湖南省旅游气候舒适度评价分析

来源 :农业灾害研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiqt001
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  摘要 基于1981—2010年湖南省基本气候资料,综合考虑温湿指数、风效指数、穿衣指数和人体舒适度指数,利用主成分分析法,逐月、逐季计算各分指数权重指数,构建气候舒适度综合评价模型,并运用综合评价指数对湖南省逐月、各季节的气候舒适度进行评价。研究发现:1981—2010年湖南省年平均气温17.3℃,年平均相对湿度为79.3%,年平均风速为1.6 m/s,月平均日照时数为121.4 h;全省平均综合指数随月份呈“M”形分布;全省平均一年有3个月的气候舒适度为舒适等级、5个月为较舒适等级、4个月为较不舒适等级;气候舒适度综合指数4月、5月、9月和10月最高,是湖南省最适合旅游的几个月份;秋季气候舒适度综合指数最高,为8.82,其次是春季,均属于舒适等级,春季湘南地区气候舒适度指数整体高于湘北,秋季刚好相反,夏季和冬季综合指数较低。该分析结论可为湖南省旅游发展规划和游客出行提供依据和参考。
  关键词 气候舒适度;主成分分析法;综合评价模型;旅游发展;湖南省
  中图分类号:P96 文献标识码:A 文章编号:2095–3305(2020)08–0–04
  Abstract Based on the basic climate data of Hunan Province from 1981 to 2010, comprehensively considering the temperature and humidity index, wind efficiency index, clothing index and human comfort index, using the principal component analysis method to calculate the weighting index of each sub-index monthly and quarterly to construct comprehensive evaluation model of climate comfort. The comprehensive evaluation index was used to analyze and evaluate the climate comfort of Hunan Province month by month and season. The study found that the annual average temperature of Hunan Province from 1981 to 2010 was 17.3℃, the annual average relative humidity was 79.3%, and the annual average wind speed was 1.6m/s, the monthly average sunshine hours is 121.4 hours. The average comprehensive index is distributed in an “M” shape with months in Hunan province. On average, there are 3 months of the year in comfort level, 5 months in the more comfortable level, and the other 4 months in less comfortable level. The climate comfort index is highest in the four months of April, May, September and October, which are the most suitable months for tourism in Hunan Province. On average, the province has the highest comprehensive index of climate comfort in autumn at 8.82, followed by spring, both of which belong to the comfort level. The overall climate comfort index in southern Hunan is higher than that in northern Hunan in spring, while the opposite is true in autumn. The comprehensive index in summer and winter is low. The analysis conclusion can provide basis and reference for the tourism development plan and tourist travel of Hunan Province.
