陳華忠，陳 力，李泓明，汪思遠(yuǎn)，顏陽(yáng)慧

(浙江省玉環(huán)市氣象局，浙江 玉環(huán) 317600)

1 引言

人居環(huán)境是指人類賴以生存、生活的空間及其自然條件。氣候舒適度是指健康人群在無(wú)需借助任何防寒、避暑裝備和設(shè)施情況下對(duì)氣溫、濕度、風(fēng)速和日照等氣候因子感覺(jué)的適宜程度[1]。城市氣候作為影響人居環(huán)境最為重要的因素之一，是直接評(píng)價(jià)人居環(huán)境的舒適與否的重要指標(biāo)[2～4]。近年來(lái)，在全球變暖的大背景下，城市作為人類生產(chǎn)生活的聚集地，人口密度大，集中了主要資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施，其氣候變化問(wèn)題受到廣泛關(guān)注[5]。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者利用各類舒適度指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人居環(huán)境氣候舒適度開(kāi)展了相關(guān)研究工作[6～10]，并且在氣候旅游資源和旅游氣候舒適度方面也取得了較多成果[11～15]，但鮮有針對(duì)浙江臺(tái)州地區(qū)的人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)研究，就玉環(huán)市而言，目前針對(duì)人居環(huán)境氣候舒適度的研究文獻(xiàn)尚無(wú)。

玉環(huán)市地處浙江東南沿海，臺(tái)州市最南端，海岸逶迤、島嶼棋布。一直以來(lái)，玉環(huán)市堅(jiān)持“美麗宜居、充滿活力的現(xiàn)代化海灣城市”的發(fā)展定位，聚焦打造“浙東南地區(qū)重要發(fā)展極”和“全域創(chuàng)新之城”“海上花園之城”“和美善治之城”，加快建設(shè)“活力玉環(huán)”“開(kāi)放玉環(huán)”“品質(zhì)玉環(huán)”“幸福玉環(huán)”，目前已建成國(guó)家衛(wèi)生城市、省級(jí)生態(tài)文明建設(shè)示范市、省海洋生態(tài)建設(shè)示范區(qū)。因此，對(duì)玉環(huán)市人居環(huán)境氣候舒適度開(kāi)展研究具有迫切需求和重要意義，本文基于玉環(huán)市氣候特征，研究評(píng)估人居環(huán)境氣候舒適度及其特征規(guī)律，為玉環(huán)打造“一極三城” 建設(shè)“四個(gè)玉環(huán)”提供參考。

2 資料與方法

玉環(huán)市境內(nèi)地勢(shì)北高南低，丘陵平原相間，島嶼林立，全境由楚門——玉環(huán)半島及雞山、披山等55個(gè)島嶼組成。為綜合考慮區(qū)域地形差異等影響，本文主要選取的是位于港南片(玉環(huán)半島)東部沿海的玉環(huán)國(guó)家基本氣象站常年(1991～2020年)逐月平均氣溫、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)等常規(guī)地面氣象觀測(cè)資料，以及玉城、楚門、干江、雞山等4個(gè)分別位于港南片(玉環(huán)半島)城區(qū)、港北片(楚門半島)城區(qū)、港北片東部沿海和東部海島的區(qū)域氣象站的氣溫、濕度、風(fēng)速等數(shù)據(jù)。

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》[1]，同時(shí)結(jié)合陸鼎煌等[16]的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)方法對(duì)玉環(huán)市人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行研究。

《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》[1]將人居環(huán)境舒適度劃分為5個(gè)等級(jí)(表1)，通過(guò)溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)來(lái)對(duì)人居環(huán)境氣候舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)，兩者的計(jì)算公式如下：

表1 人居環(huán)境舒適度等級(jí)劃分

I=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(1)

(2)

陸鼎煌等[16]的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)方法則將舒適度等級(jí)劃分為4個(gè)等級(jí)(表2)，綜合舒適度指數(shù)計(jì)算公式如下：

