威海市人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)

張慧 戚九寒

摘要 利用威海市6個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站1991—2020年共30年氣候數(shù)據(jù)，根據(jù)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB/T 27963—2011），通過計(jì)算溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)，利用相關(guān)評(píng)價(jià)方法，對(duì)威海市各區(qū)域人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行分級(jí)。結(jié)果表明：威海市人居環(huán)境舒適度感覺程度僅有寒冷、冷和舒適3種，其中，一年中超過55%的天數(shù)為寒冷，主要集中在10月下旬至翌年5月上旬；超過11.0%的天數(shù)為冷，主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬；約33.7%的天數(shù)為舒適，主要集中在6月上旬至9月下旬。

關(guān)鍵詞 威海市；人居環(huán)境；氣候舒適度；溫濕指數(shù)；風(fēng)效指數(shù)

中圖分類號(hào)：P46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）09–0-03

人居環(huán)境，是人類聚居生活的地方，是與人類生存活動(dòng)密切相關(guān)的地表空間，是人類在大自然賴以生存的基地，是人類利用自然，改造自然的主要場(chǎng)所。大自然是人居環(huán)境的基礎(chǔ)，人的生產(chǎn)生活和具體的人居環(huán)境建設(shè)活動(dòng)都離不開更為廣闊的自然背景。人居環(huán)境由自然系統(tǒng)、人類系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、居住系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)構(gòu)成，在五大系統(tǒng)中，人類系統(tǒng)和自然系統(tǒng)是2個(gè)基本系統(tǒng)[1]。居住區(qū)的氣候條件直接影響人居環(huán)境，與人居環(huán)境密切相關(guān)的氣候要素包括太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)和降水等[2]。有關(guān)氣候舒適度的評(píng)價(jià)研究已有近百年的歷史，我國(guó)氣候舒適度評(píng)價(jià)研究從20世紀(jì)80年代中期開始[3-4]。

2011年國(guó)家出臺(tái)了《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 27963—2011）。尹文娟等[5-7]利用所在多年氣象資料，根據(jù)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB/T 27963—2011），對(duì)溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的變化特征進(jìn)行研究，對(duì)所在地的人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行分析。王汶等[8-10]利用氣象資料及氣候舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用地理信息系統(tǒng)對(duì)氣候舒適度進(jìn)行了分析，對(duì)人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用威海市6個(gè)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站1991—2020年共30年氣候數(shù)據(jù)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》，分析了威海市各區(qū)、市人居環(huán)境舒適度特征，為威海人居環(huán)境的優(yōu)化、區(qū)域旅游的發(fā)展和城市環(huán)境建設(shè)提供了依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域

威海市位于山東省最東端，西部與煙臺(tái)市接壤，北部、東部和南部三面瀕臨黃海，海岸線長(zhǎng)978 km，總面積為5 799.84 km2，東西長(zhǎng)135 km，南北長(zhǎng)81 km，下轄環(huán)翠區(qū)、文登區(qū)、榮成市和乳山市。

威海市地處36°41′～37°35′N，121°11′～122°42′E，屬于中緯度地區(qū)，為北溫帶季風(fēng)型大陸性氣候。威海市處于山東半島地區(qū)，受周圍海洋的影響，雨水在我國(guó)同緯度地區(qū)較為充沛，氣溫較為溫和、適中，具有春季寒冷，夏季涼爽，秋季溫暖，冬季溫和的特點(diǎn)。此外，威海具有白天和夜晚的溫差較小、無霜期較長(zhǎng)、大風(fēng)較多、濕度較大的海洋性氣候特點(diǎn)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

利用威海市內(nèi)威海、成山頭、文登、榮成、乳山、石島6個(gè)國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站，1991—2020年近30年地面氣候數(shù)據(jù)資料進(jìn)行計(jì)算、分析與評(píng)價(jià)。

