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        氣候變暖背景下甘南高原人體舒適度時(shí)空分布特征

        2022-08-29 03:29:32金滿慧王興麗張東琴李小霞穆臘梅
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2022年6期
        關(guān)鍵詞:舒適度風(fēng)速

        金滿慧,王興麗,張東琴,李小霞,穆臘梅

        1.甘南州氣象局,甘肅合作 747000;2.隴西縣氣象局,甘肅隴西 748100

        人們通常把環(huán)境的冷熱程度歸結(jié)于氣溫的高低,然而決定人體對(duì)外界感知的舒適情況并非單一要素所決定。人體舒適度主要取決于氣溫、濕度和風(fēng)速,其中氣溫是判斷舒適度最關(guān)鍵的因子[1]?;跉庀笠蜃咏⒌娜梭w舒適度指數(shù),是以人類(lèi)機(jī)體與近地層大氣之間的熱交換原理為基礎(chǔ),建立的生物氣象指標(biāo)[2]。氣象條件舒適與否同人類(lèi)日常生活休戚相關(guān),如身體健康、交通出行、旅游安排等。

        九色甘南位于甘、青、川三省交界的青藏高原東部邊緣,境內(nèi)平均海拔為1 100~4 900 m,西部為廣闊的草原、東部為農(nóng)牧兼顧的丘陵地區(qū)、南部為重巒疊嶂的岷迭山區(qū)[3-4]。甘南高原顯著的地形差異造成了迥然的氣候特征,使得各地人體舒適度差異較大。在全球氣候變暖的大背景下,近年來(lái),甘南高原極端高/低溫天氣事件嚴(yán)重影響和制約著當(dāng)?shù)鼐用竦木幼∵m宜性和旅游資源的挖掘價(jià)值。因此,基于氣象資料,研究甘南高原近10年人體舒適度時(shí)空分布特征及周期性變化規(guī)律,對(duì)當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)決策部門(mén)開(kāi)展氣象保障服務(wù),改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、宜居環(huán)境及旅游規(guī)劃具有重要意義。

        1 資料與方法

        1.1 資料來(lái)源

        本文數(shù)據(jù)取自2011—2020年甘南8個(gè)國(guó)家級(jí)基準(zhǔn)(基本)氣象臺(tái)站和12個(gè)國(guó)家級(jí)著名旅游景點(diǎn)氣象觀測(cè)站6—10月逐日平均氣溫、平均相對(duì)濕度和平均風(fēng)速3個(gè)氣象要素。

        1.2 人體舒適度指數(shù)計(jì)算方法

        針對(duì)當(dāng)?shù)厍闆r,本文采用我國(guó)氣象臺(tái)(站)常用的、也是近年來(lái)國(guó)內(nèi)較流行的人體舒適度指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式:

        式中:ICHB為人體舒適度指數(shù);t、r、V分別為氣溫(℃)、相對(duì)濕度(%)、風(fēng)速(m/s)的日平均值[5]。

        本文對(duì)中國(guó)氣象局人體舒適度指數(shù)等級(jí)表[6-7]進(jìn)行了本地化修正。

        1.3 通徑分析

        采用通徑分析法可以線性分析氣象要素(溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速)與人體舒適度之間的相關(guān)性,計(jì)算方法如下[8]。

        式中:rij為各自變量之間的相關(guān)系數(shù);ri為自變量與因變量之間的相關(guān)系數(shù);rijPi(j≠i)為Xi通過(guò)Xj對(duì)Y形成的間接通徑系數(shù)。

        2 甘南高原人體舒適度概況

        統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,甘南6—10月人體舒適度主要是偏冷、偏涼、涼爽、舒服和暖和,沒(méi)有微熱、炎熱和酷熱等級(jí)。其中,冷(25<ICHB≤50)不舒適等級(jí)占總體的49.69%,偏冷占8.74%,偏涼占40.95% ;廣義舒適等級(jí)(50<ICHB≤75)占49.76%,其中涼爽占23.79%,舒服占25.97%;暖和占0.55%??傮w來(lái)說(shuō),甘南大部分時(shí)間為舒服到偏涼的體感狀態(tài)。

