Température ressentie : une notion floue

Cette notion, devenue à la mode dans les prévisions météorologiques depuis le début des années 2010, reste scientifiquement imprécise. On peut dire néanmoins qu'elle tente d'exprimer numériquement une dépendance essentielle avec la température mesurée (ambiante) et une dépendance marginale, soit avec l'humidité relative soit avec la vitesse du vent.

L'objectif initial, dans les deux cas, est de donner une valeur chiffrée à une sensation de plus chaud que ou plus froid que pour une température ambiante donnée, selon qu'il fait chaud et humide, ou froid et venteux.

En ce qui concerne le plus chaud que, la température ressentie est une valeur calculée mise au point en 1979 : l'indice Humidex canadien IH ; cette valeur est définie en fonction de la température ambiante (en °C) et de l'humidité relative de l'air (en %).

En ce qui concerne le plus froid que, la température ressentie est une valeur calculée mise au point en 2001 : le refroidissement éolien IR ; cette valeur est définie en fonction de la température ambiante (en °C) et de la vitesse du vent (en km/h).

Il existe aussi un indice de chaleur américain, conçu aussi en 1979 : le heat index, avec une formule polynomiale en T et h, non retenue ici.

En partant d'hypothèses simplificatrices, comme ne tenir compte que de la sensation sur la peau nue du visage, on a pu établir des formules de calcul, soit avec la vitesse du vent, soit avec l'umidité relative. Donc on obtient a priori deux températures ressenties pour une même situation météorologique donnée (température ambiante, humidité relative et vitesse du vent).

Températures ressenties : tabulation

Dans ce document applicatif le lecteur peut directement et implicitement appliquer les formules expliquées plus loin. Avec

on obtient le tableau de valeurs ci-contre (en °C), où toute case grisée correspond à une valeur non définie.

À chaque modification d'une des valeurs ci-dessus, la mise à jour du tableau est effectuée par un script interne que l'utilisateur averti peut rendre apparent, afin de l'étudier et le modifier.

Hypothèses sous-jacentes aux formules

Il n’est pas tenu compte de l’effet de réchauffement produit par une exposition directe au soleil qui, augmentant la quantité de chaleur reçue, permet par exemple de supporter plus longtemps des basses températures en l’absence de vent notable. Par temps clair et ensoleillé, la température ressentie peut ainsi être augmentée de 5 à 10 °C.

Dans le calcul de l'indice Humidex on ne tient pas compte de la vitesse du vent. On suppose de plus que la température ambiante est supérieure à 7 °C.

Dans le calcul de l'indice de refroidissement éolien il n’est pas tenu compte de l’hygrométrie de l’air qui limite plus ou moins l’évaporation par respiration ou transpiration (cette évaporation est la principale source de réduction et régulation de la température corporelle), ni de l’effet de l’humidité (provenant des précipitations ou du milieu ambiant) qui modifie sensiblement la résistance thermique de la peau. On suppose de plus que la température ambiante est comprise entre –50 °C et 10 °C.

Les deux formules de température ressentie

Voici les formules donnant l'indice de refroidissement éolien IR et l'indice Humidex IH.

D'une part {\color{blue}I_R} = 13.12 + 0.6215\, T + (0.3965\, T - 11.37) cdot V^{0.16} et d'autre part, avec Tr la température de rosée où frac{1}{T_r} = frac{0.072655}{ln(h) + frac{17,27 T}{237.7 + T} } - frac{1}{237.7} et h ∈ ]0 ; 1[ l'humidité relative : {\color{blue}I_H} = T + frac{5}{9} \left(5417.753 exp\left(frac{1}{273.16} - frac{1}{273.16+T_r}\right) - 10\right)

La formule du refroidissement éolien n'est a priori valable que pour des vitesses de vent de 5 à 177 km/h, et des températures de −50 °C à +10 °C.

La valeur de h est classiquement donnée en pourcentage ; par exemple 43 % = 0,43.

On peut aussi étudier une critique détaillée de ces deux formules, rédigée par un physicien canadien…