杜家銘，沈平

（廣東省突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，廣東廣州 510640）

不同于實(shí)測(cè)的空氣溫度，體感溫度是指在考慮了空氣的溫度、濕度、風(fēng)速等因素綜合影響后，不借助任何防寒避暑措施，人體所實(shí)際感受到的溫度［1］。體感溫度在熱環(huán)境調(diào)控、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、養(yǎng)生保健、體育賽事管理［2-4］，尤其是旅游氣候舒適度評(píng)價(jià)中有著廣泛的應(yīng)用［5-6］，因此，體感溫度的計(jì)算方法一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，例如，孫鳳華等［7］引入百葉箱外溫度計(jì)算體感溫度；唐進(jìn)時(shí)等［8］、鄭有飛等［9］引入熱氣候指數(shù)計(jì)算中國(guó)南方城市體感溫度；王欣睿等［10］引入炎熱指數(shù)和風(fēng)寒指數(shù)計(jì)算體感溫度；劉梅等［11］以人體熱量平衡為基礎(chǔ)的體感溫度。這些計(jì)算方法要么較為復(fù)雜，要么地域性較強(qiáng)，一個(gè)地方的體感溫度公式很難應(yīng)用到其他地區(qū)。2019年9月30日，中國(guó)氣象局頒布了中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《避暑旅游氣候適宜度評(píng)價(jià)方法》，規(guī)范了體感溫度的計(jì)算和等級(jí)劃分方法［12］。

粵北位于粵、贛、湘、閩、桂5?。▍^(qū)）的結(jié)合部，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度劃分，粵北地區(qū)包括韶關(guān)、河源、梅州、清遠(yuǎn)、云浮5個(gè)地級(jí)市，區(qū)域總面積7.71萬 km2，占全省的 42.9%［13］。粵北地處南亞熱帶與中亞熱帶過渡地區(qū)，依山臨江，山川多彩，江景秀麗，旅游業(yè)發(fā)達(dá)。每年7、8月粵北地區(qū)的溫度明顯低于廣東其他地區(qū)，擁有寶貴的“涼”資源，是旅游的黃金季節(jié)。挖掘粵北夏涼氣候資源，把粵北寶貴的“涼”資源變成優(yōu)質(zhì)的“熱”產(chǎn)業(yè)，既是踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的有效途徑，也是助力全域旅游和鄉(xiāng)村振興的具體舉措。本研究基于粵北地區(qū)1961—2018年31個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站暑期7、8月逐日氣象觀測(cè)資料，采用《避暑旅游氣候適宜度評(píng)價(jià)方法》中的體感溫度計(jì)算和等級(jí)劃分方法，借助GIS技術(shù)，研究粵北地區(qū)暑期體感溫度及其等級(jí)分布特征，以期為粵北地區(qū)避暑旅游資源開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源與處理

粵北地區(qū)1961—2018年31個(gè)氣象站暑期7、8月逐日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速數(shù)據(jù)來自廣東省氣象探測(cè)數(shù)據(jù)中心，所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過質(zhì)量控制，通過顯著水平為0.01的均一性檢驗(yàn)。1∶25萬廣東省基礎(chǔ)地理背景數(shù)據(jù)由國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心提供。采用GIS軟件提取出廣東省行政區(qū)邊界Shapefile矢量數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）及經(jīng)度、緯度、海拔高度等柵格數(shù)據(jù)，空間分辨率100 m×100 m。

1.2 研究方法

1）體感溫度。

根據(jù)中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《避暑旅游氣候適宜度評(píng)價(jià)方法》中規(guī)定的方法［12］，計(jì)算體感溫度，其計(jì)算公式如下：

其中，ts、tmax、tmin和t分別為日體感溫度，日最高、最低和平均氣溫（℃）；RH為日平均相對(duì)濕度（%）；v為日平均風(fēng)速（m/s）。

2）體感溫度空間推算模型。

粵北區(qū)域總面積7.71萬km2，而且地形地貌復(fù)雜，僅僅根據(jù)31個(gè)氣象站點(diǎn)計(jì)算得到體感溫度，顯然無法客觀反映體感溫度的實(shí)際分布情況，因此還需要構(gòu)建體感溫度的空間分析模型，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法和GIS技術(shù)將體感溫度推算至更精細(xì)的網(wǎng)格單元。

