基于“黃金分割率”構(gòu)建人體舒適度計算方法的吉安市氣候舒適度分析

樊華　燕泓達　王子博　占子玄　余小平　黃小紅

摘要 氣候條件是一個地區(qū)旅游業(yè)發(fā)展的先決條件之一，也是旅游者出行考慮的主要問題。人體舒適度指數(shù)是日常生活中較為常用的表征氣候舒適度（人體舒適度）的方法，研究人體舒適度的意義在于提示公眾根據(jù)氣象因素的變化來及時調(diào)理生理、適應環(huán)境以及采取一些防范措施，在旅游資源評價方面，人體舒適度已逐漸成為一項重要的指標。本研究通過對吉安市進行舒適度等級劃分，比較吉安市“舒適（0級）”日數(shù)時間分布特征，從而給出吉安市康養(yǎng)旅游的建議，以期為當?shù)睾侠黹_發(fā)利用康養(yǎng)旅游資源、制定發(fā)展規(guī)劃等提供一些科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞 氣候;黃金分割率;計算方法

中圖分類號：P46 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）01–0034–03

基于“黃金分割率”構(gòu)建人體舒適度的計算方法，提出了人體最佳舒適度的概念，并將黃金分割法引入醫(yī)療氣象科學領(lǐng)域，采用人體正常體溫與黃金分割率的乘積獲得熱帶盛夏季節(jié)人體全暴露時的最佳舒適體感溫度值;然后進行了緯度效應、季節(jié)和海拔高度影響的合理訂正;最后構(gòu)建出新型的適用于全國范圍的人體最佳舒適溫度計算公式。

吉安市位于江西省中西部，屬亞熱帶季風濕潤氣候，全市森林覆蓋率達67.61%，先后獲得中國優(yōu)秀旅游城市、國家森林城市、國家園林城市、全國綠化模范城市、江西省首屆生態(tài)宜居城市等榮譽稱號。境內(nèi)山清水秀，生態(tài)優(yōu)美，空氣質(zhì)量常年保持在國家二類標準以上，被譽為“綠色家園”，“紅、綠、古”三色旅游資源十分豐富，“全景吉安、全域旅游”戰(zhàn)略正在實施。井岡山被譽為“天下第一山”，屬首批國家級風景名勝區(qū)，是全國旅游勝地四十佳和中國優(yōu)秀旅游城市[1-3]。

選取吉安市多年、多個國家站的氣溫、降水量、相對濕度和風速等氣象要素數(shù)據(jù)，通過黃金分割法計算人體舒適度指數(shù)，以此表征氣候舒適度（人體舒適度），通過分析吉安市“舒適、較舒適”日數(shù)時間分布特征，給出吉安市康養(yǎng)旅游的建議，以期為當?shù)睾侠黹_發(fā)利用康養(yǎng)旅游資源、制定發(fā)展規(guī)劃等提供一些科學依據(jù)。

1 基于黃金分割法構(gòu)建人體舒適度計算方法

王式功等發(fā)明的黃金分割法構(gòu)建的人體舒適度計算方法，步驟如下：

（1）人體感到最舒適的環(huán)境溫度

用人體正常體溫36.75℃與黃金分割率0.618的乘積來表示裸露情況下人體感到最舒適的環(huán)境溫度，約為22.7℃。

（2）最佳舒適溫度Ts

考慮到由于人體對氣候的適應能力較強，對于不同緯度（φ）與不同月份（M）人群的舒適感有所差異，因此做了調(diào)整，得到最佳舒適溫度Ts的計算方法：

Ts=22.7×[1.0-0.3sin（φ-23.5）]-|0.3cos[15°×（M-1）]|-2.0×tan（H/100）°? ? ? ?（1）

式（1）中，Ts為“最佳舒適溫度”，φ為緯度，M為月份，H為海拔高度;

修正項[1.0-0.3sin（φ-23.5）]是為了訂正地理緯度對最佳舒適溫度的影響，即緯度越高，地表接收的太陽輻射就越少，人體生理長期適應的結(jié)果導致感覺的最佳舒適溫度也相應降低，因此需要根據(jù)緯度加以適當訂正;其中，北回歸線（23.5°N）以南和南回歸線（23.5°S）以北的熱帶地區(qū)不需要訂正[4-5]。

修正項|0.3cos[15°×（M-1）]|訂正了季節(jié)對人體最佳舒適溫度的影響，以適應不同季節(jié)的差異，通常在暖季人體感覺舒適的最佳溫度要略微高于冷季[6]。

修正項2.0×tan（H/100）訂正了海拔高度≥500 m的地區(qū)隨著海拔高度升高人體生理長期適應所表現(xiàn)出的最佳舒適體感溫度降低的現(xiàn)象。

以上述人體最佳舒適溫度計算公式為基礎(chǔ)，具體的體感溫度計算數(shù)學表達式為：

（3）體感溫度Tg

體感溫度（Tg）計算方法：

當Ta≥Ts時

Tg=Ta+A{exp[0.05（Ta-Ts）（RH-RHs）]-1}-0.03（Ta-Ts）V? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

當Ta

Tg=Ta-A{exp[0.013（Ts-Ta）（RH-RHs）]-1}-0.01（Ts-Ta）V? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

系數(shù)A=36.75×（1-0.618）≈14

式（2）、（3）中，Tg為體感溫度，Ta為平均氣溫，Ts為最佳舒適溫度;V為平均風速;RH為相對濕度;RHs為最適相對濕度，無降水時，RHs=0.5，有降水時，RHs=0.618。

