北碚区近50年人体舒适度变化特征分析

吉 莉，李家启 ，李 强

（重庆市北碚区气象局，重庆 400700）

IPCC第四次气候变化评价报告［1］指出，在最近100年（1906年－2005年）全球地表温度上升了0.74℃。随着全球气候的变暖，国民经济的快速发展，人民对生活质量要求不断的提高，“人体舒适度指数”作为气象部门拓展气象服务的一项重要内容应运而生。人体舒适度指数是结合温度、湿度、风等气象要素对人体综合作用，表征人体在大气环境中舒适与否。人体舒适度指数不仅提示人们可以根据天气的变化，来调节自身生理及适应冷暖环境，以及防范天气冷热突变，也便于人们了解在多变的天气下身体的舒适程度，预防由某些天气造成的人体不舒适而导致的疾病等。

国内关于人体舒适度指数的研究主要是从20世纪90年代开始，如：李秋、钱妙芬等应用于旅游气候资源评价以及人体舒适度区域特征研究［2－4］；陈雪等认为城市温度的增加对城市中居民的居住感受和生活也产生了很大影响，热不舒适日数增多，冷不舒适日数减少，高温现象加剧［5－9］；刘文平、于庚康［10－11］分析气象因子与人体舒适度指数关系等研究。但是目前关于重庆地区的人体舒适度研究较少，本文主要是在宜居北碚的大背景下对北碚区近50年的人体舒适度进行分析研究，为北碚区委区府打造“宜居北碚”提供科学依据，为人们的生活提供参考。

1 资料来源和方法

1.1 资料来源

通过对北碚地区的（1961～2010年）的气温、湿度、风速等气候资料分析。

1.2 方法

在进行统计分析时，所用方法主要为气象中常用的数理统计、小波分析、EOF分析等方法。根据重庆的气候特点，选取3～5月代表春季，6～8月代表夏季，9～11月代表秋季，12月至翌年2月代表冬季。利用线性拟合方法对人体舒适度指数进行年、季趋势变化分析；运用 Mann－Kendal突变检验对年、季的舒适天数进行突变检验。人体舒适度指数的公式采用文献［11］，舒适度等级划分则按照中国气象局规定的统一标准，采用9级分类法（见表1）。级别的绝对值越大，则人感觉越不舒适；越小，则人感觉越舒适。

式中t为温度（单位：℃），Rh为湿度（单位：%），v为风速（单位：m／s）。

表1 人体舒适度指数等级划分

2 舒适度指数变化特征分析

2.1 舒适度指数变化趋势分析

对1961～2010年人体舒适度指数进行统计分析，绘制年、季人体舒适度指数趋势变化图（图1），并求解其一元回归方程（表2）。

图1 北碚舒适度指数逐年（季）变化图

由图1可知，近50年来，北碚年、季人体舒适度指数随时间呈现线性增加趋势。由表2给出的统计结果看，平均增长率为0.45／10 a，人体舒适度指数增加了2.24／a，通过了α＝0.001的显著性检验。从各季节变化趋势来看，都呈现了不同程度的增长趋势。其中秋季增长幅度最大，达0.8／10 a，其次是春、冬两季，增长幅度达0.36／10 a、0.34／10 a，通过α＝0.10的显著性检验，但未通过α＝0.05显著性检验。夏季增长幅度最小为0.25／10 a，未通过显著性检验。

表2 1961－2010年年、季人体舒适度指数线性拟合方程及相关系数

2.2 北碚舒适度指数月分析

根据表1人体舒适度指数等级划分表，得出北碚气候舒适度逐月分布图（图2）。

图2 北碚气候舒适度逐月分布

由图2可知，北碚气候舒适度1月为－3级，人体感觉冷；2月，12月为－2级，人体感觉“凉”；3月、11月－1级，人体感觉“凉爽”；4月、10月0级，人体感觉舒适；5月、9月1级，温暖；6月2级，“热”；7月、8月3级，“炎热”。其中1月指数为最小值，7月、8月达到舒适度指数的最大值，为最不舒适的时期，3月、4月、5月、9月、10月、11月6个月具有最舒适的气候。

2.3 舒适天数变化趋势突变检验

利用Mann－Kendal方法检验1961～2010年全年舒适度天数及季节舒适度天数序列的突变状况。图中平滑实线为人体舒适天数的顺序统计曲线（UF），虚线为人体舒适天数的逆序统计曲线（UB），并给出显著性水平：α＝0.05，信度线为＋（－）2.00（2条直线）。若平滑实线或虚线的值大于0，则表明序列呈增加趋势，小于0则表明呈减少趋势。当他们超过信度线则表明趋势明显。如两条统计线在信度线之间出现交汇点，则交点对应的时刻为突变开始时间。在图3 a中，年人体舒适度天数第1次突变在1985年，突变趋势为减少趋势，但到了1986年表现为略有增加趋势。第2次突变在1989年。

