稻作梯田农业文化遗产地旅游发展的气候适宜性研究

谭凯炎,闵庆文

(1.中国气象科学研究院,北京 100081;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)

农业文化遗产地不仅其农业生态景观具有巨大的游憩价值，其古老的农业文明和农村生活体验也对旅游者具有很大吸引力[1-2]。发展农业文化遗产旅游被认为是农业文化遗产动态保护的重要途径之一[3]，在农业文化遗产地开展生态文化旅游为当地经济发展提供了新的增长点，不但可以有效保护农业文化遗产，而且可以促进当地乡村脱贫致富、提高居民生活质量[4-5]。近十多年来，中国学者围绕农业遗产地旅游资源评价与利用开展了较多的研究，相关研究主要集中在景观资源评价与保护性旅游发展规划方面[6-9]。众所周知，天气气候条件是左右人们旅游出行的重要因素，它显著影响着人们对旅游目的地的选择以及当地旅游季节的长短与时期。在现有农业文化遗产地旅游资源潜力与适宜性评价中，虽然将天气气候条件作为众多影响因素之一考虑了其作用，但权重很小[6,9-10]，尚未看到从气候角度分析农业文化遗产地旅游发展适宜性的研究报道。在以往景区旅游气候适宜性研究中，旅游气候指数(TCI)、温湿指数(THI)和风效指数(WEI)等指数模型被广泛用于计算综合气象条件下的旅游舒适度，尤其后2个指数在国内学者开展旅游气候评价时应用最多[11-14]。TCI虽然针对性很强，并考虑了几乎所有气象要素的影响，但其对要素作用的经验估计和分级赋值方法降低了评价的准确性和客观性，比较适合用于大尺度宏观分析[15]。THI和WEI等指数模型存在固有的不足，其分级指标也不完全适用于中国，对一些天气的舒适性评价表现出较大的偏差[16]。这些指数模型的输出结果是等效温度或热量交换值，不便于直接进行时空统计与比较[17]。基于中国气候特征和人群热舒适感受规律的室外天气舒适指数(OWCI)在一定程度上克服了上述方面的不足，其分级指标也更适合中国国情[16]。笔者以分布于不同区域的中国稻作梯田农业文化遗产地作为研究对象，尝试应用OWCI分析各地气候舒适性特征，揭示当地气候舒适性年内变化规律，精细分析旅游活动的适宜时段与气象风险，旨在为农业文化遗产地充分利用旅游资源、科学规划旅游产业发展提供依据。

1 研究方法与资料来源

1.1 气候舒适指数及其分级指标

室外天气舒适指数(OWCI，IOWC)应用日平均气温、最高气温、湿度、风速和日照时数5个要素值来综合描述天气舒适性，OWCI指数舒适等级划分指标见表1。OWCI指数计算公式为

(1)

式(1)中，C为常数；A、M、m1、m2、H、h、W、F、f为系数；Ta为日平均气温，℃；Tmax为最高气温，℃；RH为日平均相对湿度，%；V为日平均风速，m·s-1；S为日照时数，h。

表1 OWCI分级温度指标及其指数值

根据每日舒适指数值划分舒适等级，以旬为时间单位统计舒适指数和各等级天数气候平均值。

1.2 旅游气候适宜性评价方法

旅游气候适宜性是指从人体热舒适感受角度，综合气候条件评价开展旅游活动的适宜程度，气候越舒适，旅游气候适宜性越高。旅游气候适宜性可以用平均气候舒适度或适宜旅游期长度来体现，以适宜旅游期长度及其分布来表示更加明确和直观。适宜旅游期是指大多数人感觉天气舒适或冷暖程度在可以忍受范围内，期间不会出现极不舒适天气而严重降低旅游质量，甚至发生中暑或冻伤等安全危险的时段。为了使分析精细化并符合中国人的习惯，以旬为单位进行适宜旅游期分析。

根据上述适宜旅游期定义，1 a内适宜旅游期可能分为几个时段，每个时段的边界条件应该是在一旬里有一部分天数天气舒适，同时不出现极不舒适天气。为了直观表示，用旬舒适天气保证率作为划分标准。由旬平均指数值与旬极不舒适天气百分率的统计关系(图1)得出，当旬平均舒适指数小于6.5时，极不舒适天气百分率大于0。

图1 旬平均极不舒适天气百分率与旬平均指数值的关系

旬平均舒适指数值6.5对应的舒适天气百分率为35%(图2),因此将舒适天气百分率35%作为适宜旅游期划分阈值，即舒适天气百分率≥35%的时段为适宜旅游期。同时以舒适天气百分率≥85%的时段为舒适旅游期,而舒适天气百分率低于35%或不舒适天气百分率大于65%的时段为不适宜旅游期。

图2 旬平均舒适天数百分率与旬平均舒适指数的关系

1.3 资料来源与数据处理方法

各农业文化遗产地气象条件用临近气象站资料来代表，所用气象站1991—2020年逐日平均气温、最高气温、空气湿度、风速、日照时数与降水量资料来自中国气象数据共享网，其中元阳站于1997年将站址从海拔1 000 m搬迁到海拔230 m的河谷，所用资料年代为1998—2020年。采用Fortran 2011语言编程进行数据计算，用Excel 2010软件进行统计分析和制图。

