Indice de chaleur

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L’indice de chaleur (nom original en anglais Heat Index (HI) ou humiture[1]) est un indice développé aux États-Unis. Il combine la température de l'air ambiant et l'humidité relative, dans des zones ombragées, pour tenter de déterminer la perception de la température que ressent le corps humain[2], c'est-à-dire de combien il ressentirait la chaleur si l'hygrométrie était à une autre valeur à l'ombre. Le résultat est également connu comme la « température ressentie à l'air » ou « la température apparente ». Par exemple, quand la température est de 32°C (ou 90°F) avec 70 % d'humidité relative, l'index de chaleur est alors de 41°C (ou 106°F). Cette température d'index de chaleur a une humidité implicite (non spécifiée) de 20 %. C'est la valeur de l'humidité relative pour laquelle la formule d'index de chaleur indique que 41°C est ressentie comme 41 °C. Une température d'index de chaleur de 32°C a une humidité relative implicite de 38 %.

L’indice de chaleur est basé sur la capacité du corps humain à refroidir la peau par la production de sueur. Celle-ci s'évapore dans l'air ce qui nécessite de l'énergie qui est prise au milieu et baisse la température de la couche limite touchant à la peau, donnant une sensation de fraîcheur. Quand l'humidité relative de l'air augmente, l'évaporation se fait moins bien et donne une sensation subjective de chaleur accrue. Cet indice ne doit pas être confondu avec le facteur humidex canadien qui utilise une autre formule pour quantifier le même effet.

Histoire[modifier | modifier le code]

En 1978, George Winterling, un météorologue à une station télévision en Floride, développe une formule pour essayer de quantifier l'effet de l'humidité sur la température perçue par le corps humain pour ses auditeurs dans cette région très humide. Il nomme cet indice « humiture »[1]. Cette information devient tellement populaire qu'un an plus tard, le National Weather Service (NWS) adopte le concept.

Principe[modifier | modifier le code]

L’Heat Index du NWS, est tiré des travaux de Robert G. Steadman de 1979[3],[4]. Comme le refroidissement éolien, l’indice de chaleur utilise comme hypothèse la masse et le volume, les vêtements portés, l'activité physique, la densité du sang, l'ensoleillement et l'exposition aux ultraviolets, ainsi que le vent, pour une personne moyenne dans des conditions normales[5]. Sa formule est calculé à partir des degrés Fahrenheit (°F) selon :

= Indice de chaleur (°F)
= température de l'air (°F)
= humidité relative (0 à 100)

Comme les coefficients sont reliés à leur unité de température, les valeurs équivalentes en degrés Celsius doivent être donc obtenus par conversion subséquente. Voici un tableau pour des températures et humidité typiques :

Indice de chaleur en degrés Celsius
  température (°C)
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
Humidité relative (%)
40 27 28 29 30 31 32 34 35 37 39 41 43 46 48 51 54 57
45 27 28 29 30 32 33 35 37 39 41 43 46 49 51 54 57
50 27 28 30 31 33 34 36 38 41 43 46 49 52 55 58
55 28 29 30 32 34 36 38 40 43 46 48 52 55 59
60 28 29 31 33 35 37 40 42 45 48 51 55 59
65 28 30 32 34 36 39 41 44 48 51 55 59
70 29 31 33 35 38 40 43 47 50 54 58
75 29 31 34 36 39 42 46 49 53 58
80 30 32 35 38 41 44 48 52 57
85 30 33 36 39 43 47 51 55
90 31 34 37 41 45 49 54
95 31 35 38 42 47 51 57
100 32 36 40 44 49 54
  •      Inconfort
  •      Extrême inconfort
  •      Danger
  •      Danger extrême


Cet indice n'est calculé que si la pression partielle de vapeur d'eau contenue dans l'air est égale ou dépasse 16 hPa car il est estimé que l'évaporation de la sueur est affectée de façon négligeable pour une humidité de l'air plus basse. À pression atmosphérique normale (autour de 1 013 hPa), ceci correspond à un point de rosée de 14 °C et un rapport de mélange de 0,01 (10 grammes de vapeur d'eau par kilogramme d'air sec)[3]. La formule n'est également valable que pour des valeurs égale ou dépassant une température de l'air de 27 °C, un point de rosée de 12 °C et une humidité relative de 40 %[6].

