广西壮族自治区气候舒适度分析与评价

2018-01-09郑燕清傅志军薛甜甜

湖北农业科学 2017年23期

郑燕清+傅志军+薛甜甜

摘要：根据广西壮族自治区22个台站1960-2015年气象数据，采用温湿指数、风效指数、着衣指数及综合舒适度指数等4个气候舒适度评价模型，计算得到其各月舒适度等级值、时段与年综合舒适度指数，在此基础上通过GIS空间插值得到广西地区综合舒适度指数空间分布图，并对气候舒适度的稀缺性进行了分析。结果表明，广西的气候舒适期长度多在4～5个月，主要在冬半年；空间分布上，广西各地区的综合舒适度指数差异不大，呈由西北向东南递减的趋势；广西中南部地区的气候舒适期以冬季适宜型为主，具有较高的稀缺性。

关键词：气候舒适度；评价；舒适度指数；广西壮族自治区

中图分类号：P49 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）23-4497-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.019

Abstract： According to the weather data of 22 stations in Guangxi Zhuang Autonomous Region from 1960 to 2015， four climate comfort evaluation models， including the temperature-humidity index， index of wind effect， index of clothing and comprehensive comfort index， were used to calculate the comfort level and time of each month and annual comprehensive comfort index. Based on this， the spatial distribution of comprehensive comfort in Guangxi area was obtained by GIS spatial interpolation， and the scarcity of climate comfortableness was analyzed. The results show that the climate comfort period in Guangxi is more than 4 to 5 months， mainly in the winter half year. The spatial distribution of the comprehensive comfort index in Guangxi is not significant， which is decreasing from northwest to southeast. The climate comfort period in the southern region is dominated by winter， and it has high scarcity.

Key words： climate comfortableness； evaluation； comfort index； Guangxi Zhuang Autonomous Region

气候舒适度是评价一个地区气候条件、指导外出活动的重要依据。气候舒适度有多种称谓，如气候宜人性、人居气候舒适度或旅游气候舒适度等。气候舒适度是气温、日照、风速、湿度等多种体感要素在气象视角下的综合反映，是对气候资源进行横向比较与科学评判的重要指标之一[1]。现今人类比以往任何时候都希望了解正在变化的星球，而气候的适宜性因直接被人体感知而日益受到公众重视。有关气候舒适度的研究已有近百年的历史[2]。20世纪20年代，Houghton等[3]通过室内人体感知试验，提出等舒适线和有效温度指数概念，当时其考虑要素仅包括气温和湿度，但由此开启了采用针对性经验模型对气候舒适度进行基于统计结果的定量化评价的序幕；1966年，气候舒适性指数（Climate comfortable index）的概念由Terjung正式提出[4]。随着研究的深入，综合考虑地理纬度、空气温度、湿度、太阳辐射、风速和衣着等因素的具有普适性的模型被相继提出[5]，如有效温度指数、湿球黑球温度指数、不舒适指数、着衣指数等，并被广泛应用于工作环境的医学检验、城市规划设计、气象风险评价、旅游气候资源评估等领域。

采用多种气候舒适度评价指数的综合舒适度评价模型能够较为全面、真实的反映一个地区的实际气候适宜性状况，在地区旅游气候资源开发指导等方面具有较强的参考价值。旅游活动具有季节性特征，受气候因素影响较大。一个地方的气候舒适性及其持续期长短直接影响旅游时间的长短和游客旅游目的地的选择，甚至影响人们对地方的地理认知与判断。科学定量地研究广西壮族自治区（简称广西）的气候舒适性是准确认识广西各地气候适宜性差异的必然选择。同时这种认识也有利于指导游客合理规划时间行程，更为旅游经营管理部门整合地区旅游资源、合理开发提供必要参考。

1 研究区概况、数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

广西地处中国西南边陲，云贵高原东南边缘，是西部大开发前沿和当前国家“一带一路”战略的重要节点和通道。位于20°54′-26°23′N、104°26′-112°04′E，与云南、贵州、广东等省相邻。石灰岩广布，再加之南亚热带季风气候所带来的丰沛降雨，形成大量姿态万千、风光旖旎的峰丛、峰林、溶洞等喀斯特景观，构成了广西自然旅游资源的主体。