表2 基于綜合舒適度指數(shù)的舒適度等級(jí)劃分

N=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)

+0.5×(|V-2|)

(3)

式(1)～式(3)中，I、K分別為溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)，T表示評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)的平均氣溫(℃)，代表評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)的平均相對(duì)濕度(%)，是評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)的平均風(fēng)速(m/s)，表示評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)的平均日照時(shí)數(shù)(h/d)，為綜合舒適度指數(shù)。

另外，當(dāng)溫濕指數(shù)與風(fēng)效指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)不一致時(shí)，冬半年(10月至次年3月)以風(fēng)效指數(shù)為準(zhǔn)，夏半年(4～9月份)則采用溫濕指數(shù)[10]。

3 結(jié)果與分析

3.1 氣候背景評(píng)價(jià)

玉環(huán)市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，又具有明顯的海洋性氣候特征，年平均氣溫17.8 ℃，年平均降水量1383.8 mm，年平均日照時(shí)數(shù)1726.7 h，年平均相對(duì)濕度80%，年平均風(fēng)速4.5 m/s。年平均入春、入夏、入秋、入冬日分別為3月4日、6月4日、10月5日、12月17日，四季的平均時(shí)長(zhǎng)分別為：春季92 d、夏季123 d、秋季73 d、冬季78 d。最長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)的季節(jié)為夏季，最短時(shí)長(zhǎng)的季節(jié)為秋季，兩者時(shí)長(zhǎng)相差50 d。

全年平均氣溫最高為27.6 ℃(8月份)，全年平均氣溫最低為7.8 ℃(1月份)，氣溫存在明顯的季節(jié)性差異，最高與最低月份的平均氣溫相差19.8 ℃。平均氣溫高于20 ℃共有6個(gè)月，即5～10月份，平均氣溫低于10 ℃僅2個(gè)月，即1～2月份。年內(nèi)降水量分布不均，最高為202.1 mm(6月份)，最低為54.7 mm(10月份)，春夏季(3～9月份)總降水量為1068.6 mm，占全年的77.2%，秋冬季(10月至次年2月)的降水量相較明顯減少，僅占全年的2成多。從一年中的月際趨勢(shì)來(lái)看(圖1)，降水量和平均氣溫均呈現(xiàn)中間高，兩頭低的分布，降水量基本隨著氣溫的升高(下降)而增加(減少)。如春季(3～5月份)冷空氣活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱，暖濕氣流活躍，呈現(xiàn)氣溫回升和降水過(guò)程頻繁的現(xiàn)象，天氣溫暖濕潤(rùn)；如秋季(10月至12月初)冷空氣開(kāi)始活動(dòng)頻繁，氣溫下降迅速，且降水量明顯減少，出現(xiàn)秋高氣爽的天氣。

圖1 玉環(huán)市常年平均氣溫、降水量月際分布

從選取的玉環(huán)市境內(nèi)5個(gè)自動(dòng)氣象站的年平均氣象要素來(lái)看(表3)，平均氣溫介于17.8～19.2 ℃，高溫日數(shù)介于0～14.2 d，降水量最高與最低相差206.9 mm，相對(duì)濕度在80%上下，平均風(fēng)速1.5～4.7 m/s。其中，不論是港南片或是港北片，沿海地區(qū)(坎門、干江)的平均氣溫和降水量均要低于城區(qū)(玉城、楚門)，且沿海地區(qū)的高溫日數(shù)亦要明顯少于城區(qū)，其中坎門更是未出現(xiàn)過(guò)高溫天氣(日最高氣溫≥35 ℃)；相對(duì)濕度和平均風(fēng)速則呈現(xiàn)相反的情況，均為沿海地區(qū)高于城區(qū)。另外，將陸地(港南、港北)和東部海島(雞山)來(lái)比較，發(fā)現(xiàn)海島的平均氣溫和降水量均低于陸地平均氣溫，高溫日數(shù)亦偏少；但相對(duì)濕度和平均風(fēng)速均則為5個(gè)站點(diǎn)中最高。

