云南巍山縣旅游氣候舒適度分析與評價

包正晴，朱碧文，嚴培君

(1.大理州氣象局，云南 大理 671000；2.大理州 巍山縣氣象局，云南 巍山 672400)

0 引言

氣候條件、生態(tài)環(huán)境、風土人情等常被用來衡量一個地方的旅游資源。氣候與旅游的關系主要表現(xiàn)為人們在旅游過程中體感舒適程度。氣候舒適度作為衡量指標，是指外界氣溫、濕度、風、太陽輻射等氣象條件對人體自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響，氣候舒適時無需借助任何防暑、保暖措施就能維持生理過程正常進行。國內(nèi)外對氣候舒適度的研究已經(jīng)較多，如Terjung[1]提出了舒適指數(shù)和風效指數(shù)的概念，Houghton[2]提出了氣候舒適度模型。范業(yè)正等[3]、劉清春等[4]研究了中國不同旅游地和城市的氣候舒適度并進行分類，有的研究還對氣候舒適度與游客流量的關系進行探討[5，6]。近年來，有不少學者對云南氣候和旅游舒適度做了研究，獲得了許多有價值的研究成果。陳永濤[7]等分析了云南各地的逐月氣候舒適度，并將其分為4個旅游氣候類型；周建琴[8]等根據(jù)已有觀測資料結合數(shù)值模擬對未來氣候舒適度分布變化進行預估，得出氣溫是云南氣候舒適度各等級日數(shù)變化的主要因素；還有學者[9，10]對云南省個別城市進行氣候舒適度評價分析，得到了一些有意義的研究成果。云南因地處低緯高原，素有“十里不同天”的形象說法，而旅游業(yè)作為云南省的支柱產(chǎn)業(yè)之一，研究當?shù)氐臍夂蚴孢m度變化對旅游業(yè)的發(fā)展具有重要意義[11]。目前氣候舒適度研究多為時空變化和區(qū)劃分析，但對局地性的分析及日數(shù)變化的研究相對較少，因此本文基于1988～2017年云南省大理白族自治州巍山彝族回族自治縣(下稱巍山縣)氣象資料，分析巍山縣30 a逐日旅游氣候舒適度，建立評價體系，并對月、季、年等時間尺度進行分析，以期做好旅游氣候舒適度的分析評估工作，助力巍山縣打造旅游“特色小鎮(zhèn)”。

1 資料方法

1.1 區(qū)域概況

坐落于滇西橫斷山脈云嶺南延部分，大理白族自治州南端的巍山縣，地形以山地為主，縣城所在壩區(qū)平均海拔1 725 m，四面環(huán)山，最大海拔高差為1 891 m。屬北亞熱帶高原季風氣候，垂直立體氣候特征明顯，年平均氣溫為15.9℃，年平均降水量815.5 mm，氣候溫和，干濕季分明。它是南詔古都的腹地，具有悠久的歷史和豐富的文化，曾是茶馬古道和西南古絲綢之路的必經(jīng)之地。1994年被評為國家級歷史文化名城。擁有巍寶山長春洞、巍山古城古建筑群等人文景點，以及巍寶山國家級森林公園、紅河源地質(zhì)公園、“鳥道雄關”等自然景點。此外，巍山縣歷史文化底蘊深厚，在宗教、古建筑、少數(shù)民族文化習俗等方面都有較好保存和流傳發(fā)揚，當?shù)孛朗骋灿袧夂竦胤教厣?，是久負盛名的“中國名小吃之鄉(xiāng)”。

1.2 資料來源

數(shù)據(jù)來源于巍山縣國家氣象觀測站(100°17′E，25°16′N，海拔高度1 742.1 m)地面逐日氣溫、相對濕度、平均風速、日照等氣象觀測資料，年代跨度1988～2017年共30 a，數(shù)據(jù)組成按照月、季、年時間序列，季節(jié)劃分按照3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12～次年2月為冬季。巍山縣國家氣象觀測站觀測要素豐富、時間跨度長、氣象資料全面。其地理位置距離巍山古城3.3 km，與縣城海拔接近水平，是距離巍山縣各景點最近的國家氣象觀測站，能較好的反映巍山縣整體氣候情況。

