第４３卷第６期 ２０１５年ｌ２月 气象科技 Ｖｏ１．４３。Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２Ｏ１５ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ 基于不同温湿条件的福州市人体舒适度变化研究 吴滨 杨丽慧 刘京雄 （１福建省气候中心，福州３５０００１；２福建省气象服务中心，福州３５０００１） 摘要 利用福州市１９６１－－２０１２年逐日气象资料，采用炎热指数计算各月人体舒适度，结果表明：①基于日平均气 温下的舒适度指数可以反映除夏季外的其他季节的人体感觉，而夏季以最高气温计算的舒适度指数更能反映人们 的实际感受；②福州市各月出现频率最多的舒适度等级分别为１～２月冷，３、ｎ、１２月稍冷，４—６、９月舒适、７—８月 稍热，１Ｏ月较舒适，其中５月是最舒适的月份，月内８８．８ 的天数舒适，１月份最冷，５Ｏ．４ 的天数为冷，７月最热， ５３．８ Ａ天数为稍热，３７．２０ 天数为热；③５Ｏ多年来年舒适度指数有明显的增大趋势，但总体为舒适等级。夏季舒适 度指数增加的趋势虽然不很显著，但几个大值年份均出现在２０世纪９Ｏ年代末期以后。冬季舒适度指数增加趋势 较显著，尤其是２Ｏ世纪８Ｏ年代后期以后，表明冬季舒适程度增加。 关键词 福州；人体舒适度；气象条件 引言 分析了全国近３０年来人体舒适度指数区域及季节 变化特征。徐伟 。。对上海夏季湿热型和干热型高 温的基本特征以及背景场特征进行了分析等。 我国国土广阔，区域气象差异大，北方和南方的 人种学差异、气候背景差异等对体感温度的感受有 很大的差别。不同地区、不同人种对同一指数反映 的不舒适程度不完全相同。因此迄今尚没有一个能 人体舒适度是人类在不同气候条件下舒适感的 一项生物气象指标，在城市环境气象服务中具有重 要的基础性地位。关于舒适度的研究国外２ｏ世纪 ４Ｏ年代开始在一些定性描述的基础上采用经验公 式进行定量讨论，逐步发展提出了实感温度、不舒适 指数、舒适度指数、风效指数等口 ］。国内人体舒适 度的研究起步于２Ｏ世纪９０年代，在舒适度的预报、 够广泛适用的舒适度指数计算的适普模型，但各地 利用同一指数经过在本区域的试用及反复调整后， 对舒适度指数建立了舒适感的判据标准及感觉程度 分级Ｉ２。卜 ，用于反映本地舒适程度的评价标准。 福州市位于我国的东南沿海地区，近年来夏季 旅游气候资源评价以及区域特征研究等方面取得了 较多的成果。各地对人体舒适度指数在国外的基础 上提出了多种预报公式，如炎热指数、风寒指数、体 感温度、气象舒适度指数等＿３ ］，日舒适度预报已作 为日常环境气象指数预报的一部分。有关旅游宜人 度和舒适度关系的研究国内也作了许多工作口 “］。 高温日数跃居全国省会城市前列，媒体时有报道福 州市已成为新“火炉”之都，由于气温仅是评价暑热 程度的一个因子，在同样的气温下，湿度及风速等气 象因子对人体的热平衡和温感也是重要的影响因 素，因高温高湿影响汗液蒸发，机体的热平衡遭到破 坏，而低温高湿时，身体的热辐射被空气所吸收，便 加速了机体的散热，使人体感到寒冷不舒适。因此， 人体对外界环境的调节和舒适感，除了主要依赖于 气温外，还与空气的相对湿度、风速等要素有关，同 样与人体对区域气候的适应性也有很大的关系。本 在当前全球气候变化的大背景下，人们生活舒适程 度也带来了变化，对于不同气候条件下舒适度的变 化特征及地域分布差异的研究，即从舒适度的气候 评价角度出发开展的研究也有了一定的进展，如孙 广禄等口 ］、李树岩等＿１ 、刘文平等ｌ＿１ 分别分析了京 津冀地区、河南省和山西省人体舒适度的年变化特 征和各季节时空分布规律。唐文君等ｌ－１。 开展了长 江三角洲夏季气候舒适度的模糊评判。朱卫浩＿１ 文将从人体舒适度的角度综合分析福州市半个世纪 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｑｘｋｊ．ｎｅｔ．ｃｒｌ气象科技 作者简介：吴滨，女，１９６８年生，硕士，高工，主要从事应用气候及气候变化工作，ＥｍａＪｌ：ｗｗｂｂｉｎ一２００４＠ａｌｉｙｕｎ．