溫州南麂島旅游季節(jié)氣候舒適度分析

劉 峰，梁 艷，方曉明，葉益平，鄭海棠，王紅雷

(1.浙江省平陽(yáng)縣氣象局，浙江 平陽(yáng) 325400;2.浙江省瑞安市氣象局，浙江 瑞安 325200)

氣候舒適度評(píng)價(jià)研究已有40多年的歷史，1966年Terjung[1]提出了氣候舒適性指數(shù)的概念，1973年Oliver[2]在暴露實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了風(fēng)寒指數(shù)量表，1985年加拿大氣象局建立了氣候舒適性指數(shù)測(cè)評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)[3]。隨著旅游業(yè)的發(fā)展及對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，氣候舒適度評(píng)價(jià)日益受到重視。國(guó)內(nèi)外學(xué)者就旅游氣候舒適度的計(jì)算方法提出了許多不同的觀點(diǎn)，有表征人體舒適度的各種指數(shù)，如溫濕指數(shù)、炎熱指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)等[4－7]，還有各要素綜合考慮的舒適度計(jì)算方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、綜合舒適度指數(shù)法[8－10]。本文主要運(yùn)用溫州市南麂列島主島——南麂島自動(dòng)氣象站2005－2011年4－11月的逐日24 h常規(guī)觀測(cè)資料(溫濕風(fēng))，采用模糊評(píng)判的方法，統(tǒng)計(jì)分析溫州市南麂島旅游季節(jié)(4－11月)氣候舒適度分布情況，總結(jié)南麂島氣候舒適度概況，為指導(dǎo)游客做好出行安排，提升景區(qū)旅游服務(wù)質(zhì)量等方面提供參考。

1 南麂島地理位置及氣候特征

1.1 研究地概況

南麂列島位于浙江省溫州市東南海域，西距大陸最近點(diǎn)平陽(yáng)縣鰲江港30海里，北離溫州市55海里，南至臺(tái)灣基隆港140海里，東接寬闊的東海大陸架。列島由52個(gè)500 m2以上的島嶼組，數(shù)十個(gè)明、暗礁及周?chē)Ｓ蚪M成，總面積為201.06 km2，其中陸域面積為11.13 km2，最大島為南麂島，面積為7.64 km2。南麂列島是我國(guó)首批5個(gè)國(guó)家級(jí)海洋自然保護(hù)區(qū)之一，是我國(guó)最早加入聯(lián)合國(guó)教科文組織世界生物圈保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的海島，聯(lián)合國(guó)環(huán)境開(kāi)發(fā)署生物多樣化示范保護(hù)區(qū)，也是我國(guó)目前唯一的島嶼型世界生物圈保護(hù)區(qū)，2005年被《中國(guó)國(guó)家地理》雜志評(píng)為“中國(guó)最美的十大海島”之一。南麂列島風(fēng)光秀麗，區(qū)內(nèi)有1851種海洋生物，各類(lèi)自然景觀180多處，素有“碧海仙山”和“貝藻王國(guó)”的美譽(yù)。

1.2 氣候特征

南麂列島地處亞熱帶海域，氣候溫和濕潤(rùn)，冬暖夏涼，雨水充沛，屬于典型的中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。島上降水期主要集中在5－8月，是浙江省海島中降水量最豐富的地區(qū)之一，全年無(wú)霜。災(zāi)害性天氣主要為臺(tái)風(fēng)襲擊，據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料，臺(tái)風(fēng)影響主要集中在7－10月，且最大風(fēng)力達(dá)到12級(jí)以上。由于南麂島旅游時(shí)間段集中在4－11月，因此將溫州市南麂島自動(dòng)氣象站2005－2011年4－11月的逐日24 h常規(guī)觀測(cè)資料(溫濕風(fēng))作為統(tǒng)計(jì)分析的源數(shù)據(jù)，繪制各月氣象要素變化曲線(圖1)。由圖1可以看出，溫度曲線呈拋物線形，月平均溫度為15－28℃，其中8月最高，為27.6℃，7月和9月相當(dāng)，分析原因主要受副熱帶高壓影響，日平均溫度較高。相對(duì)濕度曲線較為平直，為74% －90%，其中4－8月均超過(guò)80%，6月出現(xiàn)最高值，10月達(dá)到最低。這可能由于5月和6月屬南麂島梅汛期，多陰雨天氣，蒸發(fā)量小，9月以后北方冷空氣勢(shì)力增強(qiáng)，少雨干燥天氣較前期增多，濕度下降。風(fēng)速曲線變化幅度不大，而各月2 min平均風(fēng)速均超過(guò)5 m·s－1，9月以后曲線上升，10月達(dá)到最大，為9 m·s－1。這與海島一年四季風(fēng)速都較大有直接關(guān)系。

