近50年來天水市旅游氣候舒適度定量研究

于志遠(yuǎn)，楊彩莉

（1.天水師范學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，甘肅 天水 741001；2.上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306）

隨著旅游業(yè)的發(fā)展，氣候舒適度評價(jià)已成為旅游資源評價(jià)及旅游氣候?qū)W研究的主要內(nèi)容。[1]獨(dú)特的氣候不僅影響景觀的季節(jié)變化、旅游資源的空間分布，還影響游客的旅游計(jì)劃、旅游業(yè)淡旺季交替的節(jié)律變化，進(jìn)而影響旅游業(yè)的發(fā)展。[2]因此，氣候是否宜人，成為旅游期長短的決定條件，也決定著一個(gè)地域旅游業(yè)的發(fā)展水平和程度。[3]較早開展旅游氣候舒適度研究的國外學(xué)者多基于統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，如卡他度指標(biāo)、[4]有效溫度、[5]不舒適指數(shù)；[6]1969年Terjung提出的舒適指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的概念和1973年Oliver建立了溫濕指數(shù)模型和風(fēng)寒指數(shù)模型，推動(dòng)了氣候舒適度測評多模型組合研究。[7-8]隨后發(fā)展到機(jī)理模型階段，[9]如著衣指數(shù)模型、[10]通熱氣候指數(shù)評價(jià)模型。[11]我國從20世紀(jì)80年代中期開始研究氣候舒適度，最初為定性研究隨后逐漸轉(zhuǎn)為定量研究。范業(yè)正采用生理氣候模型，對中國海濱旅游地氣候舒適度進(jìn)行評價(jià)分析。[12]孔欽欽、[13]李山、[14]馬麗君、[1]15-17孫根年、[18]余志康、[19]羅生洲、[20]張波[21]以長時(shí)間序列的氣象資料為依據(jù)，構(gòu)建相關(guān)模型對氣候舒適度進(jìn)行時(shí)空評價(jià)，研究了中國熱點(diǎn)城市旅游氣候舒適度。亦有學(xué)者以自然地理單元為研究尺度，如楊海靜和蘭琳分別對黃土高原地區(qū)主要城市和長江流域國際黃金旅游帶旅游氣候舒適度進(jìn)行分析。[22-23]除了在大區(qū)域尺度上對旅游地區(qū)氣候舒適度的分析和研究，王煥毅以縣為區(qū)域分析了本溪滿族自治縣旅游氣候舒適度并得出了適宜旅游的具體時(shí)節(jié)。[24]目前我國旅游氣候舒適度的研究多集中在東、中部地區(qū)的旅游熱點(diǎn)地區(qū)或城市，對西部的研究較少。天水市旅游資源獨(dú)特豐富，旅游業(yè)已成為推動(dòng)天水市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用。因此，分析天水市旅游氣候舒適度、適宜旅游時(shí)段及近50年旅游舒適期天數(shù)的變化特征現(xiàn)實(shí)意義較強(qiáng)。筆者以近50年逐月氣候統(tǒng)計(jì)資料為依據(jù)，在不同時(shí)間尺度上對天水市旅游氣候舒適度變化進(jìn)行分析，給出氣候舒適度指數(shù)變化趨勢以及旅游綜合舒適度評價(jià)，以期指導(dǎo)游客選擇最佳旅游時(shí)段、為天水市旅游規(guī)劃提供參考，從而促進(jìn)天水市旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

一、數(shù)據(jù)來源及方法

1.研究區(qū)概況

天水市位于34°05′～35°10′N、104°35′～106°44′E，地處甘肅省東南部，多山地，海拔西北高、東南低，市區(qū)平均海拔高度為1100米。屬溫帶大陸性氣候和亞熱帶氣候過渡區(qū)，年平均氣溫為11.5℃.年平均降水量550mm左右，降水適中，自東南向西北減少。天水市自古為兵家必爭之地，是絲綢之路的必經(jīng)之地，新亞歐大陸橋貫穿全境，交通便利。天水是中華民族的發(fā)祥地，傳說伏羲、女媧降生于此，有“羲皇故里”之稱。優(yōu)越的地理位置和溫和的氣候造就了天水獨(dú)特的自然景觀，悠久的歷史熔鑄了獨(dú)特的人文景觀。表1為天水市主要旅游資源及其代表景點(diǎn)。

