紅河州氣候康養(yǎng)資源時(shí)空分布特征分析與效應(yīng)評(píng)估

李 剛,李文平,趙盛彬,蔣欣蕓,施元浩

(1.云南省紅河哈尼族彝族自治州氣象局,云南 蒙自 661199;2.云南省紅河縣氣象局,云南 紅河 654400)

0 引言

隨著國民生活水平的不斷提升,人們對(duì)健康和長壽的愿望更加強(qiáng)烈,與健康、養(yǎng)生相關(guān)的休閑旅游(旅居)活動(dòng)順應(yīng)當(dāng)今潮流[1],康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)迎來黃金發(fā)展期[2]。健康需要有舒適的環(huán)境,而舒適與否與氣象條件息息相關(guān),早在20世紀(jì)60年代,Terjung[3]就提出氣候舒適性指數(shù)的概念,Oliver[4]進(jìn)一步探討了氣象要素對(duì)人體舒適度的影響,其他學(xué)者也相繼提出了諸多表征人體舒適度的方法,如體感溫度、炎熱指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)以及人體舒適度指數(shù)等[5]?；谌翊蠼】祽?zhàn)略實(shí)施和應(yīng)對(duì)人口老齡化的需要,2017年國家五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)健康旅游發(fā)展的指導(dǎo)意見》,對(duì)健康旅游(康養(yǎng)旅游)加以規(guī)范和指導(dǎo)。

根據(jù)《養(yǎng)生氣候類型劃分》[6],對(duì)人體有益的氣候類型包括四季溫和、夏令避暑、冬令避寒、日光療養(yǎng)、濕潤滋養(yǎng)等,由此對(duì)應(yīng)的氣溫、相對(duì)濕度、日照、風(fēng)速等氣象要素均可認(rèn)為是氣候康養(yǎng)資源的表征要素或要素組合。國外學(xué)者依據(jù)相關(guān)氣候數(shù)據(jù),將全球劃分為不同的旅游適宜區(qū)[7],張運(yùn)等[8]根據(jù)陜西省商洛市不同季節(jié)各縣區(qū)氣候舒適日數(shù)的多寡,提出了最優(yōu)的康養(yǎng)旅游建議。另有研究顯示,夏季潮濕天氣易引發(fā)人體骨骼和肌肉疼痛[9],冬季嚴(yán)寒天氣導(dǎo)致心肌梗死發(fā)病率最高[10],因此效仿候鳥冬避嚴(yán)寒、夏避酷暑,隨季節(jié)變化而動(dòng)態(tài)旅居的養(yǎng)生方式深受老年群體青睞[11]。還有學(xué)者將森林、高山、海濱環(huán)境納入康養(yǎng)資源的范疇[12],指出森林漫步和短期居住可緩解人們精神壓力[13],“森林浴”能夠輔助治療心理和精神類相關(guān)疾病,氣候景觀的開發(fā)和預(yù)報(bào)也能提升旅游氣象服務(wù)品質(zhì)[14]。

云南省是國內(nèi)旅游大省,四季氣候舒適度排名前10位的城市幾乎都在云南[15]。紅河州位于云南省東南部,因紅河(元江)穿境得名,下轄13個(gè)縣市(其中紅河縣與州同名),屬低緯高原濕潤型季風(fēng)氣候區(qū),近年來紅河州接待游客人數(shù)穩(wěn)居全省第二位,已經(jīng)成為云南旅游的新方向。全州主要涵蓋了北亞熱帶、中亞熱帶、南亞熱帶和北熱帶等4個(gè)氣候帶[16],是全省乃至全國氣候康養(yǎng)資源最為豐富的地區(qū)之一,具備冬無嚴(yán)寒(冬季南下冷空氣受到橫斷山脈重重阻隔),夏無酷暑(紅河州90%的地區(qū)海拔在1000 m以上)的氣候資源優(yōu)勢(shì)。優(yōu)異的氣候條件帶來了優(yōu)異的生態(tài)環(huán)境和人居條件,比如高森林覆蓋和高負(fù)氧離子,讓紅河州成為繼浙江省麗水市之后,全國第二個(gè)獲得“中國天然氧吧城市”稱號(hào)的地區(qū)。在此基礎(chǔ)上,以探究紅河州氣候康養(yǎng)資源的時(shí)空分布特征為主,挖掘其生態(tài)旅游資源為輔,并對(duì)其康養(yǎng)效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)已勢(shì)在必行,其研究結(jié)果可為外來游客擇機(jī)、擇時(shí)到紅河州進(jìn)行康養(yǎng)旅游(居)提供重要參考依據(jù)。通過研究,推動(dòng)紅河州“中國天然氧吧城市”的品牌打造以及“大健康產(chǎn)業(yè)”的高質(zhì)量發(fā)展,無疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)和資料

