衛(wèi)輝市近40年人居環(huán)境舒適度變化分析

賈振河 袁向春 康紅勛

摘要：利用1981-2020年衛(wèi)輝市氣象資料，基于人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)衛(wèi)輝市溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的變化特征進(jìn)行分析。通過對(duì)衛(wèi)輝市人居環(huán)境舒適度進(jìn)行了分析，以期為旅游業(yè)的發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)參考依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)：（1）衛(wèi)輝市平均氣溫、高溫日數(shù)呈明顯上升趨勢(shì);平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速呈下降趨勢(shì);（2）衛(wèi)輝市的氣候舒適日數(shù)表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，以 00 年代為最多，80 年代為最少;（3）衛(wèi)輝市秋季和春季較為舒適，冬季、夏季為較不舒適的季節(jié);春季和冬季的舒適日數(shù)呈增加趨勢(shì)，夏季呈減少趨勢(shì)，秋季變化不明顯;（4）舒適天數(shù)較多的月份集中在4-6月和9-11月，6-9 月的舒適日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)可能與高溫日數(shù)增多有關(guān)。（5）由于夏季極端高溫、暴雨、冰雹等惡劣天氣增多，對(duì)居民生活和旅游造成的影響十分明顯;同時(shí)，年氣溫、月氣溫和相對(duì)濕度的上升，年平均舒適日數(shù)也隨之上升。

關(guān)鍵詞：氣候舒適度;溫濕指數(shù);風(fēng)效指數(shù);衛(wèi)輝

前言

衛(wèi)輝市位于河南省北部，新鄉(xiāng)市東北部。地處中原腹地，西依太行，南臨黃河，衛(wèi)輝市位于東經(jīng)113°51'至114°19'，北緯35°19'至35°42'之間，中國最佳文化生態(tài)旅游城市。舒適的天氣氣候?qū)β糜螛I(yè)的發(fā)展具有促進(jìn)作用，惡劣或極端的天氣氣候常常會(huì)影響或限制出行，從而影響旅游活動(dòng)，因此，研究氣候舒適度的變化，將對(duì)旅游業(yè)的規(guī)劃發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。

氣候舒適度評(píng)價(jià)研究已有近百年歷史。早期研究多基于統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)性指標(biāo)，包括有效溫度，濕球黑球溫度指數(shù)，以及在中國應(yīng)用廣泛的溫濕指數(shù)和風(fēng)寒指數(shù)等。經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)便、易于被公眾理解：但過于簡(jiǎn)單的計(jì)算降低了結(jié)果的準(zhǔn)確性，無法滿足指標(biāo)值和人體熱生理狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)的基本要求。其經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)也導(dǎo)致了指標(biāo)應(yīng)用在時(shí)間、空間維度的局限性。合理的人體舒適度模型必須以人體熱交換機(jī)制為基礎(chǔ)，綜合考慮環(huán)境因素、人體代謝呼吸散熱和服裝熱阻等各種因素的影響。20世紀(jì)60年代后，生物氣象學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步使得基于人體熱交換模型的氣候舒適度指標(biāo)得到了迅速發(fā)展;代表性指標(biāo)的包括預(yù)測(cè)平均投票數(shù)，體感溫度，標(biāo)準(zhǔn)有效溫度和生理等效溫度等。然而由于熱交換理論的缺陷，上述指標(biāo)均沒有被普遍接受。21世紀(jì)后，多學(xué)科的高度交叉與融合使得對(duì)人體熱量傳輸與能量代謝過程更全面、精確的描述成為可能。

1資料和方法

1.1資料

本文利用衛(wèi)輝市1981-2020年40年的日平均氣溫、日最高氣溫、日平均相對(duì)濕度、日平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)等資料為依據(jù)，對(duì)衛(wèi)輝市的人居環(huán)境舒適度進(jìn)行系統(tǒng)的分析，揭示其變化規(guī)律，以期為旅游業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)參考依據(jù)。

1.2計(jì)算方法

由于影響舒適度的氣象要素較多，結(jié)合有關(guān)規(guī)范中人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本文采用溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)來綜合評(píng)價(jià)某種氣候條件下人體的舒適與否。根據(jù)人們對(duì)環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)等的真實(shí)感受，將氣候舒適度劃分為：寒冷、冷、舒適、熱和悶熱 5 個(gè)等級(jí)。溫濕指數(shù)（I）和風(fēng)效指數(shù)（K）按照下列公式來計(jì)算：

