基于综合旅游气候指数的青海省东北部旅游气候舒适度评价

袁成鑫， 李永花， 赵小艳， 王中杰， 罗生洲

(1.青海省气象台，西宁 810001； 2.青海省气象服务中心，西宁 810001； 3.南京信息工程大学应用气象学院，南京 210044)

引 言

改革开放40年来，中国旅游业蓬勃发展，旅游逐渐成为人民美好生活的方式和获取幸福感的来源。在2018年中国政府工作报告中指出，全国旅游人次由8300万增加到1.3亿[1]。由此可见，旅游市场发展潜力巨大，应加大对旅游产业的投资与建设。随着我国经济社会迅速发展和城乡居民生活水平不断提高，旅游已成为城乡居民休闲生活的重要组成部分。青海省位于我国西部青藏高原东北部，与新疆、甘肃、四川、西藏四省区比邻，也是长江、黄河、澜沧江的发源地，属高原大陆性气候，温差大、日照长、降水少。青海省旅游资源丰富，青海湖已定级为国家风景名胜区，三江源、可可西里、青海省鸟岛、玉树隆宝滩、孟达天池等五处为自然保护区。青海自然旅游资源大都保留了未经雕饰的原始风貌，景观独特，但青海旅游业发展相对比较落后，这主要与对当地旅游业的投资、建设与宣传力度不够有关。

随着旅游市场的扩大，旅客对旅行途中的舒适度要求也显著提升，旅游目的地的气候舒适度也渐渐成为旅行者考虑的因素之一。我国幅员辽阔，南北方气候差异大，大多数景区、景点和旅游城市的客流量会随着四季变化呈现出有规律的消长变化，由此形成每年都相对固定的旅游“旺季”和“淡季”[2]。国外有关气候舒适度的评价研究已有40多年的历史。国内对旅游舒适度的研究始于20世纪80年代，目前由定性研究逐渐转为定量研究。随着科学技术的不断发展，气候舒适度评价研究逐渐开始由简单模型向复杂模型、由局限性向普适性发展[3-6]。目前世界上最常见的气候舒适度评价研究模型是经验模型和机理模型[7-9]，两者都能对一个区域或多个区域的旅游气候舒适度作出评价。由于经验模型数据易得且易处理，国内研究学者[10-14]常采用经验模型对中国沿海、内陆、盆地等热门旅游城市进行旅游气候舒适度评价。然而，这些研究多侧重于经验模型和机理模型，对指数模型涉及较少。为此，本文在前人研究的基础上，利用地面气象观测数据资料，采用综合旅游气候指数(Integrated Tourism Climate Index,ITCI)模型方法，分析风寒指数、温湿指数、衣着指数、紫外线指数等对综合旅游气候指数的影响，探讨青海省东北部旅游舒适度时空变化、全年舒适度的划分，以期为游客更好地作出旅游线路安排、时间规划及出行准备提供科学的参考依据，同时也为促进青海省旅游业高质量发展提供帮助。

1 研究区域

本文的研究区域为青海省东北部地区(图1)，主要包括海东市、海西州东部和环青海湖地区(海北州、海南州北部、黄南州北部)。青海省是典型的高原大陆性气候，光照时间长，紫外线辐射强烈；冬季寒冷，夏季凉爽；降水量偏少，降水多出现在夏季且相对集中[15]。青海省旅游资源丰富，既有独具特色的高原风光和自然生态，又有神秘古老的宗教文化、丰富多彩的民俗风情和绚丽独特的人文景观[16]。青海湖是我国最大的内陆咸水湖；位于海西州柴达木盆地的茶卡盐湖，是国家5A级景点，是青海旅游的必去景点之一，被誉为“天空之镜”；海北州门源的油菜花海，气势磅礴，北起祁连山，南至大柏山，绵延上百公里，是中国最有气势的油菜花海。

图1 研究区域青海省东北部地区气象站点及著名景点分布图

2 资料与方法

2.1 资料来源

本文使用的资料为2010-2018年青海省东北部22个站点的地面气象观测数据，包括日平均气温、日地面最高气温、相对湿度、平均风速、云量和日照时数等。资料取自中国气象局CIMISS数据库。CIMISS是面向气象业务和科研的国省统一的数据环境，提供了全国统一、标准、丰富的数据访问服务和应用编程接口(API)，为我国、省、地、县等各级应用系统提供唯一权威的数据接入服务。

