山東沿海和內(nèi)陸城市旅游氣候舒適度變化特征對比分析

朱保美，周 清*，代玉田，楊玉霞

（1.齊河縣氣象局，山東 齊河251100；2.德州市氣象局，山東 德州253009）

大量觀測到的事實(shí)表明近百年全球變暖，尤以近50 a變暖更明顯，對各個(gè)領(lǐng)域的影響是明顯的，但全球變暖并不是一致性的變化，不同區(qū)域?qū)υ雠捻憫?yīng)必然不同，隨著時(shí)間的推移，更多證據(jù)證實(shí)人類活動(dòng)是造成近百年全球變暖的主因[1-2]。城市除了受當(dāng)?shù)鼐暥?、大氣環(huán)流、海陸位置、地形等區(qū)域氣候因素的作用外，還受人類活動(dòng)中釋放熱量及水汽的影響，人類活動(dòng)對氣候的影響在城市中表現(xiàn)得最為突出，近幾十年來，隨著城市的快速發(fā)展，城市人口集中、建筑物密集，使城市地區(qū)形成了特殊的城市氣候，在城市氣候變化中氣溫、日照、相對濕度等都發(fā)生了變化[3-4]。

氣候由溫度、濕度、風(fēng)、日照、降水等多個(gè)要素組成[5]，各要素相互關(guān)聯(lián)，共同作用于自然界和人類活動(dòng)[6]。嚴(yán)冬避寒，酷熱避暑，追求舒適的氣候是人對生活環(huán)境的本能需求。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[7]，人對氣候因子的適應(yīng)有一個(gè)極限，超出這一限度，體力和腦力勞動(dòng)的效率將會(huì)下降，生理上還會(huì)出現(xiàn)一系列不舒適反應(yīng)[8]，人體也可以通過衣著多少來改變氣候帶來的不適[9]，人們感覺是否舒適與氣象條件聯(lián)系非常密切。近些年來，有關(guān)城市舒適度氣候要素的研究已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道，不同城市氣象要素變化趨勢特征不同已被證明[10-13]，但大多數(shù)文獻(xiàn)主要側(cè)重于氣候舒適度的分析評價(jià)，沒有全面分析與舒適度相關(guān)的氣象要素。即使部分文獻(xiàn)[14-16]對不同城市氣象要素變化特征分析得很詳盡，但多是對氣溫、降水的研究，涉及與氣候舒適度相關(guān)的氣象要素的分析較少。受全球變暖大環(huán)境的影響，沿海和內(nèi)陸城市氣候特征也在發(fā)生著不同的變化，本研究以沿海城市青島和內(nèi)陸城市濟(jì)南為代表，挑選對人體舒適度影響最敏感的溫度、濕度、風(fēng)、日照氣候要素進(jìn)行對比分析，找出沿海城市和內(nèi)陸城市氣候要素變化特點(diǎn)的不同及旅游氣候舒適度方面的差異，對產(chǎn)生的原因進(jìn)行探討，以期對沿海與陸地城市的合理規(guī)劃建設(shè)，宜居宜業(yè)和宜游宜養(yǎng)的現(xiàn)代化都市的打造、旅游氣候資源的充分利用等提供科學(xué)建議和理論支撐。

1 研究區(qū)概況及資料和方法

1.1 研究區(qū)概況

青島地處山東半島東南部，東側(cè)有嶗山灣，南面瀕臨黃海，西有膠州灣，為依山傍海的海濱旅游城市[17-19]。受海洋的影響，夏季有明顯的海洋性氣候特點(diǎn)。氣候溫和濕潤，雨量充沛，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，氣候宜人。青島自改革開放以來，城市步入快速發(fā)展階段，城區(qū)面積擴(kuò)張顯著，人口比重不斷提高，城鎮(zhèn)建設(shè)范圍逐步擴(kuò)大，進(jìn)入21世紀(jì)，隨著西海岸經(jīng)濟(jì)重心的實(shí)施，城市環(huán)境不斷改變。

