哈爾濱市非冰雪季旅游氣候舒適度分析

陳 超，劉 洋,趙天雷

（1.大豐區(qū)氣象局，江蘇 鹽城2241004；2.黑龍江省生態(tài)氣象中心，黑龍江 哈爾濱150030；3.黑龍江省龍?zhí)旆览卓萍加邢薰?，黑龍?哈爾濱150030）

1 引言

氣候?qū)τ谝粋€(gè)地區(qū)居民的生活習(xí)性的形成、物質(zhì)文化的發(fā)展等具有非常重要的影響作用， 同時(shí)也是自然風(fēng)景旅游資源最重要的模塊， 特別是對(duì)于地方性旅游行業(yè)的發(fā)展具有重要的導(dǎo)向性價(jià)值。 國家旅游行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明， 季節(jié)性的自然氣候條件是旅游的淡季與旺季主要決定因子之一。 隨著國家近年來大力發(fā)展旅游行業(yè)， 旅游業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入占據(jù)地方財(cái)政經(jīng)濟(jì)總量的比例逐漸增加。 為了更好促進(jìn)旅游行業(yè)的進(jìn)程，合理指導(dǎo)人們的出行安全與規(guī)劃，做好旅游的氣候預(yù)報(bào)工作， 基于旅游的氣候舒適度分析， 對(duì)一個(gè)地區(qū)的旅游人數(shù)估量以及旅游管理具有指導(dǎo)作用。

國內(nèi)外關(guān)于氣候旅游舒適度的研究至今已經(jīng)接近半個(gè)世紀(jì)。 以1966 年特吉旺[1]（W.H.Terjung）提出氣候舒適指數(shù)的定義為近代旅游舒適度科學(xué)的發(fā)展的起始點(diǎn)，其后在1973 年，學(xué)者奧利弗（J.E.Oliver）[2]發(fā)展性的提出了溫濕指數(shù)與風(fēng)寒指數(shù)等概念。 國內(nèi)關(guān)于旅游氣候舒適度的相關(guān)研究也迅速開展， 錢妙芬等[3]提出氣候宜人度的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型作為旅游氣候的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。 陳勝軍[4]提出了使用“宜人頻率”作為氣候舒適度的衡量指標(biāo)。 謝雯等[5]綜合3S 地理信息遙感技術(shù)與旅游舒適度概念， 提出使用合理的旅游溫濕指數(shù)模型來對(duì)MODIS 遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，將MODIS 遙感數(shù)據(jù)運(yùn)用到旅游舒適度的研究中。

哈爾濱市屬于半濕潤溫帶大陸性季風(fēng)氣候， 冬季漫長、寒冷而干燥。 夏季炎熱多雨，春秋兩季短促，多風(fēng)且干燥。一年中寒暑溫差較大。本文對(duì)哈爾濱市的非冰雪季旅游氣候舒適度進(jìn)行系統(tǒng)研究分析， 對(duì)于旅游與氣象部門關(guān)于該地區(qū)的旅游舒適度預(yù)報(bào)具有重要的參考價(jià)值。

2 資料來源與方法

2.1 資料來源

本文數(shù)據(jù)來源：（1） 哈爾濱市氣象站觀測(cè)資料1984-2018 年的氣象主要基礎(chǔ)參數(shù)資料（包括逐年逐日氣溫、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)等觀測(cè)值原始數(shù)據(jù)）。 （2）哈爾濱市統(tǒng)計(jì)年鑒提供的部分相關(guān)資料。

2.2 方法

2.2.1 溫濕指數(shù)

溫濕指數(shù) （Temperature Humidity Index，THI）是由俄羅斯學(xué)者提出來的，其意義在于通過濕度、溫度的綜合考量， 來體現(xiàn)對(duì)人體與周圍環(huán)境熱量進(jìn)行交換的一種過程。 最初稱為有效溫度，計(jì)算公式為：

式中：T 為氣溫(℃) ；f 為相對(duì)濕度(%)。

2.2.2 風(fēng)寒指數(shù)

風(fēng)寒指數(shù)（Wind Chill Index，WCI）是九十年代由學(xué)者奧利弗（J.E.Oliver）[2]創(chuàng)造性提出的一個(gè)指數(shù)，主要是人體皮膚在裸露的情況下對(duì)于氣溫與風(fēng)速的一種感受。 主要的物理定義為： 假設(shè)體表溫度設(shè)置為33 ℃時(shí)，人體的體表在單位面積下的散熱量，計(jì)算公式如下：

上式中：T 為攝氏氣溫（℃）；V 為風(fēng)速（m/s）。

2.2.3 著衣指數(shù)

著衣氣象指數(shù)（Index of Clothing，ICL）就是群體個(gè)人對(duì)于外界氣候環(huán)境包括溫度、濕度、風(fēng)等的一種自我舒適度與對(duì)于冷暖自我保護(hù)的綜合穿衣參數(shù)。澳大利亞學(xué)者Freitas[6]最先提出這一指標(biāo)。 著衣指數(shù)在實(shí)際研究中得到廣泛應(yīng)用.計(jì)算公式為：

