呼包鄂地區(qū)氣候舒適度時空變化及其關(guān)鍵氣象因子分析

趙迦琪

（內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特010051）

引言

氣候舒適度是反映人體舒適程度的生物氣象指標(biāo)，也是分析和評價區(qū)域人居環(huán)境、旅游資源的關(guān)鍵氣候指標(biāo)［1］。國外學(xué)者早在1966年提出氣候舒適度指數(shù)的概念［2］，并設(shè)計了舒適指數(shù)、溫濕指數(shù)和風(fēng)寒指數(shù)［3-4］來評價氣候舒適度對人體的影響。國內(nèi)學(xué)者對氣候舒適度的研究始于20世紀(jì)80年代，建立了溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、穿衣指數(shù)等經(jīng)驗指標(biāo)，其中溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)的應(yīng)用最為廣泛［5］。在研究氣象因子對氣候舒適度的影響方面，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)氣溫對舒適感的影響最大，其次是相對濕度和風(fēng)速［6］。在全球氣候變暖和工業(yè)快速發(fā)展的背景下，區(qū)域氣候舒適度必然會發(fā)生不同程度的變化［7-9］。研究發(fā)現(xiàn)，受氣候變暖和生態(tài)修復(fù)工程的影響，中國京津冀地區(qū)近50 a的氣候舒適度指數(shù)呈顯著上升趨勢，其中天津作為北方沿海城市受大陸季風(fēng)氣候和海洋氣候的影響，同時城市化進程迅猛發(fā)展，使得天津的氣候舒適度指數(shù)變化幅度最為明顯［10］；北京城區(qū)人口和建筑的高度集中加劇了熱島效應(yīng)和空氣污染狀況，導(dǎo)致北京城區(qū)和郊區(qū)的氣候舒適度空間差異從20世紀(jì)80年代中后期開始越來越明顯［11］；氣候變暖也使得武漢城市圈人體舒適日數(shù)從21世紀(jì)開始呈顯著增多趨勢，悶熱日數(shù)增加［12］。而氣候舒適度的變化，對旅游資源產(chǎn)生重要的影響［13-14］。研究發(fā)現(xiàn)，寧夏六盤山區(qū)域氣候變暖和生態(tài)環(huán)境改善，使得六盤山避暑旅游舒適度和適宜避暑日數(shù)有所提高，尤其是南部海拔較高的地區(qū)優(yōu)勢更加突出［15］；而漢江流域內(nèi)旅游氣候舒適度自上游到下游呈現(xiàn)出從較舒適至較不舒適的趨勢［16］。上述研究表明，不同區(qū)域的地理生態(tài)環(huán)境和城市發(fā)展程度存在差異，區(qū)域氣候舒適度的變化規(guī)律也有所不同。

呼包鄂地區(qū)（下同）位于內(nèi)蒙古中西部，其中呼和浩特是內(nèi)蒙古省會，包頭是內(nèi)蒙古最大的工業(yè)城市，鄂爾多斯是新興的草原都市，三市呈“品”字形分布，是首都北京的前緣地帶和生態(tài)屏障。該地區(qū)總?cè)丝谟?00多萬，GDP總額占全區(qū)總量的59%［17］，是“國家重點開發(fā)區(qū)”。呼包鄂地處黃河兩岸，屬典型的溫帶半干旱大陸性氣候，是生態(tài)脆弱區(qū)［18］，近幾十年來，退耕還林、沙漠治理等生態(tài)保護工程不斷推進。呼和浩特人口較為密集，包頭鋼鐵重工業(yè)不斷發(fā)展，鄂爾多斯煤炭大規(guī)模開采，內(nèi)蒙古自治區(qū)政府已規(guī)劃呼包鄂城市群發(fā)展方向，該地區(qū)未來城市群擴張和經(jīng)濟發(fā)展會更加迅速。生態(tài)修復(fù)、城市建設(shè)和大量的工業(yè)熱量排放將會影響當(dāng)?shù)貧夂蚴孢m度和年舒適日數(shù)，舒適日數(shù)增多的區(qū)域有利于人居環(huán)境改善、城市擴張和旅游資源開發(fā)，舒適日數(shù)減少的區(qū)域可發(fā)展工業(yè)。

