遼寧避暑旅游氣候適宜度評價

侯亞紅 息濤 明惠青 趙淼 關(guān)健華

(遼寧省氣象服務中心，沈陽 110166)

引言

在全球變暖的背景下，夏季極端高溫、暴雨事件頻發(fā)，安全舒適的氣候資源在旅游目的地選擇中的作用越來越突出[1-2]?！?019年中國旅游研究報告》顯示，到氣候涼爽、風景宜人的地方，成為夏季旅游的首選，比例達到84.5%。避暑旅游資源及其指導性產(chǎn)品存在巨大的市場空間。遼寧位于黃海之濱，渤海之畔，是中國東北地區(qū)唯一的沿海、沿江和沿邊的省份。受地理因素影響，四季分明，夏季平均氣溫在21～24 ℃之間，氣溫日較差明顯，出現(xiàn)高溫概率低，山區(qū)基本無高溫，具備避暑旅游的氣候特征。近幾年，夏季避暑旅游得到遼寧地方政府的高度重視，當?shù)亟Y(jié)合自身地理優(yōu)勢，構(gòu)建了森林、山地避暑養(yǎng)生和海濱、海島嬉水納涼等休閑產(chǎn)業(yè)體系，避暑旅游資源十分豐富，如何合理開發(fā)利用氣候資源成為當?shù)芈糜伍_發(fā)亟待解決的問題。

關(guān)于避暑旅游氣候適宜性研究，國內(nèi)學者做了大量的工作。劉峰貴、孫銀川等對避暑型旅游城市的氣候條件進行對比分析[3-4]。張文強、楊舒琳等對避暑旅游氣候資源及區(qū)劃進行分析[5-11]，篩選出最適宜的避暑旅游景點。楊俊、馬麗君等對中國旅游景區(qū)進行了避暑適宜性綜合評價[12-17]。趙晶、劉逸等以綜合舒適度模型為基礎(chǔ)，建立了避暑旅游氣候舒適度模型[18-20]。吳普、王立民等從旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度，建立了避暑旅游氣候適宜度評價方法和避暑旅游城市評價指標[21-23]。孫美淑等[24]指出，不同地域的氣候舒適度閾值存在一定的差別，體感溫度的舒適閾值受到地域環(huán)境的影響。我國幅員遼闊，不同地區(qū)氣候差異較大，不能單純地使用相同的避暑旅游氣候適宜度模型。根據(jù)中國氣象局《避暑旅游氣候適宜度評價模型》(QX/T 500—2019)[25]，分析遼寧避暑旅游適宜度，但評價模型中部分因子，如日最高氣溫≥40 ℃，日降水量≥250 mm等在遼寧出現(xiàn)概率極低。從遼寧近30年(1991—2020年)氣象資料分析，日最高氣溫≥40 ℃的常年平均日數(shù)，只有朝陽地區(qū)在0～0.3 d之間，其他地區(qū)均為0。日降水量≥250 mm的常年平均日數(shù)全省均為0。使得這2個因子在評價模型中成為無效因子，導致計算結(jié)果同質(zhì)化，難以劃分避暑旅游氣候適宜度等級。本文基于中國氣象局《避暑旅游氣候適宜度評價模型》，利用體感溫度建立氣候舒適度等級，并綜合考慮災害性天氣對避暑旅游的不利影響，根據(jù)遼寧夏季氣候特點，調(diào)整了原評價模型中不同氣象因子影響的權(quán)重，細化了避暑旅游舒適度分級標準和災害性天氣等級，給出了遼寧避暑旅游氣候適宜度評價方法，分析了遼寧避暑旅游適宜度時空分布和避暑旅游城市排名，為公眾及旅游相關(guān)部門了解當?shù)乇苁盥糜螝夂蛸Y源提供參考。

