温州南麂岛旅游季节气候舒适度分析

2012-09-29方晓明叶益平郑海棠王红雷

亚热带农业研究 2012年3期

刘峰，梁艳，方晓明，叶益平，郑海棠，王红雷

(1.浙江省平阳县气象局，浙江平阳 325400;2.浙江省瑞安市气象局，浙江瑞安 325200)

气候舒适度评价研究已有40多年的历史，1966年Terjung[1]提出了气候舒适性指数的概念，1973年Oliver[2]在暴露实验的基础上建立了风寒指数量表，1985年加拿大气象局建立了气候舒适性指数测评的标准[3]。随着旅游业的发展及对环境质量要求的提高，气候舒适度评价日益受到重视。国内外学者就旅游气候舒适度的计算方法提出了许多不同的观点，有表征人体舒适度的各种指数，如温湿指数、炎热指数、风寒指数等[4－7]，还有各要素综合考虑的舒适度计算方法，如神经网络方法、综合舒适度指数法[8－10]。本文主要运用温州市南麂列岛主岛——南麂岛自动气象站2005－2011年4－11月的逐日24 h常规观测资料(温湿风)，采用模糊评判的方法，统计分析温州市南麂岛旅游季节(4－11月)气候舒适度分布情况，总结南麂岛气候舒适度概况，为指导游客做好出行安排，提升景区旅游服务质量等方面提供参考。

1 南麂岛地理位置及气候特征

1.1 研究地概况

南麂列岛位于浙江省温州市东南海域，西距大陆最近点平阳县鳌江港30海里，北离温州市55海里，南至台湾基隆港140海里，东接宽阔的东海大陆架。列岛由52个500 m2以上的岛屿组，数十个明、暗礁及周围海域组成，总面积为201.06 km2，其中陆域面积为11.13 km2，最大岛为南麂岛，面积为7.64 km2。南麂列岛是我国首批5个国家级海洋自然保护区之一，是我国最早加入联合国教科文组织世界生物圈保护网络的海岛，联合国环境开发署生物多样化示范保护区，也是我国目前唯一的岛屿型世界生物圈保护区，2005年被《中国国家地理》杂志评为“中国最美的十大海岛”之一。南麂列岛风光秀丽，区内有1851种海洋生物，各类自然景观180多处，素有“碧海仙山”和“贝藻王国”的美誉。

1.2 气候特征

南麂列岛地处亚热带海域，气候温和湿润，冬暖夏凉，雨水充沛，属于典型的中亚热带海洋性季风气候。岛上降水期主要集中在5－8月，是浙江省海岛中降水量最丰富的地区之一，全年无霜。灾害性天气主要为台风袭击，据气象统计资料，台风影响主要集中在7－10月，且最大风力达到12级以上。由于南麂岛旅游时间段集中在4－11月，因此将温州市南麂岛自动气象站2005－2011年4－11月的逐日24 h常规观测资料(温湿风)作为统计分析的源数据，绘制各月气象要素变化曲线(图1)。由图1可以看出，温度曲线呈抛物线形，月平均温度为15－28℃，其中8月最高，为27.6℃，7月和9月相当，分析原因主要受副热带高压影响，日平均温度较高。相对湿度曲线较为平直，为74% －90%，其中4－8月均超过80%，6月出现最高值，10月达到最低。这可能由于5月和6月属南麂岛梅汛期，多阴雨天气，蒸发量小，9月以后北方冷空气势力增强，少雨干燥天气较前期增多，湿度下降。风速曲线变化幅度不大，而各月2 min平均风速均超过5 m·s－1，9月以后曲线上升，10月达到最大，为9 m·s－1。这与海岛一年四季风速都较大有直接关系。

图1 南麂岛4-11月温湿风逐月变化Fig.1 Monthly variation of temperature，humidity and wind speed from April to November in Nanji Island

