基于GIS的三明市森林康養(yǎng)基地氣候舒適度分析

康海濱，李衣長，李仁忠，陳清惠，楊秀玲

(1.三明市氣象局，福建 三明 365000； 2.三明市林業(yè)局，福建 三明 365000)

森林康養(yǎng)是以森林生態(tài)環(huán)境為基礎(chǔ)，開展保健養(yǎng)生、康復(fù)療養(yǎng)、健康養(yǎng)老的服務(wù)活動。我國森林康養(yǎng)研究始自20世紀80年代以生態(tài)為主題的森林旅游，2011年后著重森林環(huán)境因子的健康作用，2016年開始，森林康養(yǎng)基地建設(shè)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式成為新的研究熱點[1]。森林康養(yǎng)基地是開展森林康養(yǎng)活動的重要平臺，對森林康養(yǎng)基地的研究集中在建設(shè)適宜性評價、空間分布特征及影響因素、類型與品牌建設(shè)等領(lǐng)域[2-4]。氣候是一個地區(qū)大氣的多年平均狀況，主要氣候要素包括光照、氣溫、降水等。經(jīng)過長期探索研究和臨床試驗，氣候的輔助治療和康養(yǎng)作用逐漸被人們認同，溫和濕潤、空氣清新等積極保護因素有利于病患的治療康復(fù)，微冷、晝夜溫差大、陣風(fēng)、高日照、低氣壓等積極刺激因素有利于提高人體機能韌性和免疫系統(tǒng)恢復(fù)力[5]。相比森林旅游，森林康養(yǎng)側(cè)重“養(yǎng)”，參與森林養(yǎng)生的群體在森林環(huán)境中居留的時間比森林旅游長[4]。康養(yǎng)目的地氣候的舒適性自然會影響康養(yǎng)人群的出行選擇，也影響到該群體對康養(yǎng)地的滿意度評價。氣候舒適度是評價健康人群在無需借助任何防寒、避暑裝備和設(shè)施情況下對氣候因子感覺適宜程度的氣象指標(biāo)。唐焰等[6]指出中國人居環(huán)境的氣候適宜性呈由東南沿海向西北內(nèi)陸遞減的趨勢，劉麗珺等[7]指出海拔高度適宜、植被覆蓋較好、氣候涼爽的區(qū)域氣候非常舒適，諸多研究[6-9]表明利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)對氣候要素空間化或者對舒適度模型空間化，可以比較精準(zhǔn)地反映氣候適宜性的區(qū)域差異。

三明市位于福建省中部，連接西北隅，境內(nèi)以中低山及丘陵為主，北西部為武夷山脈，中部為玳瑁山脈，東南角依傍戴云山脈，河谷與盆地錯落其間。地勢總體上西南部高，北東部低，海拔最高1858 m，最低50 m。氣候上屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，典型植被為亞熱帶常綠闊葉林，森林覆蓋率達78.7%。2019年，三明市被確定為全國森林康養(yǎng)基地試點建設(shè)市。市委、市政府發(fā)文提出到2028年實現(xiàn)森林康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)全域覆蓋，圍繞區(qū)域品牌化、基地差異化和產(chǎn)品定制化，因地制宜地打造一批特色精品[10]。目前，森林康養(yǎng)基地類型劃分主要依據(jù)當(dāng)?shù)鼐哂袃?yōu)勢的動植物資源、水體、地貌、景觀等要素[4，11]，結(jié)合氣候舒適度的綜合研究還鮮見報道。同時，三明市絕大多數(shù)森林康養(yǎng)基地還未安裝區(qū)域氣象自動站，無法直接獲取基地氣候資料。本文通過對三明市已有臺站氣候資料的空間化，以有效溫度評價氣候舒適度，提取森林康養(yǎng)基地的有效溫度歸入相應(yīng)舒適度等級，分析適宜森林康養(yǎng)活動的月份，從氣候舒適度角度劃分全市森林康養(yǎng)基地類型，旨在為在“中國綠都·最氧三明”的康養(yǎng)群體提供氣象服務(wù)指導(dǎo)，為三明市森林康養(yǎng)基地的開發(fā)與規(guī)劃、品牌建設(shè)提供參考。

1 資料來源與分析方法

1.1 資料來源

三明市11個國家氣象站和14個區(qū)域氣象站2011—2019年的氣溫、相對濕度、風(fēng)速月平均值數(shù)據(jù)以及25個站點的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)來自三明市氣象局；30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)來自地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站；行政邊界圖來自地圖選擇器網(wǎng)站；森林康養(yǎng)基地名稱、數(shù)量、地理坐標(biāo)等信息來自三明市林業(yè)局。

