張春陽(yáng) 蘭小建 韓超 騰舟 陳江鋒

(1.浙江大學(xué)，浙江 杭州；2.衢州市氣象局，浙江 衢州 324000；3.浙江省氣象局，浙江 杭州 310002)

0 引 言

氣候舒適度是一項(xiàng)建立在人類機(jī)體和近地大氣之間的熱交換原理基礎(chǔ)上的生物氣象指標(biāo)[1]，旨在從氣象角度評(píng)價(jià)人類在不同氣候條件下舒適感。開展氣候舒適度評(píng)價(jià)對(duì)于評(píng)價(jià)城市人居環(huán)境、科學(xué)指導(dǎo)旅游和日常出行等都具有重要價(jià)值和意義。早在1966年美國(guó)特吉旺(W H Terjung)就提出了氣候舒適性指數(shù)概念[2]。國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者也就旅游氣候舒適度、氣候宜人度評(píng)價(jià)和預(yù)報(bào)等進(jìn)行了大量研究，為國(guó)內(nèi)氣候旅游等資源開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。[3-7]

衢州市位于浙江省西部，錢塘江上游。衢州市生態(tài)環(huán)境極好、區(qū)位優(yōu)勢(shì)和旅游資源優(yōu)勢(shì)明顯,是“浙閩贛皖”旅游金三角，華東旅游網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)。本文基于前人研究及衢州市生態(tài)氣候特征，利用溫室指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、度假氣候指數(shù)HCI對(duì)衢州市旅游氣候舒適度進(jìn)行分析，旨在為衢州旅游規(guī)劃和相關(guān)重大項(xiàng)目決策提供參考。

1 資料與方法

利用常年(1981—2010)年衢州國(guó)家基本站的氣象要素資料和近6 a(2012—2017年)衢州市160個(gè)氣象自動(dòng)觀測(cè)站點(diǎn)的觀測(cè)資料，并對(duì)缺測(cè)數(shù)據(jù)相應(yīng)年份進(jìn)行剔除。利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)和GIS技術(shù)[8]，進(jìn)行氣溫、降水等基本氣象要素時(shí)空分布特征分析，進(jìn)一步開展旅游氣候舒適度特征分析。

IBMCI=(1.8Ta+32)-0.55(1-RH)×(1.8Ta-26)-3.2V1/2

(1)

ICI=(33-Ta)×(10V1/2+10.45-V)

(2)

ITHI=(1.8Ta+32)-0.55(1-RH)×(1.8Ta-26)

(3)

式(1)、(2)、(3)均為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得出的計(jì)算方法，Ta、RH、V分別代表環(huán)境溫度(℃)、相對(duì)濕度(用小數(shù)表示)、風(fēng)速(m/s)，IBMCI為炎熱指數(shù)的一種變形，ICI為冷應(yīng)力期間的失熱指標(biāo)，ITHI為無(wú)風(fēng)時(shí)悶熱的程度，是目前臺(tái)站在日常業(yè)務(wù)中用著舒適度預(yù)報(bào)較為普遍方法。

根據(jù)2012年3月1日實(shí)施的《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 27963—2011人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》的規(guī)定，計(jì)算方法及人居環(huán)境舒適度等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 人居環(huán)境舒適度等級(jí)劃分表

溫濕指數(shù)計(jì)算公式：

I=Ta-0.55(1-RH)×(Ta-14.4)

I—溫濕指數(shù)，保留1位小數(shù)；

Ta—某一評(píng)價(jià)時(shí)段日最高溫度，單位為攝氏度(℃)；

RH—某一評(píng)價(jià)時(shí)段日平均空氣相對(duì)濕度(%)。

風(fēng)效指數(shù)計(jì)算公式：

K—風(fēng)效指數(shù)，取整數(shù)；

T—某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均溫度，單位為攝氏度(℃)；

V—某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均風(fēng)速，單位為米每秒(m/s)；

S—某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均日照時(shí)數(shù)，單位為時(shí)每天(h/d)。

氣候度假指數(shù)(HCI)的計(jì)算方法以及其旅游適宜度評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)如下：

HCI=4I+2A+(3R+V)

HCI為氣候度假指數(shù)，由3個(gè)因子按照不同比例構(gòu)成(表2)，他們分別是熱舒適度因子(TC)占40%，表示人體對(duì)溫度高低感覺，通過日最高溫度和日平均相對(duì)濕度(見溫濕指數(shù)I公式)；審美因子(A)通過云量的多寡表征，占20%；物理因子(P)通過降水量R和風(fēng)速V表征，占40%。表3為度假氣候指數(shù)評(píng)分方案。表4為HCI旅游氣候分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 度假氣候指數(shù)(HCI)的構(gòu)成

