福清南湖山觀星氣象指數(shù)預(yù)報的研究和應(yīng)用

收稿日期：2024-01-22

作者簡介：吳揚(yáng)春（1986—），男，江西會昌人，助理工程師，主要從事大氣探測研究。

摘 要：近年來，隨著星空旅游快速成長，看星星、拍星星成為新興的旅游項目，與露營、攝影等活動結(jié)合，吸引了越來越多的年輕人參與，興起了一波“觀星熱”。南湖山位于戴云山脈的東張鎮(zhèn)境內(nèi)，遠(yuǎn)離鬧區(qū)，能見度高，環(huán)境優(yōu)美，燈光污染少。平均海拔816 m，夏季清爽如秋，周邊景色秀美，有“世外桃源”的美稱。山頂已建有燒烤、露營敞篷等旅游設(shè)施，距離市區(qū)又不遠(yuǎn)，發(fā)展鄉(xiāng)村旅游和觀星旅游相結(jié)合，并帶動制茶產(chǎn)業(yè)有較好的條件。因此，做好觀星氣象條件的分析和預(yù)報服務(wù)工作具有重要的意義。通過分析與觀星氣象條件有關(guān)的氣象因素，如天氣、能見度、氣溫、相對濕度、云量、大氣穩(wěn)定度、空氣清新度和夜明度（月亮亮度和城市光源），開展觀星氣象指數(shù)等級客觀預(yù)報。根據(jù)觀星氣象指數(shù)等級標(biāo)準(zhǔn)定期或不定期發(fā)布星空旅游服務(wù)指南。

關(guān)鍵詞： 觀星指數(shù)預(yù)報；觀測點和配套設(shè)施；星空露營及鄉(xiāng)村旅游

中圖分類號：P458 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

7—8月的仲夏夜正是觀星好時節(jié)。很多人回想起小時候，抬頭就可見滿天繁星，如今在城市，這種景色并不可多得。觀星的“星”，不是零星散落的三兩顆，而是肉眼就能看清的銀河與流星。想要看到這樣的星星，需滿足一定的條件：海拔高、視野開闊、夜空環(huán)境好、光污染少。

但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快、固定人口的增長，夜間光源越來越廣泛、使用頻率越來越高，光污染現(xiàn)象屢見不鮮，曾經(jīng)湛藍(lán)深邃、變化莫測、神奇迷人的“童年星空”越來越遠(yuǎn)，仰望星空成為“遙遠(yuǎn)的記憶”。

將星空資源結(jié)合青山綠水的生態(tài)環(huán)境，既可以讓游客欣賞南湖山的自然生態(tài)風(fēng)貌，又可以激發(fā)大家保護(hù)生態(tài)的熱情，形成新形式的“夜經(jīng)濟(jì)”。因此，開展觀星氣象條件分析和觀星服務(wù)預(yù)報顯得十分必要。

目前，隨著旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，游客對旅游體驗的要求越來越高，其中，氣象條件已成為影響觀星體驗的關(guān)鍵因素。尤其是針對福清南湖山風(fēng)景名勝區(qū)等自然風(fēng)景旅游目的地來說，適宜的氣象條件對確保游客的安全和舒適至關(guān)重要。

福清南湖山位于戴云山脈的東張鎮(zhèn)境內(nèi)，海拔800 m的高度，可以觀賞云海、日出、晚霞、星空和四周遠(yuǎn)遠(yuǎn)環(huán)繞的山脈。觀星的自然條件受天氣和月相的影響。通過分析與觀星氣象條件有關(guān)的氣象因素，如天氣、能見度、氣溫、相對濕度、云量、大氣穩(wěn)定度、空氣清新度和夜明度（月亮亮度及城市光源），開展觀星氣象指數(shù)等級客觀預(yù)報。

1 資料來源

災(zāi)害性天氣按福建省災(zāi)害性預(yù)警信號中所羅列的災(zāi)種判斷，在實際統(tǒng)計應(yīng)用中，采用17：00至翌日07：00

的資料，該時效內(nèi)出現(xiàn)的災(zāi)害性天氣有效；針對一般降水，考慮使用降水持續(xù)時間確定級別；能見度根據(jù)距離進(jìn)行劃分；氣溫和相對濕度根據(jù)人體舒適度進(jìn)行劃分。由于觀測體制的改革，云量已無實時數(shù)據(jù)，擬適當(dāng)利用“看天系統(tǒng)”中的數(shù)據(jù)。常用的大氣穩(wěn)定度等級劃分法為帕斯圭爾（Pasquill）法，即強(qiáng)不穩(wěn)定、不穩(wěn)定、弱不穩(wěn)定、中性、較穩(wěn)定和穩(wěn)定，由于該法判定與云量有重復(fù)之處，擬用沙氏指數(shù)（SI）判定穩(wěn)定度?？諝馇逍露葦M用降水過程判斷。夜明度擬根據(jù)月亮盈虧和節(jié)假日（節(jié)假日城市一般有亮燈行為）確定。

