甘肅省氣候舒適度時空分異特征研究

許善洋，石培宏，薛治國,木合塔爾·艾買提，古麗格娜·哈力木拉提

（1.喀什大學生命與地理科學學院，新疆喀什844008;2.陜西師范大學旅游與環(huán)境學院，陜西西安710119）

氣候是自然地理環(huán)境重要組成要素，以氣候數(shù)據(jù)為基礎的氣候舒適度評價對旅游活動、人口分布、經(jīng)濟發(fā)展等諸方面產(chǎn)生深刻影響。早在20世紀60年代，國外已經(jīng)提出氣候舒適度概念并開展了大量相關研究。目前運用比較廣泛的是1966年由Terjung建立的風效指數(shù)[1]和1973年Oliver建立的溫濕指數(shù)和風寒指數(shù)[2]等指標組成的氣候舒適度經(jīng)驗評價模型。在國內(nèi)也出現(xiàn)大量關于氣候舒適度的研究，諸如馬麗君等[3]在對陜西省各月的氣候舒適度分析總結的基礎上，得出該省不同地區(qū)的舒適期月份，證明西部熱點旅游城市氣候舒適度與客流量存在相關性[4]，張瑩等[5]通過研究總結出了中國九大名山各自的氣候舒適度和舒適期，王勝等[6]在研究安徽省的氣候舒適度變化規(guī)律基礎上把安徽省區(qū)劃為沿江地區(qū)與江南南部的氣候最舒適區(qū)和位于淮北東北部、大別山區(qū)和皖南山區(qū)的氣候最不舒適區(qū)。叢曉男等[7]分析了中國旅游城市氣候舒適度的時空演變，并把旅游目的地分為冬季適游型、夏季適游型和春秋適游型。余志康等[8]研究結果認為氣候舒適度對旅游業(yè)有重要影響。經(jīng)過多年研究溫濕指數(shù)、風效指數(shù)等評價模型已經(jīng)作為國家標準（GB/T27963-2011）而被運用于大量研究[9-11]。

甘肅省位于我國西北地區(qū)，經(jīng)緯度跨度大（32毅11鴛耀42毅57鴛N，92毅13鴛耀108毅46鴛E），氣候舒適度時空分異顯著，目前關于甘肅省的氣候舒適度已有一些研究報道，但是這些研究還不夠全面深入。如蒲金涌等[12]對甘肅省主要城市人居氣候舒適性進行了評價研究，史正燕[13]從季節(jié)尺度進行了分析，賈海源等[14]從日變化對甘肅省人體舒適度地域分布特征進行研究。綜上分析，全面深入分析甘肅省氣候舒適度的時空演變規(guī)律仍然具有重要的科學意義。本文從不同的時間尺度，運用目前比較成熟的氣候舒適度評價模型和空間插值法對甘肅省氣候舒適度的時空特征進行綜合分析，目的在于總結出甘肅省不同地區(qū)月氣候舒適度的時間變化規(guī)律和空間特征。研究的結果在區(qū)域旅游業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究、產(chǎn)業(yè)（諸如高新技術產(chǎn)業(yè)）布局的研究、城市布局規(guī)劃的研究等具有一定的應用價值。

1 數(shù)據(jù)來源及分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)，從1981—2010年地面累年值月值數(shù)據(jù)集選取甘肅省37個氣候資料完整的氣象站點的月平均溫度、月平均濕度、月平均風速等氣候數(shù)據(jù)進行氣候舒適度變化特征分析。由于西部敦煌、安西、玉門等站點的長期氣象數(shù)據(jù)不完整，本研究沒有對這些站點的氣候舒適度進行研究。

1.2 氣候舒適度主要指標及計算方法

在參考目前已有研究的基礎上，選取溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)和氣候舒適度綜合評價指數(shù)等指標對氣候舒適度進行研究[15-18]。其中，溫濕指數(shù)（THI）表示溫度、濕度對人體舒適度的影響；風寒指數(shù)（WCI）表示溫度、風速對人體舒適度的影響；著衣指數(shù)（ICL）表示不同氣候條件下人體合適的衣著。各項指標計算公式如下：

