Humidex

Der Hitzeindex oder Humidex (HI) ist eine in Einheiten der Temperatur angegebene Größe, die die gefühlte Temperatur auf Basis der gemessenen Lufttemperatur sowie der relativen Luftfeuchtigkeit beschreibt. Hintergrund ist deren gemeinsame Wirkung auf den menschlichen Organismus und das hierdurch bestimmte Wärmeempfinden, weshalb der Hitzeindex ein Ausdruck dafür ist, wie diese Faktoren in ihrer Kombination auf das tatsächliche Temperatur- und damit Wohlempfinden einer Person Einfluss nehmen. Dieser Einfluss wirkt über die Beeinträchtigung der Thermoregulation, insbesondere des Schwitzens, und hat eine maßgebliche Wirkung auf die individuelle Lebensqualität. Eine hohe Luftfeuchtigkeit behindert dabei die Transpiration über die Haut und wird daher in Kombination mit einer hohen Temperatur als schwüle Hitze wahrgenommen. Diese belastet den Kreislauf wesentlich stärker als eine trockene Hitze, weshalb beispielsweise Wüsten mit Temperaturen jenseits von 40 °C wesentlich leichter durch den Organismus verkraftet werden können, als Regenwälder mit einer wesentlich höheren Luftfeuchte, aber nur 30 °C.

Geschichte

Die Entwicklung des Hitzeindex geht auf die Arbeiten kanadischer Meteorologen des Jahres 1965 zurück. Der höchste je aufgezeichnete Humidex ergab sich in Windsor am 20. Juni 1953 und betrug 52,1 °C.

Berechnung

Die untere Formel für den Hitzeindex in Grad Fahrenheit hat eine Genauigkeit von ±1,3 °F. Sie ist bei Temperaturen von mindestens 80 °F und einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 40% anwendbar.

$HI = c_1 + c_2 T + c_3 \varphi + c_4 T \varphi + c_5 T^2 + c_6 \varphi^2 + c_7 T^2\varphi + c_8 T \varphi^2 + c_9 T^2 \varphi^2\,\!$

Die einzelnen Formelzeichen stehen für folgende Größen:

• HI - Hitzeindex (°F)
• T - Lufttemperatur der trockenen Luft (°F)
• φ - Relative Luftfeuchtigkeit (%)
• c₁ = -42,379
• c₂ = 2,04901523
• c₃ = 10,1433127
• c₄ = -0,22475541
• c₅ = -6,83783 · 10^-3
• c₆ = -5,481717 · 10^-2
• c₇ = 1,22874 · 10^-3
• c₈ = 8,5282 · 10^-4
• c₉ = -1,99 · 10^-6.

Formel mit Grad Celsius:

$HI = T+\frac{5}{9}\,(e-10)$

mit $e = 6{,}112 \cdot 10^{\frac{7{,}5\,T}{(237{,}7\,+\,T)}}\frac{\varphi}{100}$

• e - Dampfdruck (hPa)
• φ - relative Luftfeuchtigkeit (%)
• T - Temperatur (°C)

Eigenschaften

Bei hohen Temperaturen ist die zur Erhöhung des Hitzeindex notwendige Steigerung der relativen Luftfeuchte geringer als bei niedrigen Temperaturen. So zeigt sich bei rund 27 °C ein gleichwertiger Hitzeindex, wenn die Luftfeuchtigkeit unter 45 % liegt. Bei 43 °C reicht jedoch schon eine Luftfeuchte von über 17 % aus, um den Hitzindex über diese Temperatur steigen zu lassen. Bei Temperaturen unter 20 °C zeigt sich kein Einfluss der Luftfeuchte auf den Hitzindex mehr. Ab Temperaturen nahe bzw. kleiner 0 °C wird meist der Windchill verwendet, um den Hitzeindex hier zu ersetzen.

Mit steigender Luftfeuchte entwickelt sich Niederschlag und eine zunehmende Bewölkung, wodurch die direkte Sonneneinstrahlung reduziert wird und die Temperaturen sinken. Eine sinkende Temperatur ist durch die Erniedrigung der Sättigungsmenge des Wasserdampfs ihrerseits gleichbedeutend zu einer Erhöhung der relativen Luftfeuchte (und umgekehrt). Beide sind daher über eine negative Rückkopplung miteinander verknüpft, weshalb man grob veranschlagen kann, dass eine Temperatur von 50 °C zusammen mit einer Luftfeuchte von 90 % in der Atmosphäre nicht realisiert werden. Der hierdurch weltweit höchstmögliche Hitzeindex beträgt daher rund 70 °C.

Wirkung auf den Organismus

Hitzeindex	Hinweise
27–32 °C	Vorsicht – Bei längeren Zeiträumen und körperlicher Aktivität kann es zu Erschöpfungserscheinungen kommen.
32–41 °C	Erhöhte Vorsicht – Es besteht die Möglichkeit von Hitzeschäden wie Sonnenstich, Hitzekrampf und Hitzekollaps.
41–54 °C	Gefahr — Sonnenstich, Hitzekrampf und Hitzekollaps sind wahrscheinlich; Hitzschlag ist möglich.
über 54 °C	Erhöhte Gefahr – Hitzschlag und Sonnenstich sind wahrscheinlich.

Bei vollem Sonnenschein kann der eigentliche Hitzeindex um bis zu 8 °C über dem berechneten Wert liegen.

Literatur

• Rothfusz, L. P. (1990): The heat index equation. NWS Southern Region Technical Attachment, SR/SSD 90-23, Fort Worth, Texas.
• Masterson, J. und Richardson, F. A. (1979): Humidex, A Method of Quantifying Human Discomfort Due to Excessive Heat and Humidity. Downsview, Ontario: Environment Canada.

Weblinks

• Program zur Berechnung des Hitzeindex
• Environment Canada zum Hitzeindex (engl.)
• Diese Seite enthält eine bessere Formel, die jedoch auch einige zusätzliche Terme enthält