在图3 b、3 e中，在信度线内存在多个交点，说明春季和冬季人体舒适度天数存在明显的突变现象。其中春季第1次突变在1968年，突变趋势为减少趋势；第2次突变在1971年，呈增加趋势；20世纪80年代和21世纪初为突变发生比较频繁的时期。由UF曲线可见，北碚地区春季人体舒适天数在20世纪70年代开始一直呈增加趋势，80年代开始人体舒适天数呈明显的减少趋势，80年代末到90年代初出现了短暂的增加趋势之后就又呈明显的减少趋势。冬季的突变点主要在20世纪60年代及21世纪初，特别是2006年后冬季人体舒适度天数呈增加趋势，由于UF曲线未超过2.00线，因此这种增加趋势未通过α＝0.05的显著性检验，增加趋势不明显。

在图3 c、3 d中，北碚夏季人体舒适天数在20世纪60年中期增加趋势明显超过了信度线，之后就呈减少趋势，到70年代初期又再次呈增加趋势，直到1983年达到峰值之后就呈减少趋势；北碚夏季、秋季人体舒适天数突变点主要是出现在21世纪初。

2.4 人体舒适度指数影响因子相关性分析

图3 1961－2010年人体舒适度天数M－K检验

由于气温、湿度、风速与人体舒适度指数存在显著的相关关系，而且各个影响因子之间还存在着相互作用的关系。因此，对人体舒适度指数的相关因子进行相关系数的分析。通过表3可知，人体舒适度指数与气温存在显著的正相关关系（通过了0.01检验）与风、湿度存在负相关关系，其中与风的相关系数通过了0.01检验。这就说明了气温对人体舒适度指数的正影响最大，湿度和风速对人体舒适度指数的最终影响是通过气温起负作用。与文献［10］通过通径分析法的结果一致。

表3 人体舒适度指数与各个因子的相关系数

3 结论

利用北碚近50年来的逐日气象资料，对北碚地区人体舒适度指数进行了趋势变化分析，研究结果表明：

（1）1961～2010年，北碚地区年人体舒适度指数呈现显著的上升趋势，线性趋势达到了2.24／a，通过了0.001的显著性检验。4个季节都呈现了不同程度的增长趋势，其中秋季增长幅度最大，达0.8／10 a，其次是春、冬两季，增长幅度达0.36／10 a，0.34／10 a，夏季增长幅度最小为0.25／10 a，除秋季通过了0.05的显著性检验，其他季节均未通过显著性检验。

（2）结合人体舒适度指数计算公式及指数标准划分得出北碚3～5月，9～11月为舒适季节。

（3）利用 Mann－Kendal方法检验1961～2010年全年舒适度天数及季节舒适度天数序列的突变状况。年、四季人体舒适度天数突变趋势为减少趋势，其中春季和冬季人体舒适度天数存在明显的突变现象 ，但未通过信度检验。北碚夏季、秋季人体舒适天数突变点主要是出现在21世纪初。

（4）人体舒适度指数与气温存在显著的正相关关系，与风速、湿度存在负相关关系。气温对人体舒适度指数的正影响最大，湿度和风速对人体舒适度指数的最终影响是通过气温起负作用。

［1］IPCC.政府间气候变化专门委员会第四次评估报告［R］.日内瓦 ：IPCC，2007.

［2］李 秋，仲桂清.环渤海地区旅游气候资源评价［J］.干旱区资源与环境，2005，19（2）：149－153.

［3］钱妙芬，叶 梅.旅游气候宜人度评价方法研究［J］.成都气象学院学报，1996，11（3）：128－134.

［4］高爱仙.三明市旅游气候资源评价及其利用［J］.三明高等专科学校学报，2004，21（4）：83－87.

［5］范业正，郭来喜.中国海滨旅游地气候适宜性评价［J］.自然资源学报，1998，13（4）：304－311.

［6］黄 静.天气舒适度的分析和应用［J］.气象，2001，27（11）：47－51.

［7］陈 雪，孙小明，赵听奕，等.近三十年北京地区人居气候舒适度变化研究［J］.干旱区资源与环境，2009，23（1）：71－76.

［8］张秀丽，孙 燕.近50a北京人居环境中气候因子的变化特征［J］.南京气象学院学报，2007，30（4）：519－523.

［9］张德山，邓长菊，尤焕苓，等.北京地区中暑气象指数预报与服务［J］.气象科技，2005，33（6）：574－576.

［10］刘文平，刘月丽，安 炜，等.山西省近48a来人体舒适度变化分析［J］.干旱区资源与环境，2010，25（3）92－95.

［11］于庚康，徐 敏，于 堃，等.近30年江苏人体舒适度指数变化特征分析［J］.气象，2011，37（9）：1 145－1 150.