巍山縣人居氣候適宜度分析

張麗芬，張如偉

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

引言

氣候是自然環(huán)境的重要組成部分，也是影響著人們居住適宜性的重要環(huán)境因子。國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于宜居氣候適宜性已開(kāi)展了大量的研究［1-4］。如Terjung［5］提出了舒適指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的概念。劉金麗等［6］通過(guò)多種氣候舒適度計(jì)算模型的對(duì)比分析，構(gòu)建適合珠海的人居環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)方法。洪國(guó)平等［7］采用溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、體感溫度指數(shù)為基礎(chǔ)的人居環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)武漢市一個(gè)典型低碳宜居小區(qū)進(jìn)行人居氣候舒適性評(píng)價(jià)。肖晶晶等［8］采用人體舒適度指數(shù)對(duì)浙江人居環(huán)境氣候適宜度進(jìn)行了分析。近年來(lái)，也有不少學(xué)者對(duì)云南氣候和旅游舒適度做了研究，獲得了許多有價(jià)值的研究成果，如曹偉宏等［9］在麗江溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)和著衣指數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)新的綜合氣候舒適度評(píng)價(jià)模型，分析了麗江市綜合旅游氣候舒適度，劃分出適宜于旅游的季節(jié)。周建琴等［10］根據(jù)已有觀測(cè)資料結(jié)合數(shù)值模擬對(duì)未來(lái)氣候舒適度分布變化進(jìn)行預(yù)估，指出氣溫是云南氣候舒適度各等級(jí)日數(shù)變化的主要因素。云南省巍山縣地處低緯高原，屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，坐落于滇西橫斷山脈云嶺南延部分，大理白族自治州南端，是南詔古都的腹地，具有悠久的歷史和豐富的文化，1994 年被評(píng)為國(guó)家級(jí)歷史文化名城。獨(dú)特的人文地理和深厚的歷史文化使巍山縣擁有國(guó)內(nèi)不多見(jiàn)的縣級(jí)旅游資源，但因地處內(nèi)陸低緯高原，復(fù)雜多變的氣候環(huán)境條件一定程度影響著居住及旅游的舒適度。因此，開(kāi)展該地區(qū)人居氣候適宜度研究，為旅游提供科學(xué)決策參考具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文基于該縣歷年氣候觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)進(jìn)行季節(jié)劃分，氣溫要素以及宜居氣候適宜度指數(shù)分析（溫濕指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)、人體舒適度指數(shù)），評(píng)價(jià)巍山縣宜居氣候舒適度特點(diǎn)，為游客深入了解巍山縣的氣候特點(diǎn)及巍山縣旅游開(kāi)發(fā)、宜居生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

所用資料包括1991—2020 年地面逐日氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速、日照等觀測(cè)資料來(lái)源于巍山縣國(guó)家氣象觀測(cè)站。

1.2 方法

1.2.1 巍山縣四季劃分

參照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［11］，分別統(tǒng)計(jì)巍山縣四季起始日、持續(xù)時(shí)間及候平均氣溫。

1.2.2 氣溫要素分析

氣溫要素主要是統(tǒng)計(jì)巍山縣近30a 月平均最高氣溫、月平均最低氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫出現(xiàn)日數(shù)。按照氣象學(xué)規(guī)定的“寒冷程度等級(jí)表”分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)當(dāng)?shù)貥O端最低氣溫的寒冷程度等級(jí)。

1.2.3 溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、人體舒適度指數(shù)計(jì)算與等級(jí)劃分

溫濕指數(shù)THI［12］是描述人體對(duì)環(huán)境溫度和濕度綜合感受的指數(shù)，而風(fēng)效指數(shù)K［12］是描述人類對(duì)風(fēng)、溫度和日照綜合感受的指數(shù)，此兩個(gè)指數(shù)的計(jì)算與等級(jí)劃分參照 《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB／T 27963-2011）的規(guī)定［12］進(jìn)行計(jì)算；人體舒適度指數(shù)BCMI［13］是為了從氣象角度來(lái)評(píng)價(jià)不同氣候條件下人的舒適感，主要受太陽(yáng)輻射、濕度、風(fēng)速、降水等因素的影響，該指數(shù)參照《氣候資源評(píng)價(jià)氣候宜居城鎮(zhèn)》（QX／T 570-2020）的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算與等級(jí)劃分［13］。