體感溫度與經(jīng)度、緯度、海拔高度等地理因子的關(guān)系模型［14］可表示為

其中，ts為體感溫度（℃）；φ、λ、h分別代表緯度（°）、經(jīng)度（°）、海拔高度（m）等地理因子，函數(shù)f（φ，λ，h）是體感溫度的氣候?qū)W方程；ε為余差項(xiàng)，稱為綜合地理殘差。

3）體感溫度等級(jí)劃分。

從環(huán)境衛(wèi)生學(xué)角度考慮，溫度24℃、相對(duì)濕度70%、風(fēng)速2 m/s是夏季人體最舒適的氣候條件［15］。本研究采用中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《避暑旅游氣候適宜度評(píng)價(jià)方法》中規(guī)定的方法進(jìn)行體感溫度等級(jí)劃分（表1），該方法簡(jiǎn)潔有效，可反映出氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速對(duì)舒適度的綜合影響。

表1 體感溫度的氣候舒適度等級(jí)劃分

4）相關(guān)分析和線性回歸。

采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析影響體感溫度與氣象因子的相關(guān)系數(shù)，t檢驗(yàn)法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)［16］。以一元線性回歸定量描述體感溫度的變化趨勢(shì)，多元線性回歸建立體感溫度與各站經(jīng)度、緯度、海拔的空間分析模型，采用F檢驗(yàn)進(jìn)行一元線性回歸、多元線性回歸方程的顯著性檢驗(yàn)［16］。

2 結(jié)果與分析

2.1 體感溫度的時(shí)間變化

根據(jù)式（1）計(jì)算各站點(diǎn)1965—2018年暑期7、8月逐日體感溫度算術(shù)平均值，然后再計(jì)算粵北地區(qū)各站點(diǎn)暑期7、8月體感溫度54年的平均值，并繪制成圖1。從圖1可以看出，近54年來，粵北地區(qū)暑期體感溫度的多年平均值為30.0℃，最高值為31.3℃，出現(xiàn)在2003年；最低值為29.1℃，出現(xiàn)在1973年。54年來體感溫度的線性變化率僅為0.001℃/年，沒有通過0.1的顯著性檢驗(yàn)，表明54年來粵北地區(qū)暑期體感溫度沒有明顯升高或降低的線性趨勢(shì)。

圖1 粵北地區(qū)1965—2018年暑期體感溫度年際變化

2.2 影響體感溫度變化的氣象因子

統(tǒng)計(jì)可知，粵北地區(qū)近54年暑期體感溫度與風(fēng)速、平均氣溫、相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)分別為-0.05、0.877 8、0.471，其中與平均氣溫和相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)已經(jīng)達(dá)到了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)。不同氣象因子對(duì)體感溫度的影響是不同的，平均氣溫對(duì)體感溫度具有最顯著的正影響，二者相關(guān)系數(shù)達(dá)0.877 8（P＜0.01），其原因在于夏天人體感到炎熱，主要是由高溫引起的，當(dāng)氣溫高于人體皮膚溫度時(shí)，人就會(huì)有熱感，氣溫越高，維持時(shí)間越長(zhǎng)，人的熱感越明顯。平均相對(duì)濕度對(duì)體感溫度的正影響僅次于平均氣溫，相關(guān)系數(shù)也達(dá)到0.471（P＜0.01），主要是由于氣溫高于人體正常溫度37℃時(shí)，人體就要不斷地通過汗水蒸發(fā)向外散發(fā)熱量。這時(shí)，如果人體周圍的空氣相對(duì)濕度越來越高時(shí)，汗水蒸發(fā)速度就會(huì)減慢，從而讓人感到悶熱。此外，粵北地區(qū)體感溫度與風(fēng)速也存在負(fù)相關(guān)，但沒有通過0.1的顯著性檢驗(yàn)。