1.3 研究方法

1.3.1 溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù) 采用《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB/T27963—2011）評(píng)價(jià)指標(biāo)中的計(jì)算方法，溫濕指數(shù)（temperature humidity index）描述人體對(duì)環(huán)境溫度和濕度綜合感受的指數(shù)。計(jì)算公式為：

I=T-0.55×（1-RH）×（T-14.4）（1）

式（1）中，I為溫濕指數(shù)；T為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均溫度，單位 ℃；RH為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均空氣相對(duì)濕度，單位%。

風(fēng)效指數(shù)（wind chill index）描述人體對(duì)風(fēng)、溫度和日照綜合感受的指數(shù)。計(jì)算公式為：

K=-（10+10.45-V）（33-T）+8.55S（2）

式（2）中，K為風(fēng)效指數(shù)；T為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均溫度，單位℃；V為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均風(fēng)速，單位m/s；S為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均日照時(shí)數(shù)，單位h/d。

1.3.2 評(píng)價(jià)方法 利用溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)進(jìn)行氣候舒適度評(píng)價(jià)。將全年分為夏半年和冬半年，夏半年為3月21日—9月23日，冬半年為9月24日—翌年3月20日。當(dāng)溫濕指數(shù)與風(fēng)效指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果不一致且評(píng)價(jià)時(shí)段平均風(fēng)速小于3 m/s時(shí)，夏半年使用溫濕指數(shù)，冬半年使用風(fēng)效指數(shù)；當(dāng)評(píng)價(jià)時(shí)段平均風(fēng)速大于3 m/s時(shí)，使用風(fēng)效指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候特征

2.1.1 氣溫特征 圖1為威海市不同地區(qū)一年內(nèi)日均氣溫變化圖，日均氣溫大多為-2～26 ℃，其中最低氣溫分布在1月中旬，最高氣溫分布在7—8月。研究發(fā)現(xiàn)，氣溫為17～28 ℃時(shí)，人體感覺最為舒適。從圖中分析，4月中旬至9月上旬威海市大部分地區(qū)溫度較為舒適。

2.1.2 相對(duì)濕度特征 圖2為威海市不同地區(qū)一年內(nèi)日均相對(duì)濕度變化圖，日均相對(duì)濕度大多為50%～90%，5—8月相對(duì)濕度較高，其余月份較少，且差距不大。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究，在一定的溫度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度對(duì)人體舒適度的影響不大，在溫度較高時(shí)才會(huì)有影響，人體感覺最舒適的相對(duì)濕度范圍是60%～70%。從圖中分析，9月—翌年4月威海市大部分地區(qū)相對(duì)濕度均較為舒適。

2.1.3 風(fēng)速特征 圖3為威海市不同地區(qū)一年內(nèi)日均風(fēng)速變化圖，從圖3中可見威海市不同地區(qū)一年內(nèi)日均風(fēng)速差距較大，主要原因是與所在地的地理位置有關(guān)。日均風(fēng)速最小的在乳山，為2～3 m/s；

日均最大風(fēng)速在成山頭，為5～7 m/s。威海市全年較小日平均風(fēng)速集中在夏季，較大日平均風(fēng)速除成山頭集中在冬季外，其余地區(qū)均集中在春季。風(fēng)冷效應(yīng)會(huì)影響人的冷熱感知，所以風(fēng)速對(duì)人體舒適度的影響較大。從圖3中來看，日平均風(fēng)速較小的乳山相對(duì)平均風(fēng)速較大的成山頭舒適度影響更為積極。

