天长市人体舒适度气候特征变化分析

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　　摘  要：人体舒适度与气候特征变化存在着显著关联，但其具体数值指标因不同地域需具体分析。该文利用天长市1957—2014年逐月平均气温、相对湿度、风速、日照时数等气象资料，计算得出天长市各月的温湿指数、风寒指数和着衣指数值，并按温湿指数和风寒指数的人体感觉程度综合划分人体舒适度等级，得出天长市人体舒适度气候特征，为研究人们工作、生活的心态、情绪及地方旅游业等产业的发展提供公共气象服务支持。
　　关键词：温湿指数;风寒指数;人体舒适度;特征变化
　　中图分类号 P42 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）06-0119-04
　　Abstract：It has significant correlation between human body comfort degree and climate characteristics change，but the specific numerical index for different regions is the need for specific analysis.This article is based on the meteorological data of the monthly average air temperature，relative humidity，wind speed and sunshine hours from 1957 to 2014 in Tianchang，and get the values of temperature humidity by calculation formula.According to the feeling degree of human body of temperature humidity index and wind chill index to divide human body comfort degree level，it is concluded that human body comfort degree change of climate characteristics in Tianchang，it provides support for people’s work，life attitude，emotion and the development of local tourism and other industries from the public meteorological services.
　　Key words：THI;WCI;Human body comfort degree;Characteristics change
　　人体舒适度作为评判人体舒适感和旅游气候资源的重要标准，用来定量表征气候对人的适宜程度，它以人类机体与近地大气之间的热交换原理为基础，从气象角度评价人类在不同天气条件下舒适感的一项生物气象指标。众多学者对人体舒适度的概念都有不同的界定，例如胡毅等认为人体舒适度就是用来表示人体对气温、湿度、风等气象因子综合效应的一种反映指标。在生产力高度发展的今天，控制局部小气候的能力有了极大的提高，因此，在环境气象的有关研究及天气预报的基础上进行温湿指数、风寒指数、着衣指数等预报，可以为公众掌握人体舒适度信息提供参考，对研究人们的工作、生活、心态、情绪及旅游等产业的发展提供公共气象服支持。
　　天长市位于安徽省东部，属“南京1小时”都市圈。地势由西南向东北倾斜，西南部丘陵起伏，东北部多平原，濒临高邮湖，素有“安徽东大门”之称。属北亚热带季风气候，四季分明、气候温和、雨量适中，具有夏季高温多雨、春季气温多变、秋季秋高气爽、冬季温和少雨的气候特点。适宜的气候条件不仅具有特殊的景观，还可增添和开发富有特色的旅游内容，拓展旅游活动的时空分布。
　　1 资料来源与指标体系构建