有研究發(fā)現(xiàn)，自20世紀(jì)90年代內(nèi)蒙古中部地區(qū)溫度大幅上升［19］、風(fēng)速大幅下降［20］，然而對該地區(qū)氣候舒適度的研究目前仍較少，而且以往學(xué)者對氣候舒適度的研究，關(guān)于影響特定區(qū)域氣候舒適度的氣象因子作用大小的研究更少。綜上，本文利用呼包鄂地區(qū)25個氣象站近50 a的日氣象資料，以溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、著衣指數(shù)及舒適度綜合指數(shù)［11］為氣候舒適度評價指標(biāo)，在氣候變暖背景下，尤其是20世紀(jì)90年代后該地區(qū)氣候變化背景下，全面分析了該地區(qū)氣候舒適度每10 a的時空變化規(guī)律及影響該地區(qū)舒適度指數(shù)的關(guān)鍵氣象因子，以期為該地區(qū)人居環(huán)境評價、避暑旅游條件評估、旅游資源合理開發(fā)、未來城市群優(yōu)化發(fā)展、城市建設(shè)、工業(yè)擴張及人類活動提供依據(jù)，為探究特定區(qū)域影響氣候舒適度關(guān)鍵氣象因子提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用氣象資料來源于內(nèi)蒙古氣象信息中心，為1970—2019年呼包鄂地區(qū)25個氣象站通過質(zhì)量控制后的逐日氣溫、相對濕度、風(fēng)速和日照時數(shù)等，氣象站分布如圖1所示。

圖1 呼包鄂地區(qū)氣象站分布和海拔高度Fig.1 Distribution map ofmeteorological stations and elevation in Hohhot-Baotou-Ordos region

1.2 研究方法

1.2.1 指數(shù)計算方法

呼包鄂地區(qū)屬于中國北方寒冷地區(qū)，在前人研究的基礎(chǔ)上［15-17］，除了選擇反映氣候舒適度常用的溫濕指數(shù)，還要著重考慮風(fēng)效指數(shù)和著衣指數(shù)對舒適度的反映，并且通過三者構(gòu)建舒適度綜合指數(shù)，作為該地區(qū)氣候舒適度評價指標(biāo)。

（1）溫濕指數(shù)［11］（temperature humidity index，THI）是用溫度、濕度表征人體熱感舒適程度的指標(biāo)，THI值越高，人體感覺越熱，公式為：

式（1）中，T為溫度（℃）；RH為相對濕度（%）。

（2）風(fēng)效指數(shù)［11］（wind effect index，WEI）是用溫度、風(fēng)速、太陽輻射表征人體體表熱感舒適程度的指標(biāo)，WEI值越高，人體感覺越熱，公式為：

式（2）中，V為風(fēng)速（m·s-1）；T為溫度（℃）；S為日照時數(shù)（h·d-1）。

（3）著衣指數(shù)［11］（index of clothing，ICL）是用溫度、風(fēng)速、太陽輻射、人體代謝表征人體著衣舒適程度的指標(biāo)，ICL值越大，適宜衣著越厚，公式為：

式（3）中，T為溫度（℃）；H=87W·m-2，為人體輕活動量代謝率的75%；A=0.06，為人體對太陽輻射的吸收情況；R=1367 W·m-2，為太陽常數(shù)［19］；α為該地太陽高度角，β為緯度，夏季α=90°-β+23°26′，冬季α=90°-β-23°26′，春秋季α=90°-β；V為風(fēng)速（m·s-1）。

（4）舒適度綜合指數(shù)（com fort comprehensive index，CCI）是基于THI、WEI、ICL建立的綜合氣候舒適度模型，公式為：

式（4）中，XTHI、XWEI和XICL分別為THI、WEI、ICL的分級值所對應(yīng)的等級賦值（分級標(biāo)準(zhǔn)和等級賦值見表1），采用專家打分法確定XTHI、XWEI和XICL的權(quán)重系數(shù)分別為0.6、0.3、0.1。CCI值越高，氣候舒適程度越高（表2）［21］。

