王 耕，俞乔山，吴利华
(1.辽宁师范大学 地理科学学院，辽宁 大连 116029;2.西南林业大学 地理与生态旅游学院，云南 昆明 650224)
气候作为自然环境的重要条件之一，其舒适性是评价和分析区域人居环境的关键气候指标[1].气候舒适度在一定程度上可以调节人的生理活动并产生部分影响，是生物气象指标[2].作为人居环境气候评估的内容之一，气候舒适度评价占据重要地位[1].国外气候舒适度研究起步早，加拿大学者Houghton于1923年建立了舒适指数测评的标准模型[3-4]即经典有效温度指(ET)公式，Li等[5]又将风速考虑进来, 根据香港的情况修正了其公式.1966年Terjung提出了舒适指数和风效指数概念[6].1973 年 Oliver 提出风寒指数、温湿指数，评价气候对人体舒适感觉的影响[7].我国气候舒适度研究始于20世纪80年代，多数学者使用舒适度模型，采用风效指数、温湿指数等方法开展研究较为频繁[8].崔乔等[9]依据西藏地区温湿指数及风效指数时间与空间变化特征，计算和影响因子权重分析.基于人体热平衡原理，冯定原等[10]着重于感热温度理论，展开了一系列的定量计算.随着地理信息科学技术发展，王胜等[11]以安徽省为例，结合GIS空间插值技术，进行气候舒适度的制图研究.张馨艺、赵诣、王晓美等[12]对辽宁省大部分地区人居环境气候舒适度进行分析，利用 ArcGIS进行空间分析.张狄等[13]注重于不同地形情况下，运用数字高程模型进行了具体分析.诸多研究表明：针对和侧重于区域气候舒适度的时空研究，可以了解区域环境的宜居程度，对于研究区域内的居民日常生活质量、提高可持续发展水平、提供气象服务指导、改善人居环境等具有重要的意义价值.
宜宾市位于四川省东南部，处于四川盆地内部，与云南省和贵州省相接，地理位置特殊.亚热带季风性湿润气候，四季变化分明.本文基于宜宾气象资料，对气候舒适度指数59 a的变化特征进行了分析，得出宜宾市一年内气候舒适度均处于舒适状态的月份，气候舒适度不同季节的变化，各项指数的舒适期及起止日期的变化，对气候舒适性进行一系列评价，为宜宾市提供气象服务指导居民日常生活，为相关研究提供基础性参考.
1.1 数据来源
本文采用中国气象数据网http://data.cma.cn/的相关观测资料,主要为四川省宜宾气象站1960—2018年的地面国际交换站气候资料日值数据值.宜宾气象站是该地区的国家基准气候,站台站信息如表1所示.由于1951—1960年的数据监测不完整，故采用1960—2018年的数据.数据通过Excel表格处理，并检测和提高数据质量，具有数据处理和研究的合理性.
表1 宜宾基准站台站信息
1.2 研究方法
1.2.1 温湿指数(ITH)计算公式
温湿指数(ITH)，通过温度和湿度的组合反映人体与周围环境的热量交换，为气候舒适度首要指标[14]，计算式如下：
ITH=(1.8×T+32)-0.55×(1-RH)×(1.8×T-26).
(1)
其中,RH即相对湿度，T即温度(℃).
1.2.2 风效指数(IWE)计算公式
风效指数(IWE)，即风速和气温对裸露人体热量散失的影响，计算公式如下：
(2)
其中,V为风速(m/s)，T为温度(℃)，S为日照时数(h/d).
1.2.3 着衣指数(ICL)计算公式
着衣指数(ICL)由澳大利亚学者Freitas 提出，综合了温度、太阳辐射、人体代谢和风速等多种因素，人们可以根据着衣指数的大小来选择不同的衣服而改变气候的不舒适性[14-16]，计算公式如下：
(3)
其中,T为摄氏气温(℃),H代表人体代谢率的 75%，H=87 W/m2[17-19].A表示人体对太阳辐射的吸收情况，取0.06,R表示垂直阳光的单位面积土地所接收的太阳辐射(W/m2)，取太阳常数R=1 367 W/m2,α是太阳高度角,V为风速(m/s)[20-21].
1.2.4 舒适度综合指数计算公式
根据人居户外感受相对程度，采用3个指数进行分级及赋值，环境气候舒适度受极端天气影响大，所以将其级别分为7类，分别进行赋值，其数值越高，气候舒适程度就越高[1，14]，其结果如表2所示.
表2 温湿指数、风效指数和着衣指数的分级标准及赋值
综合舒适指数(ICC)是以温湿指数、风效指数和着衣指数为基础，采用专家打分和层次分析法确定各指数的权重，建立气候舒适性综合评价模型[22]，计算公式如下：
ICC=0.6×XTHI+0.3×XWEI+0.1×XICL.