表3 度假氣候指數(shù)評(píng)分方案

表4 HCI旅游氣候分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) %

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 四季分明、雨熱同步

氣溫是對(duì)人體影響最敏感的氣象要素之一，對(duì)1981—2010年衢州站溫度、降水觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如下：衢州站常年年平均氣溫為17.5 ℃。全年最冷月份為1月，平均氣溫5.5 ℃；最熱月份為7月，平均氣溫29.0 ℃(見圖1)。在夏季(6—8月)，高溫日數(shù)(≥35 ℃)平均日數(shù)27 d，高溫現(xiàn)象并不突出。在冬季(12月—次年2月)，低溫日數(shù)(≤0 ℃)平均日數(shù)18.5 d，說(shuō)明冬季嚴(yán)寒出現(xiàn)概率低。衢州站春、夏、秋、冬四季節(jié)的平均氣溫分別為16.6 ℃、27.3 ℃、18.8 ℃和6.6 ℃，相鄰兩季溫差約10 ℃。衢州站常年年平均降水1665.2 mm；12月平均雨量最少，為54.5 mm；6月平均雨量最多，為297.3 mm(見圖1)。年平均雨日為158 d，3月平均雨日最多(19 d)，10—11月平均雨日最少(9 d)。結(jié)果表明，衢州市四季分明、雨熱同步，降水量大、雨日多。

圖1 衢州站常年月平均降水量與溫度分布圖

2.2 垂直氣候、類型多樣

衢州市地處金衢盆地西段，素有“七山一水二分田”之稱，地貌以衢江為中軸，向南北對(duì)稱展布，海拔逐漸提升，向南、北兩側(cè)依次為河谷平原緩坡崗地、低中丘陵、山地，地勢(shì)總體呈南北高、西矮、中平、東低。利用AcGIS繪制(精度30 m×30 m)高程DEM地形圖(見圖2),可見地形海拔差異大、地貌多樣。

圖2 衢州市高程DEM地形圖

衢州市氣候垂直特征顯著。根據(jù)衢州市區(qū)域內(nèi)近6 a(2012—2017年)160個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的平均溫度和平均降水量分布顯示(圖3，圖4)[9]：隨海拔升高，溫度總體呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。低海拔的河谷城區(qū)(0～150 m)年平均氣溫為14.8～17.9 ℃；低丘地區(qū)(150～250 m)為15.0～17.4 ℃；低丘地區(qū)(250～500 m)為14.8～16.7 ℃；低山地區(qū)及以上(大于500 m)最低小于13.8 ℃；總體看，年降水量隨海拔升高總體遞增。海拔100～150 m區(qū)域，年降水量約1145.5～1893.3 mm左右；150～500 m的區(qū)域，年降水量可達(dá)1314.0～2173.0 mm。在海拔500 m以上，年降水量達(dá)到1753.0～2291.7 mm。在垂直尺度上，年平均氣溫從17.9 ℃跨越至13.8 ℃以下，降水從1145.5 mm跨越至2291.7 mm。

圖3 2012—2017年年平均氣溫空間分布

圖4 2012—2017年年平均降水量空間分布

2.3 四季微風(fēng)、濕光適宜

衢州站平均風(fēng)速2.4 m/s，年平均最多風(fēng)向ENE(東北東)。衢州市常年微風(fēng)拂面，人體感覺十分舒適。衢州濕度和日照適宜(見圖5)年平均相對(duì)濕度為78.0%。各月相對(duì)濕度變化幅度不大。在冬末春初和梅汛期，相對(duì)濕度較大；在7—8月干熱季節(jié)和秋季相對(duì)濕度較小。衢州站年平均日照時(shí)數(shù)1785 h，以1—3月份日照時(shí)數(shù)較少，月平均不足100h，而7—8月份日照時(shí)數(shù)較多，月平均超過200 h。

2.4 氣候舒適度分析

根據(jù)衢州市近30 a(1981—2010年)氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的氣候整編資料，算得衢州站各月人居環(huán)境舒適度溫濕指數(shù)I、風(fēng)效指數(shù)K(見圖6)，按人居環(huán)境舒適度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為5級(jí)，衢州市人居環(huán)境舒適度整體良好，舒適期長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，2～4級(jí)適宜度占全年的50%。

圖5 衢州站常年各月平均相對(duì)濕度與日照時(shí)數(shù)

圖6 常年各月平均居住環(huán)境人體舒適度指數(shù)