其中：α 為太陽高度角；H＝87 W·m-2是75%取輕活動(dòng)量下的人體代謝率；a 為人體對(duì)太陽輻射的吸收情況，文中取0.06；R 表示垂直陽光的單位面積土地所接收的太陽輻射；V 為風(fēng)速（m·s-1）；T 為溫度（℃）。

2.2.4 人體舒適度指數(shù)

人體舒適度指數(shù)（Human Body Comfort Index，K）是一種綜合的氣象指標(biāo)， 它能較為準(zhǔn)確的反映絕大多數(shù)的人群的身體部分對(duì)風(fēng)速、相對(duì)濕度、氣溫等一系列的氣象指標(biāo)的綜合作用的感受， 其中人體舒適度的計(jì)算模型：

上式中：RH、T、V 分別代表相對(duì)濕度（%）、溫度（℃）、風(fēng)速（m/s）。

2.2.5 基于AHP-Delphi 法的人體舒適度評(píng)價(jià)模型

在對(duì)人體舒適度評(píng)價(jià)中， 主要考量的氣象因素較多，包含溫度、濕度、風(fēng)速、日照等一系列的參數(shù)，為了探究哪項(xiàng)指標(biāo)對(duì)其他指標(biāo)影響最大， 從而挑選最主要的指標(biāo)進(jìn)行人體舒適度評(píng)價(jià)。 因此，綜合考慮使用AHP-Delphi 法進(jìn)行多指標(biāo)評(píng)價(jià)。 利用SPSS 軟件建立各項(xiàng)指標(biāo)與可持續(xù)性之間的相關(guān)性。 主要的方法表示為：

其中，SST 為觀測(cè)變量的總離差平方和；SSA 為組間離差平方和， 是由控制變量不同水平造成的觀測(cè)變量的變差；SSE 為組內(nèi)離差平方和， 是由抽樣誤差引起的觀測(cè)變量的變差。 其中：

其中，F(xiàn) 值主要是顯示控制變量的不同水平對(duì)觀測(cè)變量造成顯著影響的程度[7]。

3 哈爾濱市非冰雪季旅游氣候舒適度評(píng)價(jià)

3.1 基于AHP-Delphi 法的人體舒適度評(píng)價(jià)因子篩選

使用哈爾濱市氣象觀測(cè)資料35 a （1984-2018年）的溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、氣壓、光照以及計(jì)算出的著衣參數(shù)資料，利用SPSS 進(jìn)行單因素方差法進(jìn)行人體舒適度評(píng)價(jià)因子降維篩選。 得到每個(gè)因素對(duì)其他因素的相關(guān)性值的總和， 以此代表該指標(biāo)量的相關(guān)性，相關(guān)性計(jì)算結(jié)果如表1 所示：

可以看出氣壓與個(gè)體差異因素與其他因素之間的相關(guān)性顯示關(guān)聯(lián)性不大 （綜合關(guān)系值低于2）。 因此，剔除非重要的指標(biāo)量。并使用AHP 層次分析軟件將剩下來的溫度，濕度，光照，著衣，風(fēng)速來進(jìn)行相對(duì)權(quán)重計(jì)算，然后對(duì)這五個(gè)指標(biāo)分配權(quán)重。 最終得到5個(gè)準(zhǔn)則層因素的權(quán)重結(jié)果如下表2 所示：

表1 各個(gè)指標(biāo)值的相關(guān)性表

表2 準(zhǔn)則層權(quán)重的確定

通過表2 可以列得哈爾濱地區(qū)人體舒適度指標(biāo)評(píng)價(jià)尺度模型方程：

可見，大氣溫度、濕度、風(fēng)速、衣著、光照是氣候人體舒適度指標(biāo)評(píng)價(jià)尺度模型的最主要因素。 下文中把以上五個(gè)因素作為基礎(chǔ)因素， 對(duì)哈爾濱的非冰雪季旅游氣候綜合舒適度指數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究。

3.2 四種指數(shù)月變化特征

哈爾濱市35 a 來非冰雪季（4-10 月）氣溫在4-7 月呈上升趨勢(shì)，而在7-10 月呈下降趨勢(shì)，呈現(xiàn)典型的單峰變化。 平均風(fēng)速的月均值一般在峰值下階段相對(duì)于上階段降低0.42 m/s，在4 月份的風(fēng)速達(dá)到峰值。 相對(duì)濕度的4-10 月均值變化比較特殊，整體近似正弦趨勢(shì)變化， 波動(dòng)幅度較大，8 月份出現(xiàn)峰值，4月份出現(xiàn)谷值。 峰值后期的下階段值總體大于其上階段值，數(shù)值百分比高出上階段10.12%。

3.2.1 哈爾濱市35 a 來4-10 月的溫濕指數(shù)

表3 哈爾濱市35 a 來4-10 月THI 等級(jí)

哈爾濱市THI 指數(shù)35 a 來4-10 月值呈現(xiàn)單峰型變化，峰值出現(xiàn)在7 月。 從表3 分析可見，溫濕指數(shù)在一年中的變化趨勢(shì)明顯，5 月到9 月為溫濕指數(shù)的舒適或者是較舒適區(qū)間。

