近50年来天水市旅游气候舒适度定量研究

于志远，杨彩莉

（1.天水师范学院 资源与环境工程学院，甘肃 天水 741001；2.上海海洋大学 海洋科学学院，上海 201306）

随着旅游业的发展，气候舒适度评价已成为旅游资源评价及旅游气候学研究的主要内容。[1]独特的气候不仅影响景观的季节变化、旅游资源的空间分布，还影响游客的旅游计划、旅游业淡旺季交替的节律变化，进而影响旅游业的发展。[2]因此，气候是否宜人，成为旅游期长短的决定条件，也决定着一个地域旅游业的发展水平和程度。[3]较早开展旅游气候舒适度研究的国外学者多基于统计经验指标，如卡他度指标、[4]有效温度、[5]不舒适指数；[6]1969年Terjung提出的舒适指数和风效指数的概念和1973年Oliver建立了温湿指数模型和风寒指数模型，推动了气候舒适度测评多模型组合研究。[7-8]随后发展到机理模型阶段，[9]如着衣指数模型、[10]通热气候指数评价模型。[11]我国从20世纪80年代中期开始研究气候舒适度，最初为定性研究随后逐渐转为定量研究。范业正采用生理气候模型，对中国海滨旅游地气候舒适度进行评价分析。[12]孔钦钦、[13]李山、[14]马丽君、[1]15-17孙根年、[18]余志康、[19]罗生洲、[20]张波[21]以长时间序列的气象资料为依据，构建相关模型对气候舒适度进行时空评价，研究了中国热点城市旅游气候舒适度。亦有学者以自然地理单元为研究尺度，如杨海静和兰琳分别对黄土高原地区主要城市和长江流域国际黄金旅游带旅游气候舒适度进行分析。[22-23]除了在大区域尺度上对旅游地区气候舒适度的分析和研究，王焕毅以县为区域分析了本溪满族自治县旅游气候舒适度并得出了适宜旅游的具体时节。[24]目前我国旅游气候舒适度的研究多集中在东、中部地区的旅游热点地区或城市，对西部的研究较少。天水市旅游资源独特丰富，旅游业已成为推动天水市经济发展的重要产业，对经济发展有重要作用。因此，分析天水市旅游气候舒适度、适宜旅游时段及近50年旅游舒适期天数的变化特征现实意义较强。笔者以近50年逐月气候统计资料为依据，在不同时间尺度上对天水市旅游气候舒适度变化进行分析，给出气候舒适度指数变化趋势以及旅游综合舒适度评价，以期指导游客选择最佳旅游时段、为天水市旅游规划提供参考，从而促进天水市旅游业可持续发展。

一、数据来源及方法

1.研究区概况

天水市位于34°05′～35°10′N、104°35′～106°44′E，地处甘肃省东南部，多山地，海拔西北高、东南低，市区平均海拔高度为1100米。属温带大陆性气候和亚热带气候过渡区，年平均气温为11.5℃.年平均降水量550mm左右，降水适中，自东南向西北减少。天水市自古为兵家必争之地，是丝绸之路的必经之地，新亚欧大陆桥贯穿全境，交通便利。天水是中华民族的发祥地，传说伏羲、女娲降生于此，有“羲皇故里”之称。优越的地理位置和温和的气候造就了天水独特的自然景观，悠久的历史熔铸了独特的人文景观。表1为天水市主要旅游资源及其代表景点。

表1 天水市主要旅游资源及其代表景点

2.资料来源及处理

选取中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/)1965～2013年天水市气象观测站的气象资料，包括近50年中逐月平均气温、平均风速、平均相对湿度，通过求不同数据平均值的方法取得逐年逐月的气候平均值，利用温湿指数模型、风寒指数模型、人体舒适度指数模型计算出天水市逐年逐月的温湿指数、风寒指数、人体舒适度指数，并在此基础上，依照各指数的分级标准（表2），对各月指数划分不同的等级，分别采用9、7、5、3、1对其进行定量划分，标度值越高，气候舒适度越高；进而根据舒适度指数的年内变化划分为5个不同的旅游气候舒适期。

3.研究方法

气候舒适度是指人们无需借助任何消寒、避暑措施就能保证生理过程正常进行的气候条件。气候是否宜人是根据一定条件下皮肤的温度、出汗量、热感和人体调节机能所承受的负荷来确定，主要受太阳辐射、最高(低)气温、相对湿度、风力等因素的影响。气候舒适度评价的方案和专项指标有很多，如温湿指数、风寒指数、着衣指数、辐射指数等。文中从影响气候舒适度最主要的三个要素出发，应用3个模型进行研究。[25]