2 研究方法

以集合论为基础，利用扎德[11]提出的模糊集合的概念进行气候舒适度评价。在普通集合中，元素X对集合A的隶属关系只有0和1两种情况，而模糊集合则把X对A的隶属程度从0或1扩充为[0，1]这样一个实数闭区间。如果在论域U上，每个元素x都与1个LA(x)相对应，且LA(x)满足0≤ LA(x)≤1，则LA(x)就确定U上的一个模糊子集A，并称LA(x)为A隶属函数，其反映了U中任一元素对模糊子集A的隶属程度[12]。

2.1 舒适度等级划分

夏季气温24℃是人体感觉最舒适的温度，气温升高，人体逐渐感觉不舒适;空气湿度大时，不利于汗液排出与蒸发，妨碍人体的散热过程，当相对湿度为70%时人体感觉最舒适;静风或风速过小，人体热量和汗液难以向大气输送，影响皮肤温度降低，风速过大则影响人们的正常生活，一般认为2 m·s－1是人类感觉最适宜的风速。而海岛上风速比陆地偏大，本文取6 m·s－1(4级)为最适宜指标。因此，可对这3个要素分别建立隶属函数方程[12]:

其中，a=0.0476，b=0.0038，c=0.5634。

根据各因素隶属函数值大小可规定[12]:μ≥0.85 很舒适;0.85 ＞ μ≥0.75 舒适;0.75 ＞ μ≥0.60 较舒适;0.60＞μ不舒适。

2.2 单因素评价

对温度、湿度、风速分别进行模糊评价，给定因素集:U={u1，u2，u3}，其中，u1表示温度、u2表示湿度、u3表示风速。评判集:A={c1，c2，c3，c4}，c1:很舒适;c2:舒适;c3:较舒适;c4:不舒适。

以气温、相对湿度、平均风速为单个因素，建立U到A的单因素评判矩阵R，R中每个元素是U中各因素隶属函数值对应A中各等级的个数在该因素中所占的百分比。

以南麂岛5月份统计资料为例，将5月份平均逐日气象要素代入上述的隶属度方程(1)、(2)、(3)中，即可求出各因素的隶属函数值。再根据舒适度等级划分标准，找出5月份各气象要素属于很舒适、舒适、较舒适、不舒适的次数，分别为 0、2、10、19;0、1、3、27;6、3、8、14，其在 5 月份所占比例分别为 0.000、0.065、0.323、0.613;0.000、0.032、0.097、0.871;0.194、0.097、0.258、0.452，可得出 5 月份南麂岛的单因素评判矩阵为:

2.3 模糊综合评判

从气候条件分析，虽然气温、风速、相对湿度这3个因素对人体舒适度的影响最为敏感，但影响程度并非等同，其作用程度因时因地而异。夏季，人体反应最强烈的因素为气温，风速在蒸发和交换热量方面有重要作用，相对湿度处于较次要地位[13]。因此，需要考虑3个因素的权重分配以综合评判。

陆鼎煌[5]认为，温度、湿度、风速对夏季人体舒适度影响的权重为 0.60、0.20、0.20，用数学的方式可表达为 U 中的一个模糊子集 V，权重分配为:V=(0.60 0.20 0.20)，综合评判[14]运用模型 M=(·，∨)计算B=V·R，其中 B=(b1，b2，…，bm)，bj= ∨ni=1(vi∧rij)(j=1，2，…，m)。