1.2 数据来源

所涉及的气象资料来源于经过质量控制的中国气象数据网（http：//data.cma.cn）中的中国地面气候资料月值数据集，包括广西22个气象站點，1960年1月至2015年12月，共计55年的月平均气温、相对湿度、风速和日照时间数据。其中，少许站点存在部分月份值缺测情况，融安站1968年2月数据及凤山站1997年7月的平均风速数据缺测，本研究采用5年移动平均法对缺测数据予以补值。

1.3 研究方法

温湿指数（THI，Temperature-humidity index）[6]、风效指数（WEI，Index of wind effect）[7]和穿衣指数（ICL，Index of clothing）[8]以其准确性和可计算性而在气候舒适度评价中得到广泛的应用[9-11]，因此选取这3项指标对云贵地区的气候舒适度进行分析，其等级分级标准、对应的人体感觉及评分赋值[12]见表1。

1）温湿指数。又称有效温度，表征温暖环境下，温度和湿度的组合对人体热交换的影响，是人体气候感知的首要指标。计算式为：

THI=（1.8t+32）-0.55（1-f）×（1.8t-26）（1）

式中，THI为温湿指数；t为摄氏气温（℃）；f为相对湿度（%）。

2）风效指数。由风寒指数（WCI，Wind chill index）发展而来。反映在寒冷环境下，气温与风速通过对人体散热率的作用而影响人体舒适感。其计算公式为：

WEI=-（10■+10.45-V）（33-t）+8.55·S （2）

式中，WEI为风效指数；V为风速（m/s）；t为摄氏气温（℃）；S为日照时间（h/d）。

3）着衣指数。在前两个评价模型的基础上进一步考虑在实际环境中衣着对人气候舒适感的影响，是对人用衣着保持体温平衡概念模型的量化。计算公式为：

ICL=■-■ （3）

式中，ICL为着衣指数；t为摄氏气温（℃）；H代表人体代谢率的75%（W/m2），本研究取87 W/m2；a 表示人体衣着对太阳辐射的吸收状况，其大小与衣料反照率、人体姿势以及太阳辐射状况有关，本研究取0.06，这是a的最大值，对应于黑色衣料；R为太阳常数（W/m2），本研究取1 367 W/m2；α表示地區的太阳高度角，在此，太阳直射点纬度统一取平均状况，春秋季0°，冬夏季23°26′；V为风速（m/s）。

4）综合舒适度评价模型。参考刘清春等[13]与马丽君等[14]提出的气候舒适度综合评价方法，采用专家打分和层次分析法对温湿指数、风效指数和着衣指数进行加权综合，得出气候舒适度综合评价模型，计算公式为：

C=0.6XTHI+0.3CXWEI+0.1XICL （4）

式中，XTHI、XWEI和XICL分别为温湿指数、风效指数和着衣指数的分级赋值；0.6、0.3、0.1为各分指数的权系数。其中，7≤C≤9时为舒适；5≤C<7时为较舒适；3

2 结果与分析

2.1 月气候舒适度指数分析

根据综合舒适度指数评价模型对广西22个站点的各月平均综合气候舒适度进行计算并进行舒适度等级划分，结果如表2所示。

从部分要素出发的3个气候舒适度评价指数，经过组合，刻画出广西各地不同的气候舒适度。结果显示，广西地区的气候适宜期可达4～5个月，适宜气候年内持续时间较长，自北向南，广西各地气候舒适月份的年内分布呈现有规律的变化，舒适期分布表现出较为明显的纬度地带性。北部的桂林、河池、柳州、贺州等地气候舒适期多分布在3-4月和10-11月，其中河池和凤山在2月就已进入舒适期；中部地区，那坡至梧州一线，适宜期主要分布在2-3月及11-12月；南宁以南的桂南地区舒适期则从11月持续到次年3月，长且连续。较舒适月份的分布上，中北部地区主要在1-2月、5月、10月和12月，南部地区则集中分布在4月和10月，而那坡、靖西等地5-9月都较为舒适。较不舒适月份主要分布在5-9月，盛夏时节则多为不舒适月份，人体感觉闷热，且随着纬度的降低，不适宜月数量逐渐增加，至钦州、北海等北部湾地区，整个夏季都为不适宜，户外活动需要注意防暑防晒。桂林、蒙山等东北部山区以及处于云贵高原边缘的西北部地区由于海拔和纬度都较高，较其他地区凉爽，全年无不舒适期。