采用紅河州13個(gè)國家氣象站30 a氣候平均值(1991—2020年),包括年、月、日平均溫度,最高最低氣溫,相對(duì)濕度,風(fēng)速,云量,降雨量和日照時(shí)數(shù),以及各縣市的居民平均期望壽命、老齡人口數(shù)據(jù)、疾病數(shù)據(jù)等,其中衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)來自州衛(wèi)健委。圖1、圖2涉及的行政邊界基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS(2019)3333號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作。

圖2 紅河州各縣市近30 a平均年舒適天數(shù)及變化率Fig.2 Average annual comfort days and variability in Honghe Prefecture in recent 30 years

1.2 算法及標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 季節(jié)劃分 按照《氣候季節(jié)劃分》[17](QX/T 152-2012),計(jì)算30 a日平均氣溫,統(tǒng)計(jì)5 d滑動(dòng)平均來判別劃分四季,具體標(biāo)準(zhǔn)是:春季、秋季為≥10 ℃和<22 ℃、≥22 ℃為夏季、<10 ℃為冬季。

1.2.2 人居環(huán)境舒適度 按照GB/T27963-2011《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)[18],計(jì)算小氣候?qū)θ梭w影響的生物氣象指標(biāo)[19],主要用溫濕指數(shù)(Thermal humidity index,HI)來衡量,計(jì)算公式為:

HI=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(1)

式中,T為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均氣溫 (單位:℃),RH為對(duì)應(yīng)時(shí)段的平均相對(duì)濕度(單位:%),當(dāng)溫濕指數(shù)在17.0～25.4區(qū)間時(shí),人體感覺比較舒適,具體等級(jí)劃分見表1。

表1 人居環(huán)境舒適度等級(jí)劃分表Tab.1 Habitat environment comfort rating scale

1.2.3 度假氣候指數(shù) 度假氣候指數(shù)(Holiday climate index,HCI)可以反映旅游適宜期。HCI值范圍為0～100 之間,由4個(gè)因子按照不同比例構(gòu)成,分別是:熱舒適因子TE,占40%權(quán)重;審美因子A(用云量的多寡來評(píng)定)占20%權(quán)重;降水量因子(R)和風(fēng)速因子(V),分別占30%和10%權(quán)重。每個(gè)因子滿分為10分,得分根據(jù)評(píng)分表(略)得出。具體計(jì)算公式如下:

TE=Ta-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(2)

式中,Ta為日最高溫度,RH為日平均相對(duì)濕度。

HCI=TE×4+A×2+(R×3+V×1)

(3)

按照旅游適宜期評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[20],HCI得分60～69為“適宜期”,70～79 為“很適宜期”,80～89 為“特別適宜期”,90～100 為“理想狀況”。

1.2.4 體感溫度 依據(jù)《避暑旅游氣候適宜度評(píng)價(jià)方法》(QX/T 500-2019)[21],體感溫度算法如下:

(4)

式中,TS為評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)的體感溫度值 (單位:℃),T、Ta、Ti分別為日平均氣溫、日最高氣溫值、日最低氣溫值 (單位:℃);RH為相對(duì)濕度(單位:%),V為風(fēng)速值(m·s-1);體感溫度一共劃分為4級(jí)(表2)。

