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Les vagues de chaleur d’aujourd’hui semblent beaucoup plus chaudes que l’indice de chaleur ne l’implique


Si vous avez regardé l’indice de chaleur pendant les vagues de chaleur collantes de cet été et que vous vous êtes dit : « C’est sûr qu’il fait plus chaud ! », vous avez peut-être raison.

Une analyse menée par des climatologues de l’Université de Californie à Berkeley révèle que la température apparente, ou indice de chaleur, calculé par les météorologues et le National Weather Service (NWS) pour indiquer à quel point il fait chaud – en tenant compte de l’humidité – sous-estime la perception température pendant les jours les plus étouffants que nous connaissons actuellement, parfois de plus de 20 degrés Fahrenheit.

La découverte a des implications pour ceux qui souffrent de ces vagues de chaleur, puisque l’indice de chaleur est une mesure de la façon dont le corps gère la chaleur lorsque l’humidité est élevée, et la transpiration devient moins efficace pour nous rafraîchir. La transpiration et les bouffées de chaleur, où le sang est détourné vers les capillaires proches de la peau pour dissiper la chaleur, ainsi que la perte de vêtements, sont les principales façons dont les humains s’adaptent aux températures chaudes.

Un indice de chaleur plus élevé signifie que le corps humain est plus stressé pendant ces vagues de chaleur que ne le pensent les responsables de la santé publique, selon les chercheurs. Le NWS considère actuellement un indice de chaleur supérieur à 103 comme dangereux et supérieur à 125 comme extrêmement dangereux.

« La plupart du temps, l’indice de chaleur que le National Weather Service vous donne est juste la bonne valeur. Ce n’est que dans ces cas extrêmes qu’ils obtiennent le mauvais numéro », a déclaré David Romps, professeur de sciences de la terre et des planètes à l’UC Berkeley. «Ce qui compte, c’est lorsque vous commencez à cartographier l’indice de chaleur sur les états physiologiques et que vous réalisez, oh, ces personnes sont stressées par une condition de flux sanguin cutané très élevé où le corps est sur le point de manquer d’astuces pour compenser pour ce type de chaleur et d’humidité. Nous sommes donc plus proches de ce bord que nous ne le pensions auparavant.

Romps et l’étudiant diplômé Yi-Chuan Lu ont présenté leur analyse dans un article accepté par la revue Environmental Research Letters et mis en ligne le 12 août.

Sensuelle

L’indice de chaleur a été conçu en 1979 par un physicien du textile, Robert Steadman, qui a créé des équations simples pour calculer ce qu’il a appelé la « chaleur » relative des conditions chaudes et humides, ainsi que chaudes et arides, pendant l’été. Il le considérait comme un complément au facteur de refroidissement éolien couramment utilisé en hiver pour estimer la sensation de froid.

Son modèle a pris en compte la façon dont les humains régulent leur température interne pour obtenir un confort thermique dans différentes conditions extérieures de température et d’humidité – en modifiant consciemment l’épaisseur des vêtements ou en ajustant inconsciemment la respiration, la transpiration et le flux sanguin du noyau du corps vers la peau.

Dans son modèle, la température apparente dans des conditions idéales – une personne de taille moyenne à l’ombre avec de l’eau à volonté – correspond à la chaleur ressentie par quelqu’un si l’humidité relative était à un niveau confortable, ce que Steadman a pris pour une pression de vapeur de 1 600 pascals .

Par exemple, à 70 % d’humidité relative et à 68 F – ce qui est souvent considéré comme une humidité et une température moyennes – une personne aurait l’impression qu’il fait 68 F. Mais à la même humidité et à 86 F, cela ressemblerait à 94 F.

L’indice de chaleur a depuis été largement adopté aux États-Unis, y compris par le NWS, comme un indicateur utile du confort des personnes. Mais Steadman a laissé l’indice indéfini pour de nombreuses conditions qui deviennent de plus en plus courantes. Par exemple, pour une humidité relative de 80 %, l’indice de chaleur n’est pas défini pour des températures supérieures à 88 F ou inférieures à 59 F. Aujourd’hui, les températures montent régulièrement au-dessus de 90 F pendant des semaines dans certaines régions, notamment le Midwest et le Sud-Est.

Pour tenir compte de ces lacunes dans la carte de Steadman, les météorologues ont extrapolé dans ces zones pour obtenir des chiffres qui, selon Romps, sont corrects la plupart du temps, mais ne reposent sur aucune compréhension de la physiologie humaine.

« Il n’y a aucune base scientifique pour ces chiffres », a déclaré Romps.

