西安城区人体舒适度变化特征分析

雷 宇，张宏利，刘延莉，王一格

(西安市灞桥区气象局，陕西 西安 710038)

1 引言

随着经济社会的发展和人民生活水平的日益提高，对高品质生活的向往与追求成为了一种社会风尚，改善生存环境，提高生活品质成为迫切需求。环境对人体的影响有一个舒适的范围，超出该范围则感觉不舒适。在自然环境中，气象因素是影响人体舒适度的主要因子，主要包括温度、湿度、风等对人舒适度的影响。人体舒适度的研究可以作为旅游资源分析、人居环境评价和气象疾病发病率预测等的重要依据。虽然人体舒适度相关的研究很多，但多集中在我国东部省份和城市[1～3]，西安作为国家中心城市，缺少对人体舒适度相关的研究。

本文以西安市气象站1970～2019年逐日气温、相对湿度、风速资料为依据，分析了西安城区人体舒适度指数的年际变化特征和季节特征，为西安的城市建设和资源开发提供参考。

2 资料与方法

2.1 资料来源

选取西安市气象站1970～2019年的逐日气温、相对湿度、风速资料，其中，气温、相对湿度、风速选用日平均值，用以计算西安城区人体舒适度。

2.2 研究方法

人体舒适度指数的算法有很多种，本文采用综合考虑气温、相对湿度、风速等气象要素的人体舒适度指数(Kssd)计算公式：

Kssd=1.8×t-0.55×(1.8×t-26)×(1

-r/100)-3.2v1/2+ 32

(1)

式(1)中,t为日平均气温(℃)，r为日平均相对湿度(%)，v为日平均风速(m/s)。

舒适度等级划分按照中国气象局规定的统一标准，采用9级分类法，每个等级分别代表寒冷、冷、偏凉、凉爽、舒服、暖和、微热、炎热、酷热(表1)。

表1 人体舒适度指数分级

3 计算结果与分析

3.1 人体舒适度年际变化特征

由图1可以看出，1970～2019年西安城区年均Kssd总体呈现出上升趋势，特别是20世纪90年代中期到2013年上升趋势较为明显。其中最高值出现在2013年，为56.9，最低值出现在1970年，为51.8。Kssd平均值为53.9，舒适度等级为4，属于凉爽。参考近年关于西安市气候变化研究结果，西安市20世纪90年代发生升温突变，在2010年之后略有下降[4]。由于气温是Kssd主要影响因子[5]，1970～2019年西安城区人体舒适度指数的年际变化与西安市气候变化趋势表现一致。

图1 1970～2019年西安城区人体舒适度指数年际变化趋势

3.2 人体舒适度季节变化特征

分析西安城区1970～2019年四季Kssd的变化特征(图2)可知，夏季的Kssd历年均值最高，春秋两季次之，冬季最低。春季Kssd历年均值为54.6，属于凉爽，舒适度等级为4；夏季Kssd历年均值为70.6，属于暖和，舒适度等级为6；秋季Kssd历年均值为53.8，略低于春季，属于凉爽，舒适度等级为4；冬季Kssd历年均值为36.3，属于冷，舒适度等级为2。结果表明，西安城区春秋两季相对更为舒适。Kssd四个季节均表现出上升趋势。夏季的Kssd变化幅度最小，为4.9，冬季的Kssd变化幅度最大，为9.5。尤其是在1997年以后，冬季的Kssd变化幅度要明显大于春、夏、秋季，在1997～2013年这个时间段内，变化幅度最为明显。

图2 1970～2019 年西安城区四季人体舒适度指数变化趋势

如图3所示，西安城区Kssd历年逐月变化趋势呈现出先上升后下降的倒“V”字型，上半年曲线较下半年变化更加缓和，后25年的曲线整体在前25年的曲线之上，说明这50年里，后25年的逐月平均Kssd要高于前25年，表现出上升的趋势。各月平均Kssd分布在34.1～72.4之间，1月份Kssd最低，其次是2、12月，是由于冬季气温低，降水量小，空气干燥。7月份Kssd最高，6、8月次之，是由于夏季气温高，降水量大，空气湿度大。可以看出，西安城区气候四季分明，全年体感表现为体感冷到暖和，是一个适宜人居的地方。

图3 西安城区人体舒适度指数逐月变化趋势

3.3 夏季人体舒适度变化特征

夏季是人们外出旅游的旺季，同时也是人们对自然环境变化反应最为敏感的季节，因此还需夏季(6、7、8月)西安城区Kssd的变化特征做进一步分析。

Kssd>70为体感偏热，由图4可以看出，1970～2019年西安城区6、7、8 各月体感偏热天数均值都在10 d以上，分别为12 d、22.88 d和18.22 d。7、8月份体感偏热天数基本沿均值上下波动，8月份的变化幅度较7月更大。而6月份体感偏热天数变化幅度表现出前期平稳，后期变化幅度变大且呈现先升后降的趋势。第一个阶段是从1970～2001年，体感偏热天数较为平稳；第二阶段为2000～2013年，呈现明显的上升趋势。第三阶段为2013～2019年，呈现出波动下降的趋势。

图4 1970～2019年西安城区夏季各月(6、7、8月)体感偏热天数

如图5所示，1970～2019年西安城区夏季体感偏热天数总体呈现上升趋势。均值为53 d，最高值出现在2013年，夏季体感偏热天数达到78 d。根据夏季各月体感偏热天数可以得出：6月是夏季最为舒适的月份，7月是夏季当中最不舒适的一个月。

图5 1970～2019年西安城区夏季体感偏热天数

4 结论

本文以西安城区1970～2019年逐日气温、相对湿度、风速资料为基础，分析研究了西安城区人体舒适度指数的时间变化特征，结论如下。

(1)1970～2019年，西安城区年均Kssd的变化表现出较为明显的上升趋势，历年均值为53.9，舒适度等级为4，属于凉爽。

(2)西安城区四个季节的Kssd均表现出上升趋势，冬季的上升趋势最为明显，春季次之，夏季的变化幅度最小。西安城区Kssd平均逐月曲线呈现出先上升后下降的倒“V”字型，且后25年的逐月平均Kssd相较前25年更高，呈现出上升趋势。

(3)西安城区1970～2019年夏季6、7、8 月的体感偏热天数均在10 d以上，夏季的体感偏热天数均值为53 d，西安城区体感偏热天数变化呈上升趋势。6月份平均体感偏热天数为12 d，表现出前期平稳，后期变化幅度变大且呈现先升后降的趋势。7月份体感偏热天数为23 d且变化幅度较小；8月份体感偏热天数为18天且变化幅度较大。最后得出：6月是西安城区夏季最为舒适的月份，7月是夏季当中最不舒适的一个月。