濟(jì)南位居山東省中西部，南依泰山，北跨黃河，地勢南高北低[20]，境內(nèi)多處泉水噴涌，有“泉城”美譽(yù)，是山東省省會(huì)城市。濟(jì)南屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季嚴(yán)寒干燥，四季分明[21-22]。改革開放后，濟(jì)南城市建設(shè)同樣迅速發(fā)展，城區(qū)面積、人口數(shù)量成倍增長，伴隨著迅猛發(fā)展的城市化進(jìn)程，人們的生產(chǎn)和生活極大地改變了城市大氣的熱力和動(dòng)力狀況，對城市的氣溫等氣候要素產(chǎn)生重要影響。

1.2 資料和方法

1.2.1 資料

選取青島和濟(jì)南兩市氣象觀測站1967—2016年50 a逐年的氣象觀測數(shù)據(jù)，包括月平均氣溫、月平均相對濕度、月平均風(fēng)速、月日照等，所有數(shù)據(jù)資料來源于山東省氣象信息中心，均按照相關(guān)氣象資料處理規(guī)定進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量審核與控制，數(shù)據(jù)正確可靠。

1.2.2 方法

應(yīng)用一元線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、距平、M-K突變檢驗(yàn)等對各要素的時(shí)間變化規(guī)律進(jìn)行分析[23-24]，采用溫濕指數(shù)（THI）、風(fēng)效指數(shù)（K）[25]、穿衣指數(shù)（ICL）、綜合舒適度指數(shù)（CCI）[26]對兩市的氣候舒適度進(jìn)行分析，詳細(xì)對比研究兩市各要素之間和氣候舒適度總體上的差異。

溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)[25-26，27]公式為：

式中，THI為溫濕指數(shù)，K為風(fēng)效指數(shù)，t為月平均攝氏溫度（℃），f為月平均空氣相對濕度（%），v是離地10 m高度處的月平均風(fēng)速（m/s），s為日照時(shí)數(shù)（h/d）。

穿衣指數(shù)公式為：

式中，ICL為穿衣指數(shù)，t為月平均攝氏溫度（℃）；H代表人體代謝率的75%（W/m2），在輕活動(dòng)量下為87 W/m2；a表示人體對太陽輻射的吸收情況，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（W/m2）；a為太陽高度角，取平均狀況，設(shè)緯度為β，夏季各地太陽高度角為90°-β+23°26′，冬季為90°-β-23°26′，春、秋季為90°-β；v是離地10 m高度處的月平均風(fēng)速（m/s）。

綜合舒度適指數(shù)[26]公式為：

其中，CCI為綜合舒適度指數(shù)，XTHI、XK和XICL分別為溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)和穿衣指數(shù)的分級賦值；0.6、0.3、0.1為各分指數(shù)的權(quán)重系數(shù)。當(dāng)7≤CCI≤9時(shí)為舒適；5≤CCI<7時(shí)為較舒適；3

表1 溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)及穿衣指數(shù)的級別及其賦值

2 青島、濟(jì)南氣候各要素的變化特征

2.1 氣溫分析

青島春季、夏季、冬季、年平均氣溫分別比濟(jì)南低4.5、3.3、0.1，1.9℃，秋季比濟(jì)南高0.3℃（表2）。兩市各個(gè)季節(jié)及年際氣溫整體呈增溫趨勢，不同季節(jié)增溫幅度存在差異，以冬、春兩季增溫最為明顯。青島各季、年際氣溫變化趨勢系數(shù)都高于濟(jì)南，隨著時(shí)間的推移，青島相關(guān)性明顯高于濟(jì)南，表明青島比濟(jì)南增溫幅度大，增溫更顯著。青島春、夏兩季標(biāo)準(zhǔn)差與濟(jì)南相同，秋、冬兩季標(biāo)準(zhǔn)差低于濟(jì)南，年標(biāo)準(zhǔn)差略高于濟(jì)南，說明青島比濟(jì)南秋、冬兩季氣溫變化波動(dòng)幅度小。

表2 1967—2016年青島與濟(jì)南氣溫變化比較

由距平分析得出，青島和濟(jì)南年平均氣溫均大體呈現(xiàn)出一個(gè)較明顯的冷期和暖期。20世紀(jì)60年代中后期至80年代中后期為冷期，20世紀(jì)90年代初至21世紀(jì)為暖期，在某種程度上說明人類活動(dòng)的影響進(jìn)一步加強(qiáng)。青島和濟(jì)南年平均氣溫均發(fā)生了年代際突變，青島年平均氣溫突變時(shí)間晚于濟(jì)南。青島年平均氣溫突變出現(xiàn)在1988年前后，20世紀(jì)90年代后開始增溫顯著，濟(jì)南年平均氣溫突變出現(xiàn)在1977年前后，增溫趨勢和氣候突變不如青島明顯。青島四季平均氣溫均有突變，濟(jì)南只有冬季平均氣溫有突變。