溫濕指數(shù)：

風(fēng)效指數(shù)：

式中T為平均溫度（℃），RH 為平均相對(duì)濕度（%），V為平均風(fēng)速（m/s），S 為平均日照時(shí)數(shù)（h/d）。

氣候舒適度采用溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的組合進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)兩種指數(shù)不一致時(shí)，冬半年使

用風(fēng)效指數(shù)，夏半年使用溫濕指數(shù)。當(dāng)平均風(fēng)速>3m/s 時(shí)，使用風(fēng)效指數(shù)。

2氣象要素變化特征分析

通過分析1981-2020年逐年平均氣溫、高溫日數(shù)、平均相對(duì)濕度和平均風(fēng)速等資料，可知：

近40年來，衛(wèi)輝市的年平均氣溫為14.2℃，在 13.7‐15.1℃之間變化。氣溫的年際變化呈現(xiàn)顯著的上升趨勢(shì)，平均氣溫以 0.29℃/10a 的速度在逐年升高。年平均高溫日數(shù)為5天，集中在出現(xiàn)在6-9月。出現(xiàn)最多高溫日的年份為2004年（13天），最少高溫日的年份為 1985 年和 1999 年，均未出現(xiàn)高溫日。高溫日數(shù)的年際變化同樣呈現(xiàn)顯著的上升趨勢(shì)，以 2.0d/10a 的速度在逐年增多。

衛(wèi)輝市年平均相對(duì)濕度為69%。相對(duì)濕度的年際變化呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，以1.4%/10a 的速度在逐年減少。

衛(wèi)輝市平均風(fēng)速為2.3m/s，極端最大風(fēng)速為18.7m/s（出現(xiàn)在1981年2月21日）。風(fēng)速的年際變化呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，以每 10 年 0.4m/s的速度在逐年減小。

3衛(wèi)輝市氣候舒適度指數(shù)變化特征分析

3.1年際變化特征

1981-2020年衛(wèi)輝市的平均舒適天數(shù)為152天，最多舒適天數(shù)為185天，出現(xiàn)在1997年，最少舒適天數(shù)為102天，出現(xiàn)在1983年。通過逐日計(jì)算可知，發(fā)現(xiàn)舒適度日數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，以3.6d/10a的速度增長(zhǎng)，通過0.01的顯著性檢驗(yàn)。

從年代變化來看，1997‐2015年舒適天數(shù)較多，1981‐1996年舒適天數(shù)較少。各年代的平均舒適度天數(shù)分別是80年代132天，90年代147天，00年代151天，10年代147天，以00年代為最多，80年代為最少。舒適度日數(shù)增加可能與平均氣溫的升高、平均相對(duì)濕度的減小以及平均風(fēng)速的減小有關(guān)。

3.2季節(jié)和月際變化特征

1981-2020年衛(wèi)輝市春季（3-5月）、夏季（7-9月）、秋季（9-11月）和冬季（12-2月）的平均舒適天數(shù)分別為47天、30天、56天和11天。表明衛(wèi)輝市秋季和春季較為舒適，冬季、夏季為較不舒適的季節(jié)。春季和冬季的線性傾向率呈上升趨勢(shì)，以春季的增率最快，以5d/10a的速度增加;夏季的線性傾向率呈下降趨勢(shì)，以2d/10a的速度減少;秋季變化最不明顯。全年的舒適天數(shù)的增加主要貢獻(xiàn)來源于春季和冬季。

從月際尺度來看，舒適天數(shù)較多的月份集中在4-6月和9-11月，其中10月平均舒適天數(shù)最多，為25天;1月和2月平均舒適天數(shù)最少，僅3天。分析氣候傾向率可知：除6-9月呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其他月份均呈上升趨勢(shì)。以 4 月的正傾向率最大，為 0.28，其次是 11 月，為 0.22;以 9 月的負(fù)傾向率最大，為-0.26。6-9月氣候舒適天數(shù)減少的原因，可能與高溫日數(shù)增多有關(guān)。

4結(jié)論

（1）衛(wèi)輝市平均氣溫、高溫日數(shù)呈明顯上升趨勢(shì);平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速呈下降趨勢(shì)。

（2）衛(wèi)輝市的氣候舒適日數(shù)表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，以 00 年代為最多，80 年代為最少。

（3）衛(wèi)輝市秋季和春季較為舒適，冬季、夏季為較不舒適的季節(jié);春季和冬季的舒適日數(shù)呈增加趨勢(shì)，夏季呈減少趨勢(shì)，秋季變化不明顯。

（4）舒適天數(shù)較多的月份集中在4-6月和9-11月，6-9月的舒適日數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)可能與高溫日數(shù)增多有關(guān)。

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