1 資料和方法

1.1 資料

本文所用資料：①2008—2017年夏季(6—8月)遼寧省59個國家級氣象站逐小時地面資料，氣象要素包括氣溫、相對濕度和10 min平均風速。②2008—2017年夏季(6—8月)遼寧省59個國家級氣象站地面日值資料和月值資料。日值資料包括日降水量(20:00至次日20:00) 、日最大風速、日最高氣溫和日最低氣溫。月值資料包括雷暴日數(shù)和高溫日數(shù)。數(shù)據(jù)來源：中國氣象局基于國省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境(CIMISS)氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務接口。所使用站點數(shù)據(jù)經(jīng)過質(zhì)量控制，逐小時地面資料剔除了能見度缺報和存在錯誤記錄的時次。逐月資料剔除了雷暴日數(shù)空缺的年份。

1.2 研究方法

1.2.1 避暑旅游氣候適宜度評價模型

應用“QX/T 500—2019避暑旅游氣候適宜度評價方法”中避暑旅游氣候適宜度計算公式，綜合考慮夏季氣候舒適度和高影響天氣對避暑旅游的不利影響，既能體現(xiàn)氣候舒適度在避暑旅游的重要性，又能通過高影響天氣的風險高低左右避暑旅游地的評價：

L=100(B-M)

(1)

式中，L為避暑旅游氣候適宜度，B為均一化后避暑旅游氣候舒適度，M為均一化后高影響天氣對避暑旅游影響程度[26-27]。

1.2.2 避暑旅游氣候舒適度評價

避暑旅游氣候舒適度評價以體感溫度為依據(jù)，綜合考慮氣溫、相對濕度和風速對體感溫度的共同作用，其體感溫度計算公式為[28]：

(2)

式中,TS為體感溫度，Ta為日最高氣溫，Ti為日最低氣溫，T為時刻氣溫，以上單位:℃;VRH為時刻相對濕度，單位:%;V為10 min平均風速，單位:m/s。采用評價期內(nèi)逐日有效避暑旅游時段，應用11:00、14:00、17:00和20:00地面觀測資料[29]中氣溫、相對濕度和風速，日最高氣溫和日最低氣溫，分別代入式(2)中，求出各時刻體感溫度TS。根據(jù)表1，得出各時次旅游氣候舒適度等級i。

表1 旅游氣候舒適度分級標準

避暑旅游氣候舒適度計算公式為：

(3)

(4)

式中,B0為均一化前避暑旅游氣候舒適度;i是旅游氣候舒適度等級;ri為不同旅游氣候舒適度等級i發(fā)生的頻率；Ri為不同旅游氣候舒適度等級i的影響權(quán)重，1級、2級、3級、4級分別為0.6，0.3，0.1和0[25];Di為不同旅游氣候舒適度等級i發(fā)生的時刻次數(shù);N為評價時期內(nèi)參與統(tǒng)計的總時刻次數(shù)。

1.2.3 夏季高影響天氣對避暑旅游的影響

應用高溫、強降水、雷暴和大風災害數(shù)據(jù)建立夏季高影響天氣對避暑旅游影響模型如下：

(5)

式中,M為高影響天氣對避暑旅游綜合影響指標；j為各類型高影響天氣，j=1為高溫天氣，j=2為強降水天氣，j=3為雷暴天氣，j=4為大風天氣；Mj為均一化后的各高影響天氣j的影響指標；Rj為各高影響天氣j指標權(quán)重。

結(jié)合遼寧本地氣候特點，調(diào)整“避暑旅游氣候適宜度評價模型”中災害天氣的等級和影響權(quán)重。針對旅游目的地高溫、強降水、雷暴、大風等夏季災害性天氣氣候特點，統(tǒng)計2008—2017年6—8月遼寧氣象災害數(shù)據(jù)和發(fā)生頻次，計算單一災害影響程度。其中強降水對旅游致災影響最大，后依次為雷暴和大風，高溫天氣雖然致災影響不如以上3種天氣，但對避暑旅游影響最直接，出現(xiàn)頻次最高。根據(jù)上述4種災害性天氣在遼寧出現(xiàn)的頻次和影響，把高溫、強降水、雷暴和大風的權(quán)重定為0.45、0.3、0.15和0.1。其中高溫、強降水和大風影響指標計算公式為:

(6)

(7)

式中，M0(1、2、4)為均一化前高溫、強降水和大風天氣影響指標;p為強度等級;rp為各強度等級p的發(fā)生頻率；Rp為各強度等級的影響權(quán)重;Dp為各強度等級發(fā)生的日數(shù);N1為評價時期內(nèi)所有日數(shù)。