表1 天水市主要旅游資源及其代表景點(diǎn)

2.資料來源及處理

選取中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://cdc.cma.gov.cn/)1965～2013年天水市氣象觀測站的氣象資料，包括近50年中逐月平均氣溫、平均風(fēng)速、平均相對濕度，通過求不同數(shù)據(jù)平均值的方法取得逐年逐月的氣候平均值，利用溫濕指數(shù)模型、風(fēng)寒指數(shù)模型、人體舒適度指數(shù)模型計(jì)算出天水市逐年逐月的溫濕指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)、人體舒適度指數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，依照各指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2），對各月指數(shù)劃分不同的等級(jí)，分別采用9、7、5、3、1對其進(jìn)行定量劃分，標(biāo)度值越高，氣候舒適度越高；進(jìn)而根據(jù)舒適度指數(shù)的年內(nèi)變化劃分為5個(gè)不同的旅游氣候舒適期。

3.研究方法

氣候舒適度是指人們無需借助任何消寒、避暑措施就能保證生理過程正常進(jìn)行的氣候條件。氣候是否宜人是根據(jù)一定條件下皮膚的溫度、出汗量、熱感和人體調(diào)節(jié)機(jī)能所承受的負(fù)荷來確定，主要受太陽輻射、最高(低)氣溫、相對濕度、風(fēng)力等因素的影響。氣候舒適度評價(jià)的方案和專項(xiàng)指標(biāo)有很多，如溫濕指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)、著衣指數(shù)、輻射指數(shù)等。文中從影響氣候舒適度最主要的三個(gè)要素出發(fā)，應(yīng)用3個(gè)模型進(jìn)行研究。[25]

溫濕指數(shù)最初稱為有效溫度，是通過溫度和濕度的組合反映人體與周圍環(huán)境的熱量交換，是人類氣候感受的第一指標(biāo)。其計(jì)算公式如下：

風(fēng)寒指數(shù)表征的是一定環(huán)境下風(fēng)速及氣溫對裸露人體的影響。計(jì)算公式如下：

人體舒適度指數(shù)K在考慮了溫度和濕度影響的同時(shí)，考慮了風(fēng)對人體舒適感的影響。研究表明：當(dāng)氣溫適中時(shí)，空氣濕度變化對人體舒適感影響較小，只有在氣溫較高或較低時(shí)，才會(huì)對人體產(chǎn)生影響。風(fēng)（氣流）決定著人體散熱的大小，并影響空氣中水汽的蒸發(fā)速度，從而影響人體散熱效率。人體散熱與氣溫有關(guān)，空氣水分和人體表面水分的蒸發(fā)則與空氣濕度有關(guān)。當(dāng)氣溫低于人體皮膚溫度時(shí)，氣流總是產(chǎn)生散熱效果；當(dāng)氣溫高于人體皮膚溫度時(shí)，會(huì)對人體起到加熱和散熱兩種相對作用。人體舒適度指數(shù)K計(jì)算公式如下：

式中：THI為溫濕指數(shù)，WCI為風(fēng)寒指數(shù)，K為人體舒適度指數(shù)；t為月平均氣溫(℃)，v為平均風(fēng)速(m/s)，f為平均相對濕度（%）。

二、舒適度指數(shù)年內(nèi)變動(dòng)特征

聚類分析是研究多要素的客觀分類方法，根據(jù)相似性的指標(biāo)把對象進(jìn)行聯(lián)合，相似的就歸為一類。將各指數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)，可以將溫濕指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)、人體舒適度指數(shù)綜合起來，利用SPSS19.0通過聚類分析，對天水市旅游氣候舒適度劃分為5個(gè)不同的旅游氣候舒適期，分別為最適宜、適宜、較不適宜、不適宜和極不適宜。

由公式(1)測算出天水市1965～2013年月均溫濕指數(shù)(圖1a)，1～12月各月份呈現(xiàn)倒“V”型曲線，溫濕指數(shù)在各個(gè)月份之間差異較大。以溫濕指數(shù)60～65為非常舒適的標(biāo)準(zhǔn)，天水市非常舒適的旅游月份分布在5月和9月；以溫濕指數(shù)小于40或大于80為極不舒適的標(biāo)準(zhǔn)，天水市極不舒適的旅游月份主要為冬季；從全年平均水平上看，天水溫濕指數(shù)為53.25，表現(xiàn)為偏冷，較不舒適。

