ESTUDO TEMPORAL DA SENSAÇÃO TÉRMICA POR RESFRIAMENTO EÓLICO (TEMPERATURA WINDCHILL) NA EACF DURANTE OS ANOS DE 2003 e 2004 
REINKE, Guilherme Lauxe 2 e FOSTER, Paulo Roberto Pelufo2

2Departamento de Meteorologia – FMET
Universidade Federal de Pelotas - UFPel
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1.	INTRODUÇÃO

Sabe-se que o homem tem melhores condições de vida e de saúde, quando o seu organismo pode funcionar sem ser submetido à fadiga ou ao estresse, porque as exigências humanas de conforto térmico estão relacionadas com o funcionamento em equilíbrio entre ele e o ambiente. Quando as trocas de calor entre o corpo humano e o ambiente ocorrem sem maior esforço, a sensação do indivíduo é de conforto térmico, e sua capacidade de trabalho, desse ponto de vista, é máxima.
Entretanto, se as condições térmicas ambientais causam sensação de frio ou calor, é porque o nosso organismo está perdendo mais ou menos calor que o necessário para a manutenção da homeotermia. Deste modo, estabelecer os parâmetros relativos entre as condições meteorológicas e de conforto térmico do ambiente, são fundamentais para os indivíduos que necessitam desenvolver atividades em condições adversas. O estudo da influência da velocidade do vento, combinada com o valor da temperatura do ar, foi iniciado ainda na década de 30, na Antártida, pelo cientista americano Paul Siple durante a segunda Expedição BIRD (1939-1940). Posteriormente, com base na equação de Siple, foi desenvolvida a relação entre a temperatura ambiente, a velocidade do vento e a temperatura da pele seca do ser humano, dando como resultado um novo valor de temperatura, a qual foi denominada de "sensação térmica". Tecnicamente, é conhecida como temperatura equivalente de windchill (Twc). Neste caso, a sensação térmica representa, portanto, a temperatura que sentimos quando estamos expostos a determinadas condições de temperatura do ar e de velocidade do vento.

2.	MATERIAL E MÉTODOS

Para estudar a sensação térmica devido ao resfriamento ocasionado pelo vento, foi selecionado um conjunto de dados correspondentes aos anos de 2003 e 2004, observados na Estação Antártica Comandante Ferraz – EACF (62o05,1S; 058o 23,4°W). A EACF esta localizada na Ilha Rei George (Figura 1). Este conjunto de dados corresponde às observações meteorológicas diárias, as quais são realizadas com intervalos de três horas (00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 e 21) de temperatura do ar e intensidade do vento. 
Como é um tema que afeta uma grande parte da população que está sujeita a baixas temperaturas em combinação com o resfriamento do vento, durante o ano de 2000, os governos dos Estados Unidos e do Canadá criaram um grupo de ação para desenvolver, testar e implementar um novo índice que reproduzisse as condições de sensação térmica devido ao resfriamento ocasionado pelo vento, o WCTI (Windchill Temperature Index – Índice de Temperatura Windchill). Este grupo tinha por incumbência, melhorar e padronizar internacionalmente o WCTI. Durante os ensaios humanos, sensores térmicos foram colocados na face, na testa, no nariz e no queixo de 12 voluntários (6 homens e 6 mulheres) para avaliar a perda de calor enquanto caminhavam sobre uma esteira (Figura 2). Individualmente, os voluntários foram colocados no interior de um túnel de vento resfriado e ficaram expostos a diferentes condições meteorológicas de temperatura e velocidade do vento.

Figura 1 – Localização da ilha Rei George no contexto antártico [4].	Figura 2 - Leitura da temperatura facial em um indivíduo no interior do túnel de vento [5].	

Segundo [2], o WCTI foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial para proporcionar um índice de cálculo fácil para o planejamento das operações no campo de batalha. Foi, portanto, formulado para determinar os fatores de risco em situações realizadas em locais não protegidos, dando uma boa idéia dos problemas potenciais causados pela combinação de vento e frio. A equação desenvolvida por Siple e por Passel em 1941, foi baseada em estudos fisiológicos da taxa da perda de calor para várias combinações da temperatura e da velocidade de vento.  Nestas condições, a temperatura equivalente do resfriamento eólico é igual à temperatura real do ar quando a velocidade do vento é menor ou igual a quatro milhas por hora.  Para velocidades maiores, esta temperatura será mais baixa do que a temperatura do ar.
As duas formulações mais comuns para determinar a temperatura equivalente de resfriamento eólico (sensação térmica) foram desenvolvidas por [3] e [1]. Como são oriundas da equação da perda de calor, as duas equações tem a mesma estrutura algébrica. Atualmente, o WCTI é calculado pela equação:

