奉化生態(tài)氣候大數(shù)據(jù)分析探討

徐 蓉，王武軍，丁燁毅，俞芳芳，鄭 健(.寧波市奉化區(qū)氣象局，浙江 寧波 35500； .寧波市氣象局，浙江 寧波 350)

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，大數(shù)據(jù)正滲透到每一個(gè)行業(yè)和業(yè)務(wù)職能領(lǐng)域，氣象行業(yè)也不例外。常規(guī)的地面觀測(cè)數(shù)據(jù)與近30年來(lái)取得飛速發(fā)展的以氣象衛(wèi)星和多普勒天氣雷達(dá)為代表的遙感探測(cè)領(lǐng)域以及數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等，共同構(gòu)成了生態(tài)氣候方面的大數(shù)據(jù)[1-3]，其每天產(chǎn)生著數(shù)以TB級(jí)的數(shù)據(jù)，包含了海量信息，呈現(xiàn)出顯著的大數(shù)據(jù)特征[4]，廣泛地應(yīng)用于常規(guī)天氣預(yù)報(bào)、氣象農(nóng)業(yè)、氣候預(yù)測(cè)、環(huán)境氣象等領(lǐng)域。由于天氣氣候條件、生態(tài)環(huán)境與人們的社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)，隨著生活水平的不斷提高，人們追求的生活品質(zhì)和幸福指數(shù)越來(lái)越高，所以長(zhǎng)時(shí)間序列且大量的生態(tài)氣候大數(shù)據(jù)是寶貴的資源和財(cái)富。寧波市奉化區(qū)地處北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候總體特征表現(xiàn)為“四季分明，溫和濕潤(rùn)，雨量充沛，雨熱同步”，地貌構(gòu)成大體為“六山一水三分田”，生態(tài)環(huán)境優(yōu)美，旅游資源豐富，為寧波重要的飲用水源保護(hù)區(qū)，當(dāng)前正在建設(shè)環(huán)境優(yōu)美、文明和諧的現(xiàn)代化健康美麗新城區(qū)，與之相應(yīng)的是民眾對(duì)青山綠水、健康身心的保障需求愈來(lái)愈迫切。本文通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，對(duì)氣候舒適度、空氣清新度、植被生態(tài)質(zhì)量等天氣氣候資源進(jìn)行科學(xué)討論和評(píng)價(jià)，展現(xiàn)奉化生態(tài)氣候的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

1 材料與方法

利用奉化區(qū)域內(nèi)各氣象站1971—2016年的氣溫、相對(duì)濕度觀測(cè)資料，2016年負(fù)氧離子濃度資料，以及2000—2016年衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)的植被覆蓋度資料，分析該地區(qū)氣候舒適度、空氣清新度、植被生態(tài)質(zhì)量的時(shí)空分布特征。其中，考慮奉化區(qū)的地理位置及其氣候特征等綜合因素，采用《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》(GB/T 27963—2011)中的溫濕指數(shù)來(lái)代表氣候舒適度。溫濕指數(shù)計(jì)算公式：

I=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)。

式中，I為某一評(píng)價(jià)時(shí)段的溫濕指數(shù)，保留1位小數(shù)，T為該時(shí)段平均氣溫(℃)，RH為該時(shí)段平均相對(duì)濕度(%)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候舒適度

一個(gè)地區(qū)的氣候舒適度及持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，是影響游客目的地選擇和旅游季節(jié)長(zhǎng)短的重要因子，各地氣候的舒適性及持續(xù)時(shí)間也是影響旅游項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和旅游季節(jié)長(zhǎng)短的重要因素[5-7]，當(dāng)前人居環(huán)境受到廣泛關(guān)注，氣候舒適度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

采用奉化國(guó)家一般氣象站的溫濕氣象資料分析長(zhǎng)年代氣候舒適度特征(圖1)可以看出，年氣候舒適度最低值為15.6，體感偏冷，出現(xiàn)在1976年，最高值為17.7，體感舒適，出現(xiàn)在2007年?？傮w上，奉化氣候舒適度呈明顯上升趨勢(shì)，由1971—1990年的16.1升至1991—2000年的16.6；2001—2016年進(jìn)一步升至17.1，說(shuō)明奉化氣候舒適度在向舒適發(fā)展。基于精細(xì)化氣象要素分布表明，年均舒適時(shí)段在4個(gè)月以上，集中出現(xiàn)在5—6月和9—10月。且奉化高海拔山區(qū)，隨著海拔升高，氣溫降低明顯，溫濕指數(shù)值將降低，屬大部分人感覺(jué)舒適的級(jí)別，少有悶熱不適，即使在盛夏，奉化山區(qū)也是“避暑納涼”的好地方。