温湿指数最初称为有效温度，是通过温度和湿度的组合反映人体与周围环境的热量交换，是人类气候感受的第一指标。其计算公式如下：

风寒指数表征的是一定环境下风速及气温对裸露人体的影响。计算公式如下：

人体舒适度指数K在考虑了温度和湿度影响的同时，考虑了风对人体舒适感的影响。研究表明：当气温适中时，空气湿度变化对人体舒适感影响较小，只有在气温较高或较低时，才会对人体产生影响。风（气流）决定着人体散热的大小，并影响空气中水汽的蒸发速度，从而影响人体散热效率。人体散热与气温有关，空气水分和人体表面水分的蒸发则与空气湿度有关。当气温低于人体皮肤温度时，气流总是产生散热效果；当气温高于人体皮肤温度时，会对人体起到加热和散热两种相对作用。人体舒适度指数K计算公式如下：

式中：THI为温湿指数，WCI为风寒指数，K为人体舒适度指数；t为月平均气温(℃)，v为平均风速(m/s)，f为平均相对湿度（%）。

二、舒适度指数年内变动特征

聚类分析是研究多要素的客观分类方法，根据相似性的指标把对象进行联合，相似的就归为一类。将各指数划分为5个等级，可以将温湿指数、风寒指数、人体舒适度指数综合起来，利用SPSS19.0通过聚类分析，对天水市旅游气候舒适度划分为5个不同的旅游气候舒适期，分别为最适宜、适宜、较不适宜、不适宜和极不适宜。

由公式(1)测算出天水市1965～2013年月均温湿指数(图1a)，1～12月各月份呈现倒“V”型曲线，温湿指数在各个月份之间差异较大。以温湿指数60～65为非常舒适的标准，天水市非常舒适的旅游月份分布在5月和9月；以温湿指数小于40或大于80为极不舒适的标准，天水市极不舒适的旅游月份主要为冬季；从全年平均水平上看，天水温湿指数为53.25，表现为偏冷，较不舒适。

表2 温湿指数、风寒指数、人体舒适度指数的分级标准及赋值

人体舒适指数(图1a)表现为倒“V”型曲线，天水市各月份舒适指数差异较大，全年总体来说较舒适。以舒适指数24≤K＜27为非常舒适的标准，自1997年起个别年份春季表现为舒适。春季表现为由不舒适过渡到较舒适，再由较舒适过渡到非常舒适。以K≥34或K＜0为极不舒适的标准，天水夏季表现为酷热，极不舒适。秋天由9月的微热不舒适变为10月的较舒适再变为11月的微冷不舒适，舒适度依次降低一个等级。冬天，人体舒适度指数为寒冷，不舒适。

风寒指数(图1b)月均变化曲线基本与温湿指数图相吻合，显示为倒“U”型曲线，表明一年中各月份的风寒指数变化较大。将风寒指数-200～-300作为舒适风的标准，天水舒适的月份主要分布在5月9月；以风寒指数小于-800或大于80为不舒适的标准，不舒适月份主要分布在冬季；较舒适月份的主要分布于春季（3月、4月）、秋季（10月、11月）。从全年平均水平来看，天水的风寒指数显示为舒适的凉风。按风寒指数的指标来看，天水在春季、夏季、秋季均适合旅游。

三、舒适度指数年际变化趋势

1.温湿、风寒、人体舒适度指数年际变化趋势

图1 天水市近50年来指数月变化

从（图2a）中可以看出近50年来天水市年温湿指数气候舒适度为偏冷，较不舒服，舒适度等级为c级。温湿指数呈明显的上升趋势，上升幅度为0.361/10a，但没有引起舒适等级的变化。从温湿指数年内变化演变图可以看出（图3d），舒适度等级变化波动不大。3～10月较舒适，适合旅游，其中5月和9月舒适度为凉，非常舒服，是旅游的最佳时期。冬季舒适度为极冷，极不舒适，不适合旅游。