2.2 年综合气候舒适度的空间分布

使用ArcGIS软件的Kriging插值功能，对由月综合舒适度指数求和得到的年综合舒适度指数进行空间栅格可视化处理，得到广西气候综合舒适度指数的空间分布状况（图1）。由图1可直观看到广西各地年综合气候舒适度指数的空间差异，即舒适度指数大致由西北向东南递减，但各地指数差异不是太大，大部分地区集中在65～70。龙州地区的指数为64.2，为全区最低值；最高值出现在云贵高原边缘的靖西，达78.4。

2.3 气候舒适度稀缺性评价

适宜期越长，代表一个地区适宜户外活动的时间越充分，发展户外相关产业的气候条件愈优越，这是以往的气候舒适度评价的着力点。但现实中由于气候适宜期所处时段的稀缺性而带来的稀缺价值却往往被人们忽略，而这又是一个相当重要的评价指标。例如海南岛，由于稀缺的热带滨海资源而成为冬季旅游市场的“宠儿”，而金秋时节全国大部分地区适宜的气候则起到了稀释客流的作用。因此，在一定区域范围内，越少的舒适月份稀缺价值越高，越具有“市场竞争力”。

参考丛晓男等[15]对中国363个地级以上行政区的气候舒适度进行的测定结果可知，中国的气候舒适类型可分为冬适型、夏适型和春秋适型3类，春秋季气候适宜的地区最多，冬适型地区占比最少。意即在中国，冬季气候适宜的地区最为稀缺，稀缺价值最高。广西地区的气候适宜期分布在冬半年，南宁以南地区更是从11月持续到翌年3月，长且连续，从全国来看具备极高的稀缺性，发展冬季反季旅游产业的气候条件得天独厚。然而长期以来，“桂林山水甲天下”的美誉让以雄奇秀险著称的桂林山水蜚声海内外，却也形成了对广西其他旅游目的地的严重遮蔽，造成在国内旅游市场中只知桂林，不知广西的窘境。而从广西气候适宜期分布期看，桂林地区与其他地区并不完全重合，且桂中南地区的气候适宜期较桂林更长，也更具有稀缺性。因此，广西在旅游发展战略上应充分发挥桂中南地区在气候资源上的稀缺价值，抓住冬季旅游的消费需求，大力宣传，积极引导，大力发展避寒、休闲特色旅游，从之前的单极发展向多级发展转变，形成立体式开发格局。

3 小结与讨论

广西地区的气候舒适期较长，主要分布在冬半年，长度多介于4～5个月，没有短舒适期（1～3个月），长舒适期（6个月以上）的地区只有靖西一个。夏季普遍不适宜。从综合气候舒适度指数空间分布来看，广西地区大部分地区综合舒适度指数都比较高，地区差异不是太大，指数变化呈现由西北向东南递减的趋势。广西气候舒适度的时空分布特征有利于大区域气候资源的充分利用和旅游资源统筹规划和梯度开发。

提出以气候舒适度的稀缺性评价作为单纯的适宜期长度和舒适度指数评价的必要补充的重要性。广西中南部地区的舒适期以冬季适宜型为主，类似地区还有海南岛、西双版纳地区等，在全国范围内数量占比最低，具有极高的稀缺价值，市场竞争优势大，发展前景广阔。

气候舒适度的定量研究是一个系统而复杂的工程，其影响因素包括但不限于温度、湿度、风速、日照时间，还与不同下垫面下的降水、辐射量、氧分压等气候要素相关。而如果考虑更多的影响因子，则需要更新现有的舒适度评价模型，研究新的指标体系，这是今后气候舒适度研究的重要方向。另一方面，由于可获得气象站点的数量局限，本研究利用49个站点进行空间插值得到的云贵地区综合气候舒适度空间分布还比较粗略，下一步有必要加入更多的数据资料并结合DEM高程数据进行精细化空间表达。

参考文献：

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