表2 溫濕指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)、人體舒適度指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及賦值

人體舒適指數(shù)(圖1a)表現(xiàn)為倒“V”型曲線，天水市各月份舒適指數(shù)差異較大，全年總體來說較舒適。以舒適指數(shù)24≤K＜27為非常舒適的標(biāo)準(zhǔn)，自1997年起個(gè)別年份春季表現(xiàn)為舒適。春季表現(xiàn)為由不舒適過渡到較舒適，再由較舒適過渡到非常舒適。以K≥34或K＜0為極不舒適的標(biāo)準(zhǔn)，天水夏季表現(xiàn)為酷熱，極不舒適。秋天由9月的微熱不舒適變?yōu)?0月的較舒適再變?yōu)?1月的微冷不舒適，舒適度依次降低一個(gè)等級(jí)。冬天，人體舒適度指數(shù)為寒冷，不舒適。

風(fēng)寒指數(shù)(圖1b)月均變化曲線基本與溫濕指數(shù)圖相吻合，顯示為倒“U”型曲線，表明一年中各月份的風(fēng)寒指數(shù)變化較大。將風(fēng)寒指數(shù)-200～-300作為舒適風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)，天水舒適的月份主要分布在5月9月；以風(fēng)寒指數(shù)小于-800或大于80為不舒適的標(biāo)準(zhǔn)，不舒適月份主要分布在冬季；較舒適月份的主要分布于春季（3月、4月）、秋季（10月、11月）。從全年平均水平來看，天水的風(fēng)寒指數(shù)顯示為舒適的涼風(fēng)。按風(fēng)寒指數(shù)的指標(biāo)來看，天水在春季、夏季、秋季均適合旅游。

三、舒適度指數(shù)年際變化趨勢

1.溫濕、風(fēng)寒、人體舒適度指數(shù)年際變化趨勢

圖1 天水市近50年來指數(shù)月變化

從（圖2a）中可以看出近50年來天水市年溫濕指數(shù)氣候舒適度為偏冷，較不舒服，舒適度等級(jí)為c級(jí)。溫濕指數(shù)呈明顯的上升趨勢，上升幅度為0.361/10a，但沒有引起舒適等級(jí)的變化。從溫濕指數(shù)年內(nèi)變化演變圖可以看出（圖3d），舒適度等級(jí)變化波動(dòng)不大。3～10月較舒適，適合旅游，其中5月和9月舒適度為涼，非常舒服，是旅游的最佳時(shí)期。冬季舒適度為極冷，極不舒適，不適合旅游。

近50年來天水市年風(fēng)寒指數(shù)的變化較?。▓D2b），風(fēng)寒指數(shù)先呈上升趨勢，后呈下降趨勢，氣候舒適度為涼風(fēng)較舒適，舒適度等級(jí)為b級(jí)。從風(fēng)寒指數(shù)年內(nèi)變化演變圖可以看出（表2，1a），3～11月為涼風(fēng)較舒適，適合旅游，其中5～9月為舒適風(fēng)，舒適度等級(jí)為A級(jí)，是旅游的最佳時(shí)期。冬季為稍涼風(fēng)不舒適，舒適度等級(jí)為c級(jí)，不適合旅游。

從圖2c中可以看出近50年來天水市年人體舒適度為較舒適，舒適度等級(jí)為b級(jí)。人體舒適度指數(shù)呈明顯的上升趨勢，上升幅度為0.359/10a，但沒有引起舒適等級(jí)的變化。從人體舒適度指數(shù)年內(nèi)變化演變圖可以看出（表2，1b），6～10月舒適度指數(shù)變化較小，舒適度等級(jí)無變化。6～8月舒適度等級(jí)為E，舒適度為酷熱，極不舒適，不適合旅游。11月到次年1月為寒冷不舒適，舒適度等級(jí)為d級(jí)，不適合旅游。3～5月，9月、10月為較舒適，舒適度等級(jí)為b級(jí)，適合旅游。