近50年来天水市年风寒指数的变化较小（图2b），风寒指数先呈上升趋势，后呈下降趋势，气候舒适度为凉风较舒适，舒适度等级为b级。从风寒指数年内变化演变图可以看出（表2，1a），3～11月为凉风较舒适，适合旅游，其中5～9月为舒适风，舒适度等级为A级，是旅游的最佳时期。冬季为稍凉风不舒适，舒适度等级为c级，不适合旅游。

从图2c中可以看出近50年来天水市年人体舒适度为较舒适，舒适度等级为b级。人体舒适度指数呈明显的上升趋势，上升幅度为0.359/10a，但没有引起舒适等级的变化。从人体舒适度指数年内变化演变图可以看出（表2，1b），6～10月舒适度指数变化较小，舒适度等级无变化。6～8月舒适度等级为E，舒适度为酷热，极不舒适，不适合旅游。11月到次年1月为寒冷不舒适，舒适度等级为d级，不适合旅游。3～5月，9月、10月为较舒适，舒适度等级为b级，适合旅游。

图2 天水市近50年来温湿指数（a）、风寒指数（b）、人体舒适度指数（c）变化

2.综合舒适度

本文以上述各指数及综合评价结果为依据，借助SPSS软件、采用聚类分析方法，将天水市划分为5个等级的旅游气候舒适度月份（图4）。其中，5月、9月旅游气候舒适度为舒适，舒适度等级为A，最适宜旅游；4月、10月旅游气候舒适度为较舒适，舒适度等级为B/b，适宜旅游；3月、11月旅游气候舒适度为较不舒适，舒适度等级为C/c，较不适宜旅游；6月、7月、8月旅游气候舒适度为不舒适，舒适度等级为D/d，表现为炎热、干燥，不适宜旅游；1月、2月、12月旅游气候舒适度为极不舒适，舒适度等级为D/d，表现为寒冷，极不适宜在此时间旅游。

3.各指数模型的突变检验

Mann-Kendall法是一种非参数统计检验方法，该方法的优点在于无需复杂的计算和特定分布方式，也能保存大趋势的变化特征，可以明确突变开始的时间，并指出突变区域。本文采用M-K模型对天水市各气候舒适度指数模型舒适期天数进行突变检验，得出天水市旅游舒适期长短的变动特征。

图3 天水市旅游气候舒适度指数聚类分析树状图

图4 天水市近50年来天水市各指数模型舒适期天数突变检验

M-K突变检验表明，1965～2013年的近50年来，天水市温湿指数、人体舒适度指数、风寒指数的舒适期天数在年际间均存在增多趋势，存在交叉点，都通过显著性水平（α＝0.05）检验，突变现象明显（图4）。由UF曲线可见，20世纪90年代以来，温湿指数舒适期天数增加趋势是十分明显的。从1996年起，这种旅游舒适期天数增加趋势大大超过了显著性水平0.05的临界线，甚至超过0.001的显著性水平（U0.001=2.56）。根据UF和UB曲线的交点位置，可以看出温湿指数舒适期天数的交叉点出现为1993年（图4a），表明天水的温湿指数的舒适期天数从1993年起明显增多；人体舒适度指数舒适期天数从1984年起开始明显增多（图4b）；风寒指数舒适期天数舒适期天数从1977年起明显增多（图4c）。

四、结 论

天水市位于甘肃省东南部，处于我国南北方交界带，优越的气候条件是旅游业发展的前提。但天水在省外仍缺乏知名度，因此需要加强宣传，制定旅游开发总体目标。本文利用逐年逐月气象资料，运用温湿指数THI、风寒指数WCI、人体舒适度指数K计算模型，对近50年天水市旅游气候舒适度变化特征进行了分析。从综合舒适度来看，5月、9月最舒适，是旅游的黄金时期，在这一时间段受自然因素影响较小；4月、10月较舒适，3月、11月次之，这几个月属于由舒适期向不舒适期的过渡期；6月、7月、8月不舒适，在人体舒适度指数评价等级中表现的尤为突出，表现为酷热，极不舒适。1月、2月、12月各指数均表现为极不舒适。50年来天水市温湿指数、人体舒适指数的变化大致呈现上升趋势，上升幅度分别为0.361/10a，0.359/10a，但没有引起舒适等级的变化。风寒指数的变化较小，风寒指数先呈上升趋势，后呈下降趋势。M-K突变检验表明，各指数的舒适期天数在年际间均存在突变现象。其中，温湿指数、人体舒适度指数、风寒指数的舒适期天数突变点分别出现于1993年、1984年、1997年。