1.3 研究方法

本文采用溫濕指數(shù)(THI，Temperature Humidity Index)、風效指數(shù)(IWE，Index of Wind Effect)和穿衣指數(shù)(ICL，Index of Clothing)建立氣候舒適度綜合評價體系。

1.3.1 溫濕指數(shù)

溫濕指數(shù)是通過氣溫和濕度的組合反應人體和周圍環(huán)境的熱量交換[12，13]，計算公式為：

THI=(1.8T+32)-0.55(1-RH)·(1.8T-26)

(1)

式中：T為單位時間內(nèi)平均氣溫(℃)；RH為單位時間內(nèi)平均相對濕度(%)。

1.3.2 風效指數(shù)

風效指數(shù)綜合考慮了風速與氣溫對裸露皮膚的影響，計算公式為[12]：

(2)

式中：V為單位時間內(nèi)平均風速(m/s)；S為單位時間內(nèi)平均每日日照時數(shù)(h/d)。

1.3.3 穿衣指數(shù)

溫濕指數(shù)和風效指數(shù)僅僅考慮了氣候條件對裸露皮膚的影響程度，而穿衣指數(shù)指人體可通過穿戴衣物改變外界條件給體感舒適帶來的影響[12]，計算公式為：

(3)

式中：T為單位時間內(nèi)平均氣溫(℃)；H=87 W/m2，為人體在輕活動量的代謝率；λ=0.06，為人體對太陽輻射的吸收情況；R=900 W/m2，為垂直陽光照射的單位面積土地所接收的太陽輻射；α為太陽高度角，取平均狀態(tài)；V為單位時間內(nèi)平均風速(m/s)。

各指數(shù)分級標準見表1。

表1 溫濕指數(shù)、風效指數(shù)和穿衣指數(shù)的分級表

注：本表引用自文獻[3，4].

根據(jù)公式(1)、(2)、(3)和相關氣象要素，計算溫濕指數(shù)、風效指數(shù)和穿衣指數(shù)，并根據(jù)各指數(shù)之和將旅游氣候舒適度分為5級，按照3指數(shù)之和為X，當7

1.3.4 趨勢分析

采用一元線性傾向估計、MK(Mann-Kendall)突變檢驗、累積距平進行旅游氣候舒適度變化的趨勢分析。由于MK突變檢驗的突變點具有虛假、漂移等不確定性，因此本文配合累積距平曲線共同確定突變年份，提高結果的準確性。分析方法的數(shù)理公式參考了文獻[14]，在此不贅述。

2 結果分析

2.1 旅游氣候舒適度評價

2.1.1 旅游氣候舒適度月評價

由表2可以看出，巍山縣年平均氣候舒適度達到非常舒適等級。分月來看各指數(shù)等級情況，溫濕指數(shù)在5～9月為暖，舒適(B級)；4月、10月為涼，非常舒適(A級)；3月、11月為清涼，舒適(b級)；冬季則為偏冷，較不舒適(c級)。由于溫濕指數(shù)反應了人體和周圍環(huán)境的熱量交換，在低緯高原的地形作用下，巍山縣3～11月溫濕指數(shù)均在清涼到溫暖的等級，體感溫度舒適，因此適宜旅游時間較長，而冬季平均溫度為9.5℃，溫濕指數(shù)等級相較其他季節(jié)偏低(c級)，人體和周圍環(huán)境的熱量交換大，一定程度影響了旅游氣候舒適度，但影響較小。風效指數(shù)在5～10月為舒適風(A級)，其余月為涼風(b級)。5～10月風效指數(shù)為A級，對應巍山的雨季，此時空氣濕潤，清風徐徐，適合避暑、療養(yǎng)等方式的旅游。其余月份風效指數(shù)為b級，對應巍山的干季，此時以涼風為主，對戶外運動如跑步、登山等較為有利。穿衣指數(shù)在4～10月為襯衫和常用便服(A級)，3月、11月為春秋常用便服(b級)，冬季為冬季常用服裝(c級)。根據(jù)各評價指數(shù)綜合來看，巍山縣冬無嚴寒、夏無酷暑，年平均氣候舒適度為非常舒適，一年四季均適合旅游。最適合旅游月份為4～10月，此時溫濕度適宜，惠風和暢，不需要借助穿戴來調(diào)節(jié)氣候舒適度。

