Hitzeindex

Der Hitzeindex (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 von Robert G. Steadman^[1] aus dem Jahre 1979 zurück. Der höchste je aufgezeichnete Hitzeindex wurde am 8. Juli 2003 in Zahran, Saudi-Arabien ermittelt. Er betrug 78 Grad Celsius, was die Annahme, dass auf der Erde der höchstmögliche Hitzeindex 71 Grad wäre, widerlegte.

Berechnung

Die untere Formel für den Hitzeindex in Grad Celsius bzw. Grad Fahrenheit hat eine Genauigkeit von ±0,7 °C bzw. ±1,3 °F. Sie ist bei Temperaturen von mindestens 26,7 °C bzw. 80 °F und einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 40 % anwendbar. Als Variablen sind für T die Temperatur in °C bzw. °F und für φ die relative Luftfeuchtigkeit in % einzusetzen.

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

Parameterbeschreibung

Parameter	in °C	in °F
c1	−8,784695	−42,379
c2	1,61139411	2,04901523
c3	2,338549	10,1433127
c4	−0,14611605	−0,22475541
c5	−1,2308094 · 10−2	−6,83783 · 10−3
c6	−1,6424828 · 10−2	−5,481717 · 10−2
c7	2,211732 · 10−3	1,22874 · 10−3
c8	7,2546 · 10−4	8,5282 · 10−4
c9	−3,582 · 10−6	−1,99 · 10−6

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 Hitzeindex über diese Temperatur steigen zu lassen. Bei Temperaturen unter 20 °C zeigt sich kein Einfluss der Luftfeuchte auf den Hitzeindex 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.

Einzelnachweise

1. ↑ The Assessment of Sultriness. Part I: A Temperature-Humidity Index Based on Human Physiology and Clothing Science, R. G. Steadman, Journal of Applied Meteorology, July 1979, Vol 18 No7, pp861-873 doi:10.1175/1520-0450(1979)018<0861:TAOSPI>2.0.CO;2

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

• Original-Artikel zum Hitzeindex (engl.)
• Environment Canada zum Hitzeindex (engl.)
• Diese Seite enthält eine bessere Formel, die jedoch auch einige zusätzliche Terme enthält