(4)
其中,XTHI为温湿指数分级赋值，XWEI即风效指数分级赋值，XICL为着衣指数的分级赋值，各指数权重系数为0.6、0.3、0.1.1≤ICC<3 即不舒适等级范围；
3≤ICC<5即较不舒适等级范围；
5≤ICC<7即较舒适等级范围；
7≤ICC≤9即舒适等级范围[23].
2.1 1960—2018年宜宾温湿指数年际、年内变化特征分析
从温湿指数的年际变化特征来看(图1)，年际间变化幅度大，总体上为上升趋势，上升趋势比较明显.
图1 1960—2018年宜宾温湿指数年际变化特征
年际变化特征表明：宜宾59 a来均处于A舒适等级范围中，人体感觉凉爽.但有从A舒适到B较舒适等级，凉爽向温暖转变的趋势.
从59 a平均月变化来看(图2)，宜宾的温湿指数(ITH)为明显的单峰型，随着温度和湿度的变化而不断变化.1月ITH最低47，人体感觉偏冷.在7月时达到最高值76.69，人体感觉闷热.
从不同舒适等级的年内月份分布来看(图2)，在4月、10月，ITH在60～65之间，人体感觉凉爽，属于A 舒适等级.5月份ITH在65～70范围之间，人体感觉温暖，为B 较舒适等级.在6月、9月时，ITH在70～75之间，人体感觉偏热，为C 较不舒适等级.7月和8月，ITH高达75～80，人体感觉闷热，属于D等级不舒适等级.
图2 温湿指数和不同舒适等级持续天数的59 a平均月变化
从近59 a的舒适期变化特征的统计分析来看(表3)，不同舒适等级的初始日期有所不同，较舒适b等级的初始日期随着年代变化而发生变化，初始日期都在2月份开始.较舒适B等级的初始日期的，大致开始于3月中后旬.舒适A等级的初始日期，基本上开始于2月末和3月中上旬.
表3 1960—2018年温湿指数舒适期的起止日期及持续天数
2.2 1960—2018年宜宾风效指数年际、年内变化特征分析
从年际变化特征来看(图3)，风效指数(IWE)年际间变化幅度较小，总体上为上升趋势，上升趋势显著.风效指数的年际变化特征表明，宜宾59 a来处于较舒适到不舒适等级范围中，人体感觉偏凉、偏冷.IWE总体上向凉风等级的方向发展.
图3 1960—2018年宜宾风效指数年际变化特征
从不同舒适等级的年内月份分布来看(图4)，在6月，IWE在-300～-200之间，人体感觉为舒适风，属于舒适A等级.在7—8月,IWE在-200～50范围之间，人体感觉为暖风，为B 较舒适等级.在4—5月、9月，IWE在-600～-300之间，人体感觉为凉风，属于b 较舒适等级.在1—2月、11—12月，IWE在-800～-600之间，为稍冷风，属于较不舒适c等级.
从各月舒适等级的天数来看(图4)，舒适期大致6月到达峰值，舒适期主要在4—10月.6月份的较舒适和舒适等级的天数最多，59 a月平均有28 d.从各舒适等级持续天数来看(图 2～图4)，舒适A等级天数6月最多，平均8 d.较舒适B等级(暖风)天数7月最多，平均13 d；
较舒适 b 等级(凉风)天数10月最多，平均17 d.
图4 风效指数和不同舒适等级持续天数的59 a平均月变化
从舒适期的近59 a变化来看(表4)，不同舒适等级的初始日期变化明显，随着年代变化，舒适b 等级在不同年际的初始日期开始于1月中下旬和2月初，舒适A等级基本在1月开始，也有部分开始于2月和3月.舒适B 等级集中于3月，也有少部分在2—5月.
表4 1960—2018年风效指数舒适期变化状况
舒适b 等级在不同年际的终止日期均在12月.舒适A等级大部分结束在12月，一部分在11月和10月.舒适B等级基本上结束于11月份，一部分在9月、10月和12月.
2.3 1960—2018年宜宾着衣指数年际、年内变化特征分析
从年际变化特征来看(图5)，着衣指数(ICL)年际间的变化幅度较小，总体上趋势平缓.着衣指数(ICL)59 a来的最高值在2018年的1.111，1986年为最低值0.294.两者相差0.817.
图5 1960—2018年宜宾着衣指数年际变化特征
从59 a平均月变化来看(图6)，宜宾的着衣指数(ICL)为明显的低谷型，随着日照和风速的变化而变化.1月ICL最高1.338，宜穿衬衫和便服.之后ICL不断下滑，在7月时最低0.2，宜穿热带单衣.自8月之后，ICL呈现出上升趋势，于12月增至1.15，也宜穿衬衫和便服.