2.3 體感溫度空間分布

依據(jù)式（1）計(jì)算的粵北31個(gè)氣象站暑期7、8月體感溫度54年的平均值，然后通過多元線性回歸，建立體感溫度與各站經(jīng)度、緯度、海拔的空間分析模型：

其中，ts為體感溫度（℃）；λ、φ、h分別代表經(jīng)度（°）、緯度（°）和海拔高度（m）。該模型F值為23.444 5，通過0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，表明該推算模型具有較好的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且回歸效果良好，因此，可基于該模型進(jìn)一步推算空間格點(diǎn)上的體感溫度。

基于廣東省1∶25萬DEM數(shù)據(jù)，利用Arc-GIS軟件空間分析模塊將經(jīng)度、緯度、高程等柵格圖層代入式（3）的體感溫度推算模型，得到100 m×100 m分辨率體感溫度柵格圖層；將31個(gè)氣象站根據(jù)式（1）計(jì)算得到的平均體感溫度與根據(jù)式（3）計(jì)算得到的推算值相減，得到式（1）體感溫度空間推算模型的綜合地理殘差值，以各氣象站的殘差值為樣本，通過反距離權(quán)重插值法內(nèi)插得到綜合地理殘差柵格圖層。最后，將體感溫度柵格圖層與殘差柵格圖層進(jìn)行空間疊加運(yùn)算，得到100 m×100 m分辨率網(wǎng)格的粵北體感溫度空間分布圖層（圖2）。從圖2可以看出，低于200 m的低海拔地區(qū)，體感溫度普遍在29.0℃以上，500～700 m的中海拔地區(qū)，體感溫度在24.4～25.80℃，1 200 m以上的高海拔地區(qū)，體感溫度普遍在20.5℃以下。

圖2 粵北地區(qū)暑期體感溫度空間分布（單位：℃）

2.4 體感溫度等級(jí)分布

按照表1中的體感溫度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將2.3節(jié)中粵北體感溫度空間分布劃分為最舒適、舒適、較舒適和較不舒適4個(gè)區(qū)域，根據(jù)體感溫度等級(jí)設(shè)置不同的顏色，制作出粵北體感溫度等級(jí)分布圖（圖3）。

通過ArcGIS軟件計(jì)算出各舒適度等級(jí)面積和比例?；洷钡貐^(qū)“較不舒適”面積比例高達(dá)57.28%（44.177 km2），分布于200 m以下的低海拔地區(qū)。這些地區(qū)7、8月處于副熱帶高壓控制之下，離海較遠(yuǎn)，地勢(shì)又低，夏季氣候炎熱，令人不舒適。海拔高于200 m的山地，包含“最舒適”、“舒適”和“較舒適”地區(qū)。全區(qū)暑期“最舒適”、“舒適”和“較舒適”面積比例分別達(dá)4.6%（3.548 km2）、6.35%（4.897 km2）和 31.77%（24.503 km2）。

圖3 粵北地區(qū)暑期體感溫度等級(jí)空間分布

3 結(jié)論

1）1961—2018年粵北地區(qū)暑期體感溫度沒有明顯升高或降低的趨勢(shì)，暑期體感溫度與平均氣溫、平均相對(duì)濕度呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.877 8和0.471，與平均風(fēng)速呈不顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2）體感溫度隨地形變化特征顯著，低海拔山區(qū)體感溫度普遍超過29℃，高海拔山區(qū)體感溫度低于26℃，各舒適度等級(jí)占全區(qū)總面積的比例，最舒適為4.60%、舒適為6.35%、較舒適為31.77%、較不舒適為57.28%。粵北山區(qū)地形遮蔽，植被覆蓋高，具有避暑納涼得天獨(dú)厚的氣候條件。

本研究?jī)H根據(jù)體感溫度對(duì)避暑舒適度等級(jí)進(jìn)行了劃分計(jì)算，需要進(jìn)一步考慮高影響天氣影響度及旅游基礎(chǔ)設(shè)施的安全性、豐富程度等，對(duì)避暑旅游進(jìn)行綜合的等級(jí)劃分。