表2 體感溫度等級(jí)劃分表Tab.2 Body temperature classification

2 氣候康養(yǎng)資源分布特征

2.1 舒適性時(shí)空分布特征

圖1為紅河州各縣市近30 a平均氣溫分布(色斑圖)及變化趨勢(shì)(等值線),可直觀發(fā)現(xiàn)紅河州自北向南大致劃分北亞熱帶(瀘西),中亞熱帶(彌勒、屏邊、綠春、個(gè)舊),南亞熱帶(蒙自、開遠(yuǎn)、建水、石屏、金平、紅河)和北熱帶(元陽、河口)。從30 a氣溫增溫速率來看,全州平均達(dá)到0.25 ℃·(10 a)-1,增溫極大值區(qū)域位于石屏和彌勒,達(dá)到0.34 ℃·(10 a)-1,增溫極小值區(qū)域在州中南部個(gè)舊、金平區(qū)域,在0.22 ℃·(10 a)-1以下。

根據(jù)人居環(huán)境舒適度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),3級(jí)為舒適,計(jì)算各縣市30 a年均舒適日數(shù)和年代際變率,如圖2所示。全州平均舒適天數(shù)為204.7 d,其中最長的開遠(yuǎn)市達(dá)到240 d(約8個(gè)月),最少的是瀘西,為165 d,元陽、河口屬于河谷偏熱型氣候,個(gè)舊氣候偏涼,以上4個(gè)縣市舒適日數(shù)<200 d(藍(lán)色字體),其余縣市均在200 d以上(黃色字體)。從30 a舒適日數(shù)變化程度看(綠色字體),全州平均舒適天數(shù)增加了1.3 d·(10 a)-1,但有3個(gè)縣市(元陽、河口、紅河)為減少趨勢(shì),均是由于炎熱日數(shù)增多,導(dǎo)致舒適天數(shù)減少?？傮w來看,除了北熱帶地區(qū),其余縣市在氣候變暖的大背景下,偏冷的日數(shù)顯著減少,帶來了舒適性的提升,綠春、金平、屏邊3個(gè)南部縣由于高森林覆蓋率以及低工業(yè)化水平,受氣候變化影響較小,舒適天數(shù)變化也較小。

體感溫度也能在一定程度上反映人體舒適性好壞,由表2可知,1級(jí)體感溫度范圍較窄(僅22～24 ℃區(qū)間),嚴(yán)苛程度超過了人居環(huán)境舒適度的3級(jí)標(biāo)準(zhǔn),屬于最適宜的舒適水平。以此類推,2級(jí)為偏熱或偏冷,3級(jí)為較熱或較冷。圖3為紅河州各縣市1～3級(jí)體感溫度總天數(shù),由圖可知1級(jí)體感溫度日數(shù)最長的是金平,達(dá)到150 d,因此該縣也是紅河州百歲老人最多的縣(共84人),并于2019年被認(rèn)定為云南首個(gè)“長壽之鄉(xiāng)”,當(dāng)?shù)貧夂蚴孢m對(duì)人群的康養(yǎng)效應(yīng)由此得到佐證。1級(jí)和2級(jí)累計(jì)天數(shù)超過150 d的除金平外,還有石屏縣、蒙自市、彌勒市、建水縣、綠春縣、開遠(yuǎn)市,表明這些地區(qū)全年舒適期較長。

圖3 紅河州各縣市1～3級(jí)體感溫度平均天數(shù)分布情況Fig.3 Distribution of 30 years average annual days of 1～3 grade body temperature in counties and cities of Honghe Prefecture