圖1 南麂島4-11月溫濕風(fēng)逐月變化Fig.1 Monthly variation of temperature，humidity and wind speed from April to November in Nanji Island

2 研究方法

以集合論為基礎(chǔ)，利用扎德[11]提出的模糊集合的概念進(jìn)行氣候舒適度評(píng)價(jià)。在普通集合中，元素X對(duì)集合A的隸屬關(guān)系只有0和1兩種情況，而模糊集合則把X對(duì)A的隸屬程度從0或1擴(kuò)充為[0，1]這樣一個(gè)實(shí)數(shù)閉區(qū)間。如果在論域U上，每個(gè)元素x都與1個(gè)LA(x)相對(duì)應(yīng)，且LA(x)滿足0≤ LA(x)≤1，則LA(x)就確定U上的一個(gè)模糊子集A，并稱(chēng)LA(x)為A隸屬函數(shù)，其反映了U中任一元素對(duì)模糊子集A的隸屬程度[12]。

2.1 舒適度等級(jí)劃分

夏季氣溫24℃是人體感覺(jué)最舒適的溫度，氣溫升高，人體逐漸感覺(jué)不舒適;空氣濕度大時(shí)，不利于汗液排出與蒸發(fā)，妨礙人體的散熱過(guò)程，當(dāng)相對(duì)濕度為70%時(shí)人體感覺(jué)最舒適;靜風(fēng)或風(fēng)速過(guò)小，人體熱量和汗液難以向大氣輸送，影響皮膚溫度降低，風(fēng)速過(guò)大則影響人們的正常生活，一般認(rèn)為2 m·s－1是人類(lèi)感覺(jué)最適宜的風(fēng)速。而海島上風(fēng)速比陸地偏大，本文取6 m·s－1(4級(jí))為最適宜指標(biāo)。因此，可對(duì)這3個(gè)要素分別建立隸屬函數(shù)方程[12]:

其中，a=0.0476，b=0.0038，c=0.5634。

根據(jù)各因素隸屬函數(shù)值大小可規(guī)定[12]:μ≥0.85 很舒適;0.85 ＞ μ≥0.75 舒適;0.75 ＞ μ≥0.60 較舒適;0.60＞μ不舒適。

2.2 單因素評(píng)價(jià)

對(duì)溫度、濕度、風(fēng)速分別進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，給定因素集:U={u1，u2，u3}，其中，u1表示溫度、u2表示濕度、u3表示風(fēng)速。評(píng)判集:A={c1，c2，c3，c4}，c1:很舒適;c2:舒適;c3:較舒適;c4:不舒適。

以氣溫、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速為單個(gè)因素，建立U到A的單因素評(píng)判矩陣R，R中每個(gè)元素是U中各因素隸屬函數(shù)值對(duì)應(yīng)A中各等級(jí)的個(gè)數(shù)在該因素中所占的百分比。

以南麂島5月份統(tǒng)計(jì)資料為例，將5月份平均逐日氣象要素代入上述的隸屬度方程(1)、(2)、(3)中，即可求出各因素的隸屬函數(shù)值。再根據(jù)舒適度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，找出5月份各氣象要素屬于很舒適、舒適、較舒適、不舒適的次數(shù)，分別為 0、2、10、19;0、1、3、27;6、3、8、14，其在 5 月份所占比例分別為 0.000、0.065、0.323、0.613;0.000、0.032、0.097、0.871;0.194、0.097、0.258、0.452，可得出 5 月份南麂島的單因素評(píng)判矩陣為:

2.3 模糊綜合評(píng)判

從氣候條件分析，雖然氣溫、風(fēng)速、相對(duì)濕度這3個(gè)因素對(duì)人體舒適度的影響最為敏感，但影響程度并非等同，其作用程度因時(shí)因地而異。夏季，人體反應(yīng)最強(qiáng)烈的因素為氣溫，風(fēng)速在蒸發(fā)和交換熱量方面有重要作用，相對(duì)濕度處于較次要地位[13]。因此，需要考慮3個(gè)因素的權(quán)重分配以綜合評(píng)判。

