天長市人體舒適度氣候特征變化分析

倪克瑩 丁杰 張輝

摘? 要：人體舒適度與氣候特征變化存在著顯著關聯(lián)，但其具體數(shù)值指標因不同地域需具體分析。該文利用天長市1957—2014年逐月平均氣溫、相對濕度、風速、日照時數(shù)等氣象資料，計算得出天長市各月的溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)和著衣指數(shù)值，并按溫濕指數(shù)和風寒指數(shù)的人體感覺程度綜合劃分人體舒適度等級，得出天長市人體舒適度氣候特征，為研究人們工作、生活的心態(tài)、情緒及地方旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供公共氣象服務支持。

關鍵詞：溫濕指數(shù);風寒指數(shù);人體舒適度;特征變化

中圖分類號 P42文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）06-0119-04

Abstract：It has significant correlation between human body comfort degree and climate characteristics change，but the specific numerical index for different regions is the need for specific analysis.This article is based on the meteorological data of the monthly average air temperature，relative humidity，wind speed and sunshine hours from 1957 to 2014 in Tianchang，and get the values of temperature humidity by calculation formula.According to the feeling degree of human body of temperature humidity index and wind chill index to divide human body comfort degree level，it is concluded that human body comfort degree change of climate characteristics in Tianchang，it provides support for peoples work，life attitude，emotion and the development of local tourism and other industries from the public meteorological services.

Key words：THI;WCI;Human body comfort degree;Characteristics change

人體舒適度作為評判人體舒適感和旅游氣候資源的重要標準，用來定量表征氣候對人的適宜程度，它以人類機體與近地大氣之間的熱交換原理為基礎，從氣象角度評價人類在不同天氣條件下舒適感的一項生物氣象指標。眾多學者對人體舒適度的概念都有不同的界定，例如胡毅等認為人體舒適度就是用來表示人體對氣溫、濕度、風等氣象因子綜合效應的一種反映指標。在生產(chǎn)力高度發(fā)展的今天，控制局部小氣候的能力有了極大的提高，因此，在環(huán)境氣象的有關研究及天氣預報的基礎上進行溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)等預報，可以為公眾掌握人體舒適度信息提供參考，對研究人們的工作、生活、心態(tài)、情緒及旅游等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供公共氣象服支持。

天長市位于安徽省東部，屬“南京1小時”都市圈。地勢由西南向東北傾斜，西南部丘陵起伏，東北部多平原，瀕臨高郵湖，素有“安徽東大門”之稱。屬北亞熱帶季風氣候，四季分明、氣候溫和、雨量適中，具有夏季高溫多雨、春季氣溫多變、秋季秋高氣爽、冬季溫和少雨的氣候特點。適宜的氣候條件不僅具有特殊的景觀，還可增添和開發(fā)富有特色的旅游內(nèi)容，拓展旅游活動的時空分布。

1 資料來源與指標體系構建

1.1 資料來源 本文資料選自天長市國家氣象觀測站1957—2014年的月平均氣溫、相對濕度、風速和日照時數(shù)等觀測資料，由于氣象資料時間序列長，空間分布較均勻，具有較好的代表性，能滿足研究需要。

1.2 指標體系 采用溫濕指數(shù)（THI）和風寒指數(shù)（WCI）及著衣指數(shù)（ICL）的分級標準，應用相關統(tǒng)計方法分析天長市58年來的氣候特征變化對人體舒適度的影響。

1.2.1 THI 溫濕指數(shù)（THI）是指通過濕度與溫度的綜合作用來反映人體與周圍環(huán)境之間的熱量交換，即為有效溫度，是人類氣候感受的第一指標，其物理意義是濕度訂正之后的溫度。計算公式為：THI=1.8t+32-0.55（1-f）（1.8t-26），式中：t為溫度（℃），f為相對濕度（%）。

1.2.2 WCI 風寒指數(shù)（WCI）表征的是不同環(huán)境下風速與氣溫、陽光對裸露人體的影響，其物理意義是指皮膚溫度為33℃時，體表單位面積的散熱量，是既考慮體表的散熱也考慮到太陽輻射后人體的增熱，它反映體表與周圍環(huán)境之間的熱交換（正值為吸熱，負值為散熱）。根據(jù)多次實驗，計算公式為：WCI=-（10[v]+10.45-v）（33-t）+8.55s，式中v為平均風速（m·s-1），t為溫度（℃），s為日照時數(shù)（h/d）。