2.2 季節(jié)分布特征

計(jì)算紅河州各縣市全年四季時(shí)長分布如圖4。紅河州總體屬于四季不分明區(qū)[17],按照氣候季節(jié)劃分,4個(gè)縣屬于“常春區(qū)”,5個(gè)縣屬于“無夏區(qū)”,11個(gè)縣屬于“無冬區(qū)”。州中南部的綠春、個(gè)舊、金平、屏邊4個(gè)縣市全年既無冬、也無夏,是典型的春秋型舒適氣候區(qū),為四季“常春縣”,再加上全年無夏的瀘西,這5個(gè)縣市均適宜避暑。根據(jù)相關(guān)評(píng)價(jià)方法[21],這些縣域適宜等級(jí)在1級(jí)(很適宜)和2級(jí)(適宜)之間,具有很好的避暑旅游開發(fā)潛力。而北部的瀘西、彌勒全年冬季日數(shù)分別占比19%和2%,其中瀘西冬季為12月5日—次年2月12日,彌勒為12月末。

圖4 紅河州各縣市四季時(shí)長分布散點(diǎn)圖Fig.4 Distribution of four seasons days in Honghe Prefecture

在“無夏區(qū)”中根據(jù)常年氣溫最高日作為分界,劃分春季和秋季,發(fā)現(xiàn)春季最長的是綠春縣,達(dá)到193 d,其“綠水青山、四季如春”特點(diǎn),正好反映了當(dāng)年周恩來總理確定該縣縣名的由來;秋季最長的是“山水型宜居城市”個(gè)舊市,達(dá)192 d,個(gè)舊也是全州唯一獲得過住建部“中國人居環(huán)境范例獎(jiǎng)”的城市。

夏季最長的是處于紅河河谷地區(qū)的元陽縣、河口縣,均超過了6個(gè)月,屬“長夏無冬型”氣候,特別是當(dāng)?shù)?2月—次年2月日平均氣溫達(dá)到17 ℃,是內(nèi)陸地區(qū)稀缺的避寒宜居地。紅河州蒙自市、建水縣、石屏縣、彌勒市、開遠(yuǎn)市、紅河縣為“四季溫和”型養(yǎng)生氣候,冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑,夏季日平均氣溫<25 ℃,冬季日平均氣溫>10 ℃,具備發(fā)展全季旅游的氣候資源優(yōu)勢(shì)。

2.3 旅游適宜期評(píng)價(jià)

皮小雯等[22]研究發(fā)現(xiàn)各月氣候舒適性與游客數(shù)量具有較好的相關(guān)關(guān)系,郭曉超等[23]提出了日內(nèi)分時(shí)段的最佳旅游體驗(yàn)建議,圖5分析了全州4個(gè)氣候帶所屬縣市平均HCI逐月變化?？梢钥闯?紅河州各個(gè)區(qū)域HCI均高于60,全年總體適宜旅游。除了北亞熱帶(瀘西)外,其余區(qū)域全年有2個(gè)旅游適宜高值區(qū),分布在2—4月及9—11月,特別是南亞熱帶和中亞熱帶在這幾個(gè)月當(dāng)中HCI>80,達(dá)到了“特別適宜”的等級(jí)。北熱帶區(qū)域由于夏季高溫,所以7—8月HCI達(dá)到了極小值,較不利于外出活動(dòng),其余3個(gè)氣候帶在6—8月也存在一個(gè)谷值,是云南主汛期降水和云量較多所致。值得說明的是12月—次年1月雖然屬于相對(duì)低溫期,但3個(gè)氣候帶HCI均在70以上,反映了這些區(qū)域在冬季仍然很適宜旅游。

圖5 紅河州各氣候帶旅游適宜期分布圖Fig.5 Tourism suitable period distribution map of each climate zone in Honghe Prefecture