　　1.1 资料来源 本文资料选自天长市国家气象观测站1957—2014年的月平均气温、相对湿度、风速和日照时数等观测资料，由于气象资料时间序列长，空间分布较均匀，具有较好的代表性，能满足研究需要。
　　1.2 指标体系 采用温湿指数（THI）和风寒指数（WCI）及着衣指数（ICL）的分级标准，应用相关统计方法分析天长市58年来的气候特征变化对人体舒适度的影响。
　　1.2.1 THI 温湿指数（THI）是指通过湿度与温度的综合作用来反映人体与周围环境之间的热量交换，即为有效温度，是人类气候感受的第一指标，其物理意义是湿度订正之后的温度。计算公式为：THI=1.8t+32-0.55（1-f）（1.8t-26），式中：t为温度（℃），f为相对湿度（%）。
　　1.2.2 WCI 风寒指数（WCI）表征的是不同环境下风速与气温、阳光对裸露人体的影响，其物理意义是指皮肤温度为33℃时，体表单位面积的散热量，是既考虑体表的散热也考虑到太阳辐射后人体的增热，它反映体表与周围环境之間的热交换（正值为吸热，负值为散热）。根据多次实验，计算公式为：WCI=-（10[v]+10.45-v）（33-t）+8.55s，式中v为平均风速（m·s-1），t为温度（℃），s为日照时数（h/d）。
　　1.2.3 ICL 着衣指数（ICL）由澳大利亚学者Freitas提出，考虑到人们通过穿衣来改变气候带来的不舒适情况，该模型在实际研究中得到广泛应用。计算公式为：ICL=（33-t）/0.155h-（h+αrcosα）/[（0.62+19[v]）×h]式中：t为气温（℃）;h为人体代谢率的75%，文中取轻活动量下的代谢率，此时h=87w·m-2;a为人体对太阳辐射的吸收情况，文中取0.06;r为垂直阳光的单位面积土地所接收的太阳辐射（w.m-2）;α为太阳高度角，取平均状况，设纬度为β，夏季各地太阳高度角为90-β+23°26′，冬季太阳高度角为90-β-23°26′，春秋太阳高度角为90-β;v为风速（m·s-1）。温湿指数（THI）、风寒指数（WCI）及着衣指数（ICL）的分级标准见表1。 　　1.3 人体舒适度等级划分 综合分析评价人体舒适度方法选用目前比较常用的气候生理指标方法，即温湿指数（THI）和风寒指数（WCI）的组合。这种方法表示相应气象条件下的人体感应，分为冷、凉、舒适、舒凉、舒暖、暖、热7个舒适度等级，分别用A、B、C、D、E、F、G表示，这种人体舒适度的分级方法贴近人们对环境温湿度的真实感受，使人们能够从感性上认识天气状况，以达到人体舒适度变化趋势分析的目的，即方便公众日常生活及旅行，甚至对节约能源、提高工作效率也有着重要意义。根据表1温湿指数（THI）和风寒指数（WCI）的人体感觉程度组合后可以综合得人体舒适度等级划分方法（表2）：热：只要 THI和WCI中有一项含有“热”字;暖：THI和WCI分别为“暖”;舒暖：THI为“舒适”且WCI为“暖”;舒适：THI和WCI均为“舒适”;舒凉：THI为“舒适”且WCI为“凉”;凉：THI和WCI均为“凉”;冷：只要THI和WCI中有一项含有“冷”。
　　2 人体舒适度气候特征变化分析
　　2.1 气候特征 月均温、相对湿度、风速、日照是影响人体舒适度指数的4个基本要素。为了深入了解天长市人体舒适度气候的特征变化，本文分别对以上4个主要气象要素进行特征分析。
　　2.1.1 温度 温度是影响人体的首要气候因素，炎热和寒冷都会使人感到不舒适。从3个时期月均温变化对比（图1）中可以发现，随着时间的推移，除第2期7—8月份比第1期略有下降外，月均温总体呈升高趋势，但各月升高幅度不同，其中第2期相较于第1期，升温幅度最大的月份依次为2月、5月、1月及11月，均超过0.5℃;第3期相较于前2期，升温更加明显，除1月、9月和12月升温在0.5℃以下外，其他月份升温在幅度在0.7～1.3℃不等，升温幅度在1.1℃以上的月份有5个，分别是5月、4月、3月、11月和10月。可以看出，升温幅度最大的月份分布在冷应力导致不舒适的1月、2月、3月、4月、5月、10月、11月，温度的升高会使得这些月份舒适度指数值增高，而在热应力导致不舒适的月份升温幅度较低，没有引起舒适度指数的下降。
