秦皇岛市体感温度预报方法初探

刘冰玉 靳甜甜 沈鹿鸣 张晨宇

摘要 根据秦皇岛市2000—2020年常规气象观测数据，利用气象学和统计学方法，分析气温、相对湿度、着装、辐射、风速等因子对体感温度的影响，结合秦皇岛市气候特点，对体感温度计算经验公式进行本地化修正，得到计算公式。

关键词 体感温度;临界相对湿度;辐射;气候

中图分类号：P457 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2020）07–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.022

Preliminary Study on Prediction Method of Somatosensory Temperature in Qinhuangdao City

LIU Bing-yu et al （Qinhuangdao Meteorological Bureau， Qinhuangdao， Hebei 060001）

Abstract According to the conventional meteorological observation data of Qinhuangdao city from 2000 to 2020， using meteorological and statistical methods， through the analysis of temperature， relative humidity， clothing， radiation， wind speed and other factors on the somatosensory temperature， combined with the climate characteristics of Qinhuangdao City， the empirical formula of somatosensory temperature calculation was locally modified， and the calculation formula was obtained.

Key words Somatosensory temperature; Critical relative humidity; Radiation; Climate

體感温度与气温相比更能准确地反映人们的冷热感觉以及地区多年的气候舒适性。秦皇岛市作为全国著名r 海滨城市，在消暑纳凉、度假养生方面全国闻名，而体感温度适宜的时期，舒适度较高，人们身心舒适愉悦，对旅游景区的满意度会大大提高。体感温度预报是对秦皇岛市常规气温预报的有益补充，对预报服务有很大的帮助。

利用2000—2020年气象常规观测资料，通过对周围人群进行体感温度样本调查，找到影响体感温度的因素并分析其影响，然后对经验公式进行订正，得到本化公式，用于计算每日体感温度。

1 秦皇岛市气候特征

秦皇岛市地处河北省东北部，位于燕山山脉东段丘陵地区与山前平原地带，地势北高南低，形成北部山区-低山丘陵区-山间盆地区-冲积平原区-沿海区，属于暖温带半湿润季风型气候。因毗邻海洋，受海洋影响较大，气候比较温和，春季少雨干燥，夏季温热无酷暑，秋季凉爽多晴天，冬季漫长无严寒。

与南方城市居民相比，秦皇岛市居民对寒冷的耐受能力较强，而对炎热天气的耐受能力较差;在海风影响时，存在明显的温带海洋气候特征，如风速较大时，即使温度较高，也感觉凉爽，但如果湿度较大，则感觉闷热;冬季风速较小时，温度较低，但由于太阳辐射原因也感觉不太寒冷，而在无风时，人们感觉到的温度就要比实际气温高一些。但在实际计算体感温度时，温度、湿度、风、太阳辐射等都是应该考虑的因素。

2 体感温度经验计算公式

北京市气象局吕伟林[1]1997年提出了在仅考虑气象条件影响时的体感温度经验计算公式，经过20年各地气象局及气象专家的验证，证明此公式有效可用。公式表达如下：

其中，Tg为体感温度，Ta为气温，Tu为空气相对湿度修正项，Tr为太阳辐射修正项，Tv为风速修正项。

3 体感温度预报公式本地化修正

3.1 气温对体感温度的影响

气温是影响人体舒适度最重要的气象要素，一般来说，人体的热平衡状况除了着装影响外，主要与人体周围环境温度的变化有关，环境温度越低，人体热损失速度越快，感觉也越冷[2]。研究中选用预报气温进行体感温度的预报计算，得到预报时刻的体感温度。

3.2 相对湿度对体感温度的影响及修正

在研究体感温度中相对湿度的影响时，根据前人经验，引入一个“临界相对湿度”的概念，将其定义静风、非太阳直射条件下体感温度等于气温时的相对湿度。

临界相对湿度的经验公式表达如下：

目前，空气相对湿度修正项有多种计算表征方法，考虑到冬季与夏季对相对湿度的不同，最适宜温度选取的是温带地区人体最舒适的25℃，其表达式为：

式中，u为空气相对湿度。通过计算发现：气温高于25℃后，相对湿度偏高时，修正值为正，偏低则为负;气温低于25℃则相反，在高温和低温季节，相对湿度对体感温度的影响更大。例如，气温35℃时，不同相对湿度条件下，体感温度可相差6℃左右。

3.3 辐射作用对体感温度的影响及修正

太阳辐射对体感温度的影响可表现在对人体的直接加热作用，由于反射或折射等表现出的间接加热作用，但考虑到现实计算原因，本修正项仅考虑直接加热作用，在同样温度情况下，太阳辐射越强，人体感觉越热[3-5]。

着装可以改变温度、风、辐射等环境条件对人体的影响，同样的风速、太阳辐射对不同颜色的着装者产生的影响不同。辐射作用对体感温度的修正选择与着装、云量和日光照射有关的公式：