3 氣候舒適性的康養(yǎng)效應(yīng)分析

3.1 春秋季節(jié)康養(yǎng)效應(yīng)分析

研究表明,舒適的氣候有利于人們的健康長壽,CHEN[24]研究發(fā)現(xiàn),中國南方人的壽命至少比北方人長5歲,“溫度即壽命”;ANTONIO[25]曾指出“偏離最適宜溫度”導(dǎo)致的死亡超過了交通事故等常見因素,特別寒冷是導(dǎo)致死亡人數(shù)增加的一個(gè)重要?dú)庀笠蜃覽26];WANG[27]發(fā)表在美國心臟協(xié)會(huì)雜志上的研究成果表明,居住在海拔1000 m時(shí),心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)最低。紅河州總體具有益于居民健康長壽的舒適氣候,因此,采用居民平均期望壽命作為反映當(dāng)?shù)厝巳航】邓降囊蜃?圖6是北部縣市平均期望壽命和常年春秋季總時(shí)長之間的關(guān)系圖(南部地區(qū)平均壽命受制于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平及醫(yī)療條件,這里不作分析)。發(fā)現(xiàn)平均期望壽命總體上隨當(dāng)?shù)卮呵锛究側(cè)諗?shù)的減少而下降,平均期望壽命排在前三位的瀘西、個(gè)舊、彌勒春秋季節(jié)天數(shù)都在280 d以上,帶來了更低的疾病風(fēng)險(xiǎn)和更高的壽命;石屏縣、建水縣春秋日數(shù)>200 d,平均期望壽命也高于全州平均水平(75.7歲),說明氣候越舒適,人體代謝率、能量消耗量、常見病發(fā)病率就越低,越有利于健康長壽。

圖6 紅河州中北部縣市平均期望壽命與四季時(shí)長關(guān)系圖Fig.6 Relationship between average life expectancy and seasons time in central and northern Honghe Prefecture

3.2 人居環(huán)境舒適度的效應(yīng)分析

心腦血管疾病是導(dǎo)致死亡率最高的疾病。相關(guān)研究顯示,低溫會(huì)引起血管收縮,血流阻力增大,血壓升高,易導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)生[28-29]。因此急性心肌梗塞病例發(fā)病多在冬半年,有2個(gè)峰值時(shí)間段:高峰為11月—次年1月, 次峰在3—4月。相比于冬季,日平均氣溫在15～25 ℃之間的月份死亡人數(shù)是最少的[30],而當(dāng)溫度達(dá)到30 ℃時(shí),人體心臟負(fù)荷加重,病情容易惡化[31],因此冷效應(yīng)和熱效應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致疾病死亡人數(shù)的增加[32]。低溫、低濕、大風(fēng)等產(chǎn)生的冷效應(yīng)也是誘發(fā)上呼吸道感染的關(guān)鍵因素[33]。

對(duì)氣候舒適度的疾病效應(yīng)進(jìn)行分析,采用逐步回歸的方法,挑選出高溫日數(shù)(日最高氣溫≥30 ℃)和低溫日數(shù)(日最低氣溫≤5 ℃)作為疾病影響因子,表3為2018—2020年全州各縣市60歲以上老年人心腦血管疾病發(fā)生率與高低溫日數(shù)和舒適日數(shù),高溫和低溫日數(shù)累計(jì)為不適日數(shù),占比越多,氣候舒適性越低。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了均一化處理,得到回歸方程如下:

表3 紅河州各縣市氣候不適度與疾病發(fā)生率關(guān)系Tab.3 Climate inappropriate days and disease incidence in counties and cities of Honghe Prefecture

y=0.98+2.97x1+1.8x2

(5)

式中,x1為低溫日數(shù),x2為高溫日數(shù),y為疾病發(fā)生率,根據(jù)關(guān)系模型可以得出高溫和低溫天數(shù)的增加都會(huì)導(dǎo)致疾病增多的結(jié)論,特別是低溫所占權(quán)重更高,帶來的影響更大,較好地驗(yàn)證了文獻(xiàn)的觀點(diǎn)。擬合值與實(shí)際值的相關(guān)系數(shù)通過了95%顯著性檢驗(yàn)。