表1 溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)和著衣指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)及賦值Table 1 C lassification and grade standard of TH I，WEI and ICL

表2 舒適度綜合指數(shù)的等級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 CCI grade standard

1.2.2 趨勢分析方法

氣候傾向率用一元線性回歸系數(shù)擴大10倍表示，通常以氣候傾向率來開展趨勢分析，氣候傾向率為正（負）表示趨勢增加（減少），氣候傾向率絕對值越大表示變化程度越大。

1.2.3 Mann-Kendall檢驗方法［22］

Mann-Kendall（M-K）檢驗法是適用于水文、氣象等一系列非正態(tài)分布數(shù)據(jù)的非參數(shù)檢驗法，對某要素計算得到UF和UB序列，若UF大于0（小于0）表示序列呈上升（下降）趨勢；給定顯著性水平α=0.05，則臨界線為U0.05=±1.96，若UF超過臨界線表示變化趨勢顯著；若UF與UB在兩條臨界線之間出現(xiàn)交點，則該點為突變時間。

1.2.4 通徑分析方法［23］

由于氣象因子變量之間存在相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)有時并不能反映變量間的關(guān)系。通徑分析是在多元回歸的基礎(chǔ)上將回歸系數(shù)加以分解，用直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)分別表示自變量x對因變量y的直接影響和x通過變量z對y的間接影響，即把x與y的相關(guān)系數(shù)rxy，分解為x對y的直接通徑系數(shù)dx和x通過z對y的間接通徑系數(shù)rx·zdz。

2 結(jié)果分析

2.1 指數(shù)的年變化

2.1.1 溫濕指數(shù)（THI）

1970—2019年呼包鄂地區(qū)溫濕指數(shù)的年變化見圖2a，THI最低值出現(xiàn)在1971年為45.18，最高值出現(xiàn)在2014年為49.63。THI以0.57·（10 a）-1的速度呈顯著上升趨勢，其中在1993—1999年基本呈連續(xù)上升趨勢，1999年達到歷史次高值，隨后呈波段上升趨勢。內(nèi)蒙古中部地區(qū)在20世紀(jì)90年代降水偏多并且增溫幅度明顯加大［19］，一方面是對全球氣候變暖的響應(yīng)，另一方面是呼包鄂地區(qū)城市化水平和工業(yè)熱排放量高于內(nèi)蒙古其他地區(qū)，該地區(qū)氣候發(fā)生明顯變化，因此THI呈明顯的連續(xù)上升趨勢，而進入21世紀(jì)后，城鎮(zhèn)增溫雖然明顯，但是降水量逐年明顯偏少，所以THI上升趨勢放緩。結(jié)合M-K檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖2b），UF一直大于0，1970—2019年THI呈上升趨勢，在0.05的顯著性水平臨界線范圍內(nèi)，UF和UB的交點即突變年份在1993年，且突變后UF大于臨界線值，說明突變后THI呈顯著上升趨勢。這與內(nèi)蒙古平均氣溫在1990年前后突變，突變后呈顯著增暖趨勢［24］的結(jié)論一致。

圖2 1970—2019年呼包鄂地區(qū)溫濕指數(shù)年變化（a）和M-K檢驗（b）Fig.2 Annual change of THI（a）and M-K test（b）in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

2.1.2 風(fēng)效指數(shù)（WEI）

1970—2019年呼包鄂地區(qū)風(fēng)效指數(shù)的年變化見圖3a，WEI最低值出現(xiàn)在1976年為-622.56，最高值出現(xiàn)在1997年為-478.96。WEI以17.35·（10 a）-1的速度呈顯著上升趨勢，其中在1996—1997年驟然升高到歷史最高值，指數(shù)年較差的絕對值達到78，比其他年份的年較差大2倍以上，隨后在1997—2000年連續(xù)下降，21世紀(jì)后呈波動變化，這與內(nèi)蒙古中部地區(qū)20世紀(jì)90年代氣候發(fā)生明顯變化，風(fēng)速大幅下降［20］，溫度大幅升高，21世紀(jì)后風(fēng)速下降平緩，溫度持續(xù)升高有關(guān)。結(jié)合M-K檢驗結(jié)果可知（圖3b），1970—2019年WEI呈上升趨勢，在臨界線范圍內(nèi)UF和UB無交點即無突變年份，在1982年后開始顯著上升。