以南麂岛 5 月份的气候资料为例:B=V·R=(0.19，0.1，0.1，0.6)，再进行归一化处理，得 B=(0.19，0.1，0.1，0.61)。

3 结果与分析

3.1 单因素分析

3.1.1 温度运用2.2中的方法求出各地的单因素评判矩阵，将矩阵的第1行单列出来，根据舒适度等级定义中μ值大小分别计算各舒适度等级出现频率，即将南麂岛各月的温度因素进行比较(图2)。由图2可以看出，从温度因素考虑，南麂岛很舒适等级(c1)在6月出现频率最高，达到0.767，其次为10月、9月和7月，其中9月和10月相当，4月、5月、8月和11月出现很舒适频率最低，其频率值为0。舒适等级(c2)在10月出现频率最高，其次为7月，9月、6月和5月次之，4月、8月和11月最低，其频率值为0。较舒适等级(c3)在8月出现频率最高，其次为7月、9月、5月、10月、6月和11月，4月最低，其频率值为0。不舒适等级(c4)曲线与很舒适等级(c1)曲线基本呈轴对称分布，其中4月出现不舒适频率最高，达到1，11月次之，6月则最低。综上分析可以看出，南麂岛在温度上6月最为舒适(包括c1、c2和c3)，未出现不舒适情况。7月和9月中较舒适等级以上出现频率相近，舒适程度较高。10月各等级出现频率基本相同，分布较为平均。8月舒适度等级集中在较舒适程度，舒适程度稍差于10月。5月不舒适频率较高，超过0.6。4月和11月最差，其中4月均为不舒适。这与进入5月以后温度逐渐回暖，8月温度达到最高，11月以后又逐渐下降有关。

图2 南麂岛4-11月逐日温度各舒适度等级出现频率Fig.2 Daily temperature of each comfort level frequency from April to November in Nanji Island

3.1.2 湿度将矩阵的第2行单列出来，即将南麂岛各月的湿度因素进行比较(图3)。由图3可以看出，从湿度因素考虑，南麂岛很舒适程度(c1)在10月出现频率最高，达到0.677，其次为11月，9月和4月次之。5月、6月、7月和8月最低，其频率值仅为0。舒适等级(c2)在9月出现频率最高，其次为11月、10月、4月和5月，其中4月和5月频率相当，6月、7月和8月最低，其频率值为0。较舒适程度(c3)在11月出现频率最高，其次为4月和9月，8月和10月次之，5月、7月和6月最低。不舒适程度(c4)在6月出现频率最高，5月、7月和8月频率也较高，均超过0.8，最后为4月、9月、11月和10月。综上分析可以看出，南麂岛在湿度上10月最为舒适(包括c1、c2和c3)，不舒适出现频率最低，11月舒适度稍差，9月各等级频率相当，差于11月，4月次之，其余月份不舒适等级均较高。分析原因主要由于海岛上相对湿度大于70%的月份较多，并且主要集中在春末至秋初。秋冬季由于冷空气影响次数较前期明显增加，导致低相对湿度出现频率增大，这与相对湿度的月际变化规律(图1)也较为一致。

3.1.3 风速将矩阵的第3行单列出来，即将南麂岛各月的风速因素进行比较(图4)。由图4可以看出，从风速因素考虑，南麂岛很舒适等级(c1)在4月出现频率最高，达到0.467，最低为10月，其余月份较为平均，基本维持在0.2附近。舒适程度(c2)在4月出现频率最高，8月和9月次之，其余月份频率均小于0.1。较舒适程度(c3)在5月份出现频率最高，其次为8月，4月、7月、9月和11月频率相当，均超过0.1，最低为10月。不舒适程度(c4)在10月出现频率最高，达到0.968，其次为6月、9月、11月和7月，各月频率均超过0.5，最后为5月、8月和4月。综上分析可以看出，南麂岛在风速上各月出现不舒适概率均较高，其中4月最为舒适(包括c1、c2和c3)，不舒适出现频率最低，10月不舒适出现最高，其余月份舒适度等级频率分布情况类似，舒适度程度相当。分析原因主要由于海岛上风速一年四季都较大，大风也常有发生，不舒适概率每月都可能出现。特别是在春末和秋季期间冷空气南下逐渐活跃和夏季受热带气旋影响较多，这均能导致大风出现次数增大，影响高舒适度等级出现。