2.2 風(fēng)速分析

青島風(fēng)速一年四季均比濟(jì)南大（表3），春季、夏季、秋季、冬季、年平均風(fēng)速分別比濟(jì)南大1.5、1.6、1.8、2.1、1.7 m/s。兩市各季及年平均風(fēng)速整體呈減小趨勢。青島平均風(fēng)速減小速率各季節(jié)差異較小，濟(jì)南平均風(fēng)速減小速率各季節(jié)差異較大，春、冬季平均風(fēng)速減小速率大于夏、秋季。青島各季、年風(fēng)速變化趨勢系數(shù)均高于濟(jì)南，隨著時(shí)間的推移，青島相關(guān)性明顯高于濟(jì)南，表明青島比濟(jì)南風(fēng)速減小的速率更快，更顯著。青島四季平均風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差均高于濟(jì)南，說明青島平均風(fēng)速的波動(dòng)性比濟(jì)南大。

表3 1967—2016年青島與濟(jì)南風(fēng)速變化比較

由距平分析得到，青島年平均風(fēng)速分為兩個(gè)階段，濟(jì)南年平均風(fēng)速呈現(xiàn)出正負(fù)距平不斷轉(zhuǎn)換的情形。青島年平均風(fēng)速在2001年發(fā)生年代際突變，突變未通過顯著性檢驗(yàn)，濟(jì)南年平均風(fēng)速、兩市各季平均風(fēng)速均未發(fā)生明顯的年代際突變。

2.3 相對濕度分析

青島四季及年際相對濕度都比濟(jì)南高（表4），春季、夏季、秋季、冬季、年平均相對濕度分別比濟(jì)南高20%、17%、7%、11%、14%，春季相差最大。兩市年平均相對濕度均呈減小趨勢，青島春、夏季和濟(jì)南春、冬季平均相對濕度均呈下降趨勢，青島秋、冬季和濟(jì)南夏、秋季呈上升趨勢，兩市相對濕度升降趨勢都沒通過顯著性檢驗(yàn)，表明隨時(shí)間的變化，兩市相對濕度變化不明顯。青島四季的相對濕度標(biāo)準(zhǔn)差均比濟(jì)南低，表明青島四季相對濕度的波動(dòng)性比濟(jì)南小，年際平均相對濕度標(biāo)準(zhǔn)差相同，說明兩市年際相對濕度的波動(dòng)性相差無異。

表4 1967—2016年青島與濟(jì)南相對濕度變化比較

2.4 日照時(shí)數(shù)分析

青島春、夏兩季及年日照時(shí)數(shù)分別比濟(jì)南少12.9、21.9、5.0 h，秋、冬兩季日照時(shí)數(shù)分別比濟(jì)南多8.5、6.3 h（表5）。兩市四季及年日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢。除青島春季日照時(shí)數(shù)減少趨勢不明顯外，兩市其他季節(jié)及年日照時(shí)數(shù)減少趨勢明顯，相關(guān)系數(shù)均通過顯著性檢驗(yàn)。青島四季及年日照時(shí)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差均比濟(jì)南小，表明青島日照時(shí)數(shù)波動(dòng)性小于濟(jì)南。

表5 1967—2016年青島與濟(jì)南日照時(shí)數(shù)變化比較

由距平分析得出，青島和濟(jì)南年平均日照時(shí)數(shù)大體呈現(xiàn)兩個(gè)階段，20世紀(jì)90年代中后期之前為日照偏多期，之后為日照偏少期。兩市年平均日照時(shí)數(shù)均發(fā)生年代際突變，青島夏、秋和冬季均發(fā)生明顯突變，濟(jì)南春、夏和秋季均發(fā)生明顯突變，青島年及各季突變時(shí)間均晚于濟(jì)南。

3 青島、濟(jì)南氣候舒適度比較及變化特征

3.1 氣候舒適度單指標(biāo)比較分析

3.1.1 三類指數(shù)比較分析

利用1967—2016年的氣象資料分別計(jì)算兩市溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、著衣指數(shù)、綜合舒適度指數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 青島和濟(jì)南溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、著衣指數(shù)及綜合舒適指數(shù)計(jì)算結(jié)果