2 氣象指數(shù)的基本概念

2.1 氣象指數(shù)的定義

氣象指數(shù)是一種定量方法，用于描述和預(yù)測特定氣象條件下的環(huán)境和活動影響。它通常結(jié)合多種氣象因素（如溫度、濕度、風(fēng)速、降水量等）的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評估。在福清南湖山風(fēng)景名勝區(qū)的應(yīng)用中，氣象指標(biāo)可以幫助游客和管理者更好地了解和預(yù)測旅游體驗，從而安排景區(qū)的各種活動和管理資源。

2.2 氣象指數(shù)的分類

氣象指數(shù)可分為多種類型，包括但不限于舒適度指數(shù)、旅游氣象指數(shù)、農(nóng)業(yè)氣象指數(shù)等。每個指數(shù)都是針對特定需求設(shè)計的，例如，旅游氣象指數(shù)可以綜合考慮溫度、濕度、降水概率等因素，評估旅游活動的最佳時間和條件。

2.3 氣象指數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

氣象指標(biāo)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括旅游規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市規(guī)劃、防災(zāi)等。在福清南湖山等風(fēng)景名勝區(qū)，氣象指標(biāo)可以指導(dǎo)游客選擇最佳游覽時間，同時幫助管理人員維護(hù)景區(qū)并提供安全警示，以確保游客的體驗和景區(qū)的安全。

3 福清南湖山景區(qū)氣象特點

3.1 地理位置和氣候

福清南湖山景區(qū)位于中國東南沿海的福建省，是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候。這一地區(qū)氣候通常溫和濕潤，年平均溫度為18～22 ℃。夏季溫暖濕潤，平均氣溫在28 ℃左右；冬季則相對溫和，平均氣溫在10～15 ℃之間。此外，年降水量為1 400～2 000 mm，集中在夏季。這樣的氣候條件為南湖山的自然景觀和生態(tài)環(huán)境提供了良好的生長條件。

3.2 季節(jié)性變化

在福清南湖山，春季（3—5月）花卉盛開，氣溫適中，平均氣溫為15～20 ℃，是戶外活動和觀賞植物生長的理想時期。夏季（6—8月）氣溫較高，平均達(dá)28 ℃以上，且伴隨較高濕度和頻繁降雨，可能影響戶外活動。秋季（9—11月）氣溫漸涼，平均氣溫在20～25 ℃之間，天氣晴朗，是觀賞秋色的最佳時期。冬季（12月—翌年2月）氣溫較低，但依然溫和，平均氣溫在10～

15 ℃之間，適宜進(jìn)行冬季徒步或觀賞冬景。

3.3 對景區(qū)活動的影響

氣候條件對福清南湖山風(fēng)景名勝區(qū)的活動具有重要影響。春季和秋季是徒步旅行、山地自行車和自然攝影的最佳時間，因為氣溫適中，降雨量較少。夏季的高溫和多雨天氣可能會限制戶外活動，但同時為游客提供了一種獨特的體驗，如享受郁郁蔥蔥的綠色植物和充足的水流[1]。冬季氣候溫和，適合輕松徒步旅行，享受寧靜的自然環(huán)境。因此，游客可以根據(jù)季節(jié)和氣候特點，選擇適當(dāng)?shù)臅r間參加活動或游覽南湖山[2]。

4 氣象指數(shù)預(yù)報對觀星的重要性

4.1 基于歷史數(shù)據(jù)指數(shù)預(yù)報

基于歷史數(shù)據(jù)的氣象指標(biāo)預(yù)測是將歷史氣象數(shù)據(jù)與現(xiàn)代統(tǒng)計分析方法相結(jié)合的預(yù)測方法。在福清南湖山風(fēng)景名勝區(qū)的應(yīng)用中，該方法不僅涵蓋平均降雨量、氣溫等基本氣象要素，還包括日照時長、風(fēng)速、氣壓等其他重要指標(biāo)。例如，歷史數(shù)據(jù)分析顯示，9—11月，該地區(qū)的平均日照時間為6 h/d以上，為秋季旅游提供了良好的自然條件。

此外，這種預(yù)測方法可以通過深入挖掘歷史氣象數(shù)據(jù)識別長期氣候趨勢和周期性變化。通過分析過去20年的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，福清南湖山區(qū)的平均氣溫逐年略有上升，這表明受全球氣候變化的長期影響。這些信息對景區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)等長期規(guī)劃具有重要價值[3]。