1.2.3 ICL 著衣指數(shù)（ICL）由澳大利亞學者Freitas提出，考慮到人們通過穿衣來改變氣候帶來的不舒適情況，該模型在實際研究中得到廣泛應用。計算公式為：ICL=（33-t）/0.155h-（h+αrcosα）/[（0.62+19[v]）×h]式中：t為氣溫（℃）;h為人體代謝率的75%，文中取輕活動量下的代謝率，此時h=87w·m-2;a為人體對太陽輻射的吸收情況，文中取0.06;r為垂直陽光的單位面積土地所接收的太陽輻射（w.m-2）;α為太陽高度角，取平均狀況，設緯度為β，夏季各地太陽高度角為90-β+23°26′，冬季太陽高度角為90-β-23°26′，春秋太陽高度角為90-β;v為風速（m·s-1）。溫濕指數(shù)（THI）、風寒指數(shù)（WCI）及著衣指數(shù)（ICL）的分級標準見表1。

1.3 人體舒適度等級劃分 綜合分析評價人體舒適度方法選用目前比較常用的氣候生理指標方法，即溫濕指數(shù)（THI）和風寒指數(shù)（WCI）的組合。這種方法表示相應氣象條件下的人體感應，分為冷、涼、舒適、舒涼、舒暖、暖、熱7個舒適度等級，分別用A、B、C、D、E、F、G表示，這種人體舒適度的分級方法貼近人們對環(huán)境溫濕度的真實感受，使人們能夠從感性上認識天氣狀況，以達到人體舒適度變化趨勢分析的目的，即方便公眾日常生活及旅行，甚至對節(jié)約能源、提高工作效率也有著重要意義。根據(jù)表1溫濕指數(shù)（THI）和風寒指數(shù)（WCI）的人體感覺程度組合后可以綜合得人體舒適度等級劃分方法（表2）：熱：只要 THI和WCI中有一項含有“熱”字;暖：THI和WCI分別為“暖”;舒暖：THI為“舒適”且WCI為“暖”;舒適：THI和WCI均為“舒適”;舒涼：THI為“舒適”且WCI為“涼”;涼：THI和WCI均為“涼”;冷：只要THI和WCI中有一項含有“冷”。

2 人體舒適度氣候特征變化分析

2.1 氣候特征 月均溫、相對濕度、風速、日照是影響人體舒適度指數(shù)的4個基本要素。為了深入了解天長市人體舒適度氣候的特征變化，本文分別對以上4個主要氣象要素進行特征分析。

2.1.1 溫度 溫度是影響人體的首要氣候因素，炎熱和寒冷都會使人感到不舒適。從3個時期月均溫變化對比（圖1）中可以發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移，除第2期7—8月份比第1期略有下降外，月均溫總體呈升高趨勢，但各月升高幅度不同，其中第2期相較于第1期，升溫幅度最大的月份依次為2月、5月、1月及11月，均超過0.5℃;第3期相較于前2期，升溫更加明顯，除1月、9月和12月升溫在0.5℃以下外，其他月份升溫在幅度在0.7～1.3℃不等，升溫幅度在1.1℃以上的月份有5個，分別是5月、4月、3月、11月和10月?？梢钥闯?，升溫幅度最大的月份分布在冷應力導致不舒適的1月、2月、3月、4月、5月、10月、11月，溫度的升高會使得這些月份舒適度指數(shù)值增高，而在熱應力導致不舒適的月份升溫幅度較低，沒有引起舒適度指數(shù)的下降。

2.1.2 濕度 高溫時相對濕度過大會加重熱的感覺，低溫時相對濕度過大會加重寒冷程度。由圖2可知，天長市3個時期月平均相對濕度總體呈下降趨勢，且第3期下降明顯。第2期相比于第1期，除6、7、8月這3個月有所升高外，其他月份均呈下降趨勢，第3期月平均相對濕度均明顯小于第1、第2期，相對濕度的這種年際變化對于人體舒適度指數(shù)的提高有促進作用。