從社會(huì)發(fā)展和氣候舒適度2個(gè)維度分別進(jìn)行討論,7個(gè)北部縣市人口聚集程度較高,總體心腦血管疾病發(fā)生率高于南部,平均達(dá)到3.6%;而南部心腦血管疾病平均發(fā)生率僅為2.3%,特別是綠春縣、元陽縣、紅河縣發(fā)生率不到1.5%,這也有氣候生態(tài)環(huán)境優(yōu)越的貢獻(xiàn)。從不同氣候帶類型來對(duì)比分析,河口縣與元陽縣同為北熱帶氣候,但河口年均舒適天數(shù)低于元陽,帶來了更高的心腦血管疾病發(fā)生率;北部地區(qū)較涼的個(gè)舊市和瀘西縣比較,發(fā)生率同樣也與氣候舒適天數(shù)呈負(fù)相關(guān);而南部地區(qū)舒適天數(shù)最少的屏邊縣,發(fā)生率達(dá)到3.6%,也明顯高于除河口縣外的其他4個(gè)南部縣(金平、綠春、元陽、紅河)。彌勒市、蒙自市、開遠(yuǎn)市、建水縣、石屏縣、金平縣、紅河縣均為中南亞熱帶氣候,不適宜天數(shù)最多的彌勒市發(fā)病率也為最高,達(dá)到5.3%,北部7個(gè)縣市不適宜天數(shù)與心腦血管疾病發(fā)生率的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.48,在一定程度上反映了氣候不適是導(dǎo)致疾病發(fā)生的重要因子。

4 結(jié)論及建議

(1)紅河州氣候康養(yǎng)特征呈空間差異化分布,其中,金平縣、個(gè)舊市、綠春縣、瀘西縣、屏邊縣均全年無夏,適宜避暑為主的康養(yǎng);而河口縣、元陽縣、開遠(yuǎn)市、紅河縣全年無冬,且冬季月份氣溫較高,適宜避寒為主的康養(yǎng);蒙自市、建水縣、彌勒市、石屏縣則為四季溫和型氣候,四季康養(yǎng)皆宜。

(2)從舒適天數(shù)和體感溫度分析,紅河州大部分縣市平均年舒適天數(shù)達(dá)200 d以上,總體氣候都比較舒適;其中有10個(gè)縣市的體感溫度較舒適天數(shù)(1～3級(jí))能夠達(dá)到半年以上。從旅游適宜期看,紅河州全年都適宜旅游,屬四季全域旅游目的地,特別是2—4月及9—11月為特別適宜旅游期。

(3)氣候舒適性高的地方長壽人群也多,北部期望壽命排在前三位的瀘西、個(gè)舊、彌勒3個(gè)縣市,其春秋季節(jié)天數(shù)都在280 d以上,均屬于春秋型養(yǎng)生氣候區(qū)。

(4)疾病發(fā)生率與氣候舒適性呈現(xiàn)明顯的關(guān)聯(lián)性,全州各縣市60歲以上老年人心腦血管疾病發(fā)生率與氣侯舒適性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,氣候舒適天數(shù)較少的地區(qū)心腦血管疾病發(fā)生率也較高。其中,舒適天數(shù)較少的彌勒市發(fā)病率最高,而氣候舒適天數(shù)最多的紅河縣,其發(fā)病率也最低,僅為1.2%。

基于以上研究結(jié)果和紅河州立體氣候資源豐富的特點(diǎn),針對(duì)不同目標(biāo)人群提出以下氣候康養(yǎng)建議:對(duì)于長期定居,可考慮到海拔1000～1500 m,無明顯嚴(yán)冬和酷暑的春秋型氣候城市生活;對(duì)于外來短期康養(yǎng)游客,可綜合考慮選擇紅河州氣候舒適、養(yǎng)生資源和觀賞資源豐富的地區(qū)作為康養(yǎng)旅游目的地,特別是到森林多的地方,可以獲得最大化的康養(yǎng)旅游體驗(yàn);對(duì)于患有慢性疾病的老年人,可采取“季節(jié)性候鳥式養(yǎng)生”方式,夏季到紅河州適當(dāng)海拔高度、氣候涼爽的金平縣、個(gè)舊市、綠春縣、瀘西縣、屏邊縣避暑康養(yǎng),冬季可選擇到河口縣、元陽縣、開遠(yuǎn)市、紅河縣的河谷地區(qū)避寒康養(yǎng),能獲得最佳的康養(yǎng)體驗(yàn)。