onde Ta (°C) e a temperatura e V é a velocidade do vento em quilômetros por hora. 
Graficamente, a relação entre a velocidade do vento e a temperatura, associada com o WCTI e as diferentes sensações térmicas podem ser visualizadas na Figura 3. Nesta figura podemos avaliar, também, o risco de congelamento em função do tempo de exposição.

   Temperatura do ar (°C)	
Vento
(Km/h)		0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	
	10	-3	-9	-15	-21	-27	-33	-39	-45	-51	-57	
	20	-5	-12	-18	-24	-31	-37	-43	-49	-56	-62	
	30	-7	-13	-20	-26	-33	-39	-46	-52	-59	-65	
	40	-7	-14	-21	-27	-34	-41	-48	-54	-61	-68	
	50	-8	-15	-22	-29	-35	-42	-49	-56	-63	-70	
	60	-9	-16	-23	-30	-37	-43	-50	-57	-64	-71	

Baixo
30 min

Risco	
  Muito Extremo
2 min

Extremo
22-5 min

Perigoso
5-10 min

Moderado
10-30 min

Figura 3 – Indicativo de sensação térmica para diferentes valores de temperatura e intensidade do vento e risco de congelamento em função do tempo de exposição. [5]

3.	RESULTADOS E DISCUSSÃO

Observando a Figura 4, percebe-se que a temperatura apresenta valores mais elevados no mês de março e valores menores no mês de julho para o ano de 2003 e valores mais elevados em janeiro e valores menores em julho para o ano de 2004. Com relação à intensidade do vento nota-se que os valores maiores ocorreram no mês de março e agosto, respectivamente, para 2003 e 2004. Em decorrência das variações de temperatura e intensidade do vento, houve uma tendência do valor do WCTI em manter um comportamento gráfico, aproximadamente equivalente ao da temperatura do ar. 
Figura 4 – Evolução temporal (intervalo de 3 horas) da temperatura do ar e da intensidade do  vento na Estação Comandante Ferraz.
    Entretanto, a análise gráfica simultânea dos valores de temperatura do ar e da sensação térmica (WCTI) (Figura 5) mostra que o WCTI indica que a temperatura que um indivíduo estaria sujeito ao ar livre, seria de até 10 ºC, aproximadamente, menor do que aquela registrada no abrigo meteorológico. Em conseqüência, na Estação Comandante Ferraz, um indivíduo exposto às condições adversas do ambiente, poderia ter problemas de congelamento das partes expostas, como por exemplo, a face e as mãos, num período de tempo inferior a 30 minutos como visto na Figura 3.

Figura 5 – Evolução temporal (intervalo de 3 horas) da temperatura do ar e da sensação térmica na Estação Comandante Ferraz.

4.	CONCLUSÕES
    Os resultados indicam que o WCTI (°C) deve ser considerado no planejamento das atividades de campo que são realizadas na Estação Antártica Comandante Ferraz, sob pena de que conseqüências desastrosas possam afetar as equipes que desenvolvem atividades de campo. Em conseqüência, este estudo deve ser considerado para avaliar as possíveis condições extremas de congelamento que podem afetar o indivíduo humano.

5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] COURT, A.  Windchill.  Bulletin of American Meteorological Society, 1948, 29, p. 487-493.
[2] HENSON, R. Cold rush. Weatherwise, 2002, 55, p. 14-20.
[3] SIPLE, P.A., PASSEL, C.F. Measurements of dry atmosphere cooling in subfreezing temperatures. American Philosophy Society, 1945, 89, p.77-199.
[4] UFRGS. Porto Alegre/RS/ Brasil. Núcleo de pesquisas antárticas e climáticas. Capturado em 18 agosto. 2005. On line. Disponível na Internet:  http://www.ufrgs.br/antartica/nov-pesq-br.html.
[5] The Ontário Weather Page. Ontario, Canadá. Windichill Calculator and Conversion Charts. Capturado em 18 agosto. 2005. On line. Disponível na Internet:  http://www.ontarioweather.com/winter/safety/windchill.asp.