5—6月和9—10月，溫濕指數(shù)I值介于18.5～24.0之間，風(fēng)效指數(shù)K值介于-140.8～-279.6之間，3級(jí)舒適期長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，健康人群感覺舒適；而盛夏(7—8月)衢州市人居環(huán)境舒適度為5級(jí)時(shí)段，溫濕指數(shù)I值介于26.6～26.9之間，比3級(jí)閾值略偏高，風(fēng)效指數(shù)K值介于-30.6～-46.9之間，健康人群有熱感，較不舒服；4月和11月是春季和秋末期，溫濕指數(shù)I值介于13.5～16.8之間，風(fēng)效指數(shù)K值介于-342.8～-416.8之間，人居環(huán)境舒適度雖然為2級(jí)，總體感覺偏冷較不舒服；12月和1—3月冬季和初春期間溫濕指數(shù)I值介于6.5～11.6之間，風(fēng)效指數(shù)K值介于-499.8～-627.0之間，人居環(huán)境舒適度為1級(jí)寒冷，健康人群感覺很冷，不舒服。

2.5 適游期分析

利用2013年Tang[10]最新提出的度假氣候指數(shù)(Holiday Climate Index，HCI)HCI選用“云量”替代了TCI中的“日照”因子，其考慮了云的觀賞性；HCI反映的時(shí)間尺度比TCI也相應(yīng)有提高。

衢州度假氣候指數(shù)(HCI)分析結(jié)果(見表5)表明：1—3月，HCI值與全年溫度分布水平一致，處于較低水平，4—5月趨于升高，HCI達(dá)到適宜等級(jí)。6月進(jìn)入梅汛期，雨日多、雨強(qiáng)、雨量大，降雨對(duì)公眾旅游出行、游覽觀光會(huì)產(chǎn)生更多不便，故6月份衢州HCI值表現(xiàn)為下降趨勢(shì)；7—8月出梅后以高溫天氣為主，HCI和6月相比趨勢(shì)平穩(wěn)略有升高，為適宜等級(jí)；10月是很適宜度假的時(shí)期。由各月HCI分析，高溫、嚴(yán)寒、降水集中等惡劣天氣因素仍會(huì)影響人們出游，這些因素HCI也均已考慮在內(nèi)。

表5 1981—2010年衢州各月度假氣候指數(shù)(HCI)

按度假旅游指數(shù)(HCI)的旅游適宜期評(píng)級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，衢州全年都適宜旅游出行。其中，4個(gè)月份(1～3月和6月)為度假旅游的“可以接受期”；7個(gè)月份(4—5月、7—9月、11—12月)為度假旅游的“適宜期”；而10月是度假旅游的“很適宜期”。10月份也是衢州雨日全年最少，秋高氣爽，光照、溫度、濕度、云量較為適中的月份，恰好與國(guó)內(nèi)的“十一”黃金周相吻合。

3 結(jié) 語(yǔ)

1)衢州市四季分明，雨熱同步；降水量大，雨日多。衢州站年平均氣溫為17.5 ℃，州站年平均降水1665.2 mm。

2)隨海拔升高，衢州市呈現(xiàn)溫度總體遞減、降水總體增多趨勢(shì)。垂直尺度上，年平均氣溫由17.9 ℃跨越至13.8 ℃以下；年降水量由從1145.5 mm跨越至2291.7 mm。

3)衢州市四季微風(fēng)、濕光適宜。年平均風(fēng)速2.4 m/s，年平均相對(duì)濕度為78.0%，年平均日照時(shí)數(shù)1785 h。

4)常年人居環(huán)境舒適指數(shù)長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，2～4級(jí)適宜度占全年的50%。5—6月和9—10月，溫濕指數(shù)I值介于18.5～24.0之間，風(fēng)效指數(shù)K值介于-140.8～-279.6之間，3級(jí)舒適期長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，健康人群感覺舒適。

5)按度假旅游指數(shù)HCI的旅游適宜期評(píng)級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，衢州全年都適宜旅游出行。其中，所有月份達(dá)到“可接受期”及以上，7個(gè)月份為度假旅游的“適宜期”；而10月是度假旅游的“很適宜期”。

6)隨著“兩山”理念深入，如何提升氣象的為“浙西大花園”建設(shè)重大戰(zhàn)略服務(wù)的保障支撐能力；提供人性化、精細(xì)化的旅游宜人度等級(jí)預(yù)報(bào)等及相關(guān)平臺(tái)建設(shè)；氣象優(yōu)質(zhì)服務(wù)助力“美麗鄉(xiāng)村”建設(shè)等，均有待進(jìn)一步研究思考。