WBGT 指標在開平旅游舒適度評價的應用初探

徐衛(wèi)星，王 成，陳 思，郭 光

（1.開平市氣象局,廣東 開平 529300；2.惠東縣氣象局, 廣東 惠東 516001；3.斗門區(qū)氣象局, 廣東 珠海 519100）

1 引言

隨著人民生活水平的提高， 出行旅游人次越來越多，旅游給開平市帶來的收入也逐年增長。2017年開平市人民政府辦公室印發(fā)了 《關于印發(fā)開平市進一步推進國家全域旅游示范區(qū)創(chuàng)建工作方案的通知》，表明旅游業(yè)已成為開平市未來大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。 因此，科學分析開平市旅游氣候資源，確定合理的旅游舒適度評價標準是有必要的。 目前使用比較廣泛的標準為 《人居環(huán)境氣候舒適度評價》（GB/T 27963-2011），該標準適用于全國范圍人居環(huán)境舒適度評價，如劉金利等[1]使用該標準對珠海人居環(huán)境進行了特征分析。 而針對旅游舒適度資源的分析，目前還沒有國標可參考，但大多學者[2-5]使用GB/T 27963-2011 標準中的溫濕指數(shù)、風效指數(shù)等進行分析評價。

開平市屬亞熱帶季風氣候區(qū)， 冬季年平均日數(shù)僅5 d，夏季年平均日數(shù)長達212 d[6]。溫濕指數(shù)、風效指數(shù)的計算僅涉及氣溫、濕度、風速及日照要素，而實際旅游活動中， 戶外人群的舒適度體感會直接受到太陽輻射的影響， 且開平是比較典型的夏季型旅游區(qū)， 太陽輻射因素顯然是舒適度評價中不可或缺的項。為此，本文引入含有太陽輻射照度的WBGT 指標， 嘗試分析該指標在開平旅游舒適度評價中的可行性。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)

本文使用的氣象觀測資料來自開平國家氣象觀測站的逐小時數(shù)據(jù)。

2.2 方法

2.2.1 WBGT 指標

Yaglou 和Minaed 為研究軍事訓練中的熱傷亡，修正有效溫度CET 提出了WBGT 指標[7]。 目前，該指標已通過ISO7243 標準認證[8]。

WBGT=0.7Ts+0.2Tg+0.1Ta （有太陽輻射）

或：WBGT=0.7Ts+0.3Tg （無太陽輻射）

其中，Ts 為空氣自然濕球溫度；Tg 為黑球溫度；Ta 為空氣干球溫度。由于黑球溫度測量過程復雜，不易計算，本文采用張磊等[9]簡化后的WBGT 計算公式：

其中，Ta 為空氣干球溫度；RH 為相對濕度；SR為總太陽輻射照度。 WBGT 舒適度分級（GB/T 17244-1998）見表1。

表1 WBGT 指數(shù)的舒適度分級表

由于開平國家站無總太陽輻射照度采集儀器，采用尚凱峰等[10]利用地表溫度對太陽輻射照度的擬合公式，該公式的決定系數(shù)R2均在0.972 以上，能比較真實地反映平均日內(nèi)太陽輻射與地表溫度的隨動性變化規(guī)律：

公式（1）、（2）分別為上午、下午時段地表溫度與太陽輻射關系式。其中ts·τ，為任意時刻地表溫度(℃)；Iτ為任意時刻太陽輻射照度(W/m2)；a、b、c 為擬合常量，詳細數(shù)值見表2。

表2 地表溫度與太陽輻射關系式參數(shù)

由于該關系式僅適用于夏季地表溫度與太陽輻射的擬合，且必須為晴天，因此后文僅針對夏季晴天進行分析。

2.2.2 溫濕指數(shù)

《人居環(huán)境氣候舒適度評價》（GB/T 27963-2011）規(guī)定了人居環(huán)境氣候舒適度的術語、等級指標和評價方法， 適用于全國范圍人居環(huán)境氣候舒適度評價， 其中設置的溫濕指數(shù)和風效指數(shù)也常常用于旅游舒適度評價。 當兩種指數(shù)不一致時，冬半年使用風效指數(shù)；夏半年使用溫濕指數(shù)。 本文僅適用溫濕指數(shù)：

其中，I 為溫濕指數(shù)， 保留1 位小數(shù)；T 為某一時刻平均溫度，單位為攝氏度（℃）；RH 為某一評價時段平均空氣相對濕度（%）。溫濕指數(shù)舒適度分級見表3。

表3 溫濕指數(shù)的舒適度分級表

2.2.3 指標評價辦法

由6 名旅游業(yè)從業(yè)者、2 名醫(yī)務工作者、6 名氣象專家、5 名市民代表組成評價小組， 對旅游舒適度評價方法進行評價。

3 典型個例分析

3.1 個例樣本的選取

本文選取開平市2017年符合地表溫度與太陽輻射關系式（公式1、2）應用條件的13 個個例（表4）作為舒適度評價的樣本。

表4 典型個例表

3.2 WBGT 指標及溫濕指數(shù)的分布特征

圖1 為WBGT 指標及太陽輻射照度平均值在各時次的分布。 可見，WBGT 指標及太陽輻射照度均大致呈現(xiàn)出“單峰”型分布，峰值均出現(xiàn)在12 時，即早晨、傍晚數(shù)值相對較低，午間數(shù)值相對較高，且二者增減趨勢有較好的對應，大致呈同位相的關系。