上式中，t為月平均溫度（益），f為月平均相對濕度（豫），v為月平均風速（m/s）。H為人體在輕量運動情況下的代謝率，取值87 W/m2，a值為人體對太陽輻射的吸收率，取值0.06，R為太陽輻射常數(shù)，琢為研究點的太陽高度角[19]。對各項指標計算結果按表1進行級別劃分和賦值。

參考其他研究計算及劃分方法[20-21]，采用以下公式對氣候舒適度綜合評價指數(shù)（C）進行計算：

綜合評價結果按以下標準進行等級劃分：6臆C臆9時氣候最舒適；5臆C<6時氣候較舒適；3

表1 氣候舒適度各項指標分級標準

2 不同月份氣候舒適度差異分析

2.1 THI值變化規(guī)律

分析結果表明（圖1），1月甘肅省所有氣象站點的THI值均小于40，為極冷、極不舒適。2月只有武都、天水、徽縣的THI值略大于40（寒冷、不舒適），甘肅省其他所有站點的THI值仍低于40。3月全省的THI數(shù)值仍偏低，21個站點在40耀45、9個低于40，只有景泰、靖遠、永靖、武都、秦安、天水、徽縣等7個站點的THI值在45耀55，為偏冷、較不舒適。4月各站點的THI值差異較大，29個站點在45耀55，但是烏鞘嶺仍低于40，華家?guī)X、瑪曲、合作仍在40耀45之間，秦安、天水、徽縣等3個站點已經(jīng)在55耀60，為清涼、舒適，武都最高，已略超過60，為涼、非常舒適。5月大部分站點（有28個）的THI值在55耀60和60耀65。6月大部分站點氣候舒適，THI值在55耀60、60耀65和65耀70，只有烏鞘嶺、瑪曲、合作還在45耀55，武都略大于70，為偏熱、較不舒適。7月全省整體氣候舒適，多數(shù)站點THI值在55耀60、60耀65和65耀70，只有烏鞘嶺、瑪曲仍在45耀55，武都、秦安、天水、徽縣略大于70。8月情況和7月基本相似，全省氣候整體舒適，只有烏鞘嶺、瑪曲、合作的THI值在45耀55，武都、徽縣略大于70。9月全省氣候舒適度情況仍然較好，只有肅南、民樂、烏鞘嶺、東鄉(xiāng)、華家?guī)X、瑪曲、合作、岷縣等8個站點的THI值在45耀55。10月全部站點中只有武都THI值在55耀60，其他大部分站點在45耀55，另外肅南、民樂、烏鞘嶺、東鄉(xiāng)、華家?guī)X、瑪曲、合作的THI值已經(jīng)降至40耀55。11月全部站點中只有武都THI值在45耀55，大部分站點約40或者在40耀45。12月甘肅省幾乎所有站點的THI值都低于40，只有武都在40耀45。

圖1 THI數(shù)值變化

2.2 WCI值變化規(guī)律

WCI值變化情況見圖2。1月全省只有武都、秦安WCI值在300耀600，為涼風，其他大部分站點位于800耀1000（冷風）和600耀800（稍冷風），民樂、古浪、烏鞘嶺和華家?guī)X甚至超過1000，為很冷風。2月所有站點中也只有武都、秦安、徽縣的WCI值在300耀600，其他大部分站點THI值仍位于800耀1000和600耀800。3月甘肅省大部分站點的WCI值仍位于800耀1000和600耀800，只有靖遠、永靖、武都、秦安、天水、徽縣等站點的WCI值位于300耀600。4月全省各站點的WCI值整體下降，26個站點已經(jīng)在300耀600，其他站點仍高于600。5月除烏鞘嶺、華家?guī)X和瑪曲仍在600以上，甘肅省大部分站點WCI值在300耀600，武都已經(jīng)低至279.35，為舒適風。6月全部站點中有16個站點的WCI值在200耀300，20個站點位于300耀600，只有烏鞘嶺躍600。7月WCI值指示的氣候舒適最優(yōu)越，所有站點中有19個站點的WCI值在200耀300，其他站點也都在300耀600或者50耀200。8月WCI值反映的氣候舒適最優(yōu)越，全省有19個站點的WCI值在200耀300，只有烏鞘嶺略大于600。9月氣候舒適度情況仍然較好，大部分站點WCI數(shù)值位于300耀600（30個）。10月全部站點中有27個站點的WCI值位于300耀600，說明WCI反映的氣候舒適度仍然較優(yōu)越。11月大部分站點的WCI值已經(jīng)在600耀800和800耀1000，只有靖遠、永靖、臨洮、武都、秦安、天水、清水、徽縣等8個站點還在300耀600。12月除武都、秦安、徽縣以外，其他站點的WCI值都在600以上。

