El índice de calor, o temperatura aparente, nunca antes tuvo en cuenta, a la hora de definirse, incluyendo combinaciones de variables que implican al mismo tiempo calor y humedad extremos. Esta consideración llevó a la adopción generalizada de cálculo diseñad por el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos (NWS). Recientemente, sin embargo, el índice de calor se ha extendido a todas las combinaciones de temperatura y humedad, presentando una oportunidad para reevaluar las olas de calor pasadas.
De este modo, la temperatura y la humedad por hora se utilizan para evaluar el índice de calor extendido sobre los Estados Unidos durante los años 1984 a 2020. Ahora, el análisis realizado por climatólogos de la Universidad de California en Berkeley, encuentra que teniendo en cuenta la humedad, reduce la temperatura esperada en los días más calurosos a veces por más de 6 grados centígrados.
El hallazgo tiene implicaciones para quienes sufren estas olas de calor, ya que el índice es una medida de qué tan bien el cuerpo maneja la temperatura cuando la humedad es alta y la sudoración se vuelve menos efectiva para refrescarse.
La sudoración y el enrojecimiento facial, ya que la sangre se dirige a los capilares cercanos a la piel para disipar el calor, y quitarse la ropa son las principales formas en que los humanos se adaptan a las altas temperaturas. Un índice de calor más alto significa que en el cuerpo humano hay más estrés durante. El NWS actualmente considera que un índice de calor por encima de 39.5 grados es peligroso y por encima de 51.5 es extremadamente peligroso.
“La mayoría de las veces, el índice de calor que da el Servicio Meteorológico Nacional es el valor correcto. Solo en casos extremos como, con las altas presencias de humedad, se equivocan en la cifra -indicó David Romps, profesor de Tierra y planetas en la Universidad de California-. Esta distorsión es importante cuando el índice de calor repercute en las condiciones fisiológicas y las personas están estresadas, con un estado de flujo sanguíneo muy alto en la piel y donde el cuerpo se ha quedado sin trucos para compensar ese tipo de calor y humedad. Así que estamos más cerca de ese límite de lo que pensábamos antes”.
Romps y su colega Yi-Chuan Lu detallaron los pormenores en un artículo recientemente publicado por la revista Environmental Studies Letters. El índice de calor fue acuñado en 1979 por el físico Robert Stedman, quien creó ecuaciones simples para calcular lo que llamó la “perturbación” relativa de las condiciones cálidas, húmedas y secas durante el verano.
Lo vio como una adición al factor de sensación térmica que se usa comúnmente en invierno para medir el frío que hace. Su modelo tuvo en cuenta cómo las personas regulan su temperatura interna para lograr el confort térmico bajo diferentes condiciones externas de temperatura y humedad, cambiando conscientemente el grosor de la ropa o regulando inconscientemente la respiración, la sudoración y el flujo sanguíneo del cuerpo principal a la piel.
En su modelo, la temperatura aparente en condiciones ideales (una persona de estatura promedio a la sombra con agua ilimitada) se sentiría si la humedad relativa estuviera en un nivel cómodo, que Stedman consideró una presión de vapor de 1.600 hectopascales. Por ejemplo, con una humedad relativa del 70 % y una temperatura de 20ºC, que a menudo se toma como la temperatura y la humedad promedio, una persona sentirá que la temperatura es la misma. Pero con la misma humedad y una temperatura de 30ºC, se sentirá como 34.5ºC.
Desde entonces, el índice de calor ha sido ampliamente adoptado en los Estados Unidos como una medida útil de la comodidad humana. Pero Stedman dejó el índice sin definir para muchas condiciones que ahora se están volviendo más comunes. Por ejemplo, para una humedad relativa del 80 %, el índice de calor no está definido para temperaturas superiores a 31ºC o inferiores a 15ºC. Hoy en día, algunas áreas, incluido el Medio Oeste y el Sudeste, alcanzan regularmente más de 31ºC durante varias semanas.