溫濕指數(shù)看出，感覺舒適以上的月份兩市均為4個(gè)月，青島在5、10月人體感覺氣候非常舒適，6月和9月人體感覺氣候舒適，濟(jì)南在4、10月人體感覺氣候非常舒適，5和9月人體感覺氣候舒適；較舒適月份均為1個(gè)月，青島是7月，濟(jì)南是6月；較不舒適月份青島3個(gè)月（3、4、11月），濟(jì)南為2個(gè)月（3、11月）；不舒適月份青島為2個(gè)月（8、12月），濟(jì)南為4個(gè)月（2、7、8、12月），極不舒適的月份青島為2個(gè)月（1、2月），濟(jì)南為1個(gè)月（1月）。

風(fēng)效指數(shù)比較得出，人體感覺舒適的風(fēng)的月份青島為3個(gè)月（4、5、10月），濟(jì)南為4個(gè)月（3、4、10、11月）；感覺暖風(fēng)的月份均為2個(gè)月，青島出現(xiàn)在6月和9月，濟(jì)南在5月和9月；感覺暖熱風(fēng)的月份青島為2個(gè)月（7、8月），濟(jì)南為3個(gè)月（6—8月），即整個(gè)夏季；感覺涼風(fēng)的月份青島為2個(gè)月（3、11月），濟(jì)南為3個(gè)月（12月—次年2月），即整個(gè)冬季；感覺冷涼風(fēng)的月份青島為3個(gè)月（12月—次年2月），即整個(gè)冬季，濟(jì)南全年無冷涼風(fēng)出現(xiàn)。

著衣指數(shù)分析來看，穿配有襯衫或內(nèi)衣常用便服的月份青島為4個(gè)月（5、6、9、10月），濟(jì)南為3個(gè)月（5、9、10月）；著短式、短袖、開衫的月份青島為1個(gè)月（8月），濟(jì)南為3個(gè)月（6—8月），即整個(gè)夏季；著傳統(tǒng)冬季服裝的月份均為2個(gè)月，青島是4月和11月，濟(jì)南是3、11月；著厚實(shí)的冬裝的月份青島為4個(gè)月（12月—次年3月），即在整個(gè)冬季和3月，濟(jì)南為3個(gè)月（12月—次年2月），即整個(gè)冬季；著輕便夏裝的月份青島為1個(gè)月（7月），濟(jì)南無此月份；穿配有外套的常用便服的時(shí)間濟(jì)南是1個(gè)月（4月），青島無此月份。

3.1.2 三類指數(shù)月變化特征

圖1給出各類指數(shù)的月變化情況，發(fā)現(xiàn)兩市溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)均呈倒“U”型、穿衣指數(shù)呈“U”型[27]。溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)冬季均為最小值，春、秋季逐漸增大，到夏季達(dá)到最大值。穿衣指數(shù)則呈現(xiàn)出，冬季為最大值，春、秋季逐漸減小，到夏季達(dá)到最小值。受海洋影響，地處沿海的青島和地處內(nèi)陸的濟(jì)南舒適度指數(shù)的月變化又有較大的不同，溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)最小值兩市均出現(xiàn)在1月，最大值青島均出現(xiàn)在8月，濟(jì)南均出現(xiàn)在7月。1—7月，青島溫濕指數(shù)小于濟(jì)南，8—12月兩市溫濕指數(shù)接近或相同。青島的風(fēng)效指數(shù)全年小于濟(jì)南。穿衣指數(shù)最大值兩市均出現(xiàn)在1月，最小值青島出現(xiàn)在8月，濟(jì)南出現(xiàn)在7月。2—8月，青島穿衣指數(shù)值大于濟(jì)南，9—12月及次年1月，穿衣指數(shù)值接近或相同。