  Key Words Climate comfort index; Principal component analysis method; Comprehensive evaluation model; Development of tourism;Hunan province
  DOI:10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.08.031
  人類的生产、生活与气候息息相关,气候上的差异塑造了不同的自然景观,从而造就了不同的旅游资源。一个地方旅游业发展的好坏与当地的气候舒适度有直接关系。旅游气候舒适度指综合考虑气候条件中的温度、湿度、风速、日照和降水等常见要素,评价某一地区不同时间的旅游活动舒适与否[1-2]。   我国关于气候舒适度的研究起始于20世纪80年代中期。最早的研究通常以是否“舒适”或“宜人”来评价一个地方的气候[3-4]。近年来,随着旅游业的蓬勃发展,关于旅游气候舒适度的研究逐渐增多,国内外学者建立了不同的人体舒适度模型对不同的地区进行评价。国外最具代表性的是Mieczkowski[5]提出的旅游气候指数TCI,该指数综合了温度、湿度、降水、风速、日照五个气象要素,较全面地考虑了影响旅游舒适度的气候因素;Freitas[6]在TCI的基础上提出了CIT,从热学、物理学、美学三个方面评价旅游气候舒适度;Morgan[7]在TCI的基础上提出了适用于海滩旅游的海滩旅游气候指数BCI。国内主要以温湿指数、有效温度指数、风效指数和舒适指数等应用最为广泛,如范业正[8]等利用温湿指数和风效指数对我国海滨城市和近岸岛屿旅游地的气候进行了系统分析;马丽君等[9]采用温湿指数、风寒指数和着衣指数对山西省各地区各月旅游气候舒适度进行了分析;陈英[10]在评价吉林省旅游气候舒适度时,应用了风寒(温湿)指数、舒适指数和着装指数;刘海洋等[11]在温湿指数和风寒指数基础上进行加权累加,构建了一个综合指数模型DCI,专门用于研究沙漠旅游气候舒适度。
  湖南省经济发达,对外开放程度高,交通便利,吸引大量人口來此旅游、工作和定居。因此,分析湖南旅游气候舒适度的空间分布对人们选择适合外出的旅游目的地和时间段具有重要意义。基于湖南省1981—2010年基本气候资料,计算了温湿指数、风寒指数、着衣指数和人体舒适度指数4个气候舒适度评价指数,并利用主成分分析法,建立气候舒适度综合评价模型,逐月逐季度综合评价湖南省旅游气候舒适度。以期为湖南省旅游发展规划和游客出行提供一定的依据和参考。
  1 资料与方法
  1.1 资料来源
  采用湖南省97个国家气象站30年(1981—2010年)地面气候整编资料(湖南省气象信息中心提供),包括逐月平均气温、月均最高气温、月均最低气温、平均相对湿度、平均风速、日照时数等资料。
  1.2 研究方法
  1.2.1 温湿指数(THI) 早在1923年,Houghton就提出有效温度的概念,即一种受温度和湿度制约的、反映人体热感觉的综合性指标[12]。随着研究的深入,又有学者提出了新有效温度、标准有效温度等概念[13]。目前,常常使用温湿指数(THI)作为旅游气候舒适度的一项重要评判指标,由气温和相对湿度两个因素共同决定,反映人体与周围环境间进行热交换的水平,计算公式为:
  其中,THI为温湿指数,t表示摄氏温度(℃),f为相对湿度(%)。
  1.2.2 风效指数(WCI) 由风寒指数发展而来,反映在寒冷环境下,气温与风速通过对人体散热率的作用而影响人体舒适感[14]。相对于风寒指数,风效指数新引入了太阳辐射因子,考虑了人体体表在太阳辐射下的“晒太阳”体感效应,因而比风寒指数更具普适性。计算公式为:
  公式中,WCI表示风效指数,t为摄氏温度(℃),v表示平均风速(m/s),s为日照时数(h/d)。
  1.2.3 着衣指数(ICL) 温湿指数和风效指数仅考虑了对人体裸露表层皮肤的气候舒适度。但是,人还可以通过增减衣物来调节人体对气候的适应。为了保持人体表层温度的恒定,或将其维持在相对舒适的环境下所需要穿着的衣物厚度,即着衣指数,其物理意义是单位面积热通量恒定的情况下衣物对热量传导的阻碍度水平。公式为:
  其中,ICL表示着衣指数,t为摄氏温度(℃),v表示平均风速(m/s),h代表人体代谢率的75%,旅游行为的活动量一般是较轻微的,此时所对应的人体代谢率为116,相应的h值为87 W/m2,a为人体对太射的吸收率,通常取0.06,R表示单位时间内在垂直于太阳光线的条件下,单位面积所接收的太阳辐射值,一般取太阳常数1 367 W/m2,α为太阳高度角。
  1.2.4 人体舒适度指数(ICHB) 人体舒适度指数是指由于个体差异使人体环境产生不同的舒适感。人体舒适度指数在考虑了温度和湿度影响的同时,考虑了风对人体舒适感的影响。计算公式为:
  公式中,ICHB为人体舒适度指数,t为摄氏气温(℃),f为相对湿度(%),v为平均风速(m/s)。
  1.2.5 气候舒适度综合评价指数(CCI) 气候舒适度综合评价模型以温湿指数、风效指数、着衣指数和人体舒适度指数四个评价指标为基础,应用主成分分析法给每个分指数赋权重,每个分指数的值乘以权重最后相加,得到湖南省气候舒适度综合指数。计算公式为:
  其中,CCI为气候舒适度综合评价指数,a1~a4为各分指数的权重。根据模型计算,标准如下:7
  2 结果与分析
  2.1 气象要素分析
  气候舒适度与温度、相对湿度、风速和太阳辐射这几项气象因子息息相关。1981—2010年湖南省年平均气温17.3℃,逐月平均气温呈倒“U”型分布,7月平均气温最高,1月平均气温最低;年平均相对湿度为79.3%,上半年(1—6月)相对湿度明显高于后半年(7—12月);年平均风速为1.6 m/s,风速最大月份为7月,为1.8 m/s,最小在12月,平均风速为1.5 m/s;月平均日照时数为121.4 h,日照时数随月份的变化分布与气温的分布基本一致,夏季和秋季的日照时数明显高于春季和冬季(图1)。
  2.2 逐月气候舒适度综合指数评价
  利用多年逐月平均的气象要素值,通过公式(1)~(4),分别得到每个月的气候舒适度分指数值,接着用主成分分析法得到各月各分指数的权重系数(表1),最后通过公式(5)计算得到每个月的气候舒适度综合指数,全省平均的综合指数随月份呈“M”形分布,全省平均而言,一年中有3个月气候舒适度为舒适等级、5个月为较舒适等级、4个月为较不舒适等级,气候舒适度综合指数在4月、5月、9月和10月这4个月最高,是湖南省最适合旅游的几个月份(图2)。   为了更好地了解湖南省旅游舒适度的空间分布差异,图3给出气候舒适度综合指数较高的4个月(即4月、5月、9月、10月)的综合指数的空间分布。从图中可以看出,4月,全省旅游气候综合舒适度均属于舒适等级(综合指数为7~9),综合指数呈现西、南、东三面高,湘中及偏北尤其是洞庭湖区较低的分布特点;5月,全省综合指数整体呈从湘东南向湘西北逐渐增大的分布特点,全省均属于舒适等级,值得注意的是,湘东南的桂东县和汝城县综合舒适度指数明显高于其周边地区;9月,湘西南部分地区、郴州部分地区和韶山市综合指数在7~9,属舒适;全省其他大部分地区综合指数介于5~7,属较舒适;10月,全省综合指数均在7~9,属舒适;湘中及以北地区综合指数整体大于湘南地区。在湘东南地区,桂阳县、资兴县、桂东和汝城县综合指数明显大于其周边地区。
  2.3 各季节气候舒适度综合指数评价
  为了看出湖南省不同季节旅游气候舒适度的差异,应用上一小节的思路,计算四季各分指数的权重系数(表2),得到不同季节气候舒适度综合指数。图4为全省平均的气候舒适度综合指数在四个季节的分布,季节划分是:春季为3—5月,夏季为6—8月,秋季为9—11月,冬季为12月—翌年2月。由图可知,全省平均而言,秋季气候舒适度综合指数最高,为8.82,其次是春季,均属于舒适等级,夏季和冬季综合指数较低。图5给出各季節的气候舒适度综合指数空间分布图,春季全省综合指数均在7~9,属舒适。湘南地区综合指数较其他地区整体较高。夏季,湘西和湘南部分地区综合指数在5~7,属较舒适,其他全省大部分地区在3~5,属较不舒适。其中衡阳和株洲地区综合指数最低,应该是受该地区在夏季温度较高的影响。秋季,全省综合指数均位于7~9,属舒适。湘中及以北地区综合指数整体高于湘南地区。桂阳县、株洲和郴州个别县市综合指数明显高于其周边地区。冬季,除道县外,全省其他地区综合指数均在3~5,属较不舒适。道县综合指数在5~7,属较舒适。湘北地区综合指数整体低于全省其他地区。
  3 结论
  利用1981—2010年湖南省基本气候资料,综合考虑温湿指数、风效指数、穿衣指数和人体舒适度指数,利用主成分分析法构建气候舒适度综合评价模型。并运用综合评价指数对湖南省逐月、各季节的气候舒适度进行分析评价,得出主要结论如下:
  (1)1981—2010年湖南省年平均气温17.3℃,逐月平均气温呈倒“U”型分布,7月平均气温最高,1月平均气温最低;年平均相对湿度为79.3%,年平均风速为1.6 m/s,风速最大月份为7月,最小在12月;月平均日照时数为121.4 h,夏季和秋季的日照时数明显高于春季和冬季。
  (2)全省平均的综合指数随月份呈“M”形分布,全省平均而言,一年中有3个月的气候舒适度为舒适等级、5个月为较舒适等级、4个月为较不舒适等级。气候舒适度综合指数在4月、5月、9月和10月这4个月最高,是湖南省最适合旅游的几个月份。
  (3)全省平均而言,秋季气候舒适度综合指数最高,为8.82,其次是春季,均属于舒适等级,春季湘南地区气候舒适度指数整体高于湘北,而秋季刚好相反。夏季和冬季综合指数较低,属旅游体验感较差的两个季节。
  参考文献
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  责任编辑:黄艳飞
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