“Para dar cuenta de estas brechas en el gráfico de Steadman, los meteorólogos extrapolan de esas áreas para obtener números -explicó Romps-, que son correctos en la mayoría de los casos pero no se basan en una comprensión de la fisiología humana. No hay base científica para estos números”.
Él y Lu decidieron extender el trabajo del científico para hacer que el índice de calor sea preciso en todas las temperaturas y niveles de humedad de cero a 100 %. “La tabla original tenía un rango muy corto de temperatura y humedad y luego un área en blanco donde Steadman dijo que el modelo humano falló” -completó Lu-. Él tenía la física correcta. Nuestro objetivo era extenderlo a todas las temperaturas para tener una fórmula más precisa”.
Una de las condiciones en las que falla el modelo de Steadman es cuando la gente suda tanto que se forma un charco de sudor en la piel. En ese momento, su modelo tenía una humedad relativa incorrecta en la superficie de la piel que excedía el 100 %, lo cual es físicamente imposible. “Fue un momento en el que este modelo parecía romperse”, señaló Romps.
Eso y algunos otros ajustes a las ecuaciones de Stedman produjeron un índice de calor expandido “que concuerda con el antiguo índice de calor el 99,99 por ciento de las veces -afirmó Romps-, pero también representa con precisión la temperatura aparente para regímenes fuera de los calculados originalmente por Stedman. Cuando publicó originalmente su escala de temperatura imaginaria, consideró que estos regímenes eran demasiado raros como para preocuparse, pero las altas temperaturas y la humedad son cada vez más comunes debido al cambio climático”.
Romps y Lou dieron a conocer una ecuación de índice de calor revisada a principios de este año. En el último artículo, aplican un índice de calor extendido a las 100 olas de calor más grandes que ocurrieron entre 1984 y 2020. Los investigadores encontraron discrepancias en su mayoría menores con lo que informaba el NWS en ese momento, pero también algunas situaciones extremas en las que el índice de calor del NWS estaba muy lejos.
La única sorpresa fue que siete de las 10 olas de calor más estresantes desde el punto de vista fisiológico durante ese período se produjeron en el medio oeste, principalmente en Illinois, Iowa y Missouri, y no en el sureste, como habían predicho los meteorólogos.
Las mayores discrepancias entre el índice de calor del NWS y el índice de calor extendido se observaron en una amplia franja, desde el sur de los Grandes Lagos hasta Luisiana. Por ejemplo, durante la ola de calor de julio de 1995 en Chicago que mató al menos a 465 personas, el índice de calor máximo registrado por el NWS fue de 57.2ºC, cuando en realidad se sentía como 67.7ºC.
El índice de calor revisado del aeropuerto Midway de 60.5ºC, significa que la gente en la sombra experimentaría un flujo de sangre a la piel un 170 % mayor de lo normal. El índice de calor registrado en ese momento, 51.1ºC, implicó un aumento en el flujo sanguíneo a la piel de solo el 90%. En algunos lugares, durante una ola de calor, el índice de calor expandido indica que el flujo sanguíneo en la piel ha aumentado un 820 % de lo normal.
“No soy fisioterapeuta, pero le suceden muchas cosas al cuerpo cuando hace mucho calor -advirtió Romps-. Dirigir la sangre a la piel estresa el sistema porque está extrayendo sangre que de otro modo se dirigiría a los órganos internos y enviándola a la piel para tratar de elevar su temperatura. La aproximación utilizada por el NWS y ampliamente difundida subestima inadvertidamente el riesgo para la salud de las olas de calor severas”. Fisiológicamente, el cuerpo comienza a descarriarse cuando la temperatura de la piel se eleva para igualar la temperatura central del cuerpo.
Después de eso, la temperatura central del cuerpo comienza a aumentar. Se cree que una temperatura central estable máxima de 41.6ºC es el umbral de muerte térmica. Para las personas más sanas, este umbral se alcanza a los 93.3ºC. Afortunadamente, la humedad tiende a disminuir con el aumento de la temperatura, por lo que es poco probable que la Tierra alcance estas condiciones en las próximas décadas.
Sin embargo, los cuadros menos extremos, aunque mortales, se están volviendo comunes en todo el mundo.
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