　　2.1.2 湿度 高温时相对湿度过大会加重热的感觉，低温时相对湿度过大会加重寒冷程度。由图2可知，天长市3个时期月平均相对湿度总体呈下降趋势，且第3期下降明显。第2期相比于第1期，除6、7、8月这3个月有所升高外，其他月份均呈下降趋势，第3期月平均相对湿度均明显小于第1、第2期，相对湿度的这种年际变化对于人体舒适度指数的提高有促进作用。
　　2.1.3 风速 炎热的季节风会加强热传导和对流，增强散热，但寒冷的时候大风会使低温感觉加剧。从图3来看，随着时间的推移，月平均风速呈逐年下降趋势，后1期均明显小于前1期，第3期相比前2期月平均风速下降尤为显著，1—6月份下降幅度普遍比较大，下降幅度最大的月份是3月和4月。由此可见，风速的这种减小趋势，在夏季对人体舒适度有负贡献，在冬季则有利于提高人体舒适度。
　　2.1.4 日照 日照是影响人体舒适度的主要气象要素之一，在夏季日照时数越长越能加剧人体的不舒适感觉，在冬季日照时数的增加则能明显提高人体舒适度。由图4可以看出，6、7、8、9月这4个月日照时数随着年际的分布呈下降趋势，这4月正是天长地区天气炎热的时节，日照时数的减少，对人体舒适度的提高有正贡献。3、4、5月这3个月日照时数则呈增加趋势，其他月份变化不显著，总体来看，天长地区日照时数的变化趋势对人体舒适度的提高同样有促进作用。
　　2.2 人体舒适度 气候要素的变化是导致人体舒适度变化的根本原因，由于气候体现的是一种长期现象，我们将2004—2014年10年作为对比期，将1957—1980年的24年与1981—2003年的23年分别作为基准期，来探寻天长市人体舒适度气候年际变化特征，将3个时期各月份的气候要素值进行平均进而计算出其人体舒适度指数与等级，结果见表3。从表3可以看出，天长市人体舒适度指数在1957—1980年、1981—2003年、2004—2014年3个时期的变化特征见表1，为了表述方便我们依次将3个时期称之为第1期、第2期、第3期。由表1可知，从第1期到第3期，舒适度等级，除10月份第3期由第1、第2期的D级变为E级外，其他保持不变，但是指数值有所变化，总体来看，温湿指数变化幅度较小，除第2期的7月和8月有所回落外，其他月份随着时间的推移，呈微弱增加趋势;相比温湿指数，风寒指数变化明显，除第2期的6、7、8月这3个月相比于第1期有所减小外，其他月份均呈逐年增加趋势。总体来看，全年舒适度指数值在近10年有增加趋势，风寒指数值随着时间的推移在增大，各月舒适性均有不程度的提高，且寒冷季节舒适性的变化明显大于炎热季节。另外，天长地区人体舒适度呈2个极端分布，冬夏2季时间最长，11月至次年3月人体感觉冷，6—9月份人体感觉热，时间最长，春秋季短暂，4、5、10月这3个月人体感觉最为舒适。
　　3 结论与讨论
　　（1）从温湿指数变化情况来看，天长市指数值分布在38～80，但人体感觉极冷的月份极少，仅1957—1980年的1月份;没有人体感觉极闷热的月份。从风寒指数来看，全年指数值分布在-61～-750，人体感觉从暖热到凉，无炎热、热、冷凉、冷、酷冷5个等级。
　　（2）天长市各月人体舒适度主要是“冷”、“热”、“舒适”和“舒暖”4个类型。有5个月份感觉冷，分别为11、12月至次年3月，占全年的42%;有4个月人体感觉热，分别为6、7、8、9月，占全年的33%，其次是春季4—5月人体感觉为“舒适”和“舒暖”，秋季最为短暂，仅10月人体感觉“舒适”。
　　（3）月均温、相对湿度、风速、日照随年际的变化，对人体舒适度的提高总体有促进作用，尤其是相对湿度和风速逐月均减小的趋势，对冬季人体舒适度的提高贡献最大。
　　（4）天长市四季分明，冬夏2季时间长，春秋季短暂，冬冷夏热，但极端严寒和酷热少，人体舒适度总体较高，對健康较为有利，气候特征显示比较适宜居住和发展旅游业。 　　（5）天长市特殊的地理条件，研究其人体舒适度气候特征变化，对周边及其他地区具有一定的借鉴与参考意义。
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　　（責编：张宏民）
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