2 结果与分析

2.1 天气舒适性年内变化特征

各站天气舒适指数年内各旬变化特征如图3所示，据此将分布在全国各地的10个稻作梯田农业文化遗产地的气候舒适特征划分为3种类型：春秋舒适型、冬半年舒适型和全年舒适型。这里既可以看出明显的地域差异，同时也反映出海拔高度的影响。

图3 旬平均天气舒适指数(OWCI)年内变化

春秋舒适型中夏季舒适度均较低，冬季舒适度较高。云和夏季酷热，而冬季舒适度多在舒适阈值以上；崇义与其相似，两者实际可称为春、秋、冬3季舒适型，汉阴冬季舒适度最低，但夏季炎热程度轻于其他各地；红河、元阳与尤溪为冬半年舒适型，其中元阳整个夏半年酷热，而红河较接近全年舒适型，只有5—6月舒适度较低；金平与绿春为全年舒适型，唯有冬季舒适度稍低。红河、元阳、金平与绿春各站直线距离约50 km，红河站海拔约1 000 m，金平站海拔1 260 m，绿春海拔1 640 m，与梯田所处高度(1 400～2 000 m)基本一致，而元阳站位于海拔230 m的干热河谷，这是导致元阳站与其他3个站夏半年气候舒适性大相径庭的根本原因，元阳气象站的数据没有反映梯田高度的气候条件，只是表明红河梯田具有很大的立体气候差异。

2.2 旅游气候适宜性

2.2.1适宜旅游期分布

根据各旬舒适天气百分率气候平均值，以舒适天气百分率达到35%以上为适宜旅游期，各地的适宜旅游期分布如表2所示。通常情况下，适宜旅游期起始和结束阶段的舒适天气保证率低于中间阶段。表2显示，各地适合开展旅游活动的时期均较长，除元阳外其他各地都超过9个月以上，红河、绿春和金平全年适游，考虑到元阳梯田与红河梯田海拔高度相当，其梯田的适游期实际上与其他3处相似，这表明稻作梯田农业文化遗产地普遍具有较优越的发展旅游业的气候条件。

表2 农业文化遗产地适宜旅游期分布

2.2.2舒适旅游期分布

舒适旅游期是1 a中旅游出行的最佳时段，在该时段，舒适等级以上的天气保证率在85%以上。各地舒适旅游期如表3所示。10个稻作梯田农业文化遗产地的舒适旅游期长度差异显著，绿春和金平通年为舒适旅游期，红河的舒适旅游期为夏、秋、冬3个季节，元阳河谷地带只有冬季为舒适旅游期，其他遗产地舒适旅游期均分布在春、秋季。

表3 农业文化遗产地舒适旅游期分布

2.2.3不适宜旅游时段

如表2所示，除红河、绿春和金平外，其他农业文化遗产地在1 a中都有不适合旅游活动的时段。受其他因素的影响，这期间的旅游活动并不会停止，当遭遇极端寒冷或炎热天气时，不仅游憩效果不好，人体健康还可能受到影响。为了解每个地方不适游时期的安全风险，对不适游时段中的极不舒适天气发生频率和极不舒适程度进行了分析。如表4所示，各地不适游时段主要出现在夏季，元阳和尤溪的持续时间较长，云和的极不舒适天气最大频率最高(52.7%)，不适游期遭遇极不舒适天气概率最大，同时其各年最低指数平均值仅低于元阳，表示云和在不适游期开展旅游活动风险很高。其次是尤溪和新化，这些地方夏季不适游时段开展旅游活动需要预防游客和工作人员出现中暑的情况。龙胜虽然有不适游时段，但期间极不舒适天气出现频率较低(最大8.2%)，炎热程度也较低(-1.2)。元阳的多年平均舒适指数极值最低(-10.3)，显示干热河谷内春季酷热程度极高，但这不影响在梯田处的游览。新化和汉阴存在冬季不适游时段，但其极不舒适天气出现概率很低(6.4%和2.5%)，多年平均舒适指数极值刚达到极不舒适阈值，表明不适游时段少有严寒，继续开展旅游活动的风险较低。