2.2 研究方法

本文在对青海省东北部旅游气候舒适度分析时，以经验模型为基础，结合青海省的实际气候特征，构建了综合旅游气候指数(Integrated Tourism Climate Index, ITCI)模型。模型构建时，沿用大多数学者选取的温湿指数、风寒指数和着衣指数3个经典指数，以及研究区紫外线指数。综合旅游气候指数在构建过程中，各指数的权重计算，采用熵值法，通过熵值来衡量指标权重，避免了模型构建过程中的主观随意性。

2.2.1 综合旅游气候指数(ITCI)

考虑到青海省日照时数长、紫外线辐射强烈的实际状况，在3个经典评价指标选用的基础之上，加入紫外线指数，构建综合旅游气候指数模型，其各指标权重通过熵值法确定。构建的适用于青海省东北部地区的综合旅游气候舒适度指数模型为

ITCI=4×(a·THI+b·WCI+c·ICL+d·UVI)

(1)

其中，THI是温湿指数，WCI是风寒指数，ICL是着衣指数，UVI是紫外线指数。各指数的计算方法见2.2.1-2.2.3，其中,t指平均气温(℃)，RH指相对湿度(%)，v指风速(m/s)。a、b、c、d为权重系数，其计算方法见2.2.2，各地区的计算结果见表2。

(1)温湿指数(THI)

温湿指数是反映温度和相对湿度对人体舒适度的影响程度，其公式如下[17]：

THI=(1.8t+32)-0.55(1-RH)(1.8t-26)

(2)

(2)风寒指数(WCI)

风寒指数表示风速与气温对人体舒适度的影响，公式如下[17]：

(3)

(3)着衣指数(ICL)

着衣指数综合了温度t、人体代谢率H=87W/m2、a=0.06、太阳辐射R=900W/m2、太阳高度角α、风速v等多种因素对体感温度的影响，人们可通过穿衣来改变气候给人体带来的不舒适状况，其计算公式如下[18]：

(4)

(4)紫外线指数(UVI)

紫外线指数是一个衡量某地正午前后到达地面的太阳光线中的紫外线辐射对人体皮肤、眼睛等组织和器官可能损伤程度的指标[19]。其计算公式如下[20]：

(5)

式中，Quv为晴天紫外总辐射,Q为太阳总辐射；R为由于云量而引起的紫外线总辐射衰减量，在云量不缺测的情况下，晴空(0≤Nt<3)时R取0.992，少云(3≤Nt<5)时R取0.896，多云(5≤Nt<8)时R取0.726，阴天(Nt≥8)时R取0.316[21]。太阳总辐射Q可用表1的公式进行计算，其中S为日照时数，Dm为地面最高温度[22]。

表1 计算太阳日辐射量的公式[22-23]

2.2.2 熵值法确定权重系数

考虑到层次分析法等方法存在主观随意性较大的不足，在构建综合旅游气候指数时采用了陈力等[14]对洛阳开展旅游舒适度评价过程中的权重计算方法—熵值法。熵值法是基于信息熵原理，利用各指标值所提供的信息量大小确定指标权重，属于客观赋权法。综合旅游气候舒适度指数指标权重系数确定方法熵值法的基本思想是系统中的信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小，权重越大；信息量越小，不确定性就越大，熵也就越大，权重越小。计算熵值来判断某个指标的离散程度，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的影响越大。熵值作为确定指标权重的一个依据[14]。

通过熵值法对研究区域计算得到的综合旅游气候指数中各衡量指标所占的权重结果如表2。青海省东北部地区温湿指数、风寒指数、着衣指数和紫外线指数都对综合旅游气候指数产生影响，但略有差异。总体来看，温湿指数影响较大，着衣指数的次之，新引入的紫外线指数影响也较明显，权重大小为0.175～0.258。围绕青海湖周围的天峻、刚察、海晏、共和、湟中、大通，由于受青海湖和海拔高度的影响，其温湿指数的权重系数大，超过0.300。

