1970年代後半、テキサスの物理学者で繊維技術者のロバート・ステッドマンが「蒸し暑さの評価」という論文を発表しました。このタイトルは、不快な蒸し暑さ、つまり気温と湿度の組み合わせがいかにして身体に負担をかけるかを反映しています。この研究を行うために、ステッドマンは長年にわたる実験の歴史を利用しました。18世紀には、人々は華氏250度に温められたオーブンに入り、隣でステーキが焼けるのを見ながらどれだけの時間耐えられるかを調べました。19世紀から20世紀初頭にかけて、研究者たちはトルコ風呂で人々が汗をかく様子を観察し、労働者が熱中症で倒れる周囲の状況を測定した鉱山から報告しました。その後、軍がさらに多くの実験を採用し、血流、発汗、呼吸が大気の極限状態にどう反応するかについての方程式を導き出しました。
ステッドマンの特異性は、衣服に関する深い知識にあった。彼は衣服のユニバーサルサイズシステムや、極細綿糸を紡ぐモーターといったプロジェクトで知られていた。結局のところ、人が暑い時に裸になることは稀であり、暑さの知覚は生理機能と衣服の組み合わせによって媒介されているはずだと彼は理論づけた。彼の公式は、布地が皮膚のどの程度を覆うか、そして空気と繊維の特定の混合比が空気からどのように熱を伝達するかを、正確な割合で仮定していた。
驚くべきことに、繊維研究者が開発した一連の計算では、ステッドマンの蒸し暑さの尺度が気象予報士にとって、特に米国で有用であることが証明されました。1990年、国立気象局の科学者が、ステッドマンの主要な特徴をほぼそのままに、この尺度を採用しました。それ以来、蒸し暑さ指数は「熱指数」として（あるいはより簡潔に）知られるようになりましたが、「体感温度」や「実体感温度」と呼ばれることもあります。この夏の熱波に見舞われた方は、屋外での過酷さをよりよく理解するために、この数値を参照したことがあるかもしれません。この尺度には、人間が暑さについて経験する上で見落とされがちな要素、つまり湿度が含まれていると考えられています。空気中の湿気は、肌からの汗の蒸発を遅らせます。これは、涼しく過ごすための重要な方法です。
ステッドマンの指数が成功したのは、その数字が文字通り正しいと感じられたからだ。暑さ指数は温度のように読めるが、それよりも不安定で、生理学的な現実に根ざした認識だ。熱と湿度の異なる 2 つの組み合わせが同じ暑さ指数になる場合、たとえば、華氏 96 度 (摂氏 42 度) で湿度 50 パーセントの場合と華氏 86 度 (摂氏 26 度) で湿度 95 パーセントの場合で、どちらも暑さ指数は 108 だが、これはそれぞれの状況で体が冷却しようとして同程度のストレスを受けていることを示す信号となる。暑さ指数が上昇すると、私たちの体を華氏 98.6 度に保っている体内体温調節の奇跡が崩れ始める。体幹体温が上昇し、最初は不快だが、やがて危険な状態になる。生命を維持するすべての化学反応が機能不全に陥るまで、約 10 度の猶予がある。つまり死だ。
しかし、ステッドマンの計算には問題がある。それは、実際にはそのような極限状況に耐えられるようには設計されていないということだ。湿度80%、気温88°F（摂氏約30度）という、おそらく蒸し暑い組み合わせを含むある閾値を超えると、熱指数は、カリフォルニア大学バークレー校の物理学者で気候科学者のデイビッド・ロンプス氏が「非物理的な状況」と呼ぶ、大気圏下層では滅多に起こらない状況を予測するようになる。これには、過飽和状態の空気、つまり100%以上の水分を含む空気が皮膚に触れることが含まれる。
この閾値を超える気温と湿度の条件は比較的稀であり、もしそのような状況になったとしても、ステッドマンのモデルから外挿して熱指数を推定することは可能です。しかし、推定値はあくまで推定値であり、気温の上昇に伴い、このような熱波はより頻繁に発生するようになります。そこでロンプス氏と大学院生のイーチュアン・ルー氏は、モデルの基礎を検証し始めました。そしてすぐに、方程式に含まれる多数の仮定には、いくつかの要素が欠けていることに気付きました。一つには、過飽和の問題には自然な解決策があります。空気が湿りすぎて人間の汗が蒸発しない場合でも、汗は水玉状になって皮膚から滴り落ち、いくらかの緩和効果をもたらすのです。