圖3 1970—2019年呼包鄂地區(qū)風(fēng)效指數(shù)年變化（a）和M-K檢驗（b）Fig.3 Annual change of WEI（a）and M-K test（b）in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

2.1.3 著衣指數(shù)（ICL）

1970—2019年呼包鄂地區(qū)著衣指數(shù)的變化見圖4a，ICL最低值出現(xiàn)在1997年為1.69，最高值出現(xiàn)在1976年為1.98，ICL最高值和最低值的出現(xiàn)時間與WEI最高值和最低值的出現(xiàn)時間正好相反。ICL以0.02·（10 a）-1的速度呈顯著下降趨勢，其中在1996—1997年驟然降低到歷史最低值，指數(shù)年較差的絕對值達到0.2，比其他年份的年較差大3倍以上，隨后在1997—2000年連續(xù)上升，由此可見ICL與WEI存在明顯的負相關(guān)關(guān)系。結(jié)合M-K檢驗結(jié)果可知（圖4b），20世紀(jì)70—80年代ICL的UF呈波動變化，1987年開始出現(xiàn)下降趨勢，1988年突變，突變后繼續(xù)下降，1993年開始顯著下降。

圖4 1970—2019年呼包鄂地區(qū)著衣指數(shù)年變化（a）和M-K檢驗（b）Fig.4 Annual change of ICL and（a）M-K test（b）in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

2.1.4 舒適度綜合指數(shù)（CCI）

1970—2019年呼包鄂地區(qū)舒適度綜合指數(shù)的變化見圖5a，CCI最低值出現(xiàn)在1976年為4.66，最高值出現(xiàn)在2014年為5.25。CCI以0.07·（10 a）-1的速度呈顯著上升趨勢，其中在2009—2010年驟然降低，隨后呈上升波動變化，這是因為呼包鄂地區(qū)在2010年度的氣候特征是異常高溫干旱，夏季高溫在當(dāng)年是有史以來的最高值，所以舒適度大幅下降。結(jié)合M-K檢驗結(jié)果可知（圖5b），1970—2019年CCI呈上升趨勢，無突變年份，1982年后CCI開始顯著上升。

圖5 1970—2019年呼包鄂地區(qū)舒適度綜合指數(shù)年變化（a）和M-K檢驗（b）Fig.5 Annual change of CCI and（a）M-K test（b）in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

2.2 指數(shù)和（較）舒適日數(shù)的月變化

分析各指數(shù)的月變化發(fā)現(xiàn)，1970—2019年呼包鄂地區(qū)溫濕指數(shù)的平均月變化呈單峰型（圖6a），溫濕舒適期（每月舒適A等級和較舒適B/b等級日數(shù)之和＞20 d）為5—9月，其中6月舒適和較舒適總?cè)諗?shù)最多，長達到28 d，7月最少，為21 d。風(fēng)效指數(shù)的平均月變化也呈單峰型（圖6b），風(fēng)效舒適期為4— 1 0月，其中5—9月全月為舒適或較舒適日。著衣指數(shù)平均月變化呈單谷型（圖6c），著衣舒適期為5—9月，其中8月舒適和較舒適總?cè)諗?shù)最多，長達到30 d，9月最少，達到24 d。舒適度綜合指數(shù)平均月變化呈“M”型（圖6d），5—6月達到第一峰值，處于舒適A等級，7月CCI下降到較舒適B等級，8—9月達到第二峰值，處于舒適A等級；綜合舒適期為4—10月，其中6—8月全月為舒適或較舒適日，舒適A等級日數(shù)在5—9月達到21 d以上，在6月最多，舒適率達到93%，7月最少，舒適率達到68%。