从不同舒适等级的年内月份分布来看(图6)，在1-4月和10-12月，ICL在0.7～1.3之间，属于A 舒适等级.在5月，ICL在0.5～0.7之间，属于B较舒适等级.在6月、9月，ICL在0.3～0.5之间，属于C 较不舒适等级.在7月、8月,ICL在0.1～0.3范围之间，为D不舒适等级.
从各月舒适等级的天数来看(图6)，舒适期10月到峰值，为3—5月和9—10月.在10月，较舒适、舒适等级范围持续天数最多，近59 a月平均有27 d.
图6 着衣指数和不同舒适等级持续天数的59 a平均月变化
从着衣指数舒适期的59 a变化来看(表5)，舒适b 等级在不同年际的初始日期开始于1月末和2月初.舒适A等级基本开始于2月末和3月初.舒适B等级均在4月份开始.舒适b 等级终止日期大多数在12月，但在1996—2000年间开始于11月下旬.舒适A等级均在12月结束.舒适B等级结束于9月，在1971—1975年间结束于10月下旬.
表5 1960—2018年着衣指数舒适期变化状况
2.4 1960-2018年宜宾舒适度综合指数年际、年内变化特征分析
从年际变化特征来看(图7)，舒适度综合指数(ICC)年际间的变化幅度较小，除个别年份波动较大，总体上趋势平缓.
图7 1960—2018年宜宾舒适度综合指数变化趋势
舒适度综合指数的年际变化特征表明：宜宾59 a来为较舒适等级，表现为较舒适向舒适等级范围变化趋势.
从59 a平均月变化来看(图8)，宜宾的舒适度综合指数(ICC)为明显的双峰型，受到各种气候要素和人体体感的影响，体现了区域气候舒适度的变化特征.1月ICC为最低的4.25.在10月份到达峰值，为7.31.
从不同舒适等级的年内月份分布来看(图8)，在1月、2月、7月、8月、12月，ICC在3≤ICC<5 间，为较不舒适等级之间.在3—6月、9月、11月，ICC在5≤ICC<7 时为较舒适等级之间.在10月，ICC在7≤ICC≤9之间，为舒适等级.
从各月舒适等级的天数来看(图8)，舒适期大致在10月到达峰值，舒适期分布在3—6月和9—11月.3月平均25 d，4月平均29 d，5月平均28 d，6月份平均22 d，9月份平均有25 d，11月份平均有26 d.10月份的舒适等级和较舒适的天数最多，59 a月平均有30 d.
从各舒适等级持续天数来看(图8)，舒适等级天数10月最多，平均23 d;6月平均有18 d，较舒适等级天数最多；
较不舒适等级天数1、4、7月最多，平均4 d.
图8 舒适度综合指数和不同舒适等级持续天数的59 a平均月变化
从综合指数舒适期的59 a变化来看(表6)，不同舒适等级的初始日期变化明显，随着年代变化，舒适等级在不同年际的初始日期开始于2月和3月初.较舒适等级基本开始于1月，在1960—1965年，开始于2月初.
表6 1960—2018年舒适度综合指数舒适期变化状况
舒适等级在不同年际的终止日期大多数在12月结束，但在1971—1975年和2006—2015年开始于12月初.较舒适等级基本在12月结束，1971—1975年在11月下旬结束.
(1)从气候舒适性年际变化特征来说，温湿指数、风效指数的年际变化呈现上升趋势，着衣指数、综合指数年际变化不大；
温湿指数年际变化幅度较大，其余指数较小；
59 a来，除了风效指数外，各项指数均处于舒适等级范围中，并朝着这个方向发展.
(2)气候舒适度年内变化表现为：各项指数均呈现季节性波动变化.温湿指数、风效指数均在1月和7月分别达到最低值和最高值，着衣指数正好相反.综合指数在1月有最低值，4月、10月有峰值.
(3)不难看出，宜宾地区年内温湿指数、着衣指数、综合指数的舒适期基本上在春季和秋季.风效指数比较特殊，舒适期大部分在夏季.综合、温湿、着衣指数都在10月份持续天数最多，为较舒适等级和舒适等级，风效指数则在6月持续天数最多.在最多的月份里，舒适期至少有27 d.
(4)宜宾59年各项指数不同舒适等级的初始日期、终止日期、持续天数的变化特征各有差异.气候舒适度综合指数较舒适和舒适等级的初始日期在1—3月，终止日期在11月下旬和12月.
(5)宜宾地区舒适度综合指数舒适期的持续天数稳定在116 d左右.并且初始日期和终止日期分别在春季和冬季,这说明宜宾市一年中近1/3的时间处于舒适期当中，尤其是春季和秋季舒适等级持续天数多，人体体感舒适，人居环境较好，宜居宜业.但在夏季气候偏热，不舒适天数较多，并不是能够进行避暑的好去处.不适宜剧烈运动，户外运动应该减少.
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