3.2.2 哈爾濱市35 a 來4-10 月的風(fēng)寒指數(shù)

6 月處于舒適風(fēng)區(qū)間A 級(jí)，單從風(fēng)寒指數(shù)分析，6 月是非常適合外出旅游的黃金時(shí)段。 WCI 數(shù)值35 a 來4-10 月呈單峰且變化趨勢(shì)明顯， 即7 月為主峰值所在月份，兩邊依次呈現(xiàn)遞減型變化(表4)。

表4 哈爾濱市35 a 來4-10 月WCI 等級(jí)

3.2.3 哈爾濱市35 a 來4-10 月旅游人體舒適度指數(shù)

人體舒適度指數(shù)（K）的月均同樣呈現(xiàn)單峰值變化特征， 峰值出現(xiàn)在7 月份， 這與THI 指數(shù)與WCI指數(shù)的峰值月份相同。 5 月、9 月為人體舒適度指數(shù)較舒適的月份，綜合可以看出，春末及初秋季節(jié)的哈爾濱，人體舒適度指數(shù)較好(表5)。

表5 哈爾濱市35 a 來4-10 月K 等級(jí)

3.2.4 哈爾濱市35 a 來4-10 月旅游人體著衣指數(shù)

表6 哈爾濱市35 a 來4-10 月ICL 等級(jí)

ICL 指數(shù)35 a 來4-10 月整體的趨勢(shì)變化呈現(xiàn)谷型變化。 其中5、6 月以及9、10 月為著衣指數(shù)較舒適月份，一般以春秋常用便服比較適宜(表6)。

4 哈爾濱市非冰雪季旅游氣候舒適度月值分布

為了便于哈爾濱市非冰雪季旅游氣候舒適度的劃分，對(duì)各指數(shù)賦予相應(yīng)的值[8]，把4 種指數(shù)分為兩類， 采用專家打分的方法和層次分析法確定影響哈爾濱市非冰雪季旅游氣候舒適度的相對(duì)重要指標(biāo)以及各指數(shù)的權(quán)重， 建立一個(gè)新的適用于哈爾濱的非冰雪季旅游氣候綜合舒適度指數(shù)HCCI（Harbin Comprehensive Comfort Index），HCCI =0.1PTHI +0.3(PWCI+PICL+PK)， 其中PTHI、PK、PWCI、PICL 分別代表各指數(shù)的賦值，按照此HCCI 的計(jì)算方法進(jìn)行綜合舒適度指數(shù)賦值，適度指數(shù)分級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)如下：-1.0≤HCCI＜0，適宜；-1.5≤HCCI＜-1.0，較適宜；-2≤HCCI＜-1.5，較不適宜；HCCI＜-2.0，不適宜。 計(jì)算結(jié)果如表7 所示。

表7 哈爾濱市35 a 來4-10 月HCCI 綜合指數(shù)

對(duì)35 a 來4-10 月HCCI 綜合指數(shù)分析可得，哈爾濱市非冰雪季旅游氣候適宜期在5 月和9 月，較適宜期在6 月和10 月，較不適宜期在4 月、7 月和8月。 春末秋初的哈爾濱是非冰雪季旅游氣候適宜期。

5 結(jié)論

本文將（層次分析法）人體舒適度評(píng)價(jià)模型運(yùn)用到哈爾濱市關(guān)于旅游人體舒適度的相關(guān)因素篩選中，提取出了氣溫，風(fēng)速，濕度以及光照四個(gè)主要評(píng)價(jià)因素。 對(duì)哈爾濱市的非冰雪季旅游氣候舒適度指數(shù)進(jìn)行研究討論，得到以下結(jié)果：

（1）從各指數(shù)的變化特征表明，溫濕指數(shù)（THI）、風(fēng)寒指數(shù)（WCI）以及人體舒適度指數(shù)（K）35 a 來4-10 月值均呈現(xiàn)單峰值的變化趨勢(shì)， 峰值均出現(xiàn)在7月。 溫濕指數(shù)（THI）的舒適或者是較舒適區(qū)間主要是5-9 月。 風(fēng)寒指數(shù)（WCI）6 月處于舒適風(fēng)區(qū)間A 級(jí)，單從風(fēng)寒指數(shù)分析，是適合旅游的黃金月份。 人體舒適度指數(shù)（K）的較舒適的月份主要是5 月、9 月，舒適度指數(shù)（K）較好。 著衣指數(shù)（ICL）月值整體的趨勢(shì)呈現(xiàn)谷型變化，其中5、6 月以及9、10 月為著衣指數(shù)較舒適月份， 一般以春秋常用便服以及襯衫比較適宜。

（2）考慮到四種指數(shù)的不同影響以及人體舒適度指數(shù)的劃分， 哈爾濱市非冰雪季旅游氣候舒適期的年內(nèi)分布在5、6、9 和10 月，即哈爾濱夏初以及秋初是非冰雪季旅游氣候適宜期。