1.2.4 氣候宜居評(píng)價(jià)指標(biāo)

參照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣候資源評(píng)價(jià)氣候宜居城鎮(zhèn)》（QX／T 570-2020）［13］的氣候宜居評(píng)價(jià)指標(biāo)、閾值和評(píng)價(jià)等級(jí)表，綜合評(píng)定巍山縣氣候指標(biāo)的宜居評(píng)價(jià)等級(jí)。本文選取了氣候宜居稟賦、氣候不利條件作為研究對(duì)象（表略），通過(guò)計(jì)算三級(jí)指標(biāo)，得到對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)，統(tǒng)計(jì)三級(jí)指標(biāo)為“適宜”、“較適宜”及“一般”的項(xiàng)數(shù)。文中規(guī)定“適宜-較適宜”率是三級(jí)指標(biāo)為“適宜”和“較適宜”的總計(jì)項(xiàng)數(shù)除以參與統(tǒng)計(jì)的總項(xiàng)數(shù)。適宜率為三級(jí)指標(biāo)為“適宜”的總計(jì)項(xiàng)數(shù)除以“適宜”和“較適宜”的總計(jì)項(xiàng)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候季節(jié)劃分

按照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《QX／T 152-2012 氣候季節(jié)劃分》［11］，從常年滑動(dòng)平均氣溫序列結(jié)果來(lái)看，巍山縣春季開(kāi)始日為2 月7 日，春季長(zhǎng)達(dá)104d（2 月7 日至5 月21 日）。夏季開(kāi)始日為5 月22 日，夏季長(zhǎng)達(dá)54d（5 月22 日至7 月14 日）。秋季開(kāi)始日為7 月15日，秋季長(zhǎng)達(dá)155d（7 月15 日至12 月16 日）。冬季開(kāi)始日為12 月17 日，冬季長(zhǎng)達(dá)52d（12 月17 日至2 月6 日）?？梢?jiàn)，巍山縣氣候具有冬夏短，春秋長(zhǎng)的特點(diǎn)。候平均氣溫春季在10.1℃～21.9℃之間，夏季在22℃～23.5℃之間，秋季在10℃～21.9℃之間，冬季在8.2℃～9.8℃之間。

表1 巍山縣四季及各季節(jié)候平均氣溫

2.2 氣溫要素分析

近30a 來(lái)，巍山縣月平均最低氣溫出現(xiàn)在1 月，為1.8℃（圖1），極端最低氣溫為-3.5℃，出現(xiàn)在1999年12 月25 日和2013 年12 月17 日。常年月平均氣溫最低出現(xiàn)在1 月，為8.7℃。

圖1 巍山縣各月平均最高氣溫、平均最低氣溫及極端最高氣溫、極端最低氣溫

月平均最高氣溫出現(xiàn)在6 月，為27.1℃。極端最高氣溫為34.3℃，出現(xiàn)在2005 年5 月29 日。

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)：冬半年，巍山縣月平均最低氣溫在0℃以上，常年日最低氣溫低于0℃共有9.4d。從氣象學(xué)規(guī)定的“寒冷程度等級(jí)表”分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，近30a 來(lái)，極端最低氣溫-3.5℃出現(xiàn)2d，在-4.9℃～0℃之間，屬7 級(jí)“微寒”，說(shuō)明該地區(qū)具有“冬無(wú)嚴(yán)寒”的氣候特點(diǎn)；夏半年，日最高氣溫低于35.0℃，又因縣域地處高原，氣溫日較差大，即使出現(xiàn)高溫天氣，并不會(huì)感到全天持續(xù)悶熱，具有“夏無(wú)酷暑”的氣候特點(diǎn)。因此，巍山縣氣候特點(diǎn)表現(xiàn)為“冬無(wú)嚴(yán)寒、夏無(wú)酷暑”，適宜居住生活和旅游觀光。

2.3 氣候舒適度分析

2.3.1 溫濕指數(shù)