表1 氣候舒適度(溫濕指數(shù))等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

每年3月是桃花由初花期向盛花期過(guò)渡的時(shí)期。奉化蕭王廟鎮(zhèn)的“天下第一桃園”的桃花競(jìng)相開(kāi)放，吸引游客前來(lái)游玩賞花。由圖2可知，利用近3年3月氣象資料，針對(duì)奉化蕭王廟地區(qū)賞桃花時(shí)段的氣候舒適度進(jìn)行重點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，3月上半月氣候舒適度等級(jí)以1、2級(jí)為主，體感較不舒適；下半月舒適度明顯上升，其中7 d舒適，4 d不舒適；3月下半月恰逢桃花盛花期，氣候舒適度總體適宜賞花旅游。

圖1 奉化氣候舒適度年際變化

圖2 奉化蕭王廟3月氣候舒適度等級(jí)分布

2.2 空氣清新度

清新空氣是人類(lèi)生存的基本需求，負(fù)氧離子濃度水平已經(jīng)成為評(píng)價(jià)地方空氣清新度的重要指標(biāo)[8]。將負(fù)氧離子的含量作為大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)參考指標(biāo)之一，可為旅游環(huán)境規(guī)劃、城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)等提供科學(xué)依據(jù)。采用奉化三隱潭、柏坑、黃賢3個(gè)負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)站的平均負(fù)氧離子濃度作為奉化空氣清新度評(píng)價(jià)指標(biāo)值，并且分別代表奉化西部、南部、東部，空氣清新度等級(jí)劃分見(jiàn)表2。分析得出，2016年奉化年平均負(fù)氧離子濃度為4 914個(gè)·cm-3，是負(fù)氧離子濃度最高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的2倍多，遠(yuǎn)超出世界衛(wèi)生組織界定的清新空氣的標(biāo)準(zhǔn)(1 000～1 500個(gè)·cm-3)，整體上對(duì)人體健康具有增強(qiáng)免疫抗菌力和康復(fù)治療的作用。

表2 空氣清新度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2016年奉化各月負(fù)氧離子濃度變化較為穩(wěn)定，各月濃度值均超過(guò)4 000個(gè)·cm-3(圖3)，在4 508～5 468個(gè)·cm-3。負(fù)氧離子濃度日變化特征總體呈U型。以南部柏坑站為例，早晨前后一般是當(dāng)日負(fù)氧離子濃度最高的時(shí)段；中午到下午，隨著氣溫上升，相對(duì)濕度下降及人類(lèi)活動(dòng)增多，導(dǎo)致污染物濃度增大，負(fù)氧離子濃度逐漸減少；15:00左右降到最低，隨后濃度會(huì)逐漸回升，直到翌日清晨達(dá)到最高(圖4)。

圖3 2016年奉化負(fù)氧離子濃度月變化

圖4 2016年奉化柏坑監(jiān)測(cè)站負(fù)氧離子濃度日變化

2.3 植被生態(tài)質(zhì)量

植被覆蓋度是指植被地上部分垂直投影面積占地面面積的百分比，其為衡量生態(tài)綠化程度的量化指標(biāo)，可以反映植被生態(tài)質(zhì)量狀況。通過(guò)分析衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2000年以來(lái)，奉化植被覆蓋度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖5)，以每年0.26%的速度增加，超過(guò)全國(guó)平均每年增長(zhǎng)速度(0.24%)。奉化植被覆蓋度有3次躍升，分別是在2002、2007和2014—2016年，近幾年是植被覆蓋度最高的時(shí)期。與2000—2016年的平均值(64.4%)相比，2016年植被覆蓋度高出2.6%，與2000年相比則增加4.8%。一方面氣溫升高和降水增多均有利于植被生長(zhǎng)，另一方面受益于近年來(lái)采取的一系列生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，有力地推動(dòng)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)質(zhì)量的提升。

圖5 奉化區(qū)植被覆蓋度年際變化

3 小結(jié)

對(duì)生態(tài)氣候大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明，近46年來(lái)，奉化氣候舒適度穩(wěn)定上升，年平均值由16.1升至17.1，逐步達(dá)到3級(jí)舒適范疇，在桃花盛花期，奉化賞花區(qū)域的氣候舒適度總體非常適宜賞花旅游活動(dòng)；2016年奉化月平均負(fù)氧離子濃度和年平均負(fù)氧離子濃度均在4 000個(gè)·cm-3以上，遠(yuǎn)超負(fù)氧離子濃度最高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，日變化則呈現(xiàn)U型特征，總體上空氣清新，對(duì)人體健康極有利；2000—2016年奉化植被覆蓋度整體呈上升趨勢(shì)，每年0.26%的增加速度超過(guò)全國(guó)平均水平，說(shuō)明近年來(lái)奉化生態(tài)環(huán)境形勢(shì)較好。

對(duì)不同類(lèi)型氣象資源分析發(fā)現(xiàn)，奉化氣候舒適、空氣清新、植被優(yōu)良的特征，體現(xiàn)了奉化生態(tài)氣候的優(yōu)質(zhì)性，研究對(duì)今后更合理地開(kāi)發(fā)應(yīng)用奉化特有的生態(tài)氣候資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，以及倡導(dǎo)綠色生活理念有積極推動(dòng)作用和一定的指導(dǎo)價(jià)值。

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