表4 农业文化遗产地不适游时段分布及极不舒适天气概率和不舒适程度

2.4 不利天气现象对旅游活动的影响

天气舒适指数从气象条件影响旅游者人体舒适度的角度反映了旅游出行的气候适宜性，同时一些天气现象也会对旅游出行和感受产生明显的影响。在比较常见的天气现象中，大雾既可能妨碍人们出行，但也可以是一种气象景观资源，大雪也有同样的属性，难以明确评价其对旅游活动的综合影响，而达到一定强度的大风和降雨明显不利于旅游活动。根据风力等级国家标准[18]，≥5.5 m·s-1的风速会产生扬尘，同时参考旅游气候指数(TCI)中对降雨影响的评价[15]，将日平均风速5.5 m·s-1和日降水量5 mm作为不利天气现象阈值，对各农业遗产地分季节统计了出现大于阈值的日数。如表5所示，除红河外各遗产地均极少出现日平均风速≥5.5 m·s-1的大风天气，大风对红河的影响也可以忽略不计。各遗产地日降水量达5 mm以上的日数都较多，降雨对旅游出行的影响比较明显。金平与绿春虽然全年气候舒适，但春夏秋3季降水日很多，虽然其中部分降水可能发生在夜间，或者属于阵性降水，但与其他地点相比，旅游活动受降水的影响不可忽视，这也是旅游规划中应当考虑的问题。夏季气温高，降雨对出行的妨碍较小，主要需要预防由降水引起的水文和地质灾害的影响；其他季节的降水除妨碍出行外，还可能影响人体热舒适性，长时间连续降雨非常不利于室外活动。同时，各地春季雨日数明显多于秋季，考虑到降雨的影响，虽然春秋季都是遗产地最舒适的旅游季节，但春季旅游气候适宜性应低于秋季。

3 讨论与结论

3.1 讨论

该研究首次采用室外天气舒适指数(OWCI)来衡量旅游气候适宜性，用日气象资料计算每天的舒适指数并划分舒适等级，在此基础上再统计旬、月和年的舒适指数气候平均值及各等级天气出现的频率，这样比以月为单位用气象资料月平均值来评价旅游适宜性的方法[11,14,19]更精细化一些。在现有旅游气候适宜性研究中还没有形成一种成熟通用的适宜旅游期划分方法和标准，对适宜旅游期没有明确定义，一般以月或旬的舒适指数值介于舒适阈值范围内的时段作为适宜旅游期[20-21]。以旬平均指数值与旬舒适天气百分率的关系(图1)可以推出，舒适阈值对应的舒适天气保证率约在50%左右，笔者以舒适天气保证率35%作为适宜旅游期的阈值指标，由此得出的适宜旅游期要长于用舒适指数阈值划线的结果，这样的划分方法是否合理还需要在应用中检验。此外，此阈值指标来自于该研究涉及的10个农遗产地的数据统计结果，其代表性有限，为了得到一个各地通用的指标，需要对不同地域大量的站点数据进行分析。

表5 农业文化遗产地各季节日平均风速≥5.5 m·s-1和日降水量≥5 mm日数

虽然OWCI指数中已包含了风对人体热舒适感的作用，但大风的机械作用会导致人体不适，大风造成的扬尘和扬沙严重影响旅游活动的感受。刘海洋等[22]在研究沙漠旅游气候舒适度时以日最大风速7.0 m·s-1为阈值作为起沙不适游的标准。经统计，红河、尤溪和汉阴1 a中日最大风速达7.0 m·s-1以上的天数占比(2010—2019年的平均值)分别为91%、33%和35%，因此该指标阈值偏低，显著减少了适游日数，在非沙漠地区是不适宜的。研究尝试将日平均风速5.5 m·s-1以上作为不适宜旅游日，是否适宜也有待验证。降雨对人体舒适性感受的影响已经体现在对气温和湿度的改变上[23]，但降雨还影响出行和室外活动自由度。如何评价降雨对旅游适宜性的直接影响，或以多大的日降雨量作为不适宜旅游指标，目前相关研究还很少。在旅游气候指数(TCI)中考虑了降雨对旅游的不利影响，按每日降雨量分区间给予等级值[15]，当日降雨量5 mm时赋值为0，即不适合旅游，但降雨对旅游的影响比较复杂。有关降雨、大风等不利天气对旅游适宜性的影响还需要更深入的研究。

现在评价旅游气候舒适度时通常是应用景点临近气象站的气象观测资料，由于地形和海拔高度的差异，景点与气象站的气象条件可能相差显著，用气象站资料计算的天气气候舒适度并不一定能准确反映景点的旅游舒适性，元阳便是一个典型例子。对于存在显著立体气候差异的景区，需要分析景观资源高度与游客逗留住宿处天气舒适度的互补性，以便客观评价景区的旅游气候适宜性。另一方面，有必要利用近年发展起来的加密自动气象站观测数据，以获得更准确的景区旅游气候适宜性时空分布，为景区旅游规划提供更详实的数据支持。笔者主要聚焦旅游发展的气候适宜性，但旅游开发主要受到景观季节变化和文化活动周期性的制约，关于旅游气候适宜性与旅游资源的匹配问题应是未来更深入研究的方向。

3.2 结论

中国不同地域稻作梯田农业文化遗产地的气候舒适性年内变化可以分为春秋舒适型、冬半年舒适型和全年舒适型3种类型，大部分遗产地在1 a内有10个月以上的适宜旅游期，而其中舒适旅游期长度差异明显，分别为4个月至全年不等，气候条件较少限制各遗产地的旅游发展。在各遗产地不适宜旅游期主要为夏季，部分遗产地在该阶段开展旅游活动必须密切关注天气信息，规避酷热天气对人体健康的危害。同时各遗产地在制定旅游项目规划时还需要考虑降雨对旅游的直接和间接影响。地处山区、景观资源丰富的梯田农业文化遗产地可以利用立体气候差异充分发挥旅游资源的效益。