圖1 WBGT 指標及太陽輻射照度平均值在各時次的分布

圖2 為溫濕指數(shù)及溫度、 空氣相對濕度平均值在各時次的分布。 可見，溫濕指數(shù)及溫度均大致呈現(xiàn)出“單峰”型分布，峰值均出現(xiàn)在15 時，早晨數(shù)值較低，午間及午后表現(xiàn)為較高數(shù)值，傍晚數(shù)值有少許回落；而相對濕度為“單谷”型分布，谷值出現(xiàn)在14 時，早晨數(shù)值較高，午間及后期均較低；其中，溫濕指數(shù)與溫度表現(xiàn)為同位相關系， 而與相對濕度表現(xiàn)為反位相關系。

圖2 溫濕指數(shù)及溫度、空氣相對濕度平均值在各時次的分布

3.3 不同判定標準下舒適度等級分布特征

圖3 為基于WBGT 指標判定的舒適度等級在各時次的分布。 可見， 在WBGT 指標下， 不舒適等級（熱、較熱）集中分布在11-15 時，其中13 時出現(xiàn)“較熱”1 次。 而在溫濕指數(shù)判定標準下（圖4），不舒適等級（熱、悶熱）在各時次均有所表現(xiàn)，且多出現(xiàn)在10-18 時。

圖3 基于WBGT 指標判定的舒適度等級在各時次的分布

圖4 基于溫濕指數(shù)判定的舒適度等級在各時次的分布

可見，兩種不同的判定標準下，舒適等級的判定并不一致。 其中， 溫濕指數(shù)較WBGT 指標表現(xiàn)的更“嚴苛”，即溫濕指數(shù)判定標準下，“舒適”等級僅為總樣本的2.8%，而WBGT 指標下為88.8%。

4 判定指標的優(yōu)化

從兩種指標/指數(shù)的影響因子構成來看， 由于開平屬于明顯的夏季型旅游區(qū)，僅考慮溫度、濕度對人體舒適度體感的影響顯然不妥， 太陽輻射對旅游人群的直接影響不可忽視。 因此，選擇綜合多種影響因子的WBGT 指標，既能客觀評價游客所處的熱環(huán)境，又能評價旅游本人的熱感受， 擺脫了溫濕指數(shù)依據(jù)單一氣溫、濕度等氣象參數(shù)來評價熱舒適度的不足，使評價結果相對更完善， 更實用。 但為合理應用WBGT 指標， 有必要對該指標下舒適度判定標準進行適當調整。

目前，日本、澳大利亞等國家已將WBGT 標準引入體育賽事的熱環(huán)境評價[11]。如日本體育運動協(xié)會為預防中暑給出的預警標準，其安全標準為WBGT＜21℃， 顯然與GB/T 17244-1998 中的舒適標準（WBGT≤30 ℃）有較大差異。國際馬聯(lián)也根據(jù)WBGT指數(shù)對馬匹影響程度進行了分級， 其安全標準為WBGT＜28 ℃。

由于旅游行為較體育活動的新陳代謝產(chǎn)熱量明顯偏低[12]，同時結合陳睿智等[13]的研究， 將WBGT 指標的判定閾值適當上調， 作為開平市旅游舒適度判定依據(jù)， 并對游客及景點管理方提出相關意見 （表5）。

表5 優(yōu)化后的WBGT 指數(shù)舒適等級劃分表

5 新指標的應用評價

如圖5 為基于新指標判定的舒適度等級在各時次的占比分布。 可見，在新指標判定標準下，“舒適”等級占總樣本的23%，明顯低于原標準的88.8%，但高于溫濕指數(shù)標準下的2.8%。 其他非“舒適”等級比重中，“尚可”為35%、“注意”為31%、“小心”為10%、“警告”為1%。

圖5 基于新指標判定的舒適度等級在各時次的占比分布

為使新指標的評價可信， 特邀請旅游從業(yè)者、醫(yī)務人員、氣象專家、市民代表等共計19 人組成評價小組，對上述樣本新的評價結果進行認定。 其中14 人認為“新標準基本可行且優(yōu)于GB/T 27963-2011 標準”，5 人認為“難以評價”。另外，評價小組全體人員均認為有必要進行盲測問卷調查，以確定其合理性。

6 結論

（1）受太陽輻射照度因子影響，WBGT 指標表現(xiàn)為“單峰”型日變化特征，峰值出現(xiàn)在12 時，早晨、傍晚指標值較低，午間較高。

（2）目前使用較廣泛的GB/T 27963-2011 標準下，“舒適”等級僅占總樣本的2.8%；而GB/T 17244-1998 標準下，“舒適”占比達88.8%。 二者的評價結果有極大差異。

（3）使用優(yōu)化后的WBGT 指標對旅游舒適度進行分級評價，評價小組認為“新標準基本可行且優(yōu)于GB/T 27963-2011 標準”的占比為74%，且新標準有必要進行盲測問卷調查，以確定其合理性。