1.2 方法

1.2.1 氣候要素空間化 25個站點隨機分為20個建模站和5個檢驗站(圖1)。利用SPSS軟件將建模站的多年月平均氣溫與站點經(jīng)度、緯度、高程作逐步線性回歸分析，回歸公式(表1)均通過0.05顯著性水平。利用ArcMap軟件空間分析模塊的柵格計算器，將經(jīng)度、緯度、高程柵格圖層代入回歸公式，獲得三明市1—12月均溫趨勢面。

圖1 建模站和檢驗站分布

表1 建模站月均溫與地理坐標(biāo)逐步回歸公式

將建模站的多年月平均相對濕度和月平均風(fēng)速分別與站點經(jīng)度、緯度、高程作逐步線性回歸分析，結(jié)果大部分月份無法獲得回歸公式。改用反距離權(quán)重插值(IDW)、樣條函數(shù)插值(Spline)、克里金插值(Kriging)等內(nèi)插法獲取這2個要素的趨勢面[12]。建模站月均溫公式推算擬合值與實測值之差為氣溫殘差，插值獲取月均溫殘差趨勢面，殘差趨勢面與月均溫趨勢面疊加獲得月均溫訂正趨勢面[13]。

表2 3種常見空間插值方法的相對誤差 %

表3 三明市有效溫度的熱感受程度分級

2 結(jié)果與分析

2.1 三明市全年氣候舒適度概況

地形是影響三明市氣候舒適度分布差異的重要因素。三明市1—12月氣候舒適度分布(圖2)可為選擇康養(yǎng)地和新建康養(yǎng)基地提供參考。由圖3可知，1月全市78.4%為冷區(qū)；21.6%為寒冷區(qū)，寒冷區(qū)主要分布在西北部武夷山東麓、中部玳瑁山、東部戴云山、北部龍棲山等地，這些區(qū)域普遍海拔較高，有些兼具高緯度。直到3月，冷區(qū)仍高達69.9%，涼爽區(qū)增加至30.0%，涼爽區(qū)主要分布在中部的沙溪流域和東部的尤溪流域。相對封閉的河谷有利于熱量積聚。4月，涼爽區(qū)幾乎遍及全域，三明市區(qū)和永安市區(qū)率先進入舒適等級。5月，80.3%區(qū)域為舒適區(qū)，是全年舒適區(qū)面積最廣的月份。6—8月，溫暖區(qū)分別占54.0%、42.8%、48.6%，熱區(qū)分別占8.5%、47.2%、38.1%，7月、8月的熱區(qū)占比遠高于其它月份。在整個夏季，高海拔地區(qū)氣候舒適，而河谷地區(qū)風(fēng)力偏弱，天氣悶熱。9月，舒適區(qū)重新成為主導(dǎo)，占69.4%。10月，沙溪、尤溪和北部的金溪流域變?yōu)槭孢m區(qū)，涼爽區(qū)擴大至89.0%。直到11月，仍有近80%的涼爽區(qū)。12月，武夷山東麓、閩江源、龍棲山出現(xiàn)小片寒冷區(qū)，冷區(qū)迅速擴大至93.9%。12月—次年3月冷區(qū)占比均在60%以上，遠高于其它月份。

圖2 三明市1—12月氣候舒適度分布

圖3 三明市森林康養(yǎng)基地類型及分布

2.2 三明市森林康養(yǎng)基地全年氣候舒適度概況

12月—次年2月，全市42個森林康養(yǎng)基地的氣候舒適度均為寒冷或冷(表4)，不舒適明顯，不適宜康養(yǎng)活動。3月出現(xiàn)接近半數(shù)的涼爽等級基地，較適宜康養(yǎng)活動。4月、10月、11月以涼爽等級基地為主，6月、9月以溫暖等級基地為主，這5個月適宜康養(yǎng)活動。5月，舒適等級基地達到34個，另有8個基地是涼爽等級，該月份非常適宜康養(yǎng)活動。7月、8月，半數(shù)以上的基地為熱等級，剩余基地為溫暖和舒適等級，選擇康養(yǎng)目的地時宜偏向后2類基地，7月、8月較適宜康養(yǎng)活動。

