近30年烏蘭察布市人體舒適度變化特征研究

韓燕 楊青 薛羽 李碧云 王澤豪

摘要 人體舒適度是衡量人們居住環(huán)境的重要指標(biāo)之一，也可以幫助人們面對(duì)天氣變化及時(shí)采取措施，預(yù)防疾病的發(fā)生；人體舒適度是建立在氣象要素預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，能夠較好地反映多數(shù)人的身體感受綜合氣象指標(biāo)或參數(shù)。為了研究烏蘭察布市近30年來(lái)人體舒適度特征，選取了烏蘭察布市11個(gè)國(guó)家氣象站，采用改進(jìn)的人體舒適度指數(shù)計(jì)算公式，利用1981—2010年逐日觀測(cè)氣溫、平均相對(duì)濕度和平均風(fēng)速計(jì)算出人體舒適度指數(shù)，分析了烏蘭察布市逐日氣溫、平均相對(duì)濕度和平均風(fēng)速的年際和月際變化，以及各地舒適度日數(shù)的分布和舒適度的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 烏蘭察布市；人體舒適度；變化特征

中圖分類(lèi)號(hào)：TU119.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）04–0079-03

烏蘭察布市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，地處中國(guó)正北方，處于中緯度內(nèi)陸地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候；四季分明，日照充足，降水集中，雨熱同期；特殊的地理位置和較高的海拔高度造就了烏蘭察布市風(fēng)和日麗、干濕適當(dāng)、體感舒適的特征，被稱(chēng)為“中國(guó)草原避暑之都”。烏蘭察布市旅游業(yè)發(fā)展很好，市內(nèi)有遠(yuǎn)古遺跡景點(diǎn)，還包含溫泉、火山和森林草原等自然景色。因此，研究人體舒適度的變化特征對(duì)烏蘭察布市具有十分重要的意義。

通過(guò)研究中國(guó)具有代表性的4座城市（北京、南京、蘭州、哈爾濱）的舒適度指數(shù)，進(jìn)而比較4座城市人體舒適度時(shí)間性和地域性的變化規(guī)律，可以為全國(guó)旅游開(kāi)發(fā)和游客合理選擇旅游城市提供參考。李玉姣等[1]通過(guò)應(yīng)用溫濕指數(shù)研究了不同天氣條件下的溫濕對(duì)室內(nèi)外人體舒適度的影響；不同的環(huán)境溫度變化會(huì)使人體產(chǎn)生相應(yīng)的舒適感覺(jué)。吳兌[2]利用函數(shù)表達(dá)人體感覺(jué)的舒適程度，并建立了人體舒適度預(yù)報(bào)公式。賈海源等[3]通過(guò)各氣象觀測(cè)站的數(shù)據(jù)，研究了甘肅省人體舒適度地域分布特征。郭曉寧等[4]結(jié)合城市的氣候變化規(guī)律，逐步構(gòu)建了適合在此地生活的最佳舒適度預(yù)報(bào)方法。喬平等[5]利用對(duì)影響舒適度有關(guān)的氣象要素，建立了人體舒適度預(yù)報(bào)系統(tǒng)，從而提高民眾在生活和工作上的滿(mǎn)意指數(shù)。還有學(xué)者基于“黃金分割率”的體感溫度計(jì)算方法設(shè)計(jì)出顯得體感溫度計(jì)算方法、劃分舒適度等級(jí)；利用REOF方法研究海南島和山東省的人體舒適度特征[6-7]。

人體舒適度指數(shù)是指人在生活中對(duì)周邊環(huán)境溫度的感知情況，除了溫度，一般還要結(jié)合風(fēng)速和空氣濕潤(rùn)程度觀察，還有太陽(yáng)輻射、著裝、心情等都會(huì)影響人體舒適度。氣溫是判斷人體舒適度的主要指標(biāo)，濕度和風(fēng)速是輔助指標(biāo)，人體是通過(guò)自身體溫調(diào)節(jié)中樞使體溫維持恒定，人體體溫約為36 ℃，最合適人體的環(huán)境氣溫是低于人體溫度5 ℃左右，溫度過(guò)冷或過(guò)高都會(huì)影響人體的舒適度。因此，從氣象學(xué)方面來(lái)看待人體對(duì)不同溫度的感知情況很有必要，也受到社會(huì)較高的關(guān)注。

1 資料與方法

1.1 資料的選取

根據(jù)烏蘭察布市1981—2010年11個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站（四子王旗、察哈爾右翼中旗、察哈爾右翼后旗、商都縣、化德縣、卓資縣、涼城縣、察哈爾右翼前旗、集寧區(qū)、興和縣、豐鎮(zhèn)市）的日平均氣溫、平均相對(duì)濕度和平均風(fēng)速3個(gè)要素，選擇烏蘭察布市11個(gè)臺(tái)站覆蓋全市范圍，比較均勻且所選臺(tái)站的氣象資料較為完整。