        3 甘南高原人體舒適度指數(shù)的時(shí)間特征

        3.1 人體舒適度指數(shù)和適宜日數(shù)的年變化

        近10年,ICHB呈多峰型分布,存在弱下降趨勢(shì),平均在49~52之間,最低值出現(xiàn)在2019年,峰值出現(xiàn)在2013年。2015年、2019年、2020年3的年均值不在廣義舒適等級(jí)范圍??梢钥闯?,甘南近10年適宜日數(shù)年際變化與ICHB呈明顯正相關(guān)關(guān)系,6—10月甘南適宜日數(shù)平均為78 d,與不適宜日數(shù)占比持平。2013年適宜日數(shù)最多,2019年最少,僅66 d。據(jù)氣象資料分析,2019年6—10月甘南平均氣溫是10年最低值,而2013年平均氣溫達(dá)到歷年峰值(圖1)。

        圖1 甘南人體舒適度指數(shù)和適宜日數(shù)的年變化特征

        3.2 人體舒適度指數(shù)和適宜日數(shù)的月(旬)變化特征

        甘南ICHB月變化特征與適宜日數(shù)形似,7月適宜日數(shù)最多,10月適宜日數(shù)最少,約4 d。6—8月中旬ICHB緩慢攀升,8—10月下旬變化較為劇烈,ICHB呈現(xiàn)快速下降趨勢(shì),6月ICHB高于9月。峰值出現(xiàn)在7月下旬—8月上旬,最低值出現(xiàn)在10月下旬。廣義舒適出現(xiàn)在6—9月上旬,其中7—8月甘南各地平均氣溫為15.6℃,平均相對(duì)濕度為71.4%,平均風(fēng)速為1.8 m/s,此時(shí)體感最為舒適,非常適宜戶(hù)外旅游活動(dòng)。這也與甘南大部分地區(qū)實(shí)際感受和供暖時(shí)間情況吻合。甘南高原ICHB在75以下,非常適宜避暑旅游。

        4 甘南高原人體舒適度指數(shù)和適宜日數(shù)的空間分布

        4.1 全州6—10月平均人體舒適度指數(shù)的空間分布

        ICHB值自西向東依次升高,呈明顯帶狀分布,空間分布差異顯著,這與甘南高原復(fù)雜的地理氣候環(huán)境緊密相關(guān)。岷迭山區(qū)以東ICHB值介于55~62之間,其中ICHB高值中心是舟曲本站和拉尕山,是甘南總體感覺(jué)最為舒適的地方。丘陵山地大部分地區(qū)ICHB介于50~55之間,處于涼爽等級(jí),大部分人感覺(jué)很舒服。這些地區(qū)氣候溫潤(rùn),自然條件、氣候環(huán)境優(yōu)越,是甘南州重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地,人口較為密集。西部草原牧區(qū)海拔高,氣候寒冷干燥ICHB偏低,介于44~50之間,2個(gè)低值中心在阿萬(wàn)倉(cāng)、尕海。夏季氣溫最高時(shí)期,阿萬(wàn)倉(cāng)和尕海等站仍處于偏涼等級(jí)。該分析結(jié)果與實(shí)際情況吻合,這些地方人類(lèi)活動(dòng)較少,是甘南高原舒適度最不適宜地區(qū)。

        4.2 人體舒適度適宜日數(shù)的空間分布

        甘南6—10月人體舒適度適宜日數(shù)和ICHB空間分布格局相似,呈現(xiàn)明顯東多西少東高西低,并隨海拔升高而降低的變化特點(diǎn)。岷迭山區(qū)ICHB最高,適宜日數(shù)最多,岷迭山區(qū)以東適宜日數(shù)均在100 d以上,其中舟曲本站適宜日數(shù)達(dá)146 d,是全州適宜日數(shù)最多的地方。西部草原牧區(qū)的ICHB和適宜日數(shù)最低,其中阿萬(wàn)倉(cāng)、黃河第一灣、尕海湖等3站適宜日數(shù)小于30 d ,低值中心阿萬(wàn)倉(cāng)適宜日數(shù)僅19 d;合作、夏河適宜日數(shù)都在54~69 d之間。