圖1 1967—2016年兩市溫濕指數(shù)（a）、風(fēng)效指數(shù)（b）、穿衣指數(shù)（c）、綜合舒適度指數(shù)（d）的月變化

3.1.3 三類指數(shù)年際變化特征

近50 a來青島和濟(jì)南氣溫逐漸上升，風(fēng)速逐漸減小，相對濕度下降，日照時(shí)數(shù)顯著減少，和舒適度相關(guān)的氣候要素均在發(fā)生變化。受其影響，兩市氣候舒適度也在發(fā)生著變化。青島溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)絕大多數(shù)月份呈明顯上升趨勢（P<0.01），穿衣指數(shù)呈明顯下降趨勢（P<0.01）。濟(jì)南三類指數(shù)絕大多數(shù)月份升降趨勢不顯著，溫濕指數(shù)2—3月呈明顯上升趨勢（P<0.01），風(fēng)效指數(shù)1—3月呈明顯上升趨勢（P<0.01或P<0.05），8月呈顯著下降趨勢（P<0.01），穿衣指數(shù)2—3月呈明顯下降趨勢（P<0.01）。青島和濟(jì)南三類指數(shù)均在2月和3月氣候傾向率變化最大，最明顯。青島3月的溫濕指數(shù)、2月的風(fēng)效指數(shù)舒適度提升了一個(gè)等級，溫濕指數(shù)由寒冷不舒適向偏冷較不舒適轉(zhuǎn)變，風(fēng)效指數(shù)由冷涼風(fēng)向涼風(fēng)轉(zhuǎn)變。濟(jì)南2—3月的各類指數(shù)氣候舒適級別沒有明顯變化，但指數(shù)數(shù)值在增加，氣候舒適性有所提高（表7）。

3.2 氣候舒適度綜合指標(biāo)比較分析

3.2.1 綜合指數(shù)比較分析

綜合舒適度指數(shù)計(jì)算表明，青島的舒適月份為5、6、9、10月，濟(jì)南的舒適月份為4、5、9、10月（表6）?？梢娗鄭u和濟(jì)南舒適期都為4個(gè)月，此時(shí)段兩市光照充足，溫度適宜[27]，人體感覺最舒服，非常適合人們居住及外出游玩，氣候適宜性最佳。不過舒適期略有差異，5、9、10月兩市都處于舒適期，不同表現(xiàn)在青島6月舒適，濟(jì)南4月舒適，由此可知，青島在春末夏初和秋季氣候舒適，濟(jì)南在春季和秋季氣候舒適；青島較舒適的月份為4個(gè)月，分別為3、4、7、11月，濟(jì)南較舒適的月份為3個(gè)月，分別為3、6、11月，3和11月兩市都處于較舒適期，不同表現(xiàn)在青島4、7月較舒適，濟(jì)南6月較舒適；青島較不舒適期為2個(gè)月，較不舒適的月份為8、12月，濟(jì)南較不舒適期為4個(gè)月，較不舒適的月份為2、7、8、12月；青島不舒適期為2個(gè)月，分別是1和2月，濟(jì)南不舒適期為1個(gè)月，僅1月。綜合分析考慮，較舒適期以上等級青島有8個(gè)月，濟(jì)南有7個(gè)月，較不舒適期以下等級濟(jì)南多1個(gè)月，青島少1個(gè)月。一年中青島最舒適月份為5、10月，最不舒適月份為1、2月，濟(jì)南最舒適月份為10月，最不舒適月份為1月。

3.2.2 綜合指數(shù)月變化特征

綜合舒適度指數(shù)月變化呈“M”型分布[27]，兩市舒適度隨著月份的變化均呈現(xiàn)“上升—下降—上升—下降”的分布規(guī)律。春、秋季為最大值，冬、夏季為最小值。1—4月，青島綜合舒適度指數(shù)小于濟(jì)南，5—8月，青島綜合舒適度指數(shù)大于濟(jì)南，9—12月，兩市綜合舒適度指數(shù)接近。綜合舒適度指數(shù)最大值青島出現(xiàn)在5、10月，濟(jì)南出現(xiàn)在4月。綜合舒適度指數(shù)最小值青島出現(xiàn)在1—2月，濟(jì)南出現(xiàn)在1月（圖1）。

3.2.3 綜合指數(shù)年際變化特征

青島綜合舒適度指數(shù)6—9月呈下降趨勢（P<0.01或P<0.05），其余月份呈上升趨勢（P<0.01）。濟(jì)南綜合舒適度指數(shù)2—3月呈明顯上升趨勢（P<0.05），其余月份升降趨勢不明顯。青島和濟(jì)南綜合舒適度指數(shù)均在2月和3月氣候傾向率變化最大，最明顯。青島2月、3月的綜合指數(shù)舒適度提升了一個(gè)等級，綜合舒適度指數(shù)由不舒適向較不舒適轉(zhuǎn)變。濟(jì)南2—3月的綜合舒適度指數(shù)氣候舒適級別沒有明顯變化，但指數(shù)數(shù)值在增加，氣候舒適性有所提高（表7）。

