「風速1公尺，體感溫度就降1℃」是真的嗎？
― 弱風時幾乎說得準，強風時就說過頭了
這是冬季天氣預報和登山書裡常聽到的概略說法。用氣象機構實際使用的公式來計算，風速到5公尺左右都相當準確。但風越強，體感溫度下降的幅度就越小。因為風帶走的不是「溫度」，而是包覆在皮膚外面那層暖暖的空氣膜。
氣溫0℃的早晨，天氣預報說「北風強勁，風速10公尺」。
如果照「1公尺降1℃」的概略說法，體感就是零下10℃。你可能會做好迎接隆冬北海道般寒冷的準備，把厚外套拿出來穿。
可是走到外面一看，確實很冷，但沒冷到那種程度。這個說法，到底能相信到什麼程度呢？
這個說法為什麼準，又為什麼會有兩個原因而不準
皮膚周圍有一層被體溫加熱的薄空氣層。風會把這層吹走，讓冷空氣不斷貼上皮膚。所以一吹風，即使氣溫相同也會覺得更冷。
風變強時，膜會變薄，但越薄就越難再變得更薄。所以風速變成2倍，寒意也不會變成2倍。
也就是說，「1公尺降1℃」是在弱風的範圍內，把下降幅度近似成一條直線。到了線開始彎曲的強風範圍，這個說法就會比實際情況誇大。
風正在把皮膚的暖膜吹掉
想像一個無風的日子，你靜靜站著。熱量會從皮膚表面一點一點散出去，加熱周圍的空氣。被加熱的空氣會在皮膚上形成一層只有幾公釐的薄層。這一層就像毛毯，擋住了熱量逃走的路。
一吹風，這一層就不斷被帶走。皮膚始終碰到「還沒被加熱的空氣」，熱量就散失得更快。我們的身體是把熱量散失的速度，感受成「寒冷」。
氣象機構發布的「體感溫度」，就是把這個想法換成數字。在現在這種風裡，臉上散失了多少熱量，換成幾乎無風的狀態下，要在幾℃時才會散失同樣多的熱量？這個溫度就叫做「體感溫度」。請用圖1的滑桿改變風速，比較概略說法和實際公式的差別。
膜越薄，就越難再吹薄
圖1的實線之所以越來越平緩，是由皮膚上空氣膜的性質決定的。風還弱的時候，風只要稍微增強，膜就會大幅被吹掉，熱量散失的方式一下子就改變。可是膜已經變薄之後，就算再加強風，能吹掉的量也很有限。
而且，熱量必須先從身體內部傳到皮膚表面才能散失。不管空氣膜變得多薄，皮膚和皮下組織仍然是擋住熱量的一道牆。所以不管風多強，體感溫度都不會無止境地下降。
以氣溫0℃來計算，風速5公尺時的體感溫度約為零下5℃，和概略說法幾乎相同。但風速10公尺時約為零下7℃，風速20公尺也只到約零下9℃。和概略說法的零下20℃相差超過10℃。
另一方面，氣溫越低，風造成的下降幅度就越大。氣溫零下10℃時，風速10公尺的體感約為零下20℃，與概略說法幾乎一致。越是寒冷的地方，這個說法「說得準的範圍」就越廣。
體感溫度談的是熱量散失的「速度」。乾燥的水管或汽車車身，不管吹多強的風，都不會比氣溫更冷。風加快的只是冷卻到氣溫所需的時間。不過濕的東西就不同了，水蒸發時會帶走熱量，所以可能比氣溫更冷。
天氣預報的風速，通常是在離地10公尺高度測得的數值。到了人臉的高度，因為地面的摩擦，風會比這個數值更弱。氣象機構的體感溫度公式，已經把這個差異考慮進去了。
總結
「風速1公尺，體感溫度就降1℃」，在風速5公尺左右的弱風範圍內，是個相當準確的概略說法。但風越強，體感溫度下降的幅度就越小。氣溫0℃時，即使風速20公尺，體感也只有零下9℃左右。左右寒冷程度的，是風把皮膚上暖空氣膜吹掉多少，而這層膜越薄就越難吹掉。
風帶走的不是溫度，而是皮膚上的空氣毛毯。
最先吹來的那幾公尺風，讓人覺得最冷。
風帶走熱量的整體機制，請看低體溫症為什麼在「沒那麼冷的日子」也會發生？；用空氣層來防寒的原理，請看比起一件厚衣服，為什麼多穿幾件薄衣服比較暖？。想從夏天的角度看風為什麼讓人覺得涼，也可以讀電風扇的風，為什麼讓人覺得涼？
- 電風扇保持「關」，把手掌伸到前面，記住皮膚的感覺。
- 接著切到「弱」。注意從「關」變成「弱」時，那種涼颼颼的變化有多大。
- 再依序調到「中」「強」，比較每升一段的變化，是不是比「關→弱」更小。
把乾燥的溫度計放在電風扇前面，讀數也幾乎不會改變。可見風並不是讓空氣變冷，只是改變了熱量從皮膚散失的速度。
想知道更多的人 ― 術語、公式與課本的連結從國中理化到大學專業課程，明確標示是哪個程度的內容
- 國中國中理化學到的範圍
- 高中高中「物理」「地球科學」學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄裡的內容
- 大學高中沒學過、大學專業課程（熱傳工程、生物氣象學）的內容
- 研究連大學也不當成「定論」來教，研究者目前正在探討的話題
國中術語：這個現象是有名字的
- 體感溫度：把人用皮膚感受到的冷熱，換成溫度數字。受風、濕度和日照影響，會和氣溫是不同的數值。
- 風寒指數（風寒溫度）：只把風造成的寒冷換成數字的體感溫度。以北美氣象機構從2001年起使用的公式最具代表性。
- 邊界層：附著在物體表面、流動緩慢的薄空氣層。熱量要穿過這一層才能散失。
國中高中用公式驗證：氣溫0℃、風速10公尺的體感溫度