Lui et Lu ont entrepris d’étendre les travaux de Steadman afin que l’indice de chaleur soit précis à toutes les températures et à toutes les humidités entre zéro et 100 %.

« Le tableau d’origine avait une plage de température et d’humidité très courte, puis une région vide où Steadman a déclaré que le modèle humain avait échoué », a déclaré Lu. « Steadman avait la bonne physique. Notre objectif était de l’étendre à toutes les températures afin d’avoir une formule plus précise.

Le problème de la sueur

Une condition dans laquelle le modèle de Steadman tombe en panne est lorsque les gens transpirent tellement que la sueur s’accumule sur la peau. À ce stade, son modèle avait à tort une humidité relative à la surface de la peau supérieure à 100 %, ce qui est physiquement impossible.

« C’est à ce moment-là que ce modèle semble se casser, mais c’est juste le modèle qui lui dit, hé, laisse la sueur s’écouler de la peau. C’est tout ce que c’était », a déclaré Romps. « Laissez simplement la sueur tomber sur la peau. »

Cela et quelques autres ajustements aux équations de Steadman ont donné un indice de chaleur étendu qui correspond à l’ancien indice de chaleur 99,99% du temps, a déclaré Romps, mais représente également avec précision la température apparente pour les régimes en dehors de ceux initialement calculés par Steadman. Lorsqu’il a initialement publié son échelle de température apparente, il considérait ces régimes comme trop rares pour s’en soucier, mais les températures et les humidités élevées deviennent de plus en plus courantes en raison du changement climatique.

Romps et Lu ont publié l’équation révisée de l’indice de chaleur plus tôt cette année. Dans l’article le plus récent, ils appliquent l’indice de chaleur étendu aux 100 principales vagues de chaleur qui se sont produites entre 1984 et 2020. Les chercheurs trouvent principalement des désaccords mineurs avec ce que le NWS a rapporté à l’époque, mais aussi certaines situations extrêmes où l’indice de chaleur du NWS était loin.

Une surprise a été que sept des 10 vagues de chaleur les plus stressantes sur le plan physiologique au cours de cette période se sont produites dans le Midwest – principalement dans l’Illinois, l’Iowa et le Missouri – et non dans le Sud-Est, comme le supposaient les météorologues. Les écarts les plus importants entre l’indice de chaleur du NWS et l’indice de chaleur étendu ont été observés dans une large bande, des Grands Lacs au sud jusqu’à la Louisiane.

Au cours de la vague de chaleur de juillet 1995 à Chicago, par exemple, qui a tué au moins 465 personnes, l’indice de chaleur maximal signalé par le NWS était de 135 F, alors qu’il ressemblait en fait à 154 F. L’indice de chaleur révisé à l’aéroport de Midway, 141 F, implique que les personnes à l’ombre auraient connu un flux sanguin vers la peau supérieur de 170% à la normale. L’indice de chaleur rapporté à l’époque, 124 F, n’impliquait qu’une augmentation de 90% du flux sanguin cutané. À certains endroits pendant la vague de chaleur, l’indice de chaleur étendu implique que les gens auraient connu une augmentation de 820 % par rapport au débit sanguin cutané normal.

« Je ne suis pas physiologiste, mais beaucoup de choses arrivent au corps quand il fait vraiment chaud », a déclaré Romps. « Détourner le sang vers la peau stresse le système parce que vous prélevez du sang qui serait autrement envoyé aux organes internes et que vous l’envoyez vers la peau pour essayer d’augmenter la température de la peau. Le calcul approximatif utilisé par le NWS, et largement adopté, minimise par inadvertance les risques pour la santé des fortes vagues de chaleur.

Physiologiquement, le corps commence à se détraquer lorsque la température de la peau augmente pour atteindre la température centrale du corps, généralement prise comme 98,6 F. Après cela, la température centrale commence à augmenter. On pense que la température centrale maximale durable est de 107 F – le seuil de mort par la chaleur. Pour les individus les plus sains, ce seuil est atteint à un indice de chaleur de 200 F.

Heureusement, l’humidité a tendance à diminuer à mesure que la température augmente, il est donc peu probable que la Terre atteigne ces conditions dans les prochaines décennies. Des conditions moins extrêmes, bien que toujours mortelles, deviennent néanmoins courantes dans le monde entier.

« Un indice de chaleur de 200 F est une limite supérieure de ce qui peut survivre », a déclaré Romps. « Mais maintenant que nous avons ce modèle de thermorégulation humaine qui fonctionne dans ces conditions, qu’est-ce que cela signifie réellement pour l’habitabilité future des États-Unis et de la planète dans son ensemble ? Il y a des choses effrayantes que nous regardons.

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