圖6 1970—2019年呼包鄂地區(qū)溫濕指數(shù)（a）、風(fēng)效指數(shù)（b）、著衣指數(shù)（c）及舒適度綜合指數(shù)（d）的平均月變化Fig.6 Averagemonthly variations of THI（a），WEI（b），ICL（c），and CCI（d）in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

呼包鄂地區(qū)四季分明屬半干旱大陸性氣候，該地區(qū)春季干燥多風(fēng)，冷暖變化劇烈，各舒適指數(shù)的月舒適日數(shù)在4—5月猛增到25 d；夏季炎熱短暫，WEI、CCI全月為舒適日，而THI、ICL的月舒適日數(shù)在7月最炎熱的時候偏低，但也長達21 d，這說明呼包鄂地區(qū)在夏季是良好的避暑之地；秋季降溫迅速，各舒適指數(shù)的月舒適日數(shù)在10—11月驟降到4 d以下；冬季嚴(yán)寒且漫長，各類舒適日數(shù)均為0。

由1970—2019年呼包鄂地區(qū)不同年際的氣候舒適日數(shù)月變化可知（表3），THI、WEI、CCI的舒適和較舒適日數(shù)在月尺度下的連續(xù)變化幅度總體不大，其中THI舒適A等級日數(shù)在6—8月連續(xù)減少，9月連續(xù)增多；較舒適B等級日數(shù)從20世紀(jì)90年代后在8—9月增多。WEI較舒適b等級日數(shù)在7—9月減少，從20世紀(jì)80年代在6月減少后維持不變；較舒適B等級5—8月增多。ICL舒適A等級日數(shù)在7月連續(xù)減少，21世紀(jì)后在9月增多。從年累計日數(shù)來看，THI的舒適A等級日數(shù)從1990年后開始減少；較舒適B等級日數(shù)從1980年后增多至53 d，1990年后增多至56 d以上。WEI的舒適A等級日數(shù)在1980—1989年減少，1990年后增加；較舒適B等級日數(shù)連續(xù)增長。ICL的舒適A等級日數(shù)在1980—1989年增多，隨后減少。CCI舒適A等級日數(shù)在7月連續(xù)減少（表4），較舒適B等級日數(shù)在7月連續(xù)增多。從年累計日數(shù)來看，舒適A等級日數(shù)波動變化，較舒適B/b等級日數(shù)連續(xù)增多。

表3 1970—2019年呼包鄂地區(qū)不同年際間氣候舒適各類指數(shù)舒適日數(shù)月變化Table 3 Monthly changes of climatic com fort days for different climatic indices during different decade stages in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

表4 1970—2019年呼包鄂地區(qū)不同年際間舒適度綜合指數(shù)舒適日數(shù)月變化Table 4 M onthly changes of clim atic com fort days for CCI during different decade stages in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

綜上，受內(nèi)蒙古中部地區(qū)20世紀(jì)90年代氣候發(fā)生明顯變化影響，溫度升高導(dǎo)致THI舒適日數(shù)在夏季減少，舒適和較舒適日數(shù)在秋季略微增多，人體感覺由“涼爽”轉(zhuǎn)向“溫暖”；風(fēng)速下降導(dǎo)致WEI較舒適b等級日數(shù)減少，較舒適B等級日數(shù)增多，人體感覺由“涼風(fēng)”轉(zhuǎn)向“暖風(fēng)”；ICL舒適A等級日數(shù)在夏季減少，進入21世紀(jì)后在秋季增加，較舒適B等級日數(shù)增多，著衣向薄方向轉(zhuǎn)變；而CCI在7月舒適A等級日數(shù)減少，但是較舒適B等級日數(shù)增多，最炎熱月份的舒適和較舒適日數(shù)總和達到30 d以上，說明呼包鄂地區(qū)在夏季是良好的避暑之地。

2.3 影響氣候舒適度各指數(shù)的氣象因子

區(qū)域的氣候差異導(dǎo)致氣象因子影響氣候舒適度的程度也有差異，通徑分析是通過分析直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)來探究本地氣象因子對氣候舒適度指數(shù)作用的大小，從而找出影響本地氣候舒適度指數(shù)的關(guān)鍵氣象因子。