表7 青島和濟(jì)南溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、穿衣指數(shù)及綜合舒適指數(shù)的各月氣候傾向率

3.2.4 綜合舒適度指數(shù)年、季變化特征

年綜合舒適度指數(shù)可以從一定程度上反映氣候舒適期長度[26]。由綜合舒適度指數(shù)年變化特征看到，1967—2016年兩市綜合舒適度指數(shù)整體均呈顯著上升趨勢（圖2），說明氣候舒適期長度均在延長，青島上升速率為0.074/10 a（P<0.01），濟(jì)南上升速率為0.039/10 a（P<0.05），青島比濟(jì)南舒適度增加明顯。從5 a滑動(dòng)平均趨勢可以看出，青島一直處于波動(dòng)上升趨勢，濟(jì)南則呈現(xiàn)出“上升—下降—上升—下降—上升”的波動(dòng)變化，波動(dòng)性較大。青島和濟(jì)南年綜合舒適度指數(shù)范圍分別在5.2～6.1、5.0～6.0，氣候都處于較舒適范圍。年綜合舒適度指數(shù)最大值青島為6.1，濟(jì)南為6.0，均出現(xiàn)在2014年。年綜合舒適度指數(shù)最小值青島為5.2，出現(xiàn)在1969、1985年，濟(jì)南為5.0，出現(xiàn)在1967年。

圖2 1967—2016年青島和濟(jì)南綜合舒適度指數(shù)年變化

兩市綜合舒適度指數(shù)的季節(jié)變化略有差異（圖3），春季均呈波動(dòng)上升趨勢，青島上升速率為0.199/10 a，上升趨勢顯著（P<0.01），濟(jì)南上升速率為0.040/10 a，上升趨勢不明顯，沒通過顯著性檢驗(yàn)；青島夏季呈明顯波動(dòng)下降趨勢，下降速率為0.129/10 a（P<0.01），濟(jì)南夏季呈不明顯上升趨勢；兩市秋季波動(dòng)變化趨勢不明顯；冬季呈顯著波動(dòng)上升趨勢，青島上升速率為0.227/10 a（P<0.01），濟(jì)南上升速率為0.102/10 a（P<0.01），青島比濟(jì)南上升趨勢更明顯?？梢钥吹蕉?、春氣候舒適度對全年綜合舒適度的升高貢獻(xiàn)最大，這也與兩市氣溫的變化趨勢一致。青島和濟(jì)南年綜合舒適度指數(shù)范圍春季分別在5.3～7.6、6.5～7.9，平均值分別為6.7、7.2，氣候都處于較舒適和舒適范圍；夏季分別在4.5～7.1、3.1～4.7，平均值分別為5.4、4.0，青島氣候處于較舒適范圍，濟(jì)南則處于較不舒適范圍；秋季均在6.4～7.5，平均值均為7.1，氣候都處于較舒適和舒適范圍；冬季分別在2.3～4.2、2.6～4.6，平均值分別為3.0、3.8，氣候都處于較不舒適范圍。

