肉力量、姿勢(shì)、發(fā)力方式以及摩擦或支撐條件。
通常成年人所能產(chǎn)生的推力是體重的50-80%,例如一個(gè)70 kg的成人在干燥地面能產(chǎn)生的推力換算成重量后約為35-56 kg。
以35 kg去反推風(fēng)速,可以計(jì)算出風(fēng)速為26.46 m/s,對(duì)應(yīng)為10級(jí)風(fēng)。因此,如果在10級(jí)風(fēng)的環(huán)境下行走,將相當(dāng)于有一個(gè)成年人在用力推自己……
對(duì)于70kg的成年人來(lái)說(shuō),當(dāng)施加在身上的推力超過(guò)100 N時(shí)就可能對(duì)行走產(chǎn)生影響,當(dāng)推力超過(guò)140 N時(shí)就能被推倒,可以計(jì)算出140 N所對(duì)應(yīng)的風(fēng)速為16.9 m/s,臨近8級(jí)風(fēng)。因此,當(dāng)風(fēng)級(jí)達(dá)到7-8級(jí)時(shí)人可能被推倒,應(yīng)停止行走。
需要說(shuō)明的是,以上計(jì)算人的迎風(fēng)面積和阻力系數(shù)取值較大,實(shí)際情況是人迎風(fēng)之后會(huì)調(diào)整姿勢(shì)比如下蹲等以減少迎風(fēng)面積和阻力系數(shù),則所受到的風(fēng)力將有所下降。但也只是暫時(shí)保證了安全,并不能進(jìn)行行走,結(jié)論依據(jù)適用。
除了直接產(chǎn)生推力,風(fēng)寒效應(yīng)也是需要考慮的因素。
風(fēng)寒效應(yīng)是指風(fēng)吹過(guò)人體時(shí)加速體表熱量流失,使人感覺(jué)比實(shí)際氣溫更冷的現(xiàn)象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),風(fēng)越大,人感覺(jué)越冷。
目前國(guó)際上廣泛使用的風(fēng)寒公式(基于美國(guó)、加拿大氣象機(jī)構(gòu)研究)為:
其中T是實(shí)際溫度,公式中的風(fēng)速V單位是km/h,需要和m/s進(jìn)行換算,上文中的風(fēng)力表有對(duì)應(yīng)關(guān)系。簡(jiǎn)化理解就是風(fēng)速每增加10 km/h,體感溫度下降約2~5°C(具體取決于氣溫)。
以北京靈山為例,海拔2303米。海拔每上升1000米氣溫下降6度,同時(shí)假設(shè)靈山頂有5級(jí)風(fēng),則體感溫度約比市區(qū)低20度。
無(wú)論是寒冷的冬季還是炎熱的夏季,風(fēng)寒效應(yīng)都不可以忽略,冬季讓人失溫容易理解,事實(shí)上夏季如果下雨或出汗較多使得衣服和皮膚變濕,則吹風(fēng)時(shí)仍有較大的失溫風(fēng)險(xiǎn),相關(guān)案例也是層出不窮。三層穿衣法則能夠很好的應(yīng)對(duì)風(fēng)寒效應(yīng),再加上雨衣等防護(hù)裝備加持,在6級(jí)以下風(fēng)力的環(huán)境下行走可以游刃有余。
風(fēng)是常見(jiàn)的自然現(xiàn)象,事實(shí)上各類天氣都是我們戶外活動(dòng)的一部分。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)超出自身承受范圍后堅(jiān)定地選擇在家貓著,畢竟風(fēng)景/班/學(xué)就在那里,早晚都可以去。哦這次的風(fēng)是周末哈,那就沒(méi)上班/上學(xué)什么事了。
作者:阿凱AK
封面圖來(lái)源:豆包AI
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