表3 玉環(huán)市各區(qū)域年平均氣象要素

3.2 人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)

利用上述的溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)計(jì)算公式和舒適度等級(jí)劃分方法，得到玉環(huán)市港南片、港北片、海島等地區(qū)5個(gè)站點(diǎn)一年中各月的舒適度指數(shù)和等級(jí)(表4)。同時(shí)，將這5個(gè)站點(diǎn)的氣象要素?cái)?shù)據(jù)取平均后，再計(jì)算得出玉環(huán)市人居環(huán)境舒適度的等級(jí)評(píng)價(jià)劃分(表5)。

表4 玉環(huán)市各區(qū)域各月人居環(huán)境氣候舒適度指數(shù)和等級(jí)

表5 玉環(huán)市各月人居環(huán)境氣候舒適度指數(shù)和等級(jí)

根據(jù)表4可以看出，玉環(huán)市各區(qū)域各站點(diǎn)的各月人居環(huán)境氣候舒適度等級(jí)評(píng)價(jià)非常接近，差異主要體現(xiàn)在3、4、7、11這4個(gè)月份，其余8個(gè)月份的等級(jí)評(píng)價(jià)均表現(xiàn)一致。其中，3月、4月和7月均為玉城(港南片城區(qū))的人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)等級(jí)高于其他4個(gè)區(qū)域1級(jí)，且7月玉城的評(píng)價(jià)等級(jí)為5級(jí)(悶熱)，其他4個(gè)區(qū)域在這3個(gè)月份中的氣候舒適度評(píng)價(jià)等級(jí)均表現(xiàn)一致，未出現(xiàn)5級(jí)(悶熱)情況，主要原因是玉環(huán)市城市化進(jìn)程導(dǎo)致“城市熱島效應(yīng)”明顯[17]，特別玉城為玉環(huán)市主城區(qū)，人口密集程度高，平均氣溫明顯高于玉環(huán)其它地區(qū)，且玉城的平均風(fēng)速為5個(gè)區(qū)域站點(diǎn)中最低，故4月份、7月份的溫濕指數(shù)要明顯高于其他區(qū)域，3月份的風(fēng)效指數(shù)亦高于其他區(qū)域。而11月份則是玉城、楚門、干江這3個(gè)區(qū)域站點(diǎn)的人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)等級(jí)均高于坎門、雞山，造成其中差異的主要原因是玉城、楚門、干江的平均風(fēng)速均要明顯低于港南片沿海和東部海島的平均風(fēng)速，故其風(fēng)效指數(shù)要高于坎門、雞山，評(píng)價(jià)等級(jí)為4級(jí)(冷)而非5級(jí)(寒冷)。

根據(jù)表5可以看出，玉環(huán)市各月人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)等級(jí)總體上較為適宜，溫濕指數(shù)在9.2～27.1之間，風(fēng)效指數(shù)在-582～-68之間，體感最冷月份為1月份，體感最熱月份為8月份。其中，達(dá)到3級(jí)(舒適)的月份共有4個(gè)月，分別為5～6月份的春末初夏時(shí)節(jié)和9～10月份的夏末秋初時(shí)節(jié)，期間氣溫、相對(duì)濕度均較為適中，基本無(wú)高溫和嚴(yán)寒天氣，風(fēng)速較小，溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)分別在20.1～24.3與-251～-134之間；而7～8月份處于盛夏時(shí)節(jié)，溫濕指數(shù)分別為26.9和27.1，處于4級(jí)等級(jí)劃分的區(qū)間，體感偏熱，較不舒適；4月份、11月份分別為初春和秋末時(shí)節(jié)，氣溫總體偏低，風(fēng)速較“舒適”等級(jí)的月份偏大，故溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)的綜合評(píng)價(jià)為2級(jí)，體感偏冷，較不舒適。12月至次年3月為冬季和初春時(shí)節(jié)，冷空氣活動(dòng)頻繁，氣溫偏低、平均風(fēng)速較大，風(fēng)效指數(shù)與溫濕指數(shù)分別在-582～-483和9.2～12.2之間，等級(jí)為1級(jí)(寒冷)，體感不舒服。

