WBGT（湿球黒球温度）

2020-12-20 オフ投稿者: SHANY™

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近年、夏において熱中症対策の重要な指標として定着した「WBGT」はWet-Bulb Globe Temperature（湿球黒球温度）の略称で、環境省のサイトなどでは「暑さ指数」とも呼ばれており、暑熱環境下での行動に伴うリスクの度合い（熱ストレス）を評価するために世界中で広く用いられている。

【1】WBGTの計算式

WBGTは、乾球温度（t_a、気温）、自然換気状態の湿球温度（t_nwb、湿度）、グローブ温度（t_g、放射熱・気流）の3つの測定値をもとに算出される。また、周囲に太陽放射（直射日光）がある屋外と、日射のない室内で計算式を使い分けるのが特徴である。

① 屋外（太陽放射がある場所）での計算式

屋外（太陽放射がある場所）での計算では、式[1]¹^, ²を用いて算出される。

\mathrm{WBGT}＝0.7t_{\mathrm{nwb}}+0.2t_{\mathrm{g}}+0.1t_{\mathrm{a}} \; \cdots [1]

ここに、WBGTはWBGT指数 [°C]、t_a は乾球温度 [°C]、t_nwb は自然換気状態の湿球温度 [°C]、 t_g はグローブ温度 [°C]である。

式で分かるように、グローブ温度 t_g は、空気温度、平均放射温度、気流速度に反応する反面、自然換気状態の湿球温度 t_nwb は、空気湿度、空気温度、平均放射温度、気流速度に反応する。つまり、WBGT指数は人体が熱ストレスに影響を受ける環境要因4項目の関数である。

★ 湿球温度への「0.7」の重み
この数式から分かるように、WBGTは「湿球温度（湿度）」の影響を7割（0.7）という極めて高い割合で反映している。人間は汗を蒸発させることで体温を下げて調節しているため、湿度が高く汗が蒸発しにくい環境がいかに熱中症リスクを劇的に高めるかをこの数式は明確に物語っている。

※ 自然換気状態の湿球温度（t_nwb）
通常の気象観測などで用いられる湿球温度（アスマン通風乾湿計など）は、ファンで強制的に一定の風を当てて測定する。しかし、WBGTで用いる「自然換気状態の湿球温度」は、あえて風を当てずにその場の自然な気流のまま測定する。これにより、無風・微風状態で汗が蒸発しにくくなるリアルな危険性を正確に評価できるようになっている。

② 室内または日陰（太陽放射がない場所）での計算式

密閉された室内や直射日光のない場所では、太陽の直接的な放射熱（式[1]で乾球温度 t_a の項）を排除し、グローブ温度 t_g に0.3の重みを付けた以下の単純化された式[2]が用いられる。

\mathrm{WBGT}＝0.7t_{\mathrm{nwb}}+0.3t_{\mathrm{g}} \; \cdots [2]

【2】国際規格と許容作業限界

WBGT指数は、産業環境やスポーツ環境における潜在的な熱ストレスを推定・管理するために幅広く使用³されている。アメリカのNIOSH（National Institute of Occupational Safety and Health）では熱ストレスに対する許容作業限界（NIOSH 1986⁴、図1参照）に関する基準を開発し、ISO 7243⁵として国際規格化されている。

図1. 許容作業限界（NIOSH 1986）

図1では、気候に順化した標準的な労働者（体重70 kg、体表面積1.8 m²）を対象とし、代謝率（作業の激しさ）や時間当たりの作業時間に応じたWBGTの許容限界値を示す。この値は一般の透過性衣服（0.6 clo）に適用するものであるが、それぞれの着衣量に対して加減する必要がある。例えば、アメリカの空軍（United States Air Force, USAF）では化学防護服、防弾服を着用した軍人に対して測定されたWBGT指数を6 [K]引き上げるように勧奨した。このような衣服は汗の蒸発に対する抵抗力を約3倍（完全不浸透性の場合はもっと高い）増加させ、WBGT指数を調整して皮膚からの蒸発冷却減少を補償しなければならない。

[1] Dukes-Dobos, F., and A. Henschel. : The modification of the WBGT index for establishing permissible heat exposure limits in occupational work, HEW/USPHE/NIOSH Report TR-69, 1971.
[2] Dukes-Dobos, F., and A. Henschel. : Development of permissible heat exposure limits for occupational work, ASHRAE Journal 9:57, 1973.
[3] Davis, W.J. : Typical WBGT indexes in various industrial environments, ASHRAE Transactions 82(2):303, 1976.
[4] NIOSH : Criteria for a recommended standard – Occupational exposure to hot environments, revised criteria, U.S. Dept. of Health and Human Services, USDHHS (NIOSH) Publication 86-113, 1986, Available from http://www.cdc.gov/NIOSH/docs/86-113/86-113.pdf
[5] ISO 7243 : Ergonomics of the thermal environment – Assessment of heat stress using the WBGT (wet bulb globe temperature) index, 2017.

【3】WBGT指数の歴史・限界

WBGT指数の歴史（History of WBGT）、限界（Limitations of WBGT）などについてはBudd⁶の文献をご参照ください。

[6] Grahame M. Budd : Wet-bulb globe temperature (WBGT) – its history and its limitations, Journal of Science and Medicine in Sports, Vol 11, Issue 1, p.20-32, 2008. (DOI : https://doi.org/10.1016/j.jsams.2007.07.003)

【4】日本における規格化と最新の取り組み

日本には、国際規格に合わせて日本産業標準として1999年に規格化（JIS Z 8504⁷）された。また、環境省⁸では、このWBGT指数を一般向けに「暑さ指数」と称して、リアルタイムの情報提供を行っている。さらに、近年の深刻な温暖化と猛暑に対応するため、気象庁と環境省が連携して以下のような警戒アラートを運用している。

・熱中症警戒アラート：WBGT指数が33°C以上になると予測された場合に発表（2020年7月からは関東甲信地方のみ、2021年から全国展開）。

・熱中症特別警戒アラート：過去に例のない広範な猛暑による重大な健康被害を防ぐため、2024年から新設。広域的にWBGT指数が35°C以上に達すると予測される場合に発表され、自治体が指定する「クーリングシェルター（指定暑熱避難施設）」の開放など、一段上の厳格な熱中症予防行動が求められる。

[7] JIS Z 8504 : 人間工学 – WBGT（湿球黒球温度）指数に基づく作業者の熱ストレスの評価 – 暑熱環境、1999.
[8] 環境省：熱中症予防情報サイト、http://www.wbgt.env.go.jp

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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