其中，日平均氣溫（Ta）、日平均相對濕度（RH）、日最適相對濕度（RHs）、日平均風速（V），A=36.75×（1-0.618）≈14，當無降水時，最適相對濕度（RHs）取50%;有降水時，最適相對濕度（RHs）取62.8%。

人體舒適度等級劃分依據(jù)：首先根據(jù)上述3個公式計算所得的全國各地逐日平均體感溫度為基礎(chǔ)，將全年劃分成11個舒適度等級;然后按照計算出的全國各氣象臺站的逐日平均體感溫度值，查出相應的舒適度等級即可;Dt=22.7-Ts表示某地的實際最佳體感舒適溫度與理論最佳體感舒適溫度值的偏差（表1）。

2 吉安市氣候舒適度分析

選取吉安市的永豐、遂川、安福、新干、吉安縣和井岡山6個站點，分別代表吉安市東、南、西、北、中和山區(qū)，利用氣溫、降水量、相對濕度和風速等氣象要素，運用基于黃金分割法構(gòu)建的人體舒適度計算方法對吉安市進行舒適度等級劃分。

2.1 最佳舒適溫度

永豐、遂川、安福、新干、吉安和井岡山30年逐月最佳舒適溫度Ts。從圖表可以看出，吉安市6個縣人體最佳舒適溫度為21.737℃～22.320℃，山區(qū)最佳舒適溫度稍低，7月最高（圖1）。

2.2 舒適度等級分布

利用溫度、濕度、雨量和風速，采用式（2）和式（3）分別計算6個站點30年每天的體感溫度（Tg），求30年平均值，再用Dt=22.7-Ts計算出各站點每天相應的舒適度等級。

從以上圖2、表1可以看出，山區(qū)外的其他5個站點的舒適度等級非常接近，無酷熱（4）、很冷（-4）、寒冷（-5）和嚴寒（-6）（圖2）。

2.3 舒適度天數(shù)分析

除井岡山外，其余5個站點舒適、較舒適全年占比相差較少，為33.7%～ 37.81%，南部稍好于北部，東西相差不大，受到緯度的影響較大。井岡山獨特的地理氣候優(yōu)勢，全年舒適、較舒適天數(shù)達到192 d，占比52.6%（圖3）。

2.4 6個站點舒適、較舒適天數(shù)月際分布

山區(qū)除外的其他站點舒適、較舒適天數(shù)分布在3月、4月、5月、9月、10月、11月的春秋兩季，井岡山舒適、較舒適天數(shù)分布在4—11月，符合山區(qū)氣候特點（圖4）。

3 結(jié)論

吉安市從氣候角度分析確屬生態(tài)宜居城市，全年舒適、較舒適天數(shù)達123～138 d，占33.7%～37.81%，高于北京（31.14%）。

井岡山作為“天下第一山”，首批國家級風景名勝區(qū)舒適、較舒適天數(shù)達到192 d，占52.6%，是極佳的康養(yǎng)旅游目的地。

本研究是先計算體感溫度后算30年平均，再用平均值體感溫度算出舒適度，得出的結(jié)論是30年的平均狀況，對兩端（酷熱、嚴寒）有平滑作用，所以無酷熱、很冷、寒冷、嚴寒舒適度等級。

4 旅游建議

從舒適度角度分析，吉安市春（3—5月）秋（9—11月）兩季氣候舒適，宜居宜游。

井岡山4—11月是旅游的最佳季節(jié)。

參考文獻

[1] 徐浩天，張雄，張淑敏，等.銅川市人居環(huán)境氣候舒適度評價分析[J].陜西氣象， 2019（6）：48-52.

[2] 劉梅，于波.人體舒適度研究現(xiàn)狀及其開發(fā)應用前景[J].氣象科技，2002，30（1）：11-18.

[3] 郭成香，石鳳云.四川省夏季氣候舒適度的探討[J].成都氣象學院學報，1997， 12（3）：234-240.

[4] 石春娥，王興榮，陳曉平，等.人體舒適度預報方法研究[J].氣象科學，2001，21（3）： 363-368.

[5] 王式功，馬盼，尚可政，等.一種基于黃金分割法構(gòu)建人體舒適度計算方法： CN103106336A[P].2013-05-15.

[6] 馬盼，王式功，張志薇，等.基于“黃金分割率”的體感溫度計算方法及相應舒適度劃分[C]//中國氣象學會.創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展提高氣象 災害防御能力——S15氣候環(huán)境變化與人體健康.北京：中國氣象學會，2013：11.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of Climate Comfort in Jian City Based on “Golden Ratio” to Construct Human Comfort Calculation Method

FAN Hua et al（Jian Key Laboratory of Ecological Meteorology， Jian， Jiangxi 343000）

Abstract Climate conditions are one of the prerequisites for the development of tourism in a region， and they are also the main issues considered by tourists when they travel. Human comfort index is a commonly used method to characterize climate comfort （human comfort） in daily life. The significance of studying human comfort is to remind the public to adjust physiology， adapt to the environment and take some preventive measures in accordance with changes in meteorological factors. In the evaluation of tourism resources， human comfort has gradually become an important indicator. This study divides the comfort level of Jian City and compares the “comfortable （level 0）” days and time distribution characteristics of Jian City to give suggestions for health tourism in Jian City， with a view to rationally developing and utilizing health tourism resources for the local area. Provide some scientific basis for formulating development plans.

Key words Climate; Golden ratio; Calcula-tion method

作者簡介 樊華（1968—），男，江西蓮花人，本科，工程師，主要研究方向：氣象與農(nóng)業(yè)氣象。

收稿日期 2021-11-09