各強度等級的影響權(quán)重Rp參照QX/T 500—2019 避暑旅游氣候適宜度評價方法,雷暴影響指標計算如下：

M0(3)=r3

(8)

r3=D3/N3

(9)

式中，M03為均一化前的雷暴天氣影響指標，r3為雷暴的發(fā)生頻率，D3為雷暴日數(shù)，N3為評價時期內(nèi)所有日數(shù)。

根據(jù)遼寧夏季氣溫和降水特點[30]，雷暴災害分為有和無2個等級；大風災害分為日最大風速≥10 m/s、日最大風速≥15 m/s、日最大風速≥17 m/s 3個等級；高溫災害分為日最高氣溫≥33 ℃、日最高氣溫≥35 ℃、日最高氣溫≥37 ℃ 3個等級；暴雨災害分為日降水量≥50 mm、日降水量≥100 mm、日降水量≥150 mm 3個等級。

1.2.4 均一化處理方法

由于避暑旅游氣候舒適度、高影響天氣影響因子等量綱不同，避暑旅游氣候舒適度和高影響天氣影響因子需進行均一化處理，保證各個因子數(shù)值不超過1，量綱統(tǒng)一。避暑旅游氣候舒適度均一化公式為:

B=B0/CB

(10)

式中，CB為常數(shù)，理想狀態(tài)下，當避暑旅游氣候舒適度評價期內(nèi)所有時刻體感溫度都在22～24 ℃之間，即避暑旅游氣候舒適度等級為1級很舒適，此時根據(jù)式(3)，r1為1，并乘以1級的權(quán)重Ri(Ri=0.6)，得到B0的理論最大值為0.6，記為CB。

高影響天氣均一化公式為:

M=M0/CM

(11)

式中，M0為均一化前高溫、強降水、大風和雷暴天氣影響指標。CM為M0在全省的最大值。

1.2.5 避暑旅游氣候適宜度等級劃分

根據(jù)5 d滑動平均氣溫穩(wěn)定通過22 ℃的入夏標準和旅游氣候舒適度分級標準(表1)，綜合考慮了夏季氣候舒適度和高影響天氣的不利影響后，通過對遼寧59個地市(縣)的避暑旅游氣候適宜度的計算、對比和調(diào)整，確保避暑旅游氣候適宜度L較高的地市(縣)平均氣溫處于22～24 ℃之間，并且高影響天氣影響指標相對較小。根據(jù)以上原則，確定避暑旅游氣候適宜度等級劃分為四級，等級劃分見表2。

表2 遼寧省避暑旅游氣候適宜度L等級

2 結(jié)果與分析

2.1 避暑旅游氣候舒適度分析

2.1.1 避暑旅游氣候舒適度時間分布

計算遼寧夏季逐日有效避暑時段(11:00、14:00、17:00和20:00)4個時次的體感溫度，依據(jù)避暑旅游氣候舒適度分級標準(表1)得出遼寧夏季有效避暑時段氣候舒適度等級頻率(表3)，從表3中可以看到，遼寧夏季從“較舒適”到“最舒適”的分級占比比例達到76% ，最舒適”、“舒適”和“較舒適”比例分別為17% 、33% 和 26%，不舒適比例為24%。其中6月避暑旅游氣候“較舒適”以上等級的比例最高，達到91%，7月和8月比例相近，分別為68%和69%。說明6月遼寧避暑旅游氣候舒適度最高，7、8月次之。

表3 遼寧夏季有效避暑時段氣候舒適度等級頻率 %

圖1是2008—2017年遼寧6、7、8月11:00、14:00、17:00、20:00氣候舒適度等級頻率，圖中14:00數(shù)據(jù)顯示，6、7、8月4級(不舒適)頻率分別是16%，50%和41%，均高于其它3個時次，其中7月占比最高， 8月次之。20:00數(shù)據(jù)顯示， 6、7、8月1級(最舒適)和2級(舒適)頻率之和均在60%以上，尤其是8月，1級和2級頻率之和達到了82%，明顯高于其它3個時次。11:00數(shù)據(jù)顯示，6月1級和2級頻率均較高，4級頻率較低，只有8%，7月4級頻率明顯增加，達到33%，8月又下降至22%。17:00數(shù)據(jù)顯示，6月1級和2級頻率均處在中等水平，4級頻率較低，為11%。7月4級頻率增加到40%，8月下降至29%。

