溫州南麂島旅游季節氣候舒適度分析

劉 峰，梁 艷，方曉明，葉益平，鄭海棠，王紅雷

(1.浙江省平陽縣氣象局，浙江 平陽 325400;2.浙江省瑞安市氣象局，浙江 瑞安 325200)

氣候舒適度評價研究已有40多年的歷史，1966年Terjung[1]提出了氣候舒適性指數的概念，1973年Oliver[2]在暴露實驗的基礎上建立了風寒指數量表，1985年加拿大氣象局建立了氣候舒適性指數測評的標準[3]。隨著旅游業的發展及對環境質量要求的提高，氣候舒適度評價日益受到重視。國內外學者就旅游氣候舒適度的計算方法提出了許多不同的觀點，有表征人體舒適度的各種指數，如溫濕指數、炎熱指數、風寒指數等[4－7]，還有各要素綜合考慮的舒適度計算方法，如神經網絡方法、綜合舒適度指數法[8－10]。本文主要運用溫州市南麂列島主島——南麂島自動氣象站2005－2011年4－11月的逐日24 h常規觀測資料(溫濕風)，采用模糊評判的方法，統計分析溫州市南麂島旅游季節(4－11月)氣候舒適度分布情況，總結南麂島氣候舒適度概況，為指導游客做好出行安排，提升景區旅游服務質量等方面提供參考。

1 南麂島地理位置及氣候特征

1.1 研究地概況

南麂列島位于浙江省溫州市東南海域，西距大陸最近點平陽縣鰲江港30海里，北離溫州市55海里，南至臺灣基隆港140海里，東接寬闊的東海大陸架。列島由52個500 m2以上的島嶼組，數十個明、暗礁及周圍海域組成，總面積為201.06 km2，其中陸域面積為11.13 km2，最大島為南麂島，面積為7.64 km2。南麂列島是我國首批5個國家級海洋自然保護區之一，是我國最早加入聯合國教科文組織世界生物圈保護網絡的海島，聯合國環境開發署生物多樣化示范保護區，也是我國目前唯一的島嶼型世界生物圈保護區，2005年被《中國國家地理》雜志評為“中國最美的十大海島”之一。南麂列島風光秀麗，區內有1851種海洋生物，各類自然景觀180多處，素有“碧海仙山”和“貝藻王國”的美譽。

1.2 氣候特征

南麂列島地處亞熱帶海域，氣候溫和濕潤，冬暖夏涼，雨水充沛，屬于典型的中亞熱帶海洋性季風氣候。島上降水期主要集中在5－8月，是浙江省海島中降水量最豐富的地區之一，全年無霜。災害性天氣主要為臺風襲擊，據氣象統計資料，臺風影響主要集中在7－10月，且最大風力達到12級以上。由于南麂島旅游時間段集中在4－11月，因此將溫州市南麂島自動氣象站2005－2011年4－11月的逐日24 h常規觀測資料(溫濕風)作為統計分析的源數據，繪制各月氣象要素變化曲線(圖1)。由圖1可以看出，溫度曲線呈拋物線形，月平均溫度為15－28℃，其中8月最高，為27.6℃，7月和9月相當，分析原因主要受副熱帶高壓影響，日平均溫度較高。相對濕度曲線較為平直，為74% －90%，其中4－8月均超過80%，6月出現最高值，10月達到最低。這可能由于5月和6月屬南麂島梅汛期，多陰雨天氣，蒸發量小，9月以后北方冷空氣勢力增強，少雨干燥天氣較前期增多，濕度下降。風速曲線變化幅度不大，而各月2 min平均風速均超過5 m·s－1，9月以后曲線上升，10月達到最大，為9 m·s－1。這與海島一年四季風速都較大有直接關系。

圖1 南麂島4-11月溫濕風逐月變化Fig.1 Monthly variation of temperature，humidity and wind speed from April to November in Nanji Island

2 研究方法

以集合論為基礎，利用扎德[11]提出的模糊集合的概念進行氣候舒適度評價。在普通集合中，元素X對集合A的隸屬關系只有0和1兩種情況，而模糊集合則把X對A的隸屬程度從0或1擴充為[0，1]這樣一個實數閉區間。如果在論域U上，每個元素x都與1個LA(x)相對應，且LA(x)滿足0≤ LA(x)≤1，則LA(x)就確定U上的一個模糊子集A，并稱LA(x)為A隸屬函數，其反映了U中任一元素對模糊子集A的隸屬程度[12]。