表4 三明市1—12月不同氣候舒適度等級的森林康養(yǎng)基地數(shù)量

全市森林康養(yǎng)基地的舒適期從5月開始至10月結(jié)束，長6個月。各基地的舒適月數(shù)從1～4個月不等，舒適期4個月的基地有2個：尤溪俠天下和大田霧海茶人家；舒適期3個月的基地有6個：永安天斗、將樂龍棲山、寧化悠然南山、明溪夏坊、建寧閩江源、將樂余坊；舒適期2個月的有21個，如清流桂花園、泰寧金陽明星、沙縣松柏巖等；舒適期1個月的基地有13個，如梅列清楓谷、三元格式栲、三元圓初等等。

2.3 三明市森林康養(yǎng)基地氣候舒適度類型劃分

為從氣候舒適度角度推動全市森林康養(yǎng)基地向品牌化、特色化發(fā)展，以氣候舒適度舒適月份作為參考，劃分基地類型[15]。根據(jù)盛夏的7月或8月是否舒適，劃分一類基地：夏季避暑舒適型和春秋溫涼舒適型(表5)。夏季避暑舒適型只含1個亞型：避暑型(含7月或8月)。從9—10月，氣候有較大變化，因此根據(jù)9月、10月的歸屬，將春秋溫涼舒適型劃分3個亞型：晚春型(不含9月或10月)、初夏初秋型(含9月)、晚秋型(含10月)。由此得避暑型基地5個、晚春型基地13個、初夏初秋型基地14個、晚秋型基地10個。4類基地在全市各縣市區(qū)分布較均勻(圖3)。9個縣市擁有不少于2種類型的基地，其中沙縣、大田、永安、寧化各有3種類型基地，將樂、尤溪囊括了4種類型森林康養(yǎng)基地。

表5 三明市森林康養(yǎng)基地類型

4類森林康養(yǎng)基地具有發(fā)展不同森林康養(yǎng)活動的氣候條件。5月，三明市基本結(jié)束了冷性的早春雨，迎來梅雨，氣溫從4月起明顯上升，晚春型基地不冷不熱、不燥不曬，體感舒適愜意，適合療養(yǎng)類康養(yǎng)活動。5—6月為雨季，此時期初夏初秋型基地氣溫日較差較小，空氣清新，適合環(huán)境游賞類康養(yǎng)活動。6月下旬梅雨結(jié)束后天氣炎熱，臺風(fēng)也開始頻繁活動，避暑型基地的極端高溫較低、大風(fēng)日數(shù)少、夜空晴朗，清涼舒適，適合休閑娛樂類、科普教育類康養(yǎng)活動。9月，冷空氣開始活躍，氣溫日趨下降，降水量也逐月減小，此時期初夏初秋型基地酷暑消退，適合運動類、藝術(shù)創(chuàng)作類康養(yǎng)活動。10月，晚秋型基地?zé)崃咳暂^充足，氣溫變化和緩，秋高氣爽，體感溫和舒適，適合療養(yǎng)類、膳食類康養(yǎng)活動。受全球氣候變暖影響，三明氣候熱不舒適日數(shù)在夏季顯著增多[16]，當(dāng)前避暑型基地偏少，今后應(yīng)加大對避暑型基地、項目和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，以滿足人們在盛夏的康養(yǎng)需求。

3 結(jié)論與討論

5月、6月、9月是三明市舒適區(qū)占比最高的3個月，氣候舒適的森林康養(yǎng)基地數(shù)量也遠多于其它月份。5月非常適宜森林康養(yǎng)活動，4月、6月、9月、10月、11月為適宜，3月、7月、8月為較適宜，1月、2月、12月為不適宜。全市基地舒適期為5—10月，長達6個月；單個基地中，尤溪俠天下、大田霧海茶人家的舒適期最長，達4個月。

全市森林康養(yǎng)基地劃分為避暑型、晚春型、初夏初秋型、晚秋型4個類型。根據(jù)氣候條件，4類基地可以向不同森林康養(yǎng)活動發(fā)展。避暑型基地數(shù)量偏少。將樂縣、尤溪縣在基地類型數(shù)量上具有優(yōu)勢。

本文以氣候舒適月數(shù)定義的舒適期比較粗略，與實際氣候舒適的時段存在一定差異。此外，森林康養(yǎng)活動有調(diào)節(jié)身心、矯治疾病、增強體質(zhì)等不同類別，有的需要氣候保護，有的需要積極的氣候刺激，相應(yīng)地其對氣候舒適度等級的要求就有所不同。嚴格按照體感最舒適來劃分森林康養(yǎng)基地類型過于籠統(tǒng)。今后應(yīng)細分三明市森林康養(yǎng)基地的特色和康養(yǎng)類別，制定更具指導(dǎo)性和彈性的分類方案。