圖1 2008—2017年遼寧有效避暑時段6月(a)、7月(b)、8月(c)不同時次氣候舒適度等級頻率

以上分析表明,遼寧6月全天氣候舒適度較好，7、8月晚間氣候舒適度較好，白天氣候舒適度稍差。這是因為遼寧6月氣溫還普遍較低，全省大部入夏時間普遍在6月中下旬。7、8月處在盛夏，白天氣溫較高，氣候舒適度等級較低，但晚間涼爽，氣候舒適度等級較高。

2.1.2 避暑旅游氣候舒適度空間分布

圖2a是遼寧夏季(6—8月)氣候舒適度空間分布。由圖可見，夏季遼寧大部避暑旅游氣候舒適度較好，遼東和遼南氣候舒適度優(yōu)于遼寧中部和西部。遼寧東部的本溪和沿海的丹東、大連、葫蘆島和錦州南部體感溫度適宜，氣候舒適度等級最高，避暑氣候條件更好。朝陽和中部的沈陽、鞍山北部、遼陽氣候舒適度等級較低，避暑氣候條件稍差。

圖2b～d是 6、7、8月逐月避暑旅游氣候舒適度空間分布。由圖可見，遼寧6月氣候舒適度最高，舒適面積幾乎覆蓋全省。其次是8月，除了沈陽南部、遼陽、鞍山北部、營口南部氣候舒適度程度較差外，其他大部地區(qū)氣候舒適度均較高，尤其是北部和東、西部山區(qū)，白天舒適，夜里涼爽，更適合避暑旅游。7月遼寧氣候舒適度相對較低，尤其是遼寧西部和中部，白天炎熱，早晚溫差縮小，體感溫度較高，拉低了氣候舒適度值。避暑旅游氣候舒適度較高的地區(qū)集中在東南部的本溪、丹東和大連一帶，適合沿海、沿江和山地避暑旅游。

圖2 遼寧夏季(a)、 6月(b)、7月(c)、8月(d)避暑旅游氣候舒適度空間分布

2.2 避暑旅游高影響天氣分析

圖3是遼寧避暑旅游高影響天氣風險分布。由圖可見，夏季(6—8月)遼西大部避暑旅游高影響天氣風險較大(圖3e)。暴雨的高風險區(qū)在東南部的寬甸、丹東和鳳城一帶(圖3a)。高溫的高風險區(qū)在朝陽和錦州西部(圖3b)。大風的高風險區(qū)在鐵嶺北部、彰武、北鎮(zhèn)、凌海、 營口和長海(圖3c)。雷暴的高風險區(qū)在鐵嶺、撫順東部、朝陽西部和莊河一帶(圖3d)。從時間分布來看(圖略)，7月和8月遼寧旅游高影響天氣風險較大，尤其是7月，受暴雨和高溫等氣候條件的影響，旅游高影響天氣風險最大，6月旅游高影響天氣風險最小。