Plus la température est élevée, plus l’humidité relative de l'air doit être petite pour commencer à obtenir une augmentation de la température ressentie. Par exemple, à 27 °C, l'indice de chaleur donne la même chose que la température ambiante si l'humidité est de 45 % mais à 43 °C, il ne suffit que d'avoir une humidité relative de plus de 17 % pour que l'indice donne une température ressentie supérieure.

Limitations[modifier | modifier le code]

Comme l’humidex, l’indice de chaleur tient compte de la température de l'air et de l'humidité. Il comprend en plus des paramètres pour des valeurs moyennes à l'exposition de la peau au soleil, qui va augmenter sa température par rapport à l'air, et des vents qui aident à l'évaporation de la sueur et donc au rafraîchissement de la peau. Un indice plus complet est celui de la Température au thermomètre-globe mouillé.

Effets de l'indice de chaleur sur le corps humain (valeurs à l'ombre)[modifier | modifier le code]

en degrés Celsius en degrés Fahrenheit Notes
27–32 °C 80–90 °F Attention: la fatigue est possible suite à une activité et une exposition prolongées. Une activité continue pourrait entraîner des crampe de chaleur (en)
32–41 °C 90–105 °F Attention extrême: des crampes de chaleur et un épuisement par la chaleur (en) sont possibles. L'activité continue peut entraîner une hyperthermie (coup de chaleur/Insolation).
41–54 °C 105–130 °F Danger: les crampes de chaleur et l'épuisement par la chaleur sont probables; L'hyperthermie (coup de chaleur/Insolation) est probable lors d'une activité continue.
au delà de 54 °C au delà de 130 °F Danger extrême: L'hyperthermie (coup de chaleur/Insolation) est imminente.

L'exposition directe et prolongée au soleil peut augmenter les valeurs de l'indice de chaleur jusqu'à 8 °C (14 °F)[7].

Implémentation dans des logiciels[modifier | modifier le code]

Image générée par le logiciel weeWX pour l'indice de chaleur dans sa page de rapport quotidien. La période où l'indice de chaleur est dans la zone d'alerte est en rouge.

Les observateurs amateurs qui possèdent une station météorologique personnelle peuvent alimenter des logiciels associés à leur instrument, ou des logiciels libres comme Weewx[8], qui permettent de générer des rapports graphiques de la variation des paramètres atmosphériques. Ceci permet en autres de suivre la variation de l'indice de chaleur et un rehaussement peut être programmé qui rehausse la courbe lorsque le niveau d'alerte est dépassé. Les utilisateurs peuvent alors prendre des mesures de précaution pour la protection des personnes et des animaux.

Des sorties similaires sont disponibles dans les sites des services météorologiques nationaux, comme le National Weather Service, ou commerciales, comme Weather Underground, à partir des données des stations officielles.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) « George Winterling: A Lifelong Passion For Weather », sur WJXT, (ISSN 0021-8952, consulté le 7 juillet 2017).
  2. Chaleur sur meteosuisse.admin.ch, consulté le 11 septembre 2013.
  3. a et b (en) R. G. Steadman, « The Assessment of Sultriness. Part I: A Temperature-Humidity Index Based on Human Physiology and Clothing Science », Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol. 18, no 7,‎ , p. 861-873 (DOI 10.1175/1520-0450(1979)018<0861:TAOSPI>2.0.CO;2, lire en ligne [PDF])
  4. (en) R. G. Steadman, « The Assessment of Sultriness. Part II: Effects of Wind, Extra Radiation and Barometric Pressure on Apparent Temperature », Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol. 18, no 7,‎ , p. 874-885 (ISSN 0021-8952, DOI 10.1175/1520-0450(1979)018<0874:TAOSPI>2.0.CO;2, lire en ligne [PDF])
  5. (en) Daniel Engber, « How do they figure the heat index? », sur Slate Magazine (consulté le 16 septembre 2013)
  6. (en) « Heat Index » [PDF], sur Heat Index Campbell Scientific Inc. (consulté le 16 septembre 2013)
  7. Heat Index on the website of the Pueblo, CO United States National Weather Service.
  8. (en) weeWX: Open source software for your weather station.