Tr=0.42Ca（1-0.9Mc）Ia

式中，Ca为外衣对辐射的吸收能力，Mc为云量系数，Ia为辐射增温系数。

Ca表现为外衣颜色越深，吸收辐射能力越强，体感温度越高。Ca的取值一般与地域差异有关，但不同人對衣着颜色爱好各异，划分太细并不利于实际计算。因此，从夏季多数人衣着颜色偏浅、冬季多数人衣着颜色偏深这一特点考虑，夏半年（5—10月）Ca定为0.2，冬半年（11—4月）Ca定为0.6。

Mc为云量系数，云量越多，辐射增温越弱，一般晴天（0成云）定为0，少云（1～4成云）定为0.3，多云（5～8成云）定为0.7，阴天（9～10成云）定为1。

Ia的经验计算表达为，在夏半年（5—10月）Ia=25（sin h1+sin h2），冬半年（11—4月）Ia=13.3（sin h1+sin h2），其中，h1为预报日太阳高度角最大值，h2为预报时刻的太阳高度角。太阳高度角公式为h=90°-|φ-δ|，其中φ为观测点纬度，δ为太阳直射点纬度。当正午时，太阳直射点纬度可根据太阳赤纬表格查询得知，而其他时间的太阳高度角可根据sin h2=sin δ·sin φ+cos δ·cos φ·cos ω计算。式中，h2为预报时刻的太阳高度角，φ为观测点纬度，δ为太阳直射点纬度，ω为太阳时角，以当地正午为0°，上午为负，每小时-15°，下午为正，每小时+15°。因秦皇岛距离北京较近，整年的正午时间基本在12点加减15 min，所以为了计算逐小时的太阳高度角，太阳时角0°默认为正午12∶00，以上述两个公式计算出逐日逐小时太阳高度角。

3.4 风速对体感温度的影响及修正

风速决定人体的对流散热，并影响空气的蒸发力，从而间接影响储热的散热效率。一般人体皮肤周围空气的蒸发力与风速成正比，与空气相对湿度成反比。有些人认为秦皇岛市刮东风、北风、东北风时有降温作用，刮南风、偏南风时有增温作用。这种想法是错误的，其实主要是因为东风、北风、东北风常常是因冷空气影响形成的风向，伴随着湿度减小;南风、偏南风通常是因为暖平流北上造成，通常伴随湿度的增加，所以造成这样的误区。综上可知，风的修正项与风力有关，与风向无关。

秦皇岛市季风盛行，地貌复杂，所以统计了本地区大风数据（表1）。由数据可知，本市国家站大风出现日数较少，年平均在1～2次，风速数值上冬春高夏秋低，冬春季节受冷空气影响易出现大风天气，风速最大值和最小值变幅较大，沿海地区风速高于内陆。

风速修正项计算公式为：

式中，Ta为气温，u为相对湿度，v为风速。

根据此公式计算可知，气温越低，风速的降温作用越大;气温低于0℃，空气湿度越高，风速的降温作用越大;气温高于0℃，空气相对湿度越高，风速的降温作用越少;气温达到35℃时，风速可达到增温作用。

3.5 其他因素对体感温度的影响

城市建筑热辐射对体感温度也会产生一定的影响，夏季晴天高温时，由水泥、砖瓦等材料构筑的建设，在阳光的照射下产生的热辐射使体感温度升高，城市建筑规模越大、气温越高，体感温度上升的越明显。植被覆盖对体感温度也会产生一定的影响，植被覆盖率较高且高度超过人体高度时，由于植被本身遮挡太阳辐射，减少辐射增温，体感温度有所下降，植被覆盖率越高、植被高度越高，其影响就越明显。其他方面例如室内阳面背阳面、身体状况是否健康、交通工具等都是影响体感温度的因素，但在计算时都应忽略。

4 小结

体感温度研究受实验条件影响，主要应用的都是经验公式，因计算局限，很多因素如生活环境气候条件、交通工具等并未体现在公式中。体感温度是一种主观感觉，每个人对温度的感觉不同，就会有不同的结论。

参考文献

[1] 吕伟林.体感温度及其计算方法[J].北京气象，1997（4）：23–25.

[2] 张书余.医疗气象预报基础[M].北京：气象出版社，1998.

[3] 孙凤华，班显秀，齐丽丽.“体感”温度计算方法[J].气象科技，2002，30（5）：282–303.

[4] 孙银川，王惠琴.银川市体感温度分析和预报方法的研究[J].宁夏工程技术.2005，4（3）：221–224.

[5] 陈莉，张海东，王承伟，等.体感温度客观分析方法研究[J].成都信息工程学院学报，2009，24（3）：279–284.

责任编辑：黄艳飞