周溥佳,岳夢琦,郁懋楠,李 穎,孫 斌
(1.寧波市寧??h氣象局,浙江 寧海 315600;2.寧波防雷安全檢測有限公司,浙江 寧波 315600)
人居環(huán)境是一個以人類聚居、生活生產(chǎn)為中心的多層次、多因素的生態(tài)系統(tǒng),其影響因素具有多樣性的特點。其中,自然地理很大程度上決定了人居生活環(huán)境的質量;而在自然地理因素中,氣象氣候條件又往往都是主導因素,也是關系最為密切的自然地理因素,氣候舒適度能直接影響著人居環(huán)境的舒適與否[1]。近年來,國內外研究者使用各種舒適指數(shù)推出了人體舒適度或人居環(huán)境氣候適宜性評價的研究[2~4],也有對區(qū)域旅游氣候舒適度及時空變化的特征分析[5,6],或是基于GIS的旅游氣候舒適性研究[7,8]。但針對人居環(huán)境氣候舒適度的研究較少,尤其關于寧波區(qū)域的,目前就寧海區(qū)域人居環(huán)境的氣候舒適度變化相關研究文獻還尚未有。
寧海縣近年來一直堅持以“建設美麗寧海,打造美好生活”為目標,以轉變發(fā)展方式為主線,深入實施“生態(tài)立縣”戰(zhàn)略,著力優(yōu)化生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間布局,推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)化、清潔化、特色化[9]。寧??h分別于2017年、2019年成為寧波市首個中國天然氧吧及首批國家全域旅游示范區(qū),論證該縣人居環(huán)境氣候舒適度特征有著重要意義,本文基于人居環(huán)境角度,結合寧海縣氣候特點,對寧??h氣候與人居環(huán)境的相關性進行研究,為寧海宜居城市建設及推進生態(tài)文明建設提供科學參考。
由于寧海處于浙江東部沿海,同時境內呈現(xiàn)西高東低的地形,所以綜合考慮海拔高度及海洋環(huán)流的影響,本文選取的是寧??h國家氣象觀測站近30 a(1988~2017年)氣溫、濕度、風速、日照觀測數(shù)據(jù),并結合境內區(qū)域自動氣象站中王愛、伍山兩個代表站10 a(2008~2017年)的氣溫、濕度、風速數(shù)據(jù)。寧海縣國家氣象觀測站位于城區(qū),海拔39.3 m;王愛區(qū)域自動站位于寧海西部山區(qū),海拔332.0 m;伍山區(qū)域自動站位于寧海東部沿海,海拔5.0 m。
以《人居環(huán)境氣候舒適度評價》[10]的標準為依據(jù),結合氣溫、濕度數(shù)據(jù)計算出溫濕指數(shù),通過風速、日照、氣溫數(shù)據(jù)來計算得到風效指數(shù),綜合評價寧??h城區(qū)、西部、東部區(qū)域的逐月舒適度等級。
計算公式如下:
I=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)
(1)
K=-(10√V+10.45-V)×(33-T)+8.55S
(2)
式(1)、(2)中,T表示評價時段內的平均溫度(℃),RH指的是評價時段內的平均相對濕度(%),V表示評價時段內平均風速(m/s),S代表評價時段內的平均日照時數(shù)(h/d),I保留1位小數(shù),K取整數(shù)。
參考人居環(huán)境舒適度等級,將計算得出的I和K結果劃分為5個等級(表1)。兩個數(shù)值不同時,冬半年采用K,夏半年為I;研究時段內平均風速達到>3 m/s的地區(qū)采用K評價。
寧海屬于亞熱帶季風性濕潤氣候,地處浙江東部沿海地區(qū),年平均氣溫為16.9 ℃,最冷月平均氣溫為5.4 ℃,最熱月平均氣溫為28.2 ℃(圖1)。寧海春、夏、秋、冬四季平均氣溫分別是15.3 ℃、26.7 ℃、18.8 ℃和6.6 ℃,氣溫存在明顯的季節(jié)性差異,其中秋、冬季溫差最大,為12.2 ℃,其次是春、夏季,溫差達11.4 ℃,冬、春季平均氣溫相差8.7 ℃,夏、秋季溫差相對最小,為7.9 ℃。
表1 人居環(huán)境氣候舒適度等級劃分表
圖1 寧??h平均氣溫月變化
