威海市人居环境气候舒适度评价

张慧 戚九寒

摘要 利用威海市6个国家级气象观测站1991—2020年共30年气候数据，根据《人居环境气候舒适度评价》（GB/T 27963—2011），通过计算温湿指数、风效指数，利用相关评价方法，对威海市各区域人居环境气候舒适度进行分级。结果表明：威海市人居环境舒适度感觉程度仅有寒冷、冷和舒适3种，其中，一年中超过55%的天数为寒冷，主要集中在10月下旬至翌年5月上旬；超过11.0%的天数为冷，主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬；约33.7%的天数为舒适，主要集中在6月上旬至9月下旬。

关键词 威海市；人居环境；气候舒适度；温湿指数；风效指数

中图分类号：P46 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）09–0-03

人居环境，是人类聚居生活的地方，是与人类生存活动密切相关的地表空间，是人类在大自然赖以生存的基地，是人类利用自然，改造自然的主要场所。大自然是人居环境的基础，人的生产生活和具体的人居环境建设活动都离不开更为广阔的自然背景。人居环境由自然系统、人类系统、社会系统、居住系统、支撑系统构成，在五大系统中，人类系统和自然系统是2个基本系统[1]。居住区的气候条件直接影响人居环境，与人居环境密切相关的气候要素包括太阳辐射、气温、湿度、风和降水等[2]。有关气候舒适度的评价研究已有近百年的历史，我国气候舒适度评价研究从20世纪80年代中期开始[3-4]。

2011年国家出台了《人居环境气候舒适度评价标准》（GB/T 27963—2011）。尹文娟等[5-7]利用所在多年气象资料，根据《人居环境气候舒适度评价》（GB/T 27963—2011），对温湿指数和风效指数的变化特征进行研究，对所在地的人居环境气候舒适度进行分析。王汶等[8-10]利用气象资料及气候舒适度评价指标，利用地理信息系统对气候舒适度进行了分析，对人居环境气候舒适度进行评价。利用威海市6个国家级气象观测站1991—2020年共30年气候数据，按照国家标准《人居环境气候舒适度评价》，分析了威海市各区、市人居环境舒适度特征，为威海人居环境的优化、区域旅游的发展和城市环境建设提供了依据。

1 资料与方法

1.1 研究区域

威海市位于山东省最东端，西部与烟台市接壤，北部、东部和南部三面濒临黄海，海岸线长978 km，总面积为5 799.84 km2，东西长135 km，南北长81 km，下辖环翠区、文登区、荣成市和乳山市。

威海市地处36°41′～37°35′N，121°11′～122°42′E，属于中纬度地区，为北温带季风型大陆性气候。威海市处于山东半岛地区，受周围海洋的影响，雨水在我国同纬度地区较为充沛，气温较为温和、适中，具有春季寒冷，夏季凉爽，秋季温暖，冬季温和的特点。此外，威海具有白天和夜晚的温差较小、无霜期较长、大风较多、湿度较大的海洋性气候特点。

1.2 数据来源

利用威海市内威海、成山头、文登、荣成、乳山、石岛6个国家级地面气象观测站，1991—2020年近30年地面气候数据资料进行计算、分析与评价。

1.3 研究方法

1.3.1 温湿指数和风效指数 采用《人居环境气候舒适度评价》（GB/T27963—2011）评价指标中的计算方法，温湿指数（temperature humidity index）描述人体对环境温度和湿度综合感受的指数。计算公式为：

I=T-0.55×（1-RH）×（T-14.4）（1）

式（1）中，I为温湿指数；T为某一评价时段平均温度，单位 ℃；RH为某一评价时段平均空气相对湿度，单位%。

风效指数（wind chill index）描述人体对风、温度和日照综合感受的指数。计算公式为：

K=-（10+10.45-V）（33-T）+8.55S（2）

式（2）中，K为风效指数；T为某一评价时段平均温度，单位℃；V为某一评价时段平均风速，单位m/s；S为某一评价时段平均日照时数，单位h/d。

1.3.2 评价方法 利用温湿指数和风效指数进行气候舒适度评价。将全年分为夏半年和冬半年，夏半年为3月21日—9月23日，冬半年为9月24日—翌年3月20日。当温湿指数与风效指数评价结果不一致且评价时段平均风速小于3 m/s时，夏半年使用温湿指数，冬半年使用风效指数；当评价时段平均风速大于3 m/s时，使用风效指数。

2 结果与分析

2.1 气候特征

2.1.1 气温特征 图1为威海市不同地区一年内日均气温变化图，日均气温大多为-2～26 ℃，其中最低气温分布在1月中旬，最高气温分布在7—8月。研究发现，气温为17～28 ℃时，人体感觉最为舒适。从图中分析，4月中旬至9月上旬威海市大部分地区温度较为舒适。

2.1.2 相对湿度特征 图2为威海市不同地区一年内日均相对湿度变化图，日均相对湿度大多为50%～90%，5—8月相对湿度较高，其余月份较少，且差距不大。经实验研究，在一定的温度范围内，相对湿度对人体舒适度的影响不大，在温度较高时才会有影响，人体感觉最舒适的相对湿度范围是60%～70%。从图中分析，9月—翌年4月威海市大部分地区相对湿度均较为舒适。

2.1.3 風速特征 图3为威海市不同地区一年内日均风速变化图，从图3中可见威海市不同地区一年内日均风速差距较大，主要原因是与所在地的地理位置有关。日均风速最小的在乳山，为2～3 m/s；

