貴州清鎮(zhèn)人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)分析*

金昭貴，李 娟，吳智鳳，張 皓，翁 玲，楊 濤

(1清鎮(zhèn)市氣象局，貴州 清鎮(zhèn) 551400；2.修文縣第一中學(xué)，貴州 修文 550299；3貴陽(yáng)市氣象局，貴州 貴陽(yáng) 550006)

氣候與人類(lèi)生存、活動(dòng)密切聯(lián)系，受全球氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)影響，人居環(huán)境歷經(jīng)動(dòng)態(tài)變化發(fā)展。研究認(rèn)為氣候是構(gòu)成人居環(huán)境的重要要素，其氣候舒適度是直接影響人類(lèi)健康的感知適應(yīng)的適宜程度[1-2]，同時(shí)人居環(huán)境氣候舒適度作為衡量宜居城市的重要因子顯得十分重要[3]。隨著人類(lèi)對(duì)所生活的環(huán)境質(zhì)量要求的提高，人居環(huán)境氣候舒適度越來(lái)越受到關(guān)注，因此開(kāi)展人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)具有重要參考意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氣候舒適度開(kāi)展了大量研究。國(guó)外相關(guān)學(xué)者提出了舒適線(xiàn)和有效溫度指數(shù)概念、氣候舒適度經(jīng)驗(yàn)評(píng)價(jià)模型，在前人研究的基礎(chǔ)上學(xué)者們又提出了人體舒適度與氣候的關(guān)系，舒適度指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)概念，并利用溫度、風(fēng)速、日照和濕度等氣象資料開(kāi)展了氣候舒適性評(píng)價(jià)[4-7]。Fanger綜合考慮多種因素的影響建立了舒適度模型，以多種舒適度指標(biāo)開(kāi)展人體舒適度、人居氣候適宜性評(píng)價(jià)[8]。國(guó)內(nèi)學(xué)者們對(duì)人居環(huán)境氣候適宜度評(píng)價(jià)也進(jìn)行了相關(guān)研究[1-3，9-15]，研究認(rèn)為單個(gè)指數(shù)模型不能準(zhǔn)確反映人居氣候舒適度的變化，綜合舒適度模型對(duì)一個(gè)地區(qū)的實(shí)際氣候適宜狀況的評(píng)價(jià)更具有全面、真實(shí)性，具有一定的參考價(jià)值[1-3，9-15]。

貴州清鎮(zhèn)地處黔中腹地，是黔中城市群和黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心地帶，被譽(yù)為“高原明珠·濱湖清鎮(zhèn)”。該區(qū)域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，全年氣候溫和、舒適宜人。目前，大多數(shù)的研究集中于對(duì)清鎮(zhèn)市氣候相關(guān)特征的分析研究，而對(duì)清鎮(zhèn)市人居環(huán)境氣候舒適度研究的報(bào)道較少。因此，本文選擇清鎮(zhèn)市1959—2019年相關(guān)氣象數(shù)據(jù)，對(duì)清鎮(zhèn)市人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，旨在對(duì)提高清鎮(zhèn)市人居環(huán)境質(zhì)量、城市規(guī)劃建設(shè)、全域旅游等提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料來(lái)源

本文選取清鎮(zhèn)市國(guó)家地面觀(guān)測(cè)站1959—2019年的氣溫、濕度、風(fēng)速、日照等逐月常規(guī)地面氣象觀(guān)測(cè)資料。按12月至次年2月為冬季，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季生成逐季序列，建立了清鎮(zhèn)市月、季、年時(shí)數(shù)序列。

1.2 方法

本文主要采用溫濕指數(shù)(THI)、風(fēng)效指數(shù)(K)、穿衣指數(shù)(ICL)及舒適度指數(shù)計(jì)算1959—2019年清鎮(zhèn)市人居環(huán)境氣候舒適度[1，3，7，10-15]，各指標(biāo)分級(jí)及賦值如表1所示。

表1 清鎮(zhèn)市溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)和穿衣指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及賦值Tab.1 Grading standards and value assignment of THI，K and ICL in Qingzhen City