圖2 為巍山縣近30a 逐月溫濕指數(shù)THI 分布圖（圖2）。溫濕指數(shù)THI 年內(nèi)變化表現(xiàn)較好，即1—2 月、11 月和12 月的THI 指數(shù)小于14.0，人體感覺(jué)程度“寒冷”，健康人群感覺(jué)的描述為“感覺(jué)很冷，不舒服”。3 月、4 月和10 月的THI 指數(shù)在14.0～16.9之間，人體感覺(jué)程度“冷”，健康人群感覺(jué)的描述為“偏冷，較不舒服”。5—9 月的THI 指數(shù)在17.0～25.4之間，人體感覺(jué)程度“舒適”，健康人群感覺(jué)的描述為“感覺(jué)舒適”。全年各月均未出現(xiàn)THI 指數(shù)大于25.5，無(wú)人體感覺(jué)“熱”或“悶熱”的情況。

圖2 巍山縣各月溫濕指數(shù)

從上述分析結(jié)果來(lái)看，巍山縣5—9 月的THI指數(shù)在17.0～25.4 之間，人體感覺(jué)程度“舒適”，健康人群感覺(jué)的描述為“感覺(jué)舒適”。全年各月的常年THI 指數(shù)均未達(dá)到25.5，一年中有5 個(gè)月屬人體感覺(jué)“舒適”時(shí)期，未出現(xiàn)人體感覺(jué)“熱”或“悶熱”的情況。

2.3.2 風(fēng)效指數(shù)

圖3 為巍山縣近30a 逐月風(fēng)效指數(shù)K 分布圖。風(fēng)效指數(shù)K 年內(nèi)變化表現(xiàn)較好，即1—2 月、12 月的K 指數(shù)小于-400，人體感覺(jué)程度“寒冷”，健康人群感覺(jué)的描述為“感覺(jué)很冷，不舒服”。3—4 月、11 月的K指數(shù)在-400～-300 之間，人體感覺(jué)程度“冷”，健康人群感覺(jué)的描述為“偏冷，較不舒服”。5—10 月的K 指數(shù)在-299～-100 之間，人體感覺(jué)程度“舒適”，健康人群感覺(jué)的描述為“感覺(jué)舒適”。計(jì)算風(fēng)效指數(shù)是為了說(shuō)明冷應(yīng)力區(qū)皮膚表面在風(fēng)速和環(huán)境溫度作用下熱量交換的程度，適用于當(dāng)?shù)匾司託夂蚴孢m度的評(píng)價(jià)。通過(guò)上述結(jié)果分析，巍山縣5—10 月人體感覺(jué)“舒適”，適宜居住生活和出行旅游。

圖3 巍山縣各月風(fēng)效指數(shù)

對(duì)比各月溫濕指數(shù)THI 和風(fēng)效指數(shù)K，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果不一致。參照《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB／T 27963-2011）的處理方法：當(dāng)兩種指數(shù)不一致時(shí)，冬半年使用風(fēng)效指數(shù)；夏半年使用溫濕指數(shù)［12］。從計(jì)算冬半年（北半球秋季10 月到春季3月）風(fēng)效指數(shù)K 的結(jié)果來(lái)看，1—2 月、12 月K 指數(shù)小于-400，人體感覺(jué)程度“寒冷”，健康人群感覺(jué)的描述為為“感覺(jué)很冷，不舒服”；3 月、11 月的K 指數(shù)在-400～-300 之間，人體感覺(jué)程度“冷”，此時(shí)健康人群感覺(jué)的描述為為“偏冷，較不舒服”；10 月K 指數(shù)在-299～-100 之間，人體感覺(jué)程度“舒適”，健康人群感覺(jué)的描述為為“舒適”。

從計(jì)算夏半年（北半球春季4 月到秋季9 月）溫濕指數(shù)THI 的結(jié)果來(lái)看，4 月的THI 指數(shù)在14.0～16.9 之間，人體感覺(jué)程度“冷”，健康人群感覺(jué)的描述為“偏冷，較不舒服”。5—9 月的THI 指數(shù)在17.0～25.4 之間，人體感覺(jué)程度“舒適”，健康人群感覺(jué)的描述為“感覺(jué)舒適”?？梢?jiàn)，5—10 月為巍山縣人體感覺(jué)“舒適”月份。

2.3.3 人體舒適度指數(shù)

圖4 為巍山縣近30a 各月人體舒適度氣象指數(shù)BCMI 分布圖。人體舒適度指數(shù)BCMI 年內(nèi)變化表現(xiàn)較好。其中：1—2 月、12 月的BCMI 指數(shù)在39～50 之間，人體感覺(jué)程度“清涼，少部分人不舒適”。3—4月、10—11 月的BCMI 指數(shù)在51～58 之間，人體感覺(jué)程度“偏涼，大部分人舒適”。5—9 月的BCMI 指數(shù)在59～70 之間，人體感覺(jué)程度“最為舒適”。