分析通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn)，溫度、濕度與THI之間的相關(guān)系數(shù)均通過顯著性檢驗（表5），溫度和相對濕度的直接通徑系數(shù)均通過顯著性檢驗，間接通徑系數(shù)未通過顯著性檢驗。溫度的直接通徑系數(shù)絕對值最大，說明溫度對THI有直接的正向影響。

表5 1970—2019年呼包鄂地區(qū)氣候舒適度各指數(shù)與氣象因子的通徑系數(shù)Table 5 Path analysis between climatic com fort indexes and meteorological factors in Hohhot-Baotou-Ordos region from 1970 to 2019

溫度、風(fēng)速、日照與WEI之間的相關(guān)系數(shù)均通過顯著性檢驗，并且所有直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)均通過顯著性檢驗。風(fēng)速的直接通徑系數(shù)絕對值最大，溫度次之；日照的間接通徑系數(shù)合計值的絕對值最大，其次是溫度和風(fēng)速。說明（按重要程度排序）風(fēng)速對WEI有直接的負向影響，溫度對WEI有直接的正向影響；同時日照通過風(fēng)速、溫度對WEI有間接的負向影響，溫度主要通過風(fēng)速對WEI有間接的正向影響，風(fēng)速主要通過溫度對WEI有間接的負向影響。

溫度、風(fēng)速與ICL之間的相關(guān)系數(shù)均通過顯著性檢驗，只有溫度的直接通徑系數(shù)通過顯著性檢驗，說明溫度對ICL有直接的負向影響。同時只有風(fēng)速的間接通徑系數(shù)通過顯著性檢驗，說明風(fēng)速通過溫度對ICL有間接的正向影響。

溫度、風(fēng)速、日照與CCI之間的相關(guān)系數(shù)均通過顯著性檢驗，相對濕度與CCI之間無顯著相關(guān)關(guān)系。溫度、風(fēng)速的直接通徑系數(shù)通過顯著性檢驗并且溫度的直接通徑系數(shù)絕對值大于風(fēng)速，說明溫度對CCI有直接的正向影響，風(fēng)速對CCI有直接的負向影響，因此溫度和風(fēng)速是影響呼包鄂地區(qū)氣候舒適度的關(guān)鍵氣象因子。溫度通過風(fēng)速、風(fēng)速通過溫度、日照通過溫度和風(fēng)速的間接通徑系數(shù)通過顯著性檢驗，并且風(fēng)速的間接通徑系數(shù)合計值的絕對值最大，其次是日照和溫度，說明風(fēng)速通過溫度對CCI有間接的負向影響，日照通過溫度、風(fēng)速對CCI有間接的負向影響，溫度通過風(fēng)速對CCI有間接的正向影響，而相對濕度直接或間接對CCI的影響不大。

2.4 （較）舒適日數(shù)的空間分布

1970—2019年呼包鄂地區(qū)不同年際的年平均舒適日數(shù)和較舒適日數(shù)空間分布見圖7和圖8。分析圖7和圖8可知，呼包鄂地區(qū)舒適A等級日數(shù)遠大于較舒適B/b等級日數(shù)，并且大部分地區(qū)舒適日數(shù)超過全年三分之一的時間，說明呼包鄂地區(qū)人居氣候舒適度良好。陰山山脈經(jīng)過包頭市南部（包頭）和呼和浩特市北部（武川），山脈南北兩側(cè)氣候差異明顯，山北側(cè)比山南側(cè)的氣溫低，山北側(cè)比山南側(cè)的風(fēng)大且頻次多，所以舒適日數(shù)和較舒適日數(shù)的空間整體呈“北少南多”分布特點。

圖7 1970—1979年（a）、1980—1989年（b）、1990—1999年（c）、2000—2009年（d）及2010—2019年（e）呼包鄂地區(qū)年平均舒適A等級日數(shù)空間分布Fig.7 Spatial distributions of average annual number of com fortable days w ith A grade during 1970-1979（a），1980-1989（b），1990-1999（c），2000-2009（d），and 2010-2019（e）in Hohhot-Baotou-Ordos region