陸鼎煌[5]認(rèn)為，溫度、濕度、風(fēng)速對(duì)夏季人體舒適度影響的權(quán)重為 0.60、0.20、0.20，用數(shù)學(xué)的方式可表達(dá)為 U 中的一個(gè)模糊子集 V，權(quán)重分配為:V=(0.60 0.20 0.20)，綜合評(píng)判[14]運(yùn)用模型 M=(·，∨)計(jì)算B=V·R，其中 B=(b1，b2，…，bm)，bj= ∨ni=1(vi∧rij)(j=1，2，…，m)。

以南麂島 5 月份的氣候資料為例:B=V·R=(0.19，0.1，0.1，0.6)，再進(jìn)行歸一化處理，得 B=(0.19，0.1，0.1，0.61)。

3 結(jié)果與分析

3.1 單因素分析

3.1.1 溫度 運(yùn)用2.2中的方法求出各地的單因素評(píng)判矩陣，將矩陣的第1行單列出來(lái)，根據(jù)舒適度等級(jí)定義中μ值大小分別計(jì)算各舒適度等級(jí)出現(xiàn)頻率，即將南麂島各月的溫度因素進(jìn)行比較(圖2)。由圖2可以看出，從溫度因素考慮，南麂島很舒適等級(jí)(c1)在6月出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到0.767，其次為10月、9月和7月，其中9月和10月相當(dāng)，4月、5月、8月和11月出現(xiàn)很舒適頻率最低，其頻率值為0。舒適等級(jí)(c2)在10月出現(xiàn)頻率最高，其次為7月，9月、6月和5月次之，4月、8月和11月最低，其頻率值為0。較舒適等級(jí)(c3)在8月出現(xiàn)頻率最高，其次為7月、9月、5月、10月、6月和11月，4月最低，其頻率值為0。不舒適等級(jí)(c4)曲線與很舒適等級(jí)(c1)曲線基本呈軸對(duì)稱(chēng)分布，其中4月出現(xiàn)不舒適頻率最高，達(dá)到1，11月次之，6月則最低。綜上分析可以看出，南麂島在溫度上6月最為舒適(包括c1、c2和c3)，未出現(xiàn)不舒適情況。7月和9月中較舒適等級(jí)以上出現(xiàn)頻率相近，舒適程度較高。10月各等級(jí)出現(xiàn)頻率基本相同，分布較為平均。8月舒適度等級(jí)集中在較舒適程度，舒適程度稍差于10月。5月不舒適頻率較高，超過(guò)0.6。4月和11月最差，其中4月均為不舒適。這與進(jìn)入5月以后溫度逐漸回暖，8月溫度達(dá)到最高，11月以后又逐漸下降有關(guān)。

圖2 南麂島4-11月逐日溫度各舒適度等級(jí)出現(xiàn)頻率Fig.2 Daily temperature of each comfort level frequency from April to November in Nanji Island

3.1.2 濕度 將矩陣的第2行單列出來(lái)，即將南麂島各月的濕度因素進(jìn)行比較(圖3)。由圖3可以看出，從濕度因素考慮，南麂島很舒適程度(c1)在10月出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到0.677，其次為11月，9月和4月次之。5月、6月、7月和8月最低，其頻率值僅為0。舒適等級(jí)(c2)在9月出現(xiàn)頻率最高，其次為11月、10月、4月和5月，其中4月和5月頻率相當(dāng)，6月、7月和8月最低，其頻率值為0。較舒適程度(c3)在11月出現(xiàn)頻率最高，其次為4月和9月，8月和10月次之，5月、7月和6月最低。不舒適程度(c4)在6月出現(xiàn)頻率最高，5月、7月和8月頻率也較高，均超過(guò)0.8，最后為4月、9月、11月和10月。綜上分析可以看出，南麂島在濕度上10月最為舒適(包括c1、c2和c3)，不舒適出現(xiàn)頻率最低，11月舒適度稍差，9月各等級(jí)頻率相當(dāng)，差于11月，4月次之，其余月份不舒適等級(jí)均較高。分析原因主要由于海島上相對(duì)濕度大于70%的月份較多，并且主要集中在春末至秋初。秋冬季由于冷空氣影響次數(shù)較前期明顯增加，導(dǎo)致低相對(duì)濕度出現(xiàn)頻率增大，這與相對(duì)濕度的月際變化規(guī)律(圖1)也較為一致。