2.1.3 風速 炎熱的季節(jié)風會加強熱傳導和對流，增強散熱，但寒冷的時候大風會使低溫感覺加劇。從圖3來看，隨著時間的推移，月平均風速呈逐年下降趨勢，后1期均明顯小于前1期，第3期相比前2期月平均風速下降尤為顯著，1—6月份下降幅度普遍比較大，下降幅度最大的月份是3月和4月。由此可見，風速的這種減小趨勢，在夏季對人體舒適度有負貢獻，在冬季則有利于提高人體舒適度。

2.1.4 日照 日照是影響人體舒適度的主要氣象要素之一，在夏季日照時數(shù)越長越能加劇人體的不舒適感覺，在冬季日照時數(shù)的增加則能明顯提高人體舒適度。由圖4可以看出，6、7、8、9月這4個月日照時數(shù)隨著年際的分布呈下降趨勢，這4月正是天長地區(qū)天氣炎熱的時節(jié)，日照時數(shù)的減少，對人體舒適度的提高有正貢獻。3、4、5月這3個月日照時數(shù)則呈增加趨勢，其他月份變化不顯著，總體來看，天長地區(qū)日照時數(shù)的變化趨勢對人體舒適度的提高同樣有促進作用。

2.2 人體舒適度 氣候要素的變化是導致人體舒適度變化的根本原因，由于氣候體現(xiàn)的是一種長期現(xiàn)象，我們將2004—2014年10年作為對比期，將1957—1980年的24年與1981—2003年的23年分別作為基準期，來探尋天長市人體舒適度氣候年際變化特征，將3個時期各月份的氣候要素值進行平均進而計算出其人體舒適度指數(shù)與等級，結果見表3。從表3可以看出，天長市人體舒適度指數(shù)在1957—1980年、1981—2003年、2004—2014年3個時期的變化特征見表1，為了表述方便我們依次將3個時期稱之為第1期、第2期、第3期。由表1可知，從第1期到第3期，舒適度等級，除10月份第3期由第1、第2期的D級變?yōu)镋級外，其他保持不變，但是指數(shù)值有所變化，總體來看，溫濕指數(shù)變化幅度較小，除第2期的7月和8月有所回落外，其他月份隨著時間的推移，呈微弱增加趨勢;相比溫濕指數(shù)，風寒指數(shù)變化明顯，除第2期的6、7、8月這3個月相比于第1期有所減小外，其他月份均呈逐年增加趨勢。總體來看，全年舒適度指數(shù)值在近10年有增加趨勢，風寒指數(shù)值隨著時間的推移在增大，各月舒適性均有不程度的提高，且寒冷季節(jié)舒適性的變化明顯大于炎熱季節(jié)。另外，天長地區(qū)人體舒適度呈2個極端分布，冬夏2季時間最長，11月至次年3月人體感覺冷，6—9月份人體感覺熱，時間最長，春秋季短暫，4、5、10月這3個月人體感覺最為舒適。

3 結論與討論

（1）從溫濕指數(shù)變化情況來看，天長市指數(shù)值分布在38～80，但人體感覺極冷的月份極少，僅1957—1980年的1月份;沒有人體感覺極悶熱的月份。從風寒指數(shù)來看，全年指數(shù)值分布在-61～-750，人體感覺從暖熱到?jīng)?，無炎熱、熱、冷涼、冷、酷冷5個等級。

（2）天長市各月人體舒適度主要是“冷”、“熱”、“舒適”和“舒暖”4個類型。有5個月份感覺冷，分別為11、12月至次年3月，占全年的42%;有4個月人體感覺熱，分別為6、7、8、9月，占全年的33%，其次是春季4—5月人體感覺為“舒適”和“舒暖”，秋季最為短暫，僅10月人體感覺“舒適”。

（3）月均溫、相對濕度、風速、日照隨年際的變化，對人體舒適度的提高總體有促進作用，尤其是相對濕度和風速逐月均減小的趨勢，對冬季人體舒適度的提高貢獻最大。

（4）天長市四季分明，冬夏2季時間長，春秋季短暫，冬冷夏熱，但極端嚴寒和酷熱少，人體舒適度總體較高，對健康較為有利，氣候特征顯示比較適宜居住和發(fā)展旅游業(yè)。

（5）天長市特殊的地理條件，研究其人體舒適度氣候特征變化，對周邊及其他地區(qū)具有一定的借鑒與參考意義。

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（責編：張宏民）