分析不同年代際的舒適日數(shù)分布可知（圖7），1970—1979年呼包鄂地區(qū)舒適日數(shù)由西南向北方向減少。20世紀(jì)80年代較70年代舒適日數(shù)明顯增多，其中白云鄂博增多39 d，在西部和中部地區(qū)舒適日數(shù)達到131 d以上。20世紀(jì)90年代較80年代舒適日數(shù)在北部變化不大，在西部和中部（鄂爾多斯和包頭市西南部）明顯減少，其中烏審旗河南鄉(xiāng)減少71 d，伊克烏素減少26 d。21世紀(jì)初較20世紀(jì)90年代舒適日數(shù)均有增多，在西部和中部地區(qū)（除河南鄉(xiāng)和伊克烏素區(qū)域）的舒適日數(shù)增多到131 d以上。近10 a較21世紀(jì)初舒適日數(shù)在武川縣減少30 d，河南鄉(xiāng)增多57 d，伊克烏素增多24 d，在西部（除伊克烏素區(qū)域）和中部偏南地區(qū)達到131 d以上，其中東勝達到141 d以上。

分析不同年代際的較舒適日數(shù)分布可知（圖8），1970—1979年呼包鄂地區(qū)較舒適日數(shù)在中部和北部偏少，東南部偏多。20世紀(jì)80年代較70年代較舒適日數(shù)總體變化不大，其中白云鄂博增多10 d，東南部偏多日數(shù)的區(qū)域縮小。20世紀(jì)90年代較80年代較舒適日數(shù)明顯增多（除河南鄉(xiāng)區(qū)域），東南部偏多日數(shù)的區(qū)域擴大。21世紀(jì)初較20世紀(jì)90年代較舒適日數(shù)在西南部增多，準(zhǔn)格爾區(qū)域減少，其他區(qū)域變化不大。近10 a較21世紀(jì)初較舒適日數(shù)在西部和北部增多，在鄂爾多斯南部和包頭南部較舒適日數(shù)增多到81 d以上，在呼和浩特和武川縣附近略有減少。整體上看，呼包鄂地區(qū)舒適日數(shù)波動變化，較舒適日數(shù)連續(xù)增多，與2.2節(jié)結(jié)論一致。

圖8 1970—1979年（a）、1980—1989年（b）、1990—1999年（c）、2000—2009年（d）及2010—2019年（e）呼包鄂地區(qū)年平均較舒適B／b等級日數(shù)空間分布Fig.8 Spatial distributions of average annual number of relatively com fortab le days w ith B／b grade during 1970-1979（a），1980-1989（b），1990-1999（c），2000-2009（d），and 2010-2019（e）in Hohhot-Baotou-Ordos region

從氣候條件角度分析，溫度和風(fēng)速是影響舒適度關(guān)鍵因子，從20世紀(jì)90年代起呼包鄂地區(qū)溫度大幅升高，鄂爾多斯高原升溫顯著［25］，風(fēng)速大幅下降，導(dǎo)致該地區(qū)舒適日數(shù)普遍減少，而較舒適日數(shù)增多，其中伊克烏素屬庫布齊沙漠，河南鄉(xiāng)屬毛烏素沙漠，高溫使沙漠下墊面舒適日數(shù)減少。進入21世紀(jì)后，在溫度上升平緩，風(fēng)速下降平緩的氣候背景下，舒適日數(shù)和較舒適日數(shù)增多，但呼包鄂地區(qū)北部地勢高人口密度低，城市工業(yè)化程度低，人類活動造成的升溫程度遠小于中部地區(qū)，所以較舒適日數(shù)略有增多，但舒適日數(shù)變化不大。受三北防護、荒漠化防治等生態(tài)修復(fù)工程的影響，毛烏素現(xiàn)已是“沙漠綠洲”，庫布齊沙漠治理也有一定成效，所以河南鄉(xiāng)和伊克烏素周圍區(qū)域的舒適日數(shù)和較舒適日數(shù)增多。東勝氣候年平均溫度為5℃，周圍大量煤礦在21世紀(jì)達到開采高峰期，一定程度上提高了城市氣溫，所以該區(qū)域較舒適日數(shù)持續(xù)增多，舒適日數(shù)比周圍略偏多。包頭和達拉特旗氣候年平均溫度為7.2℃，加上人口密集，工業(yè)生產(chǎn)集中，與周圍地區(qū)相比，溫度偏高，21世紀(jì)較舒適日數(shù)增多，舒適日先增多后減少。呼和浩特北部的武川縣氣候年平均溫度為3℃，相較城區(qū)人口密度偏低，而且2008年后升溫速率下降［26］，舒適日數(shù)和較舒適日數(shù)比周圍地區(qū)偏少。