圖3 1967—2016年青島和濟(jì)南綜合舒適度指數(shù)季節(jié)變化

4 討論

由于受海洋影響，青島各季節(jié)開始比同緯度的內(nèi)陸地區(qū)要延后[29]，增溫幅度比濟(jì)南大，秋、冬兩季氣溫變化波動(dòng)幅度比濟(jì)南小，這可能與海洋調(diào)節(jié)作用有關(guān)系；青島離海洋較近，海洋氣流劇烈活動(dòng)影響陸地風(fēng)速，因而風(fēng)速比濟(jì)南大。兩市各季及年平均風(fēng)速整體呈減小趨勢，這與全國大部分區(qū)域平均風(fēng)速減小的現(xiàn)象一致，全球變暖是風(fēng)速下降的主要背景[30]，另一方面，城市高大密集的建筑物，成片的人造設(shè)施，形成氣流通行的障礙，也是城市風(fēng)速減小的主要因素[31]。城市化進(jìn)程影響地面平均風(fēng)速減小速度，青島比濟(jì)南風(fēng)速減小的速率更快，更顯著，同時(shí)也反映了兩市發(fā)展速度和城市化水平的高低[30]。另外，城市風(fēng)速的減小不利于污染物擴(kuò)散，容易造成大氣污染物濃度累積較高，一定程度上影響城市空氣質(zhì)量，造成居住環(huán)境質(zhì)量下降；青島相對濕度比內(nèi)陸城市濟(jì)南高很多，這和所處的地理位置有關(guān)，青島靠海，洋面上大量的暖濕空氣經(jīng)常被海風(fēng)吹到陸地上；青島市春、夏兩季日照時(shí)數(shù)比濟(jì)南少，而秋、冬季比濟(jì)南多，造成這種情況的原因可能與霧發(fā)生的季節(jié)和霧日數(shù)的多少有關(guān)，內(nèi)陸地區(qū)的霧主要出現(xiàn)在秋、冬季，東南沿海的霧主要出現(xiàn)在春、夏季[32]。青島是海霧多發(fā)地之一，海霧頻發(fā)，年霧日數(shù)在50 d以上[33]，身處內(nèi)陸地區(qū)的濟(jì)南霧日數(shù)相對較少，因此青島年日照時(shí)數(shù)比濟(jì)南相對少些，兩市四季及年日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢，可能原因是隨著城市的發(fā)展，大氣污染嚴(yán)重，大氣渾濁度逐年增加，大氣氣溶膠增多，成云成霧的可能性增大，致使城市日照時(shí)數(shù)逐漸減少[34]。

就季節(jié)而言，青島夏季氣候比濟(jì)南舒服，這主要由氣溫差異造成的，夏季沿海地區(qū)氣溫低于內(nèi)陸地區(qū)，適宜的氣溫使人感覺舒適[35]，濟(jì)南在夏季受濕度的影響較大，受副熱帶高壓控制，氣候高溫高濕、潮濕悶熱。春季略遜色于濟(jì)南，青島因距海近，氣溫回升慢，風(fēng)速，相對濕度相對內(nèi)陸城市濟(jì)南也偏大[36]，因此濟(jì)南春季人體感覺更舒適一些。秋季不分上下，秋季是大氣環(huán)流由夏到冬的轉(zhuǎn)換季節(jié)，海洋引起的溫度變化逐漸小于緯度的作用[35]，因此秋季氣候舒適度具有明顯的一致性。冬季兩市普遍氣溫低，氣候寒冷干燥，而青島的風(fēng)速比濟(jì)南大，冬季舒適度比濟(jì)南差一些，全年來講，青島氣候舒適度高于濟(jì)南。山東省地處中緯度地區(qū)，屬于季風(fēng)氣候，四季分明[35]，因此青島、濟(jì)南舒適度指數(shù)的月變化特征也非常顯著。全球變暖氣候大背景下，兩市氣候舒適期均在逐漸延長，氣候變暖直接導(dǎo)致了人體舒適感覺也向暖的方向轉(zhuǎn)變[35]，兩市氣候舒適度都有所提升，青島舒適度的變化對氣候的響應(yīng)比濟(jì)南顯著。

人們到某個(gè)地區(qū)去旅游，氣候?qū)θ梭w的影響往往是需要考慮的重要因素[35]，因此可以從人體舒適度的角度來考慮兩市最佳旅游季節(jié)。根據(jù)以上對兩市舒適度指數(shù)的比較和分析，可看出兩市旅游季節(jié)的差異。春季濟(jì)南更適合旅游，春末青島適合旅游；夏季青島是旅游度假的好去處，適合下海游泳消暑和濱海養(yǎng)生，濟(jì)南市區(qū)不太適合夏季旅游，但可以選擇空氣清新涼爽的南部山地旅游區(qū)；秋季是山東各地旅游的黃金季節(jié)，兩市均可去旅游；冬季兩市一般均不太適合觀光旅游。