2.3 ICL值變化規(guī)律

圖2 WCI數(shù)值變化

ICL的分析結果表明（圖3），1月全省除武都適合著衣為便服加厚外套以外，其他所有站點ICL值均大于2.5，適合著衣為羽絨服等。2月稍有好轉，所有站點中ICL值在1.5耀2.5的站點增至10個，但其他站點的ICL值仍大于2.5。3月甘肅省還有7個站點的ICL值躍2.5，大部分站點的ICL值在1.8耀2.5，只有武都、輝縣在1.5耀1.8，適合著衣為一般冬服。4月ICL值在1.5耀1.8的站點有20個，在1.8耀2.5的站點有12個，其他7個站點的ICL值在1.3耀1.5，適合著衣為一般春秋服裝。5月各站點的ICL值差異較大，烏鞘嶺、瑪曲、合作的ICL值在1.8耀2.5，肅南等6個站點在1.5耀1.8，大部分站點的ICL值在舒適度較好的0.7耀1.5。6月、7月和8月甘肅省的氣候舒適度非常好，分別有28個、30個和31個站點的ICL值在0.7耀1.3，適合著衣為襯衫加一般外套。9月全省的氣候舒適度情況仍然較好，17個站點的ICL值在最佳的0.7耀1.3，12個站點在1.3耀1.5。10月全省的ICL值相對于9月變化較大，大部分站點在1.5耀2.5。11月只有武都的ICL值在1.5耀1.8，其他站點的ICL值多數(shù)在1.8耀2.5，少數(shù)站點躍2.5。12月全省幾乎所有站點的ICL值都躍2.5，只有武都、天水、徽縣在1.8耀2.5。

圖3 ICL數(shù)值變化

2.4 C值變化規(guī)律

圖4 C數(shù)值變化

根據(jù)THI、WCI和ICL劃分等級后的賦值計算出的氣候舒適度綜合指數(shù)（C）變化情況（圖4），1月甘肅省除武都的C值在3耀5，為較不舒適，其他站點都在1耀3，為不舒適。2月只有武都的C值達到5耀6，為舒適；天水、徽縣在3耀5，為較不舒適；其他站點的C值在1耀3。3月只有武都等6個站點的C值達到5耀6，為舒適，其他多數(shù)站點在3~5。4月全省只有武都、秦安、天水、徽縣的C值在6耀9，為最舒適，有21個站點在5耀6。5月有29個站點的C值在6耀9，有6個在5耀6，只有烏鞘嶺和瑪曲在3耀5。6月所有站點中有34個站點的C值在6耀9，剩余3個站點烏鞘嶺、瑪曲、合作的C值在5耀6。7月除烏鞘嶺、瑪曲、武都、秦安、天水和徽縣的C值在5耀6，其他站點在6耀9。8月只有烏鞘嶺、瑪曲、合作、武都的C值在5耀6，其他站點C值在6耀9。9月烏鞘嶺的C值降至4.8，肅南、民樂、東鄉(xiāng)、華家?guī)X、合作和岷縣等6個站點的C值在5耀6，其他站點在6耀9。10月除武都的C值在6耀9以及25個站點在5耀6，剩余站點的C值在1耀5。11月只有武都的C值在5耀6，其他大部分站點在1耀5。12月幾乎所有站點的C值都在1耀3，只有武都在3耀5之間。

3 氣候舒適度的空間變化規(guī)律

利用各站點THI、WCI、ICL以及C的等級賦值的月平均值進行反距離權重插值，插值結果反映出全省各項舒適度指數(shù)空間變化規(guī)律（圖5）。

THI整體呈東、西部高，中間低，垂直地帶性規(guī)律影響顯著，幾個高海拔站點的THI值極低，THI反映的氣候舒適度以隴南市最好，其次為天水市、白銀市、平?jīng)鍪?、慶陽市、金昌市，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市。從研究站點來分析，肅北、民勤、景泰、靖遠、永靖、臨夏、臨洮、武都、秦安、天水和徽縣等的氣候舒適度較好，比較差的有肅南、民樂、烏鞘嶺、東鄉(xiāng)、華家?guī)X、瑪曲和合作等。