基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測并不局限于對單個氣象要素的分析。通過整合多種氣象指標(biāo)，可以構(gòu)建更復(fù)雜、更準(zhǔn)確的預(yù)測模型，例如，考慮溫度和濕度對游客舒適度的綜合影響。這種多維分析有助于提供更全面的氣象信息，使游客和景區(qū)管理者能夠更有效地應(yīng)對各種氣候條件，確保旅游活動的順利進(jìn)行，為游客提供良好的觀星體驗。

4.2 氣象觀測數(shù)據(jù)的使用

在福清南湖山風(fēng)景區(qū)的氣象管理中，氣象觀測數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍超出了簡單的天氣預(yù)報。實時氣象觀測數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、風(fēng)速和氣壓，不僅用于短期天氣預(yù)測，而且對長期氣候分析和景區(qū)活動規(guī)劃至關(guān)重要。例如，溫度和濕度數(shù)據(jù)可以用于計算熱指數(shù)，這是反映人體感知溫度的重要指標(biāo)。在炎熱的夏季，高溫指數(shù)的增加表明游客在戶外活動可能面臨中暑的風(fēng)險。因此，景區(qū)管理者可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整游客警告，增加遮陽設(shè)施，或在最熱時限制某些戶外活動。風(fēng)速和氣壓的實時數(shù)據(jù)對預(yù)測風(fēng)暴和其他極端天氣事件同樣重要。強(qiáng)風(fēng)和大氣壓力的快速變化往往是風(fēng)暴爆發(fā)的前兆。景區(qū)管理層可以利用這些數(shù)據(jù)預(yù)測和應(yīng)對即將到來的不利天氣，例如，提前關(guān)閉易受風(fēng)雨影響的區(qū)域，以確保游客的安全。

此外，這些觀測數(shù)據(jù)還可以與歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合，更準(zhǔn)確地模擬和預(yù)測景區(qū)的氣象條件。例如，通過將當(dāng)前的觀測數(shù)據(jù)與過去同一時間段的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以更準(zhǔn)確地確定某個天氣現(xiàn)象的異常[4]。該分析對景區(qū)的長期規(guī)劃和管理，如設(shè)施建設(shè)、人員配置、活動安排等具有重要價值。這些實時氣象觀測數(shù)據(jù)不僅提高了天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性，還增強(qiáng)了景區(qū)管理的靈活性和響應(yīng)性，從而確保游客的安全，并增強(qiáng)他們的整體觀星體驗。

4.3 指數(shù)預(yù)報的優(yōu)勢

氣象指數(shù)預(yù)報的優(yōu)勢在于能夠從更全面、更動態(tài)的視角，評估天氣對景區(qū)活動的影響。它超越了傳統(tǒng)天氣預(yù)報單一維度的局限，綜合多種氣象因素，形成綜合評價體系。這種方法不僅提高了預(yù)報的準(zhǔn)確性，而且極大地增強(qiáng)了對復(fù)雜天氣系統(tǒng)的理解。例如，在福清南湖山，綜合旅游氣象指數(shù)不僅考慮溫度和降雨量，還包括相對濕度、風(fēng)力等級、云量和紫外線強(qiáng)度等因素。這些信息結(jié)合在一起，可以更全面地了解天氣條件是否適合戶外活動。在高濕度和高溫度的條件下，即使沒有降雨，戶外活動的舒適度也可能大大降低。同樣，如果伴隨著高風(fēng)速或強(qiáng)紫外線，看似陽光明媚的日子可能不適合某些戶外活動。

此外，氣象指數(shù)預(yù)報還可以應(yīng)用于災(zāi)害預(yù)警和風(fēng)險管理。例如，通過分析溫度、濕度和降雨量數(shù)據(jù)，可以預(yù)測山體滑坡或洪水的風(fēng)險，從而幫助景區(qū)提前采取預(yù)防措施，確保游客和員工的觀星安全。氣象指標(biāo)預(yù)報有助于提高景區(qū)的運營效率。通過準(zhǔn)確預(yù)測各種天氣條件對游客流量和活動安排的影響，管理者可以更有效地部署資源和人員。在預(yù)計游客人數(shù)較多的日子里，可以加強(qiáng)設(shè)施維護(hù)并增加服務(wù)人員；在預(yù)測不利天氣條件時，可以減少資源投入并優(yōu)化運營成本。一般來說，無云（星空觀測需要天空是無云的，因為云層會遮擋星星）、低濕度（低濕度的天氣可以減少大氣中的水汽含量，使得天空更加清晰）、無霧霾（霧霾天氣會使得天空朦朧不清，影響星空的觀測效果）、低風(fēng)速（低風(fēng)速可以減少大氣擾動，使得星星更加清晰）的月相合適（月光會干擾星空的觀測，因此最好在月相較暗的時候觀測星空）。