隨著人們生活水平的提高，社會(huì)的不斷進(jìn)步，大家越來越關(guān)注氣候?qū)】?、居住、旅游、療養(yǎng)等方面的影響，通過對沿海城市青島與內(nèi)陸城市濟(jì)南氣候要素及氣候舒適度的深入對比分析，可以為人們選擇居住地點(diǎn)、合理安排度假旅游、選取適宜的療養(yǎng)季節(jié)等提供服務(wù)參考；另外，人類在利用自然、發(fā)展生產(chǎn)、建設(shè)城市的過程中，人類活動(dòng)對氣候變化驅(qū)動(dòng)影響更加明顯[13]，因此該研究也可為城市建設(shè)者如何積極應(yīng)對氣候變化、趨利避害、合理利用氣候資源，做好城市規(guī)劃、旅游開發(fā)、人居環(huán)境改善、發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì)等提供決策依據(jù)，只有人與大自然諧和共生，各氣候要素均衡發(fā)展，才能構(gòu)建更加舒適的氣候環(huán)境。本研究只挑取兩個(gè)城市做對比，參考城市單一，挑取的氣象資料有限，還存在很多不足，接下來的研究可將城市范圍擴(kuò)大，再增加其他氣候要素，使研究更加科學(xué)合理有價(jià)值，目的意義更明確。

5 結(jié)論

本研究分析對比了青島和濟(jì)南影響人體舒適度主要?dú)庀笠氐淖兓卣骷皟墒惺孢m度的異同，得出以下結(jié)論：

（1）兩市各個(gè)季節(jié)及年際平均氣溫呈增溫趨勢，青島各季及年際增溫趨勢、增溫幅度和氣候突變均比濟(jì)南顯著，突變時(shí)間晚于濟(jì)南；兩市各個(gè)季節(jié)及年平均風(fēng)速均呈減小趨勢，青島風(fēng)速減小的速率比濟(jì)南更快、更顯著，風(fēng)速一年四季均比濟(jì)南大；兩市年平均相對濕度均呈不明顯減小趨勢，青島四季及年際相對濕度均比濟(jì)南高；兩市四季及年日照時(shí)數(shù)均呈顯著減少趨勢，青島春、夏兩季日照時(shí)數(shù)比濟(jì)南少，而秋、冬季比濟(jì)南多。

（2）溫濕指數(shù)分析，感覺舒適以上的月份兩市均為4個(gè)月；風(fēng)效指數(shù)比較得到，人體感覺舒適風(fēng)的月份青島為3個(gè)月，濟(jì)南為4個(gè)月；著衣指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，穿配有襯衫或內(nèi)衣常用便服的月份青島為4個(gè)月，濟(jì)南為3個(gè)月。綜合舒適度指數(shù)分析得出，青島和濟(jì)南舒適期都為4個(gè)月。

（3）1—7月，青島溫濕指數(shù)小于濟(jì)南，8—12月兩市溫濕指數(shù)接近或相同。青島的風(fēng)效指數(shù)全年小于濟(jì)南。2—8月，青島穿衣指數(shù)大于濟(jì)南，9—12月及次年1月，穿衣指數(shù)接近或相同。1—4月，青島綜合舒適度指數(shù)小于濟(jì)南，5—8月，青島綜合舒適度指數(shù)大于濟(jì)南，9—12月，兩市綜合舒適度指數(shù)接近。

（4）青島溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)絕大多數(shù)月份呈明顯上升趨勢（P<0.01），穿衣指數(shù)呈明顯下降趨勢（P<0.01），綜合舒適度指數(shù)6—9月呈明顯下降趨勢（P<0.01或P<0.05），其余月份呈明顯上升趨勢（P<0.01）。濟(jì)南四類指數(shù)除2—3月升降趨勢顯著外，其余大多數(shù)月份升降趨勢不顯著。

（5）青島和濟(jì)南氣候舒適期均在逐漸延長，較舒適期以上等級，青島有8個(gè)月，濟(jì)南有7個(gè)月，青島全年氣候舒適度高于濟(jì)南。50 a來兩市綜合舒適度指數(shù)整體均呈波動(dòng)顯著上升趨勢，青島上升速率為0.074/10 a（P<0.01），濟(jì)南上升速率為0.039/10 a（P<0.05），青島舒適度比濟(jì)南增加明顯。兩市冬、春氣候舒適度對全年綜合舒適度的升高貢獻(xiàn)最大。青島和濟(jì)南春季氣候都處于較舒適和舒適范圍；夏季青島氣候處于較舒適范圍，濟(jì)南則處于較不舒適范圍；秋季氣候都處于較舒適和舒適范圍；冬季氣候都處于較不舒適范圍。