1.2 人體舒適度級(jí)別劃分

中國(guó)氣象局在2000年下發(fā)了人體舒適度的標(biāo)準(zhǔn)，但由于各地氣候條件的不同，不可能采取統(tǒng)一的計(jì)算公式。烏蘭察布市屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，日照充足，降水集中，雨熱同期。采用以下的舒適度等級(jí)劃分和等級(jí)含義（表1）：

2 結(jié)果與分析

2.1 烏蘭察布市氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的變化

2.1.1 烏蘭察布市平均氣溫的年際變化 從圖1可以看出，30年來(lái)烏蘭察布市的氣溫每年整體變化并不大，相鄰年份之間沒(méi)有太大差異，最低值和最高值的平均溫度僅差3 ℃。從細(xì)微層面來(lái)看，氣候變暖導(dǎo)致烏蘭察布市整體出現(xiàn)溫度緩慢上升的趨勢(shì)。

2.1.2 烏蘭察布市相對(duì)濕度的年際變化

從圖2可以看出，相對(duì)濕度總體上的趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，最高值和最低值的年平均相對(duì)濕度相差15％左右，年平均相對(duì)濕度最大值在2003年，近年來(lái)的相對(duì)濕度較前幾年小，所以近年來(lái)的降水要比常年偏少很多。

2.1.3 烏蘭察布市平均風(fēng)速的年際變化 從圖3可以看出，烏蘭察布市的平均風(fēng)速呈現(xiàn)出減弱的趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代的風(fēng)速偏大，而后風(fēng)速隨時(shí)間遞增而減小，但相較于內(nèi)蒙古其他地市，烏蘭察布市的風(fēng)速一直較大，處于“風(fēng)口區(qū)”。

2.2 舒適度的變化規(guī)律和趨勢(shì)

2.2.1 舒適度的年均分布特征 根據(jù)Kssd的計(jì)算公式和表1的舒適度等級(jí)劃分，可以做出舒適度的預(yù)報(bào)，將每年各個(gè)級(jí)別出現(xiàn)的日數(shù)逐年加以統(tǒng)計(jì)，求出歷年均值，根據(jù)其歷年均值的分布情況做了舒適度的概率分布圖（圖4）?？梢园l(fā)現(xiàn)，在全市的人體舒適度指數(shù)的平均各級(jí)分布日數(shù)所占比例中，主要集中在1～6之間，主要表現(xiàn)為寒冷到舒服（舒適度指數(shù)為1～5）的體感狀態(tài)，其中寒冷指數(shù)的所占日數(shù)最多（26%）；其次是舒服的日數(shù)（25％），冷和涼的體感狀態(tài)的日數(shù)各占19%，涼爽的體感狀態(tài)占11%，沒(méi)有熱體感以上的天氣，所以烏蘭察布市是“避暑”的好地方。

2.2.2 舒適度的年際變化 舒適度指數(shù)劃分為9個(gè)等級(jí)，由于烏蘭察布市不存在熱體感以上的天氣，所以分析烏蘭察布市代表性高的幾個(gè)等級(jí)，即舒適度指數(shù)為1（寒冷）、2（冷）和5（舒服）。

（1）舒適度指數(shù)為1的日數(shù)的年際變化。舒適度指數(shù)為1，表現(xiàn)為寒冷的感覺(jué)，大部分人感覺(jué)很不舒服，有凍傷危險(xiǎn)。從烏蘭察布市舒適度指數(shù)為1的日數(shù)的年際變化中可以發(fā)現(xiàn)，30年來(lái)的日數(shù)變化不大，通常在100 d左右。但仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)存在稍微減少的趨勢(shì)，目前推測(cè)這個(gè)變化趨勢(shì)與全球變暖現(xiàn)象有關(guān)。

（2）舒適度指數(shù)為2的日數(shù)的年際變化。舒適度指數(shù)為2，表現(xiàn)為冷的感覺(jué)，大部分人感覺(jué)不舒服。烏蘭察布市舒適度指數(shù)為2的日數(shù)多數(shù)在60～80 d，有極個(gè)別的冷日數(shù)在100 d左右，但30年來(lái)每年舒適度指數(shù)為2的日數(shù)在逐年增加，趨勢(shì)線的變化呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)。