日均最大风速在成山头，为5～7 m/s。威海市全年较小日平均风速集中在夏季，较大日平均风速除成山头集中在冬季外，其余地区均集中在春季。风冷效应会影响人的冷热感知，所以风速对人体舒适度的影响较大。从图3中来看，日平均风速较小的乳山相对平均风速较大的成山头舒适度影响更为积极。

2.2 不同地区不同等级人居环境气候舒适度日数分布特征

表2反映了一年当中威海市不同地区不同等级人居环境舒适度感觉程度年日数。从中可以看出，通过各地区平均气象要素数据计算分析得出的全市人居环境舒适度感觉程度年日数与不同地区人居环境舒适度感觉程度年日数的平均值基本一致。威海市人居环境舒适度感觉程度以寒冷为主，一年中超过55%的天数为寒冷，大部分人感觉很冷，不舒服；一年中超过11.0%的天数为冷，大部分人感觉偏冷，较不舒服；一年中约有33.7%的天数为舒适，大部分人感觉舒适；威海全市均没有热和闷热的地区。

可以明显发现，人居环境舒适度感觉程度为寒冷的日数越多的地区，感觉程度为舒适的日数越少，通过相关性分析得到相关系数为-0.98，具有强烈的负相关性。

2.3 不同地区不同等级人居环境气候舒适度时间分布变化特征

表3反映了一年当中威海市不同地区不同等级人居环境舒适感觉程度时间分布变化特征。通过分析发现，威海市人居环境舒适度感觉程度为寒冷的时段主要集中在10月下旬至翌年5月上旬，感觉程度为冷的时段主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬，感觉程度为舒适时段集中在6月上旬至9月下旬。

3 结论

威海市人居环境舒适度等级划分仅有1、2、3三级，感觉程度仅有寒冷、冷和舒适、无热和闷热；人居环境舒适度感觉程度以寒冷为主，一年中超过50%的天数感觉程度为寒冷，人居环境舒适度感觉程度为舒适的时段全年约占1/3；人居环境舒适度感觉程度为寒冷的日数和感觉为舒适的日数呈明显的负相关，感觉程度为寒冷的日数越多，感觉程度为舒适的日数越少。

（2）威海市人居环境舒适度感觉程度为寒冷的时段跨度最大，主要集中在10月下旬至翌年5月上旬，其中，感觉程度为寒冷时间最长的成山头在春、夏、秋、冬4个季节均存在；威海市感觉程度为冷的时段主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬；威海市感觉程度为舒适的时段集中在6月上旬至9月下旬，其中感觉程度为舒适时间最长的在乳山，从5月中旬到10月上旬均有时段感觉舒适。

（3）威海市不同地区人居环境舒适度存在差异的原因和城市所在地区的地形、距离海洋的距离等有着密切的关系，在对整个威海市的人居环境气候舒适度进行评价的过程中选取的6个国家级地面气象观测站在全市的分布密度不均匀，导致分析结果存在一定的误差。

参考文献

[1] 吴良镛.人居环境科学导论[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2] 范祥清，刘少文.人居环境[M].北京：中国轻工业出版社，2003.

[3] 闫业超，岳书平，刘学华，等.国内外气候舒适度评价研究进展[J].地球科学进展，2013，28（10）：1119-1125.

[4] 朱保美，周清，王晓霏，等.人居环境气候舒适度评价标准及应用[J].智能城市，2019，5（18）：24-25.

[5] 尹文娟，潘志华，潘宇鹰，等.中国大陆人居环境气候舒适度变化特征研究[J].中国人口·资源与环境，2018，28（S1）：5-8.

[6] 孔锋.中国人居环境气候舒适度的多时相尺度评价及区域差异研究[J].干旱区资源与环境，2020，34（3）：102-111.

[7] 白文娟，白文蓉，陈晶，等.西宁市人居环境气候舒适度评价[J].青海环境， 2020，30（1）：34-39.

[8] 王汶，鲁旭.基于GIS的人居环境气候舒适度评价：以河南省为例[J].遥感信息，2009（2）：104-109.

[9] 李守伟，王一澤.东北三省人居环境气候舒适度评价[J].国土与自然资源研究，2020（6）：14-17.

[10] 高家骥，李鸿奎，白芝珍，等.GIS支持下的东北三省人居环境气候舒适度分异及影响因素分析[J].测绘通报，2022 （6）：148-153.

Climate Comfort Assessment of Residential Environment in Weihai City

Zhang Hui et al（Rushan Meteorological Bureau， Rushan， Shandong 264500）

Abstract This article uses climate data from six national meteorological observation stations in Weihai City from 1991 to 2020 for a total of 30 years. Based on the 《Climate Comfort Assessment of Human Settlements》 （GB/T 27963—2011）， the climate comfort of human settlements in various regions of Weihai City was classified by calculating the temperature humidity index and wind efficiency index， and using relevant evaluation methods. The results show that the comfort level of the living environment in Weihai City was only three types： cold， cold， and comfortable. Among them， over 55% of the days in a year were cold， mainly concentrated in late October to early May of the following year; More than 11.0% of the days are cold， mainly concentrated in mid May to late May and early October to mid October; About 33.7% of the days were comfortable， mainly concentrated in early June to late September.

Key words Weihai City; Residential environment; Climate comfort; Temperature and humidity index; Wind efficiency index