表2 综合旅游气候指数公式系数参考

续表2 综合旅游气候指数公式系数参考

2.2.3 舒适度划分规则

采用陈力等[14]在评价洛阳市旅游气候舒适度中的分级标准，对温湿指数，风寒指数和着衣指数进行了如表3的分级和赋值。对紫外线指数的划分规定，采用中国气象局规定，按表4对紫外线指数进行分级及赋值。根据表3和表4，对综合旅游气候指数进行舒适度的划分，规则如表5所示，其中ITCI为综合旅游气候指数。

表3 温湿指数、风寒指数、着衣指数的分级标准[14]

表4 紫外线指数分级标准

表5 舒适度划分规则

3 结果与分析

通过对青海省东北部地区的综合旅游气候舒适度指数计算得知，青海省东北部全年综合旅游气候指数为5～18，夏季6-9月综合旅游气候指数较高，青海省东北部旅游气候舒适度等级总体由东向西依次降低。

3.1 青海省东北部主要旅游城市气候适宜期分析

3.1.1 青海省东北部地区综合旅游气候舒适度时间变化

利用公式(1)和表2，在温湿指数、风寒指数、着衣指数和紫外线指数的赋值基础上，通过各指标权重大小，计算得出青海省东北部市县的综合旅游气候指数，计算结果如表6所示。由表6可知，青海省东北部旅游城市的旅游舒适期为5月份到9月份，夏季是旅游的舒适期，绝大多数地区计算得到的ITCI指数值均达到15，而冬季的3个月是旅游的较不舒适月，ITCI值基本为7、8、9。青海省东北部全年综合旅游气候指数呈“单峰”型(图 2)，高峰集中在夏季。

表6 青海省东北部综合旅游城市气候指数

图2 青海省东北部代表性站点和站点平均

3.1.2 青海省东北部综合旅游气候指数分析

综合旅游气候指数自青海省东北部的西区向东区增加，与青海省东北部海拔高度走向相反。对照表2发现，受到海拔高度和青海湖的影响，在天峻和刚察的综合旅游气候指数公式中，温湿指数权重比较大，致使这两个地区没有达到“舒适月”标准的月份，但夏季还是以“较舒适”为主。由于海拔高度较高，位于青海湖附近的海晏只有7月份是“舒适月”，其温湿指数权重最大，其次为着衣指数。循化在7月舒适度等级为“较舒适”，而5、6、8、9月份为“舒适月”，可能由于循化海拔高度较低，其着衣指数所占权重较大，为0.288。循化7月份的温湿指数对应为“暖”，风寒指数对应为“暖风”，着衣指数对应为“轻便的夏装”，紫外线指数对应为“强”，因此7月份的舒适度等级为“较舒适”。民和海拔高度较低，在7月份的舒适等级为“较舒适”，其温湿指数所占权重较大，达0.284，对应为“暖”，风寒指数对应为“暖风”，着衣指数对应为“轻便的夏装”，紫外线指数达“强”，综合影响使民和7月份舒适度等级为“较舒适”。贵德7月份的舒适等级为“较舒适”，其温湿指数、着衣指数和紫外线指数的权重大小相当，风寒指数权重最小。贵德7月份温湿指数对应为“暖”，风寒指数对应为“暖风”，着衣指数对应为“衬衫和常用便服”，紫外线指数对应为“强”，综合作用下，7月份舒适度等级为“较舒适”。西宁、乐都、平安和同仁达到“舒适月”的月份最多，达到5个月。由于海拔不高，其各指标较为平均，月指标均达到非常舒适或舒适等级，综合作用的结果，“舒适月”较长，达5个月。

3.1.3 青海省东北部旅游舒适度时空变化分析

图3是青海省东北部地区典型代表月旅游舒适度等级的空间分布图。比较可知 ，从时间来看，青海省东北部旅游舒适度等级呈 “单峰”型，夏季舒适度等级高，为“舒适”，冬季舒适度等级低，为“较不舒适”。3月份和11月份的空间上较为一致，仅在东部极小区域为“较舒适”等级，其余绝大部分地区为“较不舒适”等级；4月份和10月份的舒适度等级空间分布上也比较一致，天峻和刚察以北区域较不舒适，其余地区均较舒适；旅游城市及气候敏感型景区在6月份至9月份舒适度等级都是 “较舒适”或“舒适”。位于青海湖附近天峻和刚察等地，由于受到青海湖和海拔高度的影响，各月份舒适度等级与周围均有差异。从空间分布来看，舒适度等级总体由西向东增加，在天峻、刚察等地舒适度等级与周围相比下降一个等级，这可能和青海省的海拔高度有关，青海省海拔高度由西部向东部递减，并在天峻和刚察海拔较高。海拔高度影响该地区的气温、风速、太阳辐射等，这些气象要素正是影响旅游气候舒适度评价效果的因素。