2 結(jié)果與討論

2.1 溫濕指數(shù)特征分析

根據(jù)清鎮(zhèn)市1959—2019年氣溫、相對(duì)濕度的氣候月平均資料，計(jì)算了清鎮(zhèn)市各月溫濕指數(shù)值(圖1)。結(jié)果顯示，清鎮(zhèn)市溫濕指數(shù)呈單峰分布，從1月開(kāi)始溫濕指數(shù)逐漸增大，7—8月增至最大之后逐漸減小。1—3月、11—12月溫濕指數(shù)在45～55之間，為寒冷、不舒適月份；4—10月溫濕指數(shù)在55～75，人體感覺(jué)為舒適及以上等級(jí)，其中4月、10月為清涼，舒適感覺(jué)，5—6月為暖，舒適感覺(jué)，7—8月偏熱，較舒適。整體上看，清鎮(zhèn)市60年來(lái)溫濕指數(shù)呈上升趨勢(shì)，氣候舒適度有所降低，極冷、極不舒適，極悶熱等級(jí)出現(xiàn)情況不明顯。

圖1 清鎮(zhèn)市1959—2019年逐月溫濕指數(shù)變化Fig.1 Monthly variation of THI in Qingzhen City from 1959 to 2019

2.2 風(fēng)效指數(shù)特征分析

通過(guò)計(jì)算清鎮(zhèn)市各月風(fēng)效指數(shù)(圖2)，結(jié)果顯示，清鎮(zhèn)1959—2019年年均風(fēng)效指數(shù)為-438.56，60年來(lái)清鎮(zhèn)風(fēng)效指數(shù)呈上升趨勢(shì)，總體感覺(jué)為舒適風(fēng)，風(fēng)效指數(shù)總體為負(fù)值，呈單峰分布，從1—7月上升，到7月達(dá)最大峰值，7月后開(kāi)始呈下降趨勢(shì)。1—2月、12月人體感覺(jué)為涼風(fēng)，3—5月、9—11月人體感覺(jué)為舒適風(fēng)，6—8月人體感覺(jué)為暖風(fēng)。

圖2 清鎮(zhèn)市1959—2019年風(fēng)效指數(shù)變化Fig.2 Monthly variation of K in Qingzhen City from 1959 to 2019

2.3 穿衣指數(shù)特征分析

通過(guò)計(jì)算結(jié)果分析顯示(圖3)，清鎮(zhèn)市1959—2019年穿衣指數(shù)呈下降趨勢(shì)，呈“V”型分布，最低值出現(xiàn)在7月，7月后呈上升趨勢(shì)。5月以前清鎮(zhèn)穿衣指數(shù)都在0.9以上，其中1月份指數(shù)最大，7月減到最小，之后又開(kāi)始上升，到10月份達(dá)到1.3以上。研究發(fā)現(xiàn)，清鎮(zhèn)市10月到次年的4月著衣保暖為主，部分年份需要加增護(hù)寒衣物，4月份為冷暖變換月份，5—10月清鎮(zhèn)穿衣以短、薄的類(lèi)似襯衫衣來(lái)調(diào)節(jié)炎熱氣候不適感。

圖3 清鎮(zhèn)市1959—2019年穿衣指數(shù)變化Fig.3 Monthly variation of ICL in Qingzhen City from 1959 to 2019

2.4 氣候舒適度變化特征

通過(guò)計(jì)算溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)和穿衣指數(shù)得到清鎮(zhèn)市舒適度指數(shù)(圖4)，結(jié)果顯示，清鎮(zhèn)市1959—2019年各月舒適度指數(shù)呈上升趨勢(shì)，舒適度指數(shù)在較不舒適到較舒適等級(jí)范圍。舒適度指數(shù)曲線(xiàn)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，整體呈“M”型分布，舒適度指數(shù)從2月份開(kāi)始增大，5月份增至最大，之后明顯下降，到7月份降到最低，8月份又開(kāi)始逐漸增大，到10月份達(dá)到最大值，10月后又下降。整體上看，清鎮(zhèn)市舒適度3、7、8、11月份為較舒適等級(jí)，4—6月、9—10月為舒適等級(jí)，12月至次年2月為較不舒適等級(jí)。整體分析顯示，12月至次年2月為較不舒適的月份，3—11月份是舒適的月份。清鎮(zhèn)市年舒適度指數(shù)波動(dòng)較小，在7～9之間，屬于舒適等級(jí)。