5 氣象指數(shù)在景區(qū)管理中的應(yīng)用

5.1 游客安全與舒適度

氣象指標(biāo)的應(yīng)用對保證福清南湖山風(fēng)景名勝區(qū)旅游安全、提高旅游舒適度具有重要意義。例如，使用綜合氣象指數(shù)，考慮溫度、濕度、紫外線指數(shù)、風(fēng)速等因素，可以產(chǎn)生從1（非常不適合）到10（非常適合）的舒適度。在炎熱潮濕的夏季，該指數(shù)可能降至3或4，表明戶外活動的風(fēng)險增加。此時，景區(qū)可以發(fā)布高溫預(yù)警，并建議游客減少戶外活動時間，同時增加臨時遮陽和供水點。相反，在秋季，舒適指數(shù)可能達(dá)到8或9，這是戶外活動的最佳時間。通過這種方式，景區(qū)管理者可以更好地規(guī)劃資源配置，確保游客體驗和安全。

5.2 活動和景點的開放與關(guān)閉

氣象指數(shù)還可用于指導(dǎo)景區(qū)各種活動和景點的開放和關(guān)閉。例如，當(dāng)天氣指數(shù)預(yù)測暴雨或強(qiáng)風(fēng)時，景區(qū)可以提前決定暫時關(guān)閉山頂觀景臺、纜車等高風(fēng)險區(qū)域，以防止事故發(fā)生。相反，在氣候條件好的日子，尤其是春、秋兩季，當(dāng)指數(shù)顯示適合外出時，景區(qū)可以加大戶外活動的推廣力度，如組織徒步旅行、山地自行車比賽等。此外，景區(qū)還可以根據(jù)氣象指標(biāo)預(yù)測客流量，及時調(diào)整票價和游客數(shù)量限制，避免過度擁擠，確保更好的旅游體驗。

5.3 資源管理和運營決策

氣象指標(biāo)在風(fēng)景名勝區(qū)的資源管理和經(jīng)營決策中起著重要作用。例如，通過分析歷史氣象數(shù)據(jù)，景區(qū)管理者可以預(yù)測每個季節(jié)的游客數(shù)量和活動類型。在預(yù)計炎熱多雨的夏季，可以提前準(zhǔn)備足夠的雨具和空調(diào)設(shè)施，以應(yīng)對可能增加的需求。冬季，根據(jù)旅游交通預(yù)測，可以進(jìn)行設(shè)施維護(hù)和員工培訓(xùn)，為旺季做準(zhǔn)備。此外，氣象指標(biāo)還可以幫助管理人員決定何時進(jìn)行植被修剪、路徑維護(hù)等工作，以確保景區(qū)的整體美觀和游客的安全。

6 觀星指數(shù)等級的設(shè)計

觀星指數(shù)等級在不同的氣象要素下有不同的觀星指數(shù)等級，采用經(jīng)驗法對天氣、能見度、氣溫、相對濕度、云量、大氣穩(wěn)定度、空氣清新度和夜明度（月亮亮度和城市光源）等進(jìn)行評級。擬采用沙氏指數(shù)（SI）判定穩(wěn)定度，在預(yù)報時，采用氣象條件相似法進(jìn)行綜合定級，經(jīng)驗法定級使用的資料為17：00～翌日07：00的資料，具體如表1所示。

7 結(jié)論

根據(jù)表1得出各個因素級別，加權(quán)平均后得出逐日觀星氣象條件的級別，根據(jù)逐日級別分析南湖山附近的觀星條件時間分布情況，指出適合觀星的季節(jié)（表2）。

由于觀星氣象條件預(yù)報應(yīng)用了多要素的氣象因子，目前各家的預(yù)報要素并不全面，需要采用多家的預(yù)報，擬綜合利用CMA、ECTHIN、智能網(wǎng)格、福建省臺等各家預(yù)報產(chǎn)品，再根據(jù)各因素的預(yù)報情況，計算1周（7 d）以內(nèi)的，尤其是周末時段的觀星條件（以星級表示）。

參考文獻(xiàn)

[1] 簡單，陸韜，葉延君，等.融合能見度預(yù)報的煙雨景觀氣象指數(shù)研究[J].浙江氣象，2023，44（2）：24-28.

[2] 鄭艷萍，杜亮亮，宋曉輝，等.遷西梨樹花期預(yù)報及梨花觀賞旅游氣象指數(shù)研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，62（1）：108-111.

[3] 潘巧英，李婷苑，陳靖揚(yáng)，等.基于GRAPES模式佛山市臭氧污染氣象指數(shù)的構(gòu)建和預(yù)報[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2023，43 （1）：140-151.

[4] 王治海，李時睿，金志鳳，等.基于種植現(xiàn)狀的安吉白茶霜凍害氣象指數(shù)精準(zhǔn)預(yù)報技術(shù)[J].生態(tài)學(xué)雜志，2023，42（4）： 1018-1024.