ｃｏｒｎ 收稿日期：２ｏ１４年１ｏ月１４日；定稿日期：２０１５年３月３日 第６期 吴滨等：基于不同温湿条件的福州市人体舒适度变化研究 来舒适度的年际变化特征，尤其是夏季炎热程度的 变化情况。 １资料及方法 １．１ 资料 如下： Ｅ 一Ｔｄ一０．５５（１一ＨＲ）（丁ｄ一５８） （２） 在引入了不舒适指数中的气流作用下，表达式 Ｋ一１．８Ｔｏ一０．５５（１．８丁日一２６）（１～ＨＲ）～ ３．２√ ＋３２ 其中 （ｍ／ｓ）。 （３） 福建省福州市１９６１—２０１２年逐日平均气温、最 为环境温度（℃），Ｈ 为相对湿度，乱为风速 高气温、最低气温、风速（日平均、Ｏ８：００、１４：００）、相 对湿度（日平均、Ｏ８：ＯＯ、１４：００）。 １．３ 评价指标 由于人体对区域气候的适应性不同，同一指数 １．２计算方法 表征人体舒适度程度的指标很多，根据福州市 的气候特征，即冬少严寒，夏有酷暑，采用不舒适指 在不同地区对人体的感觉程度是不同的，因此各地 有基于本地区舒适程度的评判标准，而在不同的季 数和炎热指数来计算舒适度。 不舒适指数（ＩＤ）：美国常用Ｅ．Ｃ．Ｔｈｏｒｎ的不舒 节，人们的感受不尽相同，如经历过寒冷的冬天后， 人们御冷的能力大于御热的能力，所以对于同样的 指数，在春季人们会觉得温暖，而在深秋人们会觉得 有点冷。同理，同样高的指数在伏天之前，大多数人 会感到天气炎热，而在经历过三伏天的酷暑后，立秋 适指数，也称温湿指数，表示不舒适程度，指数越高 或越低，不舒适程度越严重。在考虑了风与日晒时， 公式如下： ＩＤ一０．７２（丁ｄ＋Ｔ ）一７．２√ ＋０．０３Ｊ＋４０．６ （１） 过后再遇到前面同样的令人感到天气炎热的指数， 人们再不会感到天气炎热了，而只是感到天气有点 热。福建省气象服务中心基于福建省气候平均状 其中丁ｄ为干球温度（℃），Ｔ 为湿球温度（℃），Ｊ为 Ｅｔ射量（ｗ／ｍ ），Ｕ为风速（ｍ／ｓ）。 公式（１）考虑了风与日晒的情况，可以用来表示 在室外无遮挡条件下的不舒适程度，由于日射量资 料不容易获得，因此较难在日常业务中应用。 态，同时参考周边省市的指标，经过专家打分法制订 了福建省的舒适度等级划分评判标准（表１～２），在 近年来开展的人体舒适度预报与实况的对比分析， 以及长期公众调查情况的基础上，认为该标准较符 炎热指数（Ｅ ）：由Ｔｏｍ提出，Ｂｏｓｅｎ发展的热 应力舒适指标，表示人体得热与温度、湿度的关系。 其公式为： 合福建省的特点。福建省的季节划分，１２月至次年 ２月为冬季，３—４月为早春季，５—６月为雨季，７～９ 月为夏季，１Ｏ～１１月为秋季。 表１ ｌＯ月至次年４月人体舒适度等级划分 ２福州市人体舒适度的季节变化特征 行比较，对于福州站而言，日射量资料每天只观测一 个最大日射量，平均的日射量无法得到，因此利用最 ２．１ 不舒适指数与炎热指数的差异 利用不舒适度指数与炎热指数分别计算了近 ２Ｏ年（１９９３－－２０１２年）的舒适度情况，对两者结果进 大Ｅｔ射量计算的不舒适度指数结果比利用炎热指数 计算的结果大较多，其中秋冬季会大１ｏ左右，而夏 季则大２Ｏ左右，这个结果无法表征大部分公众的感 气 象 科 技 第４３卷 受，但可以用来表征在室外工作环境、无遮挡条件下 人们的感受。为此本文主要利用炎热指数计算福州 市各月人体舒适度。 ２．２基于平均气温的炎热指数月际变化 ６月、８—９月舒适，７月稍热，１Ｏ月较舒适。其中５ 月是最舒适的月份，月内８８．８ 的天数舒适，１０ ９／６ 的天数为较舒适，其次是６月８０．６ 为舒适， １９．２ 的天数为稍热；最冷的月份为１月，５Ｏ．４ 的 基于１９６１－－２０１２年逐Ｅｌ平均气温、相对湿度及 天数为冷，３５。６ ９，６为稍冷；７月最热，６０．３ 的天数 风速的统计结果表明（表３），各月出现频率最多的 为稍热，３９．２ ９／６为舒适（图１）。 舒适度等级分别为，１—２月冷，３、１１、１２月稍冷，４— 表３基于平均气温、最高气温、最低气温条件下各月最多等级舒适度频率｛％） ２．３基于最高最低气温的炎热指数月际变化 冷的频率两个月分别为３８ 和３５％。可见用日平 ∞∞ ∞的∞∞∞ ０ ∞ 对公众而言，由于生产活动主要在白天，尤其夏 均气温评价秋冬季舒适度与用日最低气温评价结果 季人们更多关心的是最高气温状态，而秋冬季则关 较相似，用日最低气温评价夏季舒适度不适合。 