        5 人體舒適度指數(shù)對(duì)氣象因子的響應(yīng)

        通徑分析顯示,甘南全州和岷迭山區(qū)溫度、濕度均達(dá)0.01顯著相關(guān)水平。全州和各區(qū)溫度與ICHB相關(guān)系數(shù)最高,表明溫度是影響甘南高原ICHB的主要因子,呈正相關(guān);濕度和風(fēng)速是影響ICHB的次要因子,呈負(fù)相關(guān)。濕度與ICHB相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值比風(fēng)速略大,表明濕度對(duì)ICHB的影響比風(fēng)速大[9-10]。溫度直接通徑系數(shù)最大,表明溫度是直接影響ICHB的主要因子,特別是對(duì)岷迭山區(qū)尤為顯著;雖然對(duì)于全州而言,濕度和風(fēng)速的直接通徑系數(shù)均未達(dá)到顯著水平,但岷迭山區(qū)該二要素的間接通徑系數(shù)均達(dá)到了顯著水平,這也說(shuō)明濕度和風(fēng)速對(duì)岷迭山區(qū)ICHB有一定的影響(表1)。

        表1 甘南高原人體舒適度指數(shù)與各影響因子通徑系數(shù)

        6 結(jié)論與討論

        基于甘南 20個(gè)氣象觀測(cè)站2011—2020年逐日氣象資料,研究甘南高原人體舒適度時(shí)空分布特征和各影響因子權(quán)重分析,得出以下結(jié)論。

        (1)甘南高原6—10月,人體舒適度主要為偏涼、涼爽、舒服,沒(méi)有微熱、炎熱和酷熱,偏冷和暖和占比小,舒服到偏涼的體感狀態(tài),非常適宜避暑旅游。

        (2)適宜日數(shù)的年際變化與舒適度指數(shù)呈明顯正相關(guān),ICHB和適宜日數(shù)最低值均出現(xiàn)在 2019年,峰值均出現(xiàn)在2013年。據(jù)氣象資料分析,2019年6—10月甘南平均氣溫是10年最低值,而2013年平均氣溫達(dá)到歷年峰值。

        (3)在全球氣候變暖的大背景下,適宜日數(shù)與ICHB年際變化均呈現(xiàn)弱下降趨勢(shì)。從人體舒適度的角度來(lái)說(shuō),隨著ICHB的降低,適宜日數(shù)減少,甘南旅游適宜期變短,氣候變暖對(duì)甘南全域旅游發(fā)展不太有利。

        圖2 甘南6—10月人體舒適等級(jí)日數(shù)的空間分布

        (4)總體來(lái)看,甘南高原人體舒適度適宜日數(shù)表現(xiàn)為“三多三少”,即低海拔地區(qū)多,高海拔地區(qū)少;岷迭山區(qū)多,其他地區(qū)少;水資源充沛地區(qū)多,其他地區(qū)少。具體來(lái)看,高值分布在以舟曲、迭部為中心的白龍江流域區(qū)、以卓尼為中心的洮河流域;低值主要分布在碌曲和瑪曲,阿萬(wàn)倉(cāng)、黃河第一灣、尕海湖因海拔高,不適宜日數(shù)所占比例大,最佳旅游時(shí)間短。

        (5)廣義舒適出現(xiàn)在6—9 月上旬,7月適宜日數(shù)最多,其次是8月,10月適宜日數(shù)最少,ICHB最低,體感最差;一年之中,7—8月甘南各地體感最為舒適,氣象條件非常適宜開(kāi)展戶(hù)外旅游活動(dòng)。

        (6)影響甘南高原ICHB的主要因子是溫度,呈正相關(guān);次要因子是濕度和風(fēng)速,呈負(fù)相關(guān),且濕度對(duì)ICHB的影響比風(fēng)速大。

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