圖5 氣候舒適度各指標月均等級值插值結果

WCI值整體由東南向西北遞減，呈明顯緯度地帶性變化，東南部高、中部低、西北部較低，垂直地帶性規(guī)律影響也比較顯著。WCI指示的氣候舒適度以隴南市、天水市最好，其次為平?jīng)鍪?、白銀市、慶陽市、臨夏回族自治州，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市和武威市等地區(qū)。從研究站點來分析，靖遠、永靖、武都、秦安、天水、清水和徽縣等站點的WCI等級值較高，比較差的有肅北、民樂、永昌、古浪、烏鞘嶺、會寧、華家?guī)X和瑪曲。

ICL等級值整體空間變化規(guī)律表現(xiàn)為中、西部高，中間低。受垂直地帶性影響，高海拔站點數(shù)值明顯偏低。ICL指示的氣候舒適度以隴南市、平?jīng)鍪小⑻焖?、白銀市最好，其次為嘉峪關市、酒泉市，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市和金昌市等地區(qū)。從研究站點來分析，靖遠、永靖、崆峒、正寧、秦安、武都、天水和徽縣等站點的ICL等級值較高，比較低的站點有肅南、民樂、烏鞘嶺、華家?guī)X、瑪曲和合作等。

C值整體呈明顯緯度地帶性變化，由東南向西北遞減，東南部高、西北部略低、中部最低，垂直地帶性影響也尤其顯著。C值指示的氣候舒適度以隴南市、天水市和白銀市最好，其次為平?jīng)鍪小c陽市、臨夏回族自治州，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市和金昌市。從研究站點來分析，靖遠、永靖、武都、秦安、天水、清水和徽縣等C等級值較高，比較差的有肅南、民樂、烏鞘嶺、東鄉(xiāng)、瑪曲、華家?guī)X和合作等站點。

4 結論

5—9月大多數(shù)研究點的THI值所反映的氣候舒適度優(yōu)越，8月最佳。1—4月及10—12月較差，尤其是1月和12月絕大部分站點的THI等級為極冷、極不舒適?？臻g分異整體表現(xiàn)為東南、西北部高、中間低，垂直地帶性規(guī)律影響顯著，THI反映的氣候舒適度以隴南市最好，其次為天水市、白銀市、平?jīng)鍪?、慶陽市、金昌市，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市。

4—10月大多數(shù)研究點的WCI值所表示的氣候舒適度優(yōu)越，其中8月最佳。1—3月及11—12月氣候舒適度較差。空間分異表現(xiàn)為氣候舒適度由東南向西北降低，受垂直地帶性影響，高海拔站點WCI等級值低。WCI指示的氣候舒適度以隴南市、天水市最好，其次為平?jīng)鍪?、白銀市、慶陽市、臨夏回族自治州，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市和武威市等地區(qū)。

5—9月大多數(shù)研究點ICL值指示的氣候舒適度優(yōu)越，其中8月最佳。1—4月及10—12月著衣指數(shù)較差，尤其1月和12月絕大部分站點的ICL數(shù)值位于最低等級?？臻g分異規(guī)律表現(xiàn)為由東南向西北降低，垂直地帶性影響顯著，海拔高的站點和區(qū)域的氣候舒適度差。隴南市、平?jīng)鍪?、天水市、白銀市最好，其次為嘉峪關、酒泉，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市和金昌市等地區(qū)。

氣候舒適度綜合指數(shù)C值分析結果表明，甘肅省4—10月氣候舒適度都比較優(yōu)越，尤其以6—9月最好，其中6月氣候舒適度最佳?？臻g分異表現(xiàn)為東、西部好、中間差，垂直地帶性影響顯著，隴南市、天水市和白銀市氣候舒適度最好，其次為平?jīng)鍪?、慶陽市、臨夏回族自治州，比較差的有甘南藏族自治州、張掖市和金昌市。靖遠、永靖、武都、秦安、天水、清水和徽縣等站點氣候舒適度較好，比較差的有肅南、民樂、烏鞘嶺、東鄉(xiāng)、瑪曲、華家?guī)X和合作等。

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