3.2 模糊综合评判

根据模糊评判定义计算各月的舒适度状况并进行比较(图5)。综合考虑温湿风3个因素发现，南麂岛很舒适等级(c1)在6月出现频率最高，达到0.58，其次为10月和9月，其余月份出现频率均小于0.2。舒适程度(c2)在10月出现频率最高，其次为7月，其余月份出现频率均小于0.2。较舒适程度(c3)在7月份出现频率最高，其次为8月和9月，其余月份均小于0.2。不舒适程度(c4)在5月出现频率最高，其次为4 月和11 月(超过0.5)，8 月和9 月(超过0.2)，7 月则最低。

为便于综合分析，分别计算各月c1+c2+c3值，即较舒适等级以上出现频率，得出南麂岛在7月最为舒适，频率高达0.95，其次为9月和6月，之后为10月和8月，这些月份较舒适等级以上出现频率均超过0.7。4月和11月相当，最低为5月，仅为0.39。因此，综合因素舒适度排序为7月＞9月＞6月＞10月＞8月＞4月/11月＞5月，其中结合图5可以看出，6月出现很舒适频率最高，7月不舒适频率最低，9月舒适度等级分布特点介于6、7月之间，也较为舒适。另外南麂岛旅游集中在夏季，因此在此期间人体感知最敏感的是温度，方法中温度因素在综合评判中占60%，可以简单地用温度因素来代替气象因素评价南麂岛旅游气候舒适度，这也是平时大众使用的最简单的方法。究其原因，一是各要素在决定舒适度程度方面所占的比重不一样，比重大的因素表现较为突出;二是某区域的气象要素在月际变化上差异性较大的以温度较为明显。

图5 南麂岛4-11月气候舒适度综合评价Fig.5 The climate comfort comprehensive evaluation from April to November in Nanji Island

3.3 南麂岛旅游季节气候资源劣势分析

4－11月是南麂岛的旅游季节，其中7－9月海上热带气旋活动频繁。南麂岛作为浙江省最南端的一个海岛，发生台风时，岛上风雨肆虐，沿海风力常达10级(日极大风速24.5 m·s－1)以上，极易使游客感到不适，以大沙岙沙滩为一大特色的旅游项目也会因安全考虑而临时关闭，影响游客观光游览效果。因此，出现台风这种极端灾害性天气时南麂岛旅游气候舒适度可以直接归入到不舒适一类。

4 结论

(1)从单因素舒适度方面，温度上南麂岛6月最为舒适，7月和9月中较舒适等级以上出现频率相近，舒适程度较高，4月和11月最差，这与进入5月以后温度逐渐回暖，8月温度达到最高，11月以后又逐渐下降有关。湿度上10月最为舒适，11月舒适度稍差，其次为4月，其余月份不舒适等级均较高，主要由于海岛上春末至秋初相对湿度较大，秋冬季冷空气影响次数较前期明显增加，导致低相对湿度出现频率增大。在风速上各月出现不舒适概率均较高，其中4月最为舒适，10月不舒适出现最高，其余月份舒适度等级频率分布情况类似，舒适度程度相当，由于海岛上风速一年四季都较大，大风也常有发生，不舒适概率每月都有可能出现。

(2)运用模糊评判方法算出南麂岛夏秋季旅游气候综合舒适度，得出综合因素舒适度排序为7月＞9月＞6月＞10月＞8月＞4月/11月＞5月，其中6月出现很舒适频率最高，7月不舒适频率最低。由于夏季人体感知最敏感的是温度，因此日常可简单地用温度因素来代替评价旅游气候舒适度情况。另外由于南麂海岛常受台风影响，那么在影响期无论温湿风条件是否满足各类舒适度评判范围，其旅游气候舒适度均定为不舒适。

(3)在分析过程中也存在一些不足，如人体最舒适温湿风取值的问题，所取数值出自环境卫生学，对海岛常年风速较大这一特征考虑临界值为6 m·s－1，这需进一步统计论证。评判所用资料温度因素为每日的平均温度，未将最高、最低气温考虑在内。文中将气象因子作为影响旅游气候舒适度的单一因素，除此之外，如旅游地的硬件建设、避暑设施等，都会在一定程度上影响局地气象条件，改变该地的舒适程度。

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