3.1.3 風(fēng)速 將矩陣的第3行單列出來(lái)，即將南麂島各月的風(fēng)速因素進(jìn)行比較(圖4)。由圖4可以看出，從風(fēng)速因素考慮，南麂島很舒適等級(jí)(c1)在4月出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到0.467，最低為10月，其余月份較為平均，基本維持在0.2附近。舒適程度(c2)在4月出現(xiàn)頻率最高，8月和9月次之，其余月份頻率均小于0.1。較舒適程度(c3)在5月份出現(xiàn)頻率最高，其次為8月，4月、7月、9月和11月頻率相當(dāng)，均超過(guò)0.1，最低為10月。不舒適程度(c4)在10月出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到0.968，其次為6月、9月、11月和7月，各月頻率均超過(guò)0.5，最后為5月、8月和4月。綜上分析可以看出，南麂島在風(fēng)速上各月出現(xiàn)不舒適概率均較高，其中4月最為舒適(包括c1、c2和c3)，不舒適出現(xiàn)頻率最低，10月不舒適出現(xiàn)最高，其余月份舒適度等級(jí)頻率分布情況類(lèi)似，舒適度程度相當(dāng)。分析原因主要由于海島上風(fēng)速一年四季都較大，大風(fēng)也常有發(fā)生，不舒適概率每月都可能出現(xiàn)。特別是在春末和秋季期間冷空氣南下逐漸活躍和夏季受熱帶氣旋影響較多，這均能導(dǎo)致大風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)增大，影響高舒適度等級(jí)出現(xiàn)。

3.2 模糊綜合評(píng)判

根據(jù)模糊評(píng)判定義計(jì)算各月的舒適度狀況并進(jìn)行比較(圖5)。綜合考慮溫濕風(fēng)3個(gè)因素發(fā)現(xiàn)，南麂島很舒適等級(jí)(c1)在6月出現(xiàn)頻率最高，達(dá)到0.58，其次為10月和9月，其余月份出現(xiàn)頻率均小于0.2。舒適程度(c2)在10月出現(xiàn)頻率最高，其次為7月，其余月份出現(xiàn)頻率均小于0.2。較舒適程度(c3)在7月份出現(xiàn)頻率最高，其次為8月和9月，其余月份均小于0.2。不舒適程度(c4)在5月出現(xiàn)頻率最高，其次為4 月和11 月(超過(guò)0.5)，8 月和9 月(超過(guò)0.2)，7 月則最低。

為便于綜合分析，分別計(jì)算各月c1+c2+c3值，即較舒適等級(jí)以上出現(xiàn)頻率，得出南麂島在7月最為舒適，頻率高達(dá)0.95，其次為9月和6月，之后為10月和8月，這些月份較舒適等級(jí)以上出現(xiàn)頻率均超過(guò)0.7。4月和11月相當(dāng)，最低為5月，僅為0.39。因此，綜合因素舒適度排序?yàn)?月＞9月＞6月＞10月＞8月＞4月/11月＞5月，其中結(jié)合圖5可以看出，6月出現(xiàn)很舒適頻率最高，7月不舒適頻率最低，9月舒適度等級(jí)分布特點(diǎn)介于6、7月之間，也較為舒適。另外南麂島旅游集中在夏季，因此在此期間人體感知最敏感的是溫度，方法中溫度因素在綜合評(píng)判中占60%，可以簡(jiǎn)單地用溫度因素來(lái)代替氣象因素評(píng)價(jià)南麂島旅游氣候舒適度，這也是平時(shí)大眾使用的最簡(jiǎn)單的方法。究其原因，一是各要素在決定舒適度程度方面所占的比重不一樣，比重大的因素表現(xiàn)較為突出;二是某區(qū)域的氣象要素在月際變化上差異性較大的以溫度較為明顯。

圖5 南麂島4-11月氣候舒適度綜合評(píng)價(jià)Fig.5 The climate comfort comprehensive evaluation from April to November in Nanji Island

3.3 南麂島旅游季節(jié)氣候資源劣勢(shì)分析

4－11月是南麂島的旅游季節(jié)，其中7－9月海上熱帶氣旋活動(dòng)頻繁。南麂島作為浙江省最南端的一個(gè)海島，發(fā)生臺(tái)風(fēng)時(shí)，島上風(fēng)雨肆虐，沿海風(fēng)力常達(dá)10級(jí)(日極大風(fēng)速24.5 m·s－1)以上，極易使游客感到不適，以大沙岙沙灘為一大特色的旅游項(xiàng)目也會(huì)因安全考慮而臨時(shí)關(guān)閉，影響游客觀光游覽效果。因此，出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)這種極端災(zāi)害性天氣時(shí)南麂島旅游氣候舒適度可以直接歸入到不舒適一類(lèi)。