圖4 清鎮(zhèn)市舒適度指數(shù)月變化Fig.4 Monthly variation of climate comfort level in Qingzhen City from 1959 to 2019

綜合分析圖5、表2，結(jié)果顯示，清鎮(zhèn)市1959—2019年春季和夏季人居氣候舒適度都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，秋季和冬季呈上升趨勢(shì)。春季、夏季、秋季、冬季舒適度存在波動(dòng)變化，春季氣候舒適度指數(shù)介于6.9～8.8之間，屬于較舒適到舒適范圍，但絕大部分年份指數(shù)超過(guò)7.0，屬于舒適季節(jié)；夏季舒適度指數(shù)在5.4～7.2之間，屬于較舒適到舒適范圍，但絕大部分年份指數(shù)超過(guò)6.4，屬于較舒適季節(jié)；秋季舒適度指數(shù)介于6.9～8.6之間，大部分年份指數(shù)超過(guò)7.0，屬于舒適季節(jié)；冬季舒適度指數(shù)在2.8～6.0之間，屬于不舒適到較舒適的范圍，屬于較不舒適季節(jié)。

圖5 清鎮(zhèn)市1959—2019年舒適度季節(jié)變化特征Fig.5 Seasonal variation of climate comfort level in Qingzhen City from 1959 to 2019

表2 清鎮(zhèn)市四季人居氣候舒適度指數(shù)線(xiàn)性擬合方程Tab.2 Linear fitting equations of climate comfort index in Qingzhen City in different seasons

上述研究表明，舒適度模型評(píng)價(jià)結(jié)果可較全面地反映清鎮(zhèn)氣候舒適度的變化規(guī)律特征。本次氣候舒適度主要是采用多年月平均氣象資料進(jìn)行研究分析，反映的是平均狀況，不能很好地反映人居環(huán)境氣候舒適度在白天和夜間的差異及突發(fā)性天氣的影響，在今后的研究工作中，應(yīng)充分考慮地形、空氣質(zhì)量、降水、氣壓和太陽(yáng)輻射等因素的影響。

3 結(jié)論

本文選取清鎮(zhèn)市1959—2019年氣象要素資料，對(duì)清鎮(zhèn)市人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，體現(xiàn)了清鎮(zhèn)市在氣候變化背景下人居環(huán)境的變化情況。

1)清鎮(zhèn)市溫濕指數(shù)呈單峰分布和上升趨勢(shì)，4—10月人體感覺(jué)為舒適及以上等級(jí)。風(fēng)效指數(shù)總體感覺(jué)為舒適風(fēng)，總體為負(fù)值，呈單峰分布，風(fēng)效指數(shù)呈上升趨勢(shì)。1—2月、12月人體感覺(jué)為涼風(fēng)，3—5月、9—11月人體感覺(jué)為舒適風(fēng)，6—8月人體感覺(jué)為暖風(fēng)。穿衣指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，呈“V”型分布，10月到次年的4月著衣保暖為主，5—10月清鎮(zhèn)穿衣以短、薄的類(lèi)似襯衫衣來(lái)調(diào)節(jié)炎熱氣候不適感。

2)清鎮(zhèn)市舒適度指數(shù)呈上升趨勢(shì)，整體呈“M”型分布，適度指數(shù)在較不舒適到較舒適等級(jí)范圍，3、7、8、11月份為較舒適等級(jí)，4—6月、9—10月為舒適等級(jí)，12月至次年2月為較不舒適等級(jí)，12月至次年2月為較不舒適的月份，3—11月份是清鎮(zhèn)市舒適的月份。

3)清鎮(zhèn)市春季和夏季舒適度指數(shù)都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，秋季和冬季呈上升趨勢(shì)。四季舒適度指數(shù)均存在波動(dòng)變化，春季到秋季表征為舒適季節(jié)，冬季屬于較不舒適季節(jié)。