（3）舒適度指數(shù)為3的日數(shù)的年際變化。舒適度指數(shù)為3，表現(xiàn)為涼的感覺(jué)，少部分人感覺(jué)不舒服。從圖5可以看出，舒適度指數(shù)為3的日數(shù)每年的變化波動(dòng)較大，多數(shù)是在70～80 d之間，有少部分日數(shù)在60 d左右，30年來(lái)總體走勢(shì)基本平穩(wěn)，但其趨勢(shì)線有幅度較小的下降趨勢(shì)，這種趨勢(shì)的出現(xiàn)可能與全球變暖有關(guān)，溫度的升高同樣導(dǎo)致舒適度指數(shù)為3的日數(shù)逐年下降。

（4）舒適度指數(shù)為5的日數(shù)的年際變化。舒適度指數(shù)為5，在該指數(shù)下大多數(shù)人表示身體感覺(jué)很輕松。從烏蘭察布市舒適度指數(shù)為5的日數(shù)的年際變化可以看出，舒適度指數(shù)為5的日數(shù)每年的波動(dòng)比舒適度指數(shù)為2的幅度大，大部分是在70～110 d之間，而且能夠看出30年來(lái)讓人感覺(jué)舒適的日數(shù)越來(lái)越多，呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，比舒適度指數(shù)為1和2的幅度更加明顯。

2.3 舒適度的年內(nèi)變化

圖6為烏蘭察布市人在不同月份氣溫變化狀況下感知舒適程度的變化圖。從這個(gè)統(tǒng)計(jì)中能夠明顯地發(fā)現(xiàn)每個(gè)月份的舒適度變化都有不同，尤其是在溫度低的月份，其舒適度變化的數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度較大，而冷的日數(shù)在11月和3月所占比例較大，暖和的日數(shù)只有在7月占較小比例，12個(gè)月中沒(méi)有暖以上的體感日數(shù)。

2.4 烏蘭察布市舒適度和溫度的相關(guān)性

此次實(shí)驗(yàn)選擇了烏蘭察布市集寧區(qū)作為案例，將一年內(nèi)12個(gè)月的溫度與人們對(duì)溫度感知的情況進(jìn)行了相關(guān)對(duì)比（圖7），R2=0.983，耦合度接近1，從試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定的氣溫是維持人們舒適度最重要的因素。

3 結(jié)論與討論

討論了烏蘭察布市1981—2010年氣溫、相對(duì)濕度和風(fēng)速的年際和月際變化情況，包括人在不同季節(jié)和不同月份所感知到舒適程度的不同，結(jié)果顯示：

（1）烏蘭察布市30年來(lái)溫度的總體幅度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，月平均溫度呈現(xiàn)單峰值型，年平均相對(duì)濕度起伏波動(dòng)不大，7月的相對(duì)濕度較大，而風(fēng)速的年平均幅度呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)。

（2）烏蘭察布市出現(xiàn)的各舒適度的概率不同，所占比例有所差別，其中體感為寒冷的日數(shù)所占比最大，沒(méi)有出現(xiàn)熱以上的體感日數(shù)。

（3）從舒適度的年際變化來(lái)看，30年來(lái)，寒冷日數(shù)在逐年減少，這與全球變暖有關(guān)，而冷和舒服的體感日數(shù)呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，也使得烏蘭察布市成為每年的避暑勝地。

（4）從年內(nèi)變化來(lái)看，烏蘭察布市冬季多數(shù)都處于寒冷的體感日數(shù)，夏季溫度不高，大部分人覺(jué)得比較舒適。

（5）經(jīng)過(guò)多層次的分析可以得出，人們?nèi)粘Ｉ钪械母兄孢m度與溫度的變化有關(guān)，相對(duì)濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射及著裝也會(huì)影響人們的感知舒適度。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：黃艷飛

AbstractHuman comfort was one of the important indicators to measure peoples living environment， and it can also help people take timely measures to prevent the occurrence of diseases due to weather changes; Human comfort was a comprehensive meteorological index or parameter that can better reflect the physical feelings of most people， based on the prediction of meteorological elements. In order to study the characteristics of human comfort in Ulanqab in recent 30 years， this paper selects 11 national meteorological stations in Ulanqab， adopts the improved calculation formula of human comfort index， uses the daily observation temperature， average relative humidity and average wind speed from 1981 to 2010， calculates the human comfort index， and analyzes the annual and monthly changes of daily temperature， average relative humidity and average wind speed in Ulanqab， The distribution of comfort degree days and the correlation of comfort degree.

Key words Ulanqab City; Human body comfort; Change characteristics

作者簡(jiǎn)介 韓燕（1999—），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，助理工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)研究。*通信作者：楊青（1996—），女，貴州甕安人，助理工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)研究。