4 結(jié)論

(1)從單因素舒適度方面，溫度上南麂島6月最為舒適，7月和9月中較舒適等級(jí)以上出現(xiàn)頻率相近，舒適程度較高，4月和11月最差，這與進(jìn)入5月以后溫度逐漸回暖，8月溫度達(dá)到最高，11月以后又逐漸下降有關(guān)。濕度上10月最為舒適，11月舒適度稍差，其次為4月，其余月份不舒適等級(jí)均較高，主要由于海島上春末至秋初相對(duì)濕度較大，秋冬季冷空氣影響次數(shù)較前期明顯增加，導(dǎo)致低相對(duì)濕度出現(xiàn)頻率增大。在風(fēng)速上各月出現(xiàn)不舒適概率均較高，其中4月最為舒適，10月不舒適出現(xiàn)最高，其余月份舒適度等級(jí)頻率分布情況類(lèi)似，舒適度程度相當(dāng)，由于海島上風(fēng)速一年四季都較大，大風(fēng)也常有發(fā)生，不舒適概率每月都有可能出現(xiàn)。

(2)運(yùn)用模糊評(píng)判方法算出南麂島夏秋季旅游氣候綜合舒適度，得出綜合因素舒適度排序?yàn)?月＞9月＞6月＞10月＞8月＞4月/11月＞5月，其中6月出現(xiàn)很舒適頻率最高，7月不舒適頻率最低。由于夏季人體感知最敏感的是溫度，因此日?？珊?jiǎn)單地用溫度因素來(lái)代替評(píng)價(jià)旅游氣候舒適度情況。另外由于南麂海島常受臺(tái)風(fēng)影響，那么在影響期無(wú)論溫濕風(fēng)條件是否滿足各類(lèi)舒適度評(píng)判范圍，其旅游氣候舒適度均定為不舒適。

(3)在分析過(guò)程中也存在一些不足，如人體最舒適溫濕風(fēng)取值的問(wèn)題，所取數(shù)值出自環(huán)境衛(wèi)生學(xué)，對(duì)海島常年風(fēng)速較大這一特征考慮臨界值為6 m·s－1，這需進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)論證。評(píng)判所用資料溫度因素為每日的平均溫度，未將最高、最低氣溫考慮在內(nèi)。文中將氣象因子作為影響旅游氣候舒適度的單一因素，除此之外，如旅游地的硬件建設(shè)、避暑設(shè)施等，都會(huì)在一定程度上影響局地氣象條件，改變?cè)摰氐氖孢m程度。

[1]TERJUNG W H.Physiologic climates of the contentious united states:A bio-climatic classification based on man[J].Annual Association of Applied Geochemistry，1966，5(1):141 －179.

[2]OLIVER J E.Climate and Man's Environment:an Introduction to Applied Climatology[M].New York:John Wiley＆ Sons.Inc，1973:195 －206.

[3]DAVID D H.Handbook of Applied Meteorology[M].New York:John Wiley＆ Sons.Inc，1985:778－811.

[4]雷桂蓮.南昌人體舒適度預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].江西氣象科技，1999，22(3):40－41.

[5]陸鼎煌.北京市綠化與居民夏季舒適度[J].北京林業(yè)，1984，34(1):28－26.

[6]夏立新.鄭州市人體舒適度預(yù)報(bào)[J].河南氣象，2000(2):30－31.

[7]朱文琳.人類(lèi)生物氣象指標(biāo)[J].天津氣象，1994，9(3):25 －27.

[8]吳兌.多種人體舒適度預(yù)報(bào)公式討論[J].氣象科技，2003，31(6):370－372.

[9]劉梅，于波.人體舒適度研究現(xiàn)狀及其開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景[J].氣象科技，2002，30(1):11－14.

[10]陳勝軍，高峰，郭力民.浙江海島休閑旅游適宜時(shí)段研究[J].氣象科技，2006，34(6):719－723.

[11]扎德 L A.模糊集合語(yǔ)言變量及模糊邏輯[M].北京:科學(xué)出版社，1984.

[12]郭成香，石鳳云.四川省夏季氣候舒適度的探討[J].成都?xì)庀髮W(xué)院學(xué)報(bào)，1997(3):234－240.

[13]廖善剛.福建省旅游氣候資源分析[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1998，14(1):90－94.

[14]謝季堅(jiān)，劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].杭州:華中科技大學(xué)出版社，2002.