心最低气温的状态，所以以日平均气温来计算人体 舒适度对有些季节评价会有一些偏差。 《 磺 ＿寒冷 为此利用日最高气温及１４：００的相对湿度、风 聪 －冷 速计算人体舒适度来主要反映夏季的舒适程度；以 稍冷 辐 』镕较舒适 日最低气温及０８：ＯＯ的相对湿度、风速来反映秋冬 ｌ １ｌ ＿舒适 季人体舒适度程度更具有实际意义。 －稍热 鼯 ｌＩ Ｉ － Ｉ Ｉ Ｊ｛ Ｊ ｌ ｈ 从表３、图２可以看出，利用最高气温计算的舒 ｋ Ｉ ‘ Ｉ Ｊ 。Ｉ Ｉ 囊Ｉ ＿Ｊ ０１ Ｏ２ ０３ ０４ ０５ ０６ ０７ ０８ Ｏ９ １０ １１ １２ 适度指数，６—８月均以稍热的等级比例最多，其中 月份 ７、８月分别达到５３．８ 和５７．９ ，而热的等级７月 图１ 基于平均气温条件下各月舒适度指数等级频率 的比例达到３７．２％，８月达２９ ，与平均气温计算 结果相比，舒适等级频率大为降低，而热的等级增 －寒冷 －冷 加，这比较符合人们的感受。９月从７３．９％概率的 ＿稍冷 舒适等级，降为４５．８％，而稍热的频率增加到 较舒适 ＿舒适 ４２．１ 。其他月份除１、２月份以稍冷为主外，大部 籁 １ 薯 ｌ －稍热 分以舒适为主。５月和１０月是舒适等级频率最多 簧 ． ｊＩ ｌ 艋 Ｉ＿Ｉ 【 Ｉ 疆 ｉ －热 －炎热 的两个月。 【■Ｉ Ｉ ＿ ｌ Ｉ Ｉ Ｌ ． １ 一且 利用最低气温计算的舒适度指数（表３），１０月 ０ｌ ０２ ０３ ０４ ０５ ０６ ０７ ０８ ０９ １０ ｌ１ １２ 月份 至次年３月以稍冷和冷的等级频率最高。其中１、２ 图２基于最高气温条件下各月舒适度指数等级频率 月仍然是最冷的月份，冷的频率为５０％左右，与平 均气温相似，此外这两个月寒冷、稍冷的等级也均达 ２．４综合评估各月舒适度指数 ２３ ９／６左右。３月和１２月也从平均气温下的稍冷等 综上所述，基于日平均气温下的舒适度指数可 级变为冷的等级居多，频率均达到４１ 左右，但稍 以反映除夏季外的其他季节的人体舒适度感觉，而 ∞∞们∞第６期 吴滨等：基于不同温湿条件的福州市人体舒适度变化研究 ∞∞ 夏季（７—９月）则以最高气温下的舒适度指数来反 映更符合人们的实际感受。 ０．４０９４，达到０．Ｏ１的显著性水平，表明其指数增长 较显著，主要是２０世纪８０年代后期以后，随着暖冬 叭叭∞∞的 ３福州市人体舒适度年际变化特征 ３．１ 年平均舒适度指数年际变化 的出现，大多数年份冬季舒适度指数高于平均值，冬 季舒适度程度增加。 从１９６１—２Ｏ１２年逐年平均舒适度指数（图３） 可以看出（其中夏季（７—９月）采用日最高气温计算 的舒适度指数），各年的平均舒适度指数介于６１．３～ ６４．３之间，近５Ｏ多年来指数有增大的趋势，其趋势 强 籁 ｌＩＩ。。ｌ。， ｌ ｌＩ ｌｌｔ 系数达０．６０２２，超过０．００１的显著性水平，表明增 加趋势非常明显。但总体为舒适等级。 籁 蚓 艋 ２ ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ≈ ０ 爱蚤童基誉景景茧誊蚕蚕豪襄量罾誊誊誉 一 ＿一 Ｈ 图３ １９６１ ２Ｏ１２年年平均舒适度指数变化 ３．２夏季舒适度指数年际变化 １９６１—２０１２年夏季（７—９月）福州市舒适度指 数介于７６．１～８Ｏ．４之间，均为稍热等级，夏季舒适 度指数变化的趋势系数为０．２４９８（图４ａ），仅达到 ０．１的显著性水平，表明其指数增长不很显著，但２０ 世纪９０年代末期以后舒适度指数的增幅较大， １９９８—２Ｏ１２年１５年间出现了９年的正距平，几个 大值如２００３年、２０１０年、１９９８年，舒适度指数分别 为８０．４、７９．２、７８．８均出现在这一时期，而之前 １９６１—１９９７年的３７年间仅出现了１２年的正距平 年。谈建国［ 。 等利用１９５１—２００５年高温日数和热 浪持续天数，统计分析了我国主要城市高温热浪的 分布特征，分析表明福州的年平均高温日数位列重 庆、长沙之后排第３，热浪过程位居第五，高温日数 是为数不多的几个明显增加趋势的城市。综合分析 夏季舒适度指数的变化特征，近年来福州被称为夏 季新的“火炉”之都，无可非议。 ３．３冬季舒适度指数年际变化 １９６１—２０１２年冬季（１２月至次年２月）福州市 舒适度指数介于４１．