圖2 天水市近50年來溫濕指數(shù)（a）、風(fēng)寒指數(shù)（b）、人體舒適度指數(shù)（c）變化

2.綜合舒適度

本文以上述各指數(shù)及綜合評價(jià)結(jié)果為依據(jù)，借助SPSS軟件、采用聚類分析方法，將天水市劃分為5個(gè)等級(jí)的旅游氣候舒適度月份（圖4）。其中，5月、9月旅游氣候舒適度為舒適，舒適度等級(jí)為A，最適宜旅游；4月、10月旅游氣候舒適度為較舒適，舒適度等級(jí)為B/b，適宜旅游；3月、11月旅游氣候舒適度為較不舒適，舒適度等級(jí)為C/c，較不適宜旅游；6月、7月、8月旅游氣候舒適度為不舒適，舒適度等級(jí)為D/d，表現(xiàn)為炎熱、干燥，不適宜旅游；1月、2月、12月旅游氣候舒適度為極不舒適，舒適度等級(jí)為D/d，表現(xiàn)為寒冷，極不適宜在此時(shí)間旅游。

3.各指數(shù)模型的突變檢驗(yàn)

Mann-Kendall法是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于無需復(fù)雜的計(jì)算和特定分布方式，也能保存大趨勢的變化特征，可以明確突變開始的時(shí)間，并指出突變區(qū)域。本文采用M-K模型對天水市各氣候舒適度指數(shù)模型舒適期天數(shù)進(jìn)行突變檢驗(yàn)，得出天水市旅游舒適期長短的變動(dòng)特征。

圖3 天水市旅游氣候舒適度指數(shù)聚類分析樹狀圖

圖4 天水市近50年來天水市各指數(shù)模型舒適期天數(shù)突變檢驗(yàn)

M-K突變檢驗(yàn)表明，1965～2013年的近50年來，天水市溫濕指數(shù)、人體舒適度指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)的舒適期天數(shù)在年際間均存在增多趨勢，存在交叉點(diǎn)，都通過顯著性水平（α＝0.05）檢驗(yàn)，突變現(xiàn)象明顯（圖4）。由UF曲線可見，20世紀(jì)90年代以來，溫濕指數(shù)舒適期天數(shù)增加趨勢是十分明顯的。從1996年起，這種旅游舒適期天數(shù)增加趨勢大大超過了顯著性水平0.05的臨界線，甚至超過0.001的顯著性水平（U0.001=2.56）。根據(jù)UF和UB曲線的交點(diǎn)位置，可以看出溫濕指數(shù)舒適期天數(shù)的交叉點(diǎn)出現(xiàn)為1993年（圖4a），表明天水的溫濕指數(shù)的舒適期天數(shù)從1993年起明顯增多；人體舒適度指數(shù)舒適期天數(shù)從1984年起開始明顯增多（圖4b）；風(fēng)寒指數(shù)舒適期天數(shù)舒適期天數(shù)從1977年起明顯增多（圖4c）。

四、結(jié) 論

天水市位于甘肅省東南部，處于我國南北方交界帶，優(yōu)越的氣候條件是旅游業(yè)發(fā)展的前提。但天水在省外仍缺乏知名度，因此需要加強(qiáng)宣傳，制定旅游開發(fā)總體目標(biāo)。本文利用逐年逐月氣象資料，運(yùn)用溫濕指數(shù)THI、風(fēng)寒指數(shù)WCI、人體舒適度指數(shù)K計(jì)算模型，對近50年天水市旅游氣候舒適度變化特征進(jìn)行了分析。從綜合舒適度來看，5月、9月最舒適，是旅游的黃金時(shí)期，在這一時(shí)間段受自然因素影響較??；4月、10月較舒適，3月、11月次之，這幾個(gè)月屬于由舒適期向不舒適期的過渡期；6月、7月、8月不舒適，在人體舒適度指數(shù)評價(jià)等級(jí)中表現(xiàn)的尤為突出，表現(xiàn)為酷熱，極不舒適。1月、2月、12月各指數(shù)均表現(xiàn)為極不舒適。50年來天水市溫濕指數(shù)、人體舒適指數(shù)的變化大致呈現(xiàn)上升趨勢，上升幅度分別為0.361/10a，0.359/10a，但沒有引起舒適等級(jí)的變化。風(fēng)寒指數(shù)的變化較小，風(fēng)寒指數(shù)先呈上升趨勢，后呈下降趨勢。M-K突變檢驗(yàn)表明，各指數(shù)的舒適期天數(shù)在年際間均存在突變現(xiàn)象。其中，溫濕指數(shù)、人體舒適度指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)的舒適期天數(shù)突變點(diǎn)分別出現(xiàn)于1993年、1984年、1997年。