表2 1988～2017年平均各月溫濕指數(shù)、風效指數(shù)和穿衣指數(shù)及氣候舒適度

圖1 1988～2017年各月較舒適及以上等級天數(shù)平均比重

計算1988～2017年平均氣候舒適度各月較舒適及以上等級天數(shù)比重，繪制百分比柱狀圖(圖1)?？梢钥闯觯浅Ｊ孢m天數(shù)比重4月最高，達到74.8%，10月次之，為72.8%，5月、9月均在60%以上。舒適及以上等級天數(shù)4～10月比重幾乎都在95%以上，除了6月為89.3%，8～9月最高，達99.7%，10月次之，達到99%。較舒適及以上天數(shù)比重1月最低，為58.6%，12月次之，為73.8%，其余月份均在85%以上，3～11月均在99%以上，5～9月均達到100%。比較各月氣候舒適度情況，巍山縣2～11月較舒適及以上等級天數(shù)差異較小，比重高，可滿足度假、療養(yǎng)、觀光等各類形式的旅游。1月和12月較舒適及以上等級天數(shù)比重較低，但也在60%左右，對普通旅游影響不大。

2.1.2 旅游氣候舒適度年和年代際評價

由于溫濕指數(shù)、風效指數(shù)和穿衣指數(shù)的年內(nèi)變化較大，取平均值不能很好反應當?shù)芈糜问孢m度情況，因此，通過統(tǒng)計分析1988～2017年旅游舒適度不同等級的天數(shù)，能較好反應其年變化情況。由圖2～4可以看出，較舒適及以上天數(shù)(圖2)呈波動上升趨勢，30 a增長速率為7.8 d/10a，上升趨勢通過α=0.01顯著性檢驗。天數(shù)最少年份為1992年289天，最多為2017年359天，極差70天，30 a平均為340.4天，年代際變化呈遞增趨勢。舒適及以上天數(shù)(圖3)呈小幅波動上升趨勢，30 a增長速率為5.7 d/10a，上升趨勢通過α=0.05顯著性檢驗。天數(shù)最少年份為1993年228天，最多為2010年278天，極差50天，30 a平均為253.4天，年代際變化呈遞增趨勢。非常舒適天數(shù)(圖4)呈小幅波動下降趨勢，30 a減少速率為3.1 d/10a，下降趨勢未通過顯著性檢驗。天數(shù)最少年份為2015年105天，最多為2016年181天，極差76天，30 a平均為141.8天，年代際變化呈先遞增再遞減趨勢。

圖2 1988～2017年較舒適及以上等級天數(shù)變化趨勢

圖3 1988～2017年舒適及以上等級天數(shù)變化趨勢

圖4 1988～2017年非常舒適天數(shù)變化趨勢

2.2 旅游氣候舒適度天數(shù)突變檢驗

利用MK突變檢驗結合累積距平曲線分析巍山縣30 a旅游氣候舒適度天數(shù)的突變特征。圖5a、6a、7a為各等級30 a旅游氣候舒適度天數(shù)的MK突變檢驗曲線，圖5b、6b、7b為對應旅游氣候舒適等級天數(shù)的累積距平曲線，用MK突變檢驗判定出發(fā)生突變的時間，再結合累積距平曲線對突變時間點的真假性進行二次判斷，若二者結果相同或接近，則表明發(fā)生了突變，反之則為虛假突變。