2.2 不同地區(qū)不同等級(jí)人居環(huán)境氣候舒適度日數(shù)分布特征

表2反映了一年當(dāng)中威海市不同地區(qū)不同等級(jí)人居環(huán)境舒適度感覺程度年日數(shù)。從中可以看出，通過各地區(qū)平均氣象要素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算分析得出的全市人居環(huán)境舒適度感覺程度年日數(shù)與不同地區(qū)人居環(huán)境舒適度感覺程度年日數(shù)的平均值基本一致。威海市人居環(huán)境舒適度感覺程度以寒冷為主，一年中超過55%的天數(shù)為寒冷，大部分人感覺很冷，不舒服；一年中超過11.0%的天數(shù)為冷，大部分人感覺偏冷，較不舒服；一年中約有33.7%的天數(shù)為舒適，大部分人感覺舒適；威海全市均沒有熱和悶熱的地區(qū)。

可以明顯發(fā)現(xiàn)，人居環(huán)境舒適度感覺程度為寒冷的日數(shù)越多的地區(qū)，感覺程度為舒適的日數(shù)越少，通過相關(guān)性分析得到相關(guān)系數(shù)為-0.98，具有強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)性。

2.3 不同地區(qū)不同等級(jí)人居環(huán)境氣候舒適度時(shí)間分布變化特征

表3反映了一年當(dāng)中威海市不同地區(qū)不同等級(jí)人居環(huán)境舒適感覺程度時(shí)間分布變化特征。通過分析發(fā)現(xiàn)，威海市人居環(huán)境舒適度感覺程度為寒冷的時(shí)段主要集中在10月下旬至翌年5月上旬，感覺程度為冷的時(shí)段主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬，感覺程度為舒適時(shí)段集中在6月上旬至9月下旬。

3 結(jié)論

威海市人居環(huán)境舒適度等級(jí)劃分僅有1、2、3三級(jí)，感覺程度僅有寒冷、冷和舒適、無熱和悶熱；人居環(huán)境舒適度感覺程度以寒冷為主，一年中超過50%的天數(shù)感覺程度為寒冷，人居環(huán)境舒適度感覺程度為舒適的時(shí)段全年約占1/3；人居環(huán)境舒適度感覺程度為寒冷的日數(shù)和感覺為舒適的日數(shù)呈明顯的負(fù)相關(guān)，感覺程度為寒冷的日數(shù)越多，感覺程度為舒適的日數(shù)越少。

（2）威海市人居環(huán)境舒適度感覺程度為寒冷的時(shí)段跨度最大，主要集中在10月下旬至翌年5月上旬，其中，感覺程度為寒冷時(shí)間最長(zhǎng)的成山頭在春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)均存在；威海市感覺程度為冷的時(shí)段主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬；威海市感覺程度為舒適的時(shí)段集中在6月上旬至9月下旬，其中感覺程度為舒適時(shí)間最長(zhǎng)的在乳山，從5月中旬到10月上旬均有時(shí)段感覺舒適。

（3）威海市不同地區(qū)人居環(huán)境舒適度存在差異的原因和城市所在地區(qū)的地形、距離海洋的距離等有著密切的關(guān)系，在對(duì)整個(gè)威海市的人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程中選取的6個(gè)國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站在全市的分布密度不均勻，導(dǎo)致分析結(jié)果存在一定的誤差。

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Climate Comfort Assessment of Residential Environment in Weihai City

Zhang Hui et al（Rushan Meteorological Bureau， Rushan， Shandong 264500）

Abstract This article uses climate data from six national meteorological observation stations in Weihai City from 1991 to 2020 for a total of 30 years. Based on the 《Climate Comfort Assessment of Human Settlements》 （GB/T 27963—2011）， the climate comfort of human settlements in various regions of Weihai City was classified by calculating the temperature humidity index and wind efficiency index， and using relevant evaluation methods. The results show that the comfort level of the living environment in Weihai City was only three types： cold， cold， and comfortable. Among them， over 55% of the days in a year were cold， mainly concentrated in late October to early May of the following year; More than 11.0% of the days are cold， mainly concentrated in mid May to late May and early October to mid October; About 33.7% of the days were comfortable， mainly concentrated in early June to late September.

Key words Weihai City; Residential environment; Climate comfort; Temperature and humidity index; Wind efficiency index