５～４９．２之间（图４ｂ），均为冷 至稍冷等级，冬季舒适度指数变化的趋势系数为 靶 “ 蚓 韶 薰豪§景蓉豢量鏊量孽囊荟謇莹墓誊誊誉 －一 ，－－４ －一 ４ ０ ２．０ 籁 ０．０ Ｉ １ ＩＪ山 ．１Ｉ． 咧 鼯 “ ２．Ｏ ４．０ ４ 小结 （１）利用炎热指数对福州市各月人体舒适度进 行分析，结果表明，基于日平均气温下的舒适度指数 可以反映除夏季外的其他季节的人体舒适度感觉， 而夏季（７—９月）则以最高气温下的舒适度指数来 反映更符合人们的实际感受。 （２）福州市各月出现频率最多的舒适度等级分 别为，１ ２月冷，３、１１、１２月稍冷，４—６、９月舒适、 ７ ８月稍热，１Ｏ月较舒适。其中５月是最舒适的月 份，月内８８．８ 的天数舒适，其次是６月８０．６ 为 舒适，１９．２ 的天数为稍热；最冷的月份为１月， ５０．４ 的天数为冷，３５．６ 为稍冷；７月最热， ５３．８ 天数为稍热，３７．２ 天数为热。 （３）１９６１—２０１２年各年平均舒适度指数介于 ６ Ｏ １１９６ 气 象 科 技 象科学，２００１，２１（３）：３６３—３６８． 第４３卷 ６１．３～６４．３之间，近５Ｏ多年来指数有明显的增大 口 ］ ］ ］ ］ ］ ］ ］ ］ ］ 趋势，但总体为舒适等级。夏季舒适度指数增加的 趋势虽然不很显著，但２Ｏ世纪９Ｏ年代末期以后舒 适度指数的增幅较大，几个大值如２００３年、２０１０ 年、１９９８年均出现在这一时期。冬季舒适度指数增 加趋势较显著，２０世纪８０年代后期以后，随着暖冬 ［１０］范业正，郭来喜．中国海滨城市旅游地气候适宜性评价［Ｊ］．自 然资源学报，１９９８，１０（４）：３０４—３０５． 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Ｆｅｂｒｕａｒｙ（ｃｏｌｄ）；Ｍａｒｃｈ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，ａｎｄ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ（ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｃｏｌｄ）；Ａｐｒｉｌ ｔｏ Ｊｕｎｅ ａｎｄ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ（ｃｏｍｆｏｒｔ）；Ｊｕｌｙ ｔｏ Ａｕｇｕｓｔ（ａ ｌｉｔｔｌｅ ｈｏｔ）；Ｏｃｔｏｂｅｒ（ｆａｉｒｌｙ ｃｏｍｆｏｒｔ）． Ｍａｙ ｉｓ ｍｏｓｔ ｃｏｍｆｏｒｔ，Ｊａｎｕａｒｙ ｉｓ ｍｏｓｔ ｃｏｌｄ，ａｎｄ Ｊｕｌｙ ｉｓ ｔｈｅ ｈｏｔｔｅｓｔ．（３）Ｔｈｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｉｎｄｅｘ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌａｓｔ ５Ｏ ｙｅａｒｓ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｃｏｍｆｏｒｔ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｖａｌｕｅｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｌａｔｅ １９９０’ｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｃｏｍｆｏｒｔ ｄｅｇｒｅｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｌａｔｅ １ ９８０’ｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｕｚｈｏｕ；ｈｕｍａｎ ｃｏｍｆｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ；ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