用加拿大環境部與美國氣象局從2001年起使用的風寒指數公式，直接計算體感溫度。選氣溫0℃的話，與氣溫有關的項會消失，計算就變簡單了。
| 用符號寫 | W ＝ 13.12 ＋ 0.6215 × T − 11.37 × V0.16 ＋ 0.3965 × T × V0.16 |
| 用文字寫 | 體感溫度 ＝ 由氣溫決定的部分，減去與風速的0.16次方成正比的「被風帶走的量」 |
| 公式的來源 | 用身體內部到皮膚的熱流，和皮膚到空氣的熱流之間的平衡，計算臉部皮膚散失的熱量，再換算成散失同樣熱量的「近乎無風（時速4.8km）」時的氣溫 |
| W | 體感溫度（風寒溫度），單位是℃ |
| T | 氣溫，單位是℃（10℃以下時使用） |
| V | 高度10公尺的風速，單位是時速 km（時速4.8km以上時使用） |
| 氣溫 | 0℃（含 T 的兩項為0） |
| 風速 | 秒速10公尺 |
| 把秒速換成時速 km 的係數 | 3.6 |
| 時速36km的0.16次方 | 約為 1.774 |
| 秒速5公尺（時速18km）時的0.16次方 | 約為 1.588 |
| 把風速換成時速 km | 10 × 3.6 ＝ 36 |
| 被風帶走的量 | 11.37 × 1.774 ≒ 20.17 |
| 風速10公尺的體感溫度（℃） | 13.12 − 20.17 ≒ −7.05 |
| 概略說法「1公尺降1℃」的值（℃） | 0 − 10 ＝ −10 |
| 風速5公尺時被風帶走的量 | 11.37 × 1.588 ≒ 18.06 |
| 風速5公尺的體感溫度（℃） | 13.12 − 18.06 ≒ −4.94 |
風速5公尺時，公式約為零下4.9℃，概略說法是零下5℃，兩者幾乎一致。風速10公尺時，公式約為零下7.1℃，概略說法是零下10℃，概略說法多估了約3℃的寒冷。風速變成2倍，被風帶走的量也只增加約1.1倍。這就是0.16次方這個小指數的意義。
高中高中＋為什麼是「0.16次方」
高中熱量會從溫度高的地方流向溫度低的地方。流動的量，由溫度差和流動的難易程度（熱的傳導容易度）相乘決定。風改變的不是溫度差，而是這個「流動的難易程度」。
高中＋從物體表面往風裡散失熱量的傳導容易度，據說約隨風速的0.5次方增加（強制對流）。但在人的臉上，熱量還必須穿過皮膚組織這道「與風無關的牆」。因為兩道牆串聯在一起，整體對風速的反應就變得更弱。把模型的計算結果套進簡單的公式，得到的就是0.16次方這個小指數。
大學強制對流與熱傳係數
在熱傳工程裡，表面把熱傳給流體的容易程度用熱傳係數表示，並用努塞爾數和雷諾數的關係式來估算。在圓柱周圍的強制對流中，努塞爾數據說與雷諾數的約0.5至0.6次方成正比。2001年的風寒指數，是由把臉當成圓柱的這個關係，加上皮膚組織熱阻的模型所建立的（Osczevski 與 Bluestein 2005年的論文）。
📖 公式的推導與更進階的內容：日文維基百科「體感溫度」 ／ Wikipedia "Wind chill"（英文，公式與歷史）
研究目前還不太清楚的事
- 每個人感受的差異。 公式是以平均成年人的臉做成模型。對兒童或高齡者，以及臉的大小和皮下脂肪的不同，實際的冷卻方式會差多少，據說還沒有充分研究。
- 日照與濕氣。 2001年的公式沒有包含晴天的日照，以及濕皮膚的蒸發。要如何把這些放進同一個數字裡，至今仍有爭論。
- 與全身寒冷感的關係。 公式處理的是臉部皮膚的冷卻。它與穿著衣服的全身寒冷程度，以及身體核心溫度下降的方式有什麼關聯，有其他模型正在研究。
也就是說，本文的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。把體感溫度當成用來比較寒冷程度的約定數字，是比較穩妥的看法。
與課本的連結（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 本文的哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・氣象觀測（氣溫與風） | 風速與氣溫、體感溫度的概念 |
| 高中 | 物理・熱的移動 | 熱流由溫度差和傳導容易度決定 |
| 高中＋ | 物理・熱的傳遞方式（對流） | 風速0.5次方與0.16次方的差別 |
| 大學 | 熱傳工程・生物氣象學 | 強制對流、努塞爾數、皮膚熱阻 |
| 研究 | 生物氣象學・人因工程 | 個人差異、日照與濕氣的處理 |
| ― | 與生活的連結 | 冬季穿著的選擇、天氣預報風速的讀法 |
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值是為了理解機制而給的概略值與估算值。體感溫度是不含日照、濕氣、服裝與個人差異的數字。在寒冷地區或山上活動時，請遵循氣象資訊，以及地方政府、山岳相關機構的指引。