3 結(jié)論與討論

（1）在氣候變暖背景下，1970—2019年呼包鄂地區(qū)溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)及舒適度綜合指數(shù)呈顯著上升趨勢，著衣指數(shù)呈顯著下降趨勢。

（2）1970—2019年呼包鄂地區(qū)綜合舒適期為4—10月，舒適日數(shù)在5—9月達到68%—93%，其中6—8月全月為舒適或較舒適日。在20世紀(jì)90年代溫度大幅上升，風(fēng)速大幅下降的氣候背景下，溫濕舒適性人體感覺由“涼爽”轉(zhuǎn)向“溫暖”；風(fēng)效舒適性人體感覺由“涼風(fēng)”轉(zhuǎn)向“暖風(fēng)”；著衣舒適性向輕薄方向轉(zhuǎn)變；最炎熱月份的綜合舒適和較舒適日數(shù)總和達到30 d以上，說明呼包鄂地區(qū)非常適宜居住和旅游，在夏季是良好的避暑之地。

（3）影響呼包鄂地區(qū)氣候舒適度的關(guān)鍵氣象因子是溫度和風(fēng)速，其次是日照，相對濕度無太大影響。20世紀(jì)90年代氣溫升高和風(fēng)速下降，是影響氣候舒適度和風(fēng)效舒適指數(shù)變化的根本原因，未來在該區(qū)域依據(jù)氣候舒適度進行旅游資源開發(fā)或城市建設(shè)時，要重點考慮溫度和風(fēng)速的影響，其次要考慮日照的影響。

（4）1970—2019年呼包鄂大部分地區(qū)舒適A等級日數(shù)超過全年三分之一的時間，整體呈“北少南多”分布；舒適日數(shù)整體呈波動變化，舒適級日數(shù)連續(xù)增多；工業(yè)生產(chǎn)、人類活動、生態(tài)環(huán)境在一定程度上影響氣候舒適和較舒適日數(shù)。

（5）呼包鄂地區(qū)人居氣候舒適度總體良好，避暑旅游條件良好。中部區(qū)舒適日數(shù)最多，西南部舒適日數(shù)增多，可以進一步開發(fā)旅游資源。未來城市擴建可以向中部地區(qū)舒適日數(shù)偏高的地域發(fā)展，工廠擴張可以向北部舒適日數(shù)偏少或升溫率偏低的地域發(fā)展。未來人類活動可以通過保護生態(tài)環(huán)境改變下墊面性質(zhì)、使用清潔新能源減少工業(yè)熱量排放來改善和提高氣候舒適度。

（6）本文研究結(jié)果與秦皇島［7］、京津冀［11］、北京地區(qū)［12］等中國華北地區(qū)的氣候舒適指數(shù)變化趨勢一致，各氣象要素與各氣候舒適指數(shù)的相關(guān)性良好，說明文中采用的指數(shù)適合本地區(qū)。使用通徑分析法找出影響呼包鄂地區(qū)氣候舒適度的關(guān)鍵氣象因子與大別山地區(qū)［27］、黑龍江地區(qū)［6］的影響因子不完全一致。未來研究可以采用相同的方法分析中國長三角、珠三角、東北等不同氣候區(qū)域的氣候舒適度變化，及不同地區(qū)氣象因子對氣候舒適度的影響。