图3 青海省东北部地区逐月旅游舒适度等级分布

3.2 青海省东北部主要旅游城市气候适宜期长度空间分布

图4是青海省东北部旅游城市气候舒适期长度的空间分布，其中舒适度指数达到“较舒适”和“舒适”就算为气候舒适期。由图3可以看出，天峻、刚察舒适期最短，为5个月；德令哈、乌兰、都兰、祁连和门源舒适期为7个月；海晏、共和、湟源、湟中、大通、西宁、互助、贵德和化隆舒适期为8个月；平安、乐都、民和、循化、尖扎和同仁舒适期为9个月。青海省东北部的旅游气候舒适期长度由西向东增加，但在天峻和刚察附近，舒适期长度较短。天峻和刚察位于青海湖北岸，平均海拔高达3000～4000 m，气候寒冷，昼夜温差大，所以旅游气候适宜期较短。

图4 青海省东北部旅游城市气候舒适期长度空间分布

4 结论与讨论

4.1 结 论

本文使用青海省东北部22个站点的地面日平均气温、日地面最高气温、相对湿度、平均风速、云量和日照时数等资料，从青海省东北部主要旅游城市综合旅游气候指数、旅游舒适度时空变化等方面，对气候适宜期进行了分析。

(1)青海省东北部全年综合旅游气候指数为5～18，夏季6-9月综合旅游气候指数较高，达15以上，冬季1月、2月、12月综合旅游气候指数较低，为5～10，其他季节综合旅游气候指数为10～15。其中，夏季的7、8月综合旅游气候指数最高，达到18；冬季的1月综合旅游气候指数最低，为5。从全年来看，综合旅游气候指数呈“单峰”型，高峰在夏季。

(2)青海省东北部旅游气候舒适度等级总体由东向西降低，在天峻、刚察等地舒适度等级与周围相比下降一个等级。旅游气候舒适期长度由东向西减少，但在天峻和刚察附近，舒适期长度较短，这可能与天峻和刚察地处青海湖附近且当地海拔高度较高有关。青海省东部舒适期(包含较舒适月)最短有6个月，最长有9个月。

4.2 讨 论

本研究选用综合旅游气候指数(ITCI)对青海省东部地区的旅游气候舒适度进行了评价，该模型考虑到研究区与其他地区的气候差异性，在应用广泛的温湿指数、风寒指数和着衣指数的基础上，加入紫外线指数，通过熵值法确定各指数权重大小。在权重系数的计算方法方面，本研究使用熵值法进行权重系数计算，避免了专家打分法和层次分析的主观随意性。在部分站点云量缺测时，本研究使用晴空指数对天空的遮蔽程度进行划分，有效地代替了云量缺失的情况。

对比本研究与他人的研究结果发现：本文对西宁地区的研究结果与杨昭明等[24]对1961-2015年青海省西宁市的旅游气候舒适度的评价结果基本一致。与马玉芳等[25]对青海省黄河谷地，即贵德县，进行旅游气候舒适度的评价结果略有差异。马玉芳等研究认为贵德县旅游气候最舒适期为每年的6月到8月，较舒适期是5月和9月，舒适期在4月和10月，不舒适期为11月至次年3月。本文认为贵德县旅游气候适宜期(包括较舒适)为3月到11月，可能是由于考虑到紫外线指数的影响及舒适度划分规则不同。与李春花等通过温湿指数和风效指数对青海省河湟地区的旅游气候舒适度的研究结果相比，二者差异较大。李春花等研究认为该地区舒适期为6-8月，没有较舒适期，这可能与两个研究选用的评价指标数存在差异有关。青海省海拔高，属高原大陆性气候，本研究缺少对海拔高度的考量和修订，同时也缺少对干旱、暴雨等天气灾害对旅游气候舒适度的影响，因此，更加精细化的旅游气候舒适度的评价是今后研究的重点。