3.3 人居環(huán)境氣候舒適度年際變化

因國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》[1]主要應(yīng)用的評(píng)價(jià)時(shí)段以月份為宜，不太適用于以年為單位統(tǒng)計(jì)時(shí)段的評(píng)價(jià)分析，故本文利用陸鼎煌等[16]的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)方法來(lái)研究玉環(huán)市人居環(huán)境氣候舒適度的年際變化特征。

圖2為玉環(huán)市1991～2020年綜合舒適度指數(shù)年際變化，由圖2可知，玉環(huán)市近30年來(lái)綜合舒適度指數(shù)N在5.04～6.38之間，均處于表2中所列出的舒適度等級(jí)為“較舒適”對(duì)應(yīng)的指數(shù)區(qū)間內(nèi)。其中，最趨近等級(jí)為“舒適”對(duì)應(yīng)的指數(shù)閾值4.55的年份為2005年及2006年，均為5.04。近30年來(lái)，玉環(huán)市綜合舒適度指數(shù)N總體呈現(xiàn)出線性下降的趨勢(shì)，不斷地趨近于等級(jí)為“舒適”對(duì)應(yīng)的指數(shù)閾值4.55；且在20世紀(jì)90年代綜合舒適度指數(shù)均高于5.55，21世紀(jì)初期有個(gè)明顯下降的過(guò)程，進(jìn)入21世紀(jì)后的綜合舒適度指數(shù)也有下降上升再下降的波動(dòng)趨勢(shì)，但舒適度指數(shù)總體要低于20世紀(jì)90年代，即越來(lái)越向“舒適”的等級(jí)閾值靠近，其中2019年的綜合舒適度指數(shù)下降到了5.05，與“舒適”對(duì)應(yīng)的4.55閾值非常接近，與歷史最低的5.04僅差0.01。

圖2 玉環(huán)市1991～2020年綜合舒適度指數(shù)年際變化

4 結(jié)論

(1)玉環(huán)市常年溫暖濕潤(rùn)、四季分明、雨量充沛、日照充足、夏長(zhǎng)少酷暑，冬暖少嚴(yán)寒，年內(nèi)氣溫與雨量變化趨于一致。城區(qū)氣溫和降水均高于沿海和海島地區(qū)，夏季沿海和海島地區(qū)受海洋調(diào)節(jié)影響，高溫日數(shù)和平均氣溫明顯低于城區(qū)，但相對(duì)濕度和平均風(fēng)速要高于城區(qū)。港南城區(qū)(玉城)的“城市熱島效應(yīng)”要比港北城區(qū)(楚門)明顯。

(2)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》[1]對(duì)玉環(huán)市各區(qū)域站點(diǎn)的人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)結(jié)果具有較好的一致性?？傮w來(lái)看，春末夏初(5～6月份)、夏末秋初(9～10月份)為玉環(huán)市人居環(huán)境氣候舒適度最好的時(shí)間段，長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月。從全市平均評(píng)價(jià)來(lái)看，全年無(wú)等級(jí)為5級(jí)的悶熱期，且沿海和海島地區(qū)的平均氣溫均要低于城區(qū)，說(shuō)明玉環(huán)市的沿海和海島地區(qū)是夏季避暑的好去處，但冬季的體感較冷，1月和8月分別為全年體感最冷和最熱時(shí)段。

(3)近30年玉環(huán)市綜合舒適度指數(shù)均處于“較舒適”的區(qū)間，且年際變化總體呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì)，不斷向“舒適”等級(jí)的閾值趨近，即逐漸轉(zhuǎn)好的趨勢(shì)；進(jìn)入21世紀(jì)后的玉環(huán)人居環(huán)境氣候舒適度明顯要優(yōu)于20世紀(jì)90年代。