圖3 遼寧避暑旅游高影響天氣風險分布:(a)暴雨,(b)高溫,(c)大風,(d)雷電,(e)災害天氣

2.3 避暑旅游氣候適宜度評價

圖4是遼寧避暑旅游氣候適宜度空間分布，按照表2的分級標準，圖中藍色區(qū)域避暑旅游氣候適宜度為1級，很適宜。深綠色區(qū)域為2級，適宜。淺綠色區(qū)域為3級，較適宜。紅、橙和黃色區(qū)域為4級，不適宜。表4是遼寧6、7、8月和夏季避暑旅游氣候適宜度排名。由圖4和表4可見，遼寧夏季(圖4a)避暑旅游氣候適宜度由西北到東南逐漸增強，遼寧59個地市(縣)中，很適宜避暑的地市(縣)有14個，適宜避暑的地市(縣)有22個，較適宜避暑的地市(縣)有16個，不適宜避暑的市地有7個。而從各個月的分布上可以看出，6月(圖4b)避暑旅游氣候適宜度最強，適宜面積最大，較適宜以上面積基本覆蓋了除朝陽以外的大部分地區(qū)。6月遼寧避暑旅游氣候適宜度排名(表4)前15位的地市(縣)均為1級，很適宜，范圍覆蓋了遼東山區(qū)和遼南沿海大部分地區(qū)。排在前5位的是金州、盤錦、營口、東港和黑山，基本上集中在南部沿海一帶。8月(圖4d)避暑旅游氣候適宜度次之，除了遼西西部和遼寧中部適宜度稍差之外，其他大部也都在較適宜以上級別。8月遼寧避暑旅游氣候適宜度排名前15位的地市(縣)均為1級(很適宜)，范圍覆蓋了遼東、遼北和遼南沿海。排在前5位的是旅順、法庫、長海、桓仁和昌圖。7月(圖4c)避暑旅游氣候適宜度較差，避暑旅游氣候適宜度較適宜以上級別的范圍明顯縮小，分布在遼寧北部、東部和東南沿海一帶。7月避暑旅游氣候適宜度較適宜以上級的地市(縣)僅占全省的30%左右，排名前15位的地市(縣)有3個1級(很適宜)，5個2級(適宜)和7個3級(較適宜)，主要分布在大連、營口、本溪、丹東和撫順東部。排在前5位的是長海、旅順、皮口、瓦房店和草河口，集中在東南部的大連和本溪。

圖4 遼寧夏季(a)、6月(b)、7月(c)、8月(d)避暑旅游氣候適宜度空間分布

表4 遼寧避暑旅游氣候適宜度排名(前15名)

3 結(jié)論

(1)利用體感溫度和對體感溫度有直接影響的氣溫、相對濕度和風速，綜合考慮災害性天氣對避暑旅游氣候舒適度的影響，對遼寧59個地市(縣)進行避暑旅游氣候適宜度評價，劃分為很適宜、適宜、較適宜和不適宜4個等級。

(2)遼寧避暑旅游氣候適宜度由西北到東南逐漸增強，遼寧59個地市(縣)中，很適宜避暑的地市(縣)有14個，適宜避暑的地市(縣)有22個，較適宜避暑的地市(縣)有16個，不適宜避暑的市地有7個。

(3)夏季(6—8月)遼寧大部避暑旅游氣候舒適度較好，遼東和遼南氣候舒適度優(yōu)于遼寧中部和西部。遼寧東部的本溪和沿海的丹東、大連、葫蘆島和錦州南部體感溫度適宜，氣候舒適度等級最高，避暑氣候條件更好。朝陽和中部的沈陽、鞍山北部、遼陽氣候舒適度等級較低，避暑氣候條件稍差。

(4)夏季(6—8月)遼西大部氣候高影響天氣風險較大。暴雨的高風險區(qū)在東南部的寬甸、丹東和鳳城一帶。高溫的高風險區(qū)在朝陽大部和錦州西部。大風的高風險區(qū)在鐵嶺北部、彰武、北鎮(zhèn)、凌海、營口和長海。雷暴的高風險區(qū)在鐵嶺、撫順東部、朝陽西部和大連莊河一帶。從時間分布來看，7 月遼寧旅游高影響天氣風險最大，8月次之，6月風險最小。

(5)從地里位置來看，遼寧東部、南部更適宜避暑旅游。 從時間上來看，6月、8月是遼寧適合旅游的月份，尤其是6月，避暑旅游氣候適宜度最高，適宜面積最大，較適宜以上面積基本覆蓋了除朝陽以外的大部分地區(qū)，其中南部沿海一帶避暑旅游氣候適宜度最高。8月份避暑旅游氣候適宜度次之，除了遼西西部和遼寧中部適宜度稍差之外，其他大部也都在較適宜以上級別。7月避暑旅游氣候適宜度較差，避暑旅游氣候適宜度較適宜以上級別的地市(縣)僅占全省的30%左右，主要分布在遼寧北部、東部和東南沿海一帶。