由圖5a可知，UF曲線在1998年前后經(jīng)歷下降—上升的變化趨勢，UF和UB在臨界值±1.96之間于2000～2001年相交，之后UF曲線超出臨界線，甚至超出α=0.01的臨界線(±2.58)。而圖7b顯示，30 a較舒適及以上天數(shù)累積距平曲線在2000年為累積距平谷值，之后開始上升。說明在顯著性水平α=0.01條件下，30 a較舒適及以上天數(shù)在2000年發(fā)生增多突變。

由圖6a可知，UF曲線在1995年前后經(jīng)歷下降—上升的變化趨勢，UF和UB在臨界值±1.96之間于1995年相交，之后UF曲線超出臨界線。而圖7b顯示，30 a舒適及以上天數(shù)累積距平曲線在1994年為累積距平谷值，之后開始上升。說明在顯著性水平α=0.05條件下，30 a舒適及以上天數(shù)在1994～1995年發(fā)生增多突變。

由圖7a可知，UF曲線在30 a內(nèi)下降—上升的變化趨勢交替出現(xiàn)，UF和UB在臨界值±1.96之間于2007和2009年相交，之后UF曲線超出臨界線。且圖7b顯示，30 a非常舒適天數(shù)累積距平曲線在2006年為累積距平峰值，之后開始下降。說明在顯著性水平α=0.05條件下，30 a非常舒適天數(shù)在2006～2007年發(fā)生減少突變。

圖5 1988～2017年較舒適及以上天數(shù)MK突變檢驗(a)和累積距平曲線(b)

Fig.5 Mann-Kendall test(a)and the departure accumulation(b)for days which a little comfortable and above from 1988 to 2017

3 結論與討論

(1)巍山縣4～10月為旅游氣候舒適度非常舒適期，3月、11月為舒適期，冬季(12月～次年2月)為較舒適期，年均旅游氣候舒適度也達到非常舒適等級。

(2)巍山縣非常舒適天數(shù)比重4～5月、9～10月超過60%，舒適及以上等級天數(shù)比重4～10月幾乎都在95%以上，較舒適及以上天數(shù)比重3～11月均在99%以上。冬季較舒適及以上天數(shù)比重較低，其中1月最低，為58.6%.

(3)1988～2017年，巍山縣較舒適及以上等級天數(shù)、舒適及以上等級天數(shù)均呈線性增長的趨勢，年代際變化也呈遞增趨勢，非常舒適天數(shù)線性變化趨勢不明顯，年代際變化為先增長后降低；較舒適及以上等級天數(shù)、舒適及以上等級天數(shù)分別在2000年和1994～1995年發(fā)生增多突變，而非常舒適天數(shù)在2006～2007年發(fā)生減少突變。

本文通過計算分析溫濕指數(shù)、風效指數(shù)和穿衣指數(shù)來建立氣候舒適度評價體系，并統(tǒng)計分析了旅游氣候舒適度不同等級天數(shù)的月、季、年等分布和變化情況，得出較為客觀的評價結論，可為當?shù)芈糜尾块T和旅游業(yè)發(fā)展提供決策參考依據(jù)，對實踐有一定指導價值。但對于旅游影響的其他要素如空氣質(zhì)量、紫外線強度、降水等在分析時未能考慮，因此評價結果有待完善。同時，由于巍山縣海拔高差大，單一站點的數(shù)據(jù)只能反映整體概況，針對性較低，因此旅游氣候舒適度評價有待進一步細化。此外，本文分析了巍山縣旅游舒適度不同等級天數(shù)的變化情況，但對于變化原因并未進一步分析，有待后續(xù)進行深入研究探討。