関連変数を微調整した結果、2人は明確なパターンに気づいた。熱波指数モデルは、最も激しい熱波の深刻さを過小評価しており、場合によっては大幅に過小評価されていたのだ。悪名高い1995年のシカゴ熱波に適用したところ、更新されたモデルは修正された熱波指数を154と算出した。これは、当初予測されていたピーク時の135を大幅に上回るものだった。この過小評価は、700人以上の死者を出したこの危機の深刻さを説明する一助となるだろう。シカゴ史上最大規模の集団埋葬に関するAP通信の記事では、貧しいシカゴ市民がオーブンのような自宅に突然閉じ込められた様子が描かれている。
だからこそ、熱中症指数135と154はどちらも抽象的に高いように見えるが、「暑いのは暑い」という考えにとらわれてはいけないとロンプス氏は言う。結局のところ、熱中症指数は体の状態や危険度を示すものであるはずだ。極端な違いは重要だ。実際、熱波から1年後、科学者グループはシカゴ市に対し、市民にもっと緊急の警告を発して、涼しい避難所や水を求めるよう促さなかったとして非難した。
イラスト: NWS
だがここで、暑さ指数の有用性は再び曖昧になる。暑さ指数を視覚化する一般的な方法は、身体への負担の増大を追跡する色分けされたチャートである。しかし、これらのカテゴリーは疑わしいと主張する人もいる。2020年、米国郵政公社の弁護士は、労働者を暑さから適切に保護しなかったとして労働安全衛生局が提起した5件の引用の無効を主張した。彼らは、熱中症による「極度の危険」と特定の範囲の暑さ指数値を結び付けるには、科学的証拠が不十分だと述べた。「凡例と色分けはどこから来たのか?私はそれを掘り起こさなければならなかった」とUSPSの代理人弁護士の1人であるアーサー・サッパーは言う。「私はそれらが査読のある科学雑誌ではなく、ウェザーマガジンという大衆雑誌という意外な場所から来たことを知った。」裁判官は同意した。
パデュー大学持続可能な未来研究所所長のマシュー・フーバー氏は、これは暑さ指数がいかにニッチな存在であるかを反映していると指摘する。米国では天気予報を利用する人にとっては当たり前のことだが、世界の他の地域ではほとんど知られていない。そして、科学界でもあまり重視されていない。暑さに対する生理的反応に関する研究の多くは、湿球黒球温度（WBGT）など、他の尺度と結び付けられている。WBGTには、風の変動や日射量といった、暑さ指数が簡略化のために除外している要素が含まれている。「WBGTには、非常に確固とした生理学的根拠と、非常に確固とした経験的根拠がある」とフーバー氏は言う。
暑さ指数が定着している理由の一つは、こうした追加変数の測定には、ほとんどの気象観測所では入手できないような扱いにくいツールが必要になることです。また、WBGTは読み取りが難しいです。測定値が、私たちが理解している湿度のない気温とそれほど一致しないからです。しかし、理想的には、私たちは学ぶべきです。「どちらの指標を使うか選べるなら、暑さ指数は最低値に近いでしょう」とフーバー氏は言います。
暑さ指数のもう一つの問題は、特定の条件に住む特定の種類の人、つまり健康で特定の身長と体重を持ち、水と日陰に容易にアクセスできる人を想定することです。また、湿度はどこでも測定できるわけではないため、暑さ指数の測定も地理的に正確ではありません。オレゴン州東部の広大な地域のように、湿度を測定する気象観測所が1つしかない地域もあります。「私たちは、日々、目の前にある現象を実際には把握していません」と、ポートランド州立大学で気候適応を研究し、より局所的な測定戦略を開発しているヴィヴェック・シャンダス教授は述べています。
これが、国立気象局（NWS）などの機関が、停電の可能性や天候の異常さといった地域的な要因に基づいて熱波を分類する「熱中症リスク」システムなど、他のアプローチを試験的に導入している理由の一つです。しかし、フーバー氏やロンプス氏といった科学者たちは、こうした測定の精度や人間の生理機能との整合性を判断するための情報をまだ入手できていないと述べています。「彼らが間違える可能性は10通りあります」とフーバー氏は言います。（NWSは、熱中症リスクのカテゴリーをどのように算出しているかについての質問には回答しませんでした。）
一方で、シャンダス氏とフーバー氏は、特に極端に暑い地域における暑さ指数のより正確な計算方法を見つけ出すのは良いことだと述べている。世界はますます蒸し暑くなり、アメリカ人にとって暑さ指数は蒸し暑いものだ。特にロッキー山脈の東側、夏は湿度の高い地域では顕著で、ディープサウスだけでなく、中西部や中部大西洋岸地域でも同様だ。「暑さ指数を悪く言うことはできますが」とフーバー氏は言う。「しかし、実際には、これから温暖化する世界において、この計算方法は大きな違いを生むでしょう。」