年平均降水量1719.0 mm,降水量年內分配不均,7月和8月是兩個雨量高峰,平均月雨量分別為242.3 mm和292.6 mm,12月平均雨量最少,為47.6 mm。年平均雨日為164 d,6月平均雨日最多(17.6 d),12月平均雨日最少(8.4 d)。
氣溫與雨量基本上同步變化。寧??h降水隨著溫度的升高或降低發(fā)生增多和減少的趨勢現(xiàn)象,一年中氣溫鶴雨量的分配呈現(xiàn)出同步的變化態(tài)勢(圖2),其中春季(3~5月)具備雨熱配置的最大優(yōu)勢。春季各月的降水量基本維持在120 mm以上,極少出現(xiàn)春旱;隨著氣溫逐漸回升,3~5月平均氣溫分別達到10.2 ℃、15.4 ℃和20.4 ℃,優(yōu)越的雨熱資源有利于大自然萬物復蘇以及植被萌芽生長。
寧海年平均風速為2.4 m/s,最多風向為NNE(北北東),氣象觀測站有氣象記錄以來歷史最大風速19.3 m/s。冬季、春季、夏季、秋季平均風速分別為2.6 m/s、2.6 m/s、2.4 m/s、2.1 m/s。年平均相對濕度為79%。各月相對濕度變化幅度不大。在5~9月(主汛期內),相對濕度較大,均在80%以上。年平均日照時數(shù)1648.8 h,以2月份日照時數(shù)最少,不足100 h,而7月份日照時數(shù)最多,超過200 h。
圖2 寧??h降水與溫度的各月分布
利用上述(1)、(2)兩個公式計算得到寧海城區(qū)、西部、東部各月的溫濕指數(shù)和風效指數(shù),并將其指數(shù)轉換成相應的氣候舒適度感覺程度,最終評價如表2所示,同時將3個站點的氣象資料取平均,用(1)、(2)兩個公式計算得到寧海人居環(huán)境氣候舒適度的劃分,如表3所示。
表2 寧海城區(qū)、西部、東部人居環(huán)境各月舒適度指數(shù)和等級
表3 寧海人居環(huán)境氣候舒適度劃分
從表3看出,寧??h總體上月平均人居環(huán)境氣候舒適度達到“舒適”的為5~6月、9~10月,長達4個月,該時段氣溫、濕度適中,風速較小,溫濕指數(shù)在18.6~23.1之間,風效指數(shù)在-161~-265之間,人體感覺最舒適;而盛夏(7~8月)為4級時段,溫濕指數(shù)在26.2~26.8之間,比3級閾值略偏高,風效指數(shù)在-67~-77之間,較不舒服;4月初春和11月秋末,溫濕指數(shù)在13.7~15.3之間,風效指數(shù)在-369~-395之間,為2級時段,總體感覺偏冷較不舒服;12月和1~3月冬季期間氣溫低,風速較大,溫濕指數(shù)在6.6~10.9之間,風效指數(shù)在-497~-615之間,為1級寒冷,健康人群感覺很冷,不舒服。
從表2看出,城區(qū)、西部、東部月平均舒適度等級相似度較高,差異體現(xiàn)在8月和11月。西部地區(qū)8月舒適度等級為3級舒適,城區(qū)和東部均為4級偏熱,造成差異的原因在于西部地區(qū)處于山區(qū),海拔高并且森林植被覆蓋率也高,因此8月西部舒適度等級也高。東部地區(qū)11月舒適度等級為2級偏冷,城區(qū)和東部均為1級寒冷,造成差異的原因在于東部地區(qū)處于沿海,海洋對氣溫有調節(jié)作用,因此11月東部舒適度等級也高。
綜上可見,寧??h整體上人居環(huán)境的舒適度較高,其中達到了4個月的最適宜居住時間,夏季是開展避暑旅游的適宜期。
(1)寧海縣氣候四季分明,夏季降雨豐盈,冬季體感寒冷;氣溫與雨量變化基本一致,7、8月氣溫與降水均達到一年峰值;年平均風速為2.4 m/s;年平均相對濕度為79%,在5~9月(主汛期內),相對濕度較大,均在80%以上。
(2)寧??h整體人居環(huán)境氣候舒適度較高,適宜期長達4個月。全年無悶熱期,夏季人居環(huán)境舒適度等級均處于3~4級,均沒有達到5級,說明寧海是“避暑納涼”的好地方。11~3月氣溫偏低,處于不舒適狀態(tài),1月為全年體感最寒冷月份。
(3)人居環(huán)境氣候舒適度指標對寧海人居氣候的評價具有較好的一致性,并綜合考慮了海拔高度及海洋環(huán)流的影響,選取了區(qū)域代表站數(shù)據(jù),可信度較高,效果理想。
(4)所選取的區(qū)域自動站資料年份較短,在客觀評價寧??h氣候舒適度方面存在著弊端,今后需要獲取長時間資料序列,再次對其作相關評估和訂正。