圖4 巍山縣各月人體舒適度指數(shù)

2.4 氣候宜居條件分析

按照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣候資源評(píng)價(jià)氣候宜居城鎮(zhèn)》（QX／T 570-2020）［13］，統(tǒng)計(jì)1991—2020 年巍山縣國(guó)家氣象觀測(cè)站的氣溫、降水、濕度、風(fēng)、日照、氣壓、氣候季節(jié)、天氣現(xiàn)象等數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算得出巍山縣宜居氣候評(píng)價(jià)值（表略）。從計(jì)算結(jié)果可知，“適宜”項(xiàng)數(shù)為16 個(gè)，“較適宜”項(xiàng)數(shù)為10 個(gè)，“一般”項(xiàng)數(shù)為2 個(gè)?！斑m宜-較適宜”率為0.93，“適宜”率為0.62。由此可見(jiàn)，巍山縣宜居氣候稟賦優(yōu)越，適宜居住和旅游。

3 結(jié)論與討論

利用1991—2020 年巍山縣國(guó)家氣象觀測(cè)站的氣象觀測(cè)資料，對(duì)氣候季節(jié)劃分、氣溫要素以及溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)、人體舒適度指數(shù)、氣候宜居指標(biāo)進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：

（1）巍山縣春季長(zhǎng)達(dá)104d（2 月7 日至5 月21日），夏季長(zhǎng)達(dá)54d（5 月22 日至7 月14 日），秋季長(zhǎng)達(dá)155d（7 月15 日至12 月16 日），冬季長(zhǎng)達(dá)52d（12 月17 日至2 月6 日）。當(dāng)?shù)貧夂蚓哂卸亩?、春秋長(zhǎng)的特點(diǎn)。

（2）冬半年，巍山縣月平均最低氣溫在0℃以上，夏半年日最高氣溫低于35.0℃，氣溫日較差大，具有“夏無(wú)酷暑”的氣候特點(diǎn)。

（3）冬半年風(fēng)效指數(shù)K，10 月在-299～-100 之間，人體感覺(jué)程度“舒適”，其他月份的K 指數(shù)對(duì)應(yīng)的人體感覺(jué)程度在“寒冷—冷”之間。夏半年溫濕指數(shù)THI，5—9 月在17.0～25.4 之間，人體感覺(jué)程度“舒適”；4 月的THI 指數(shù)對(duì)應(yīng)人體感覺(jué)程度“冷”。經(jīng)綜合評(píng)定，5—10 月為巍山縣人體感覺(jué)“舒適”月份。

（4）人體舒適度指數(shù)BCMI，1—2 月、12 月在39～50 之間，人體感覺(jué)程度“清涼，少部分人不舒適”；3—4 月、10—11 月BCMI 指數(shù)在51～58 之間，人體感覺(jué)程度“偏涼，大部分人舒適”。5～9 月BCMI 指數(shù)在59～70 之間，人體感覺(jué)程度“最為舒適”。

（5）從氣候宜居評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)看，“適宜”項(xiàng)數(shù)為16，“較適宜”項(xiàng)數(shù)為10，“一般”項(xiàng)數(shù)為2?！斑m宜-較適宜”率為0.93，“適宜”率為0.62，宜居氣候稟賦優(yōu)越。

綜上所述，巍山縣5 月至10 月的溫濕指數(shù)THI、風(fēng)效指數(shù)K 和人體舒適度指數(shù)BCMI 表現(xiàn)很好，是最適宜休閑旅游的時(shí)間。該地區(qū)冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，溫暖濕潤(rùn)，是不可多得的“養(yǎng)生天堂”，目前已成為國(guó)內(nèi)最適宜居住的地方之一。由于本文僅選取THI、K 和BCMI 等指數(shù)進(jìn)行分析，而巍山縣山區(qū)面積較大，立體小氣候特點(diǎn)突出，很多優(yōu)勢(shì)特征資源還有待進(jìn)一步分析、研究和挖掘，以便更好地服務(wù)于旅游資源開(kāi)發(fā)及為游客提供細(xì)致、貼心的服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。