2.1 舒適度等級劃分

夏季氣溫24℃是人體感覺最舒適的溫度，氣溫升高，人體逐漸感覺不舒適;空氣濕度大時，不利于汗液排出與蒸發，妨礙人體的散熱過程，當相對濕度為70%時人體感覺最舒適;靜風或風速過小，人體熱量和汗液難以向大氣輸送，影響皮膚溫度降低，風速過大則影響人們的正常生活，一般認為2 m·s－1是人類感覺最適宜的風速。而海島上風速比陸地偏大，本文取6 m·s－1(4級)為最適宜指標。因此，可對這3個要素分別建立隸屬函數方程[12]:

其中，a=0.0476，b=0.0038，c=0.5634。

根據各因素隸屬函數值大小可規定[12]:μ≥0.85 很舒適;0.85 ＞ μ≥0.75 舒適;0.75 ＞ μ≥0.60 較舒適;0.60＞μ不舒適。

2.2 單因素評價

對溫度、濕度、風速分別進行模糊評價，給定因素集:U={u1，u2，u3}，其中，u1表示溫度、u2表示濕度、u3表示風速。評判集:A={c1，c2，c3，c4}，c1:很舒適;c2:舒適;c3:較舒適;c4:不舒適。

以氣溫、相對濕度、平均風速為單個因素，建立U到A的單因素評判矩陣R，R中每個元素是U中各因素隸屬函數值對應A中各等級的個數在該因素中所占的百分比。

以南麂島5月份統計資料為例，將5月份平均逐日氣象要素代入上述的隸屬度方程(1)、(2)、(3)中，即可求出各因素的隸屬函數值。再根據舒適度等級劃分標準，找出5月份各氣象要素屬于很舒適、舒適、較舒適、不舒適的次數，分別為 0、2、10、19;0、1、3、27;6、3、8、14，其在 5 月份所占比例分別為 0.000、0.065、0.323、0.613;0.000、0.032、0.097、0.871;0.194、0.097、0.258、0.452，可得出 5 月份南麂島的單因素評判矩陣為:

2.3 模糊綜合評判

從氣候條件分析，雖然氣溫、風速、相對濕度這3個因素對人體舒適度的影響最為敏感，但影響程度并非等同，其作用程度因時因地而異。夏季，人體反應最強烈的因素為氣溫，風速在蒸發和交換熱量方面有重要作用，相對濕度處于較次要地位[13]。因此，需要考慮3個因素的權重分配以綜合評判。

陸鼎煌[5]認為，溫度、濕度、風速對夏季人體舒適度影響的權重為 0.60、0.20、0.20，用數學的方式可表達為 U 中的一個模糊子集 V，權重分配為:V=(0.60 0.20 0.20)，綜合評判[14]運用模型 M=(·，∨)計算B=V·R，其中 B=(b1，b2，…，bm)，bj= ∨ni=1(vi∧rij)(j=1，2，…，m)。

以南麂島 5 月份的氣候資料為例:B=V·R=(0.19，0.1，0.1，0.6)，再進行歸一化處理，得 B=(0.19，0.1，0.1，0.61)。

3 結果與分析

3.1 單因素分析

3.1.1 溫度 運用2.2中的方法求出各地的單因素評判矩陣，將矩陣的第1行單列出來，根據舒適度等級定義中μ值大小分別計算各舒適度等級出現頻率，即將南麂島各月的溫度因素進行比較(圖2)。由圖2可以看出，從溫度因素考慮，南麂島很舒適等級(c1)在6月出現頻率最高，達到0.767，其次為10月、9月和7月，其中9月和10月相當，4月、5月、8月和11月出現很舒適頻率最低，其頻率值為0。舒適等級(c2)在10月出現頻率最高，其次為7月，9月、6月和5月次之，4月、8月和11月最低，其頻率值為0。較舒適等級(c3)在8月出現頻率最高，其次為7月、9月、5月、10月、6月和11月，4月最低，其頻率值為0。不舒適等級(c4)曲線與很舒適等級(c1)曲線基本呈軸對稱分布，其中4月出現不舒適頻率最高，達到1，11月次之，6月則最低。綜上分析可以看出，南麂島在溫度上6月最為舒適(包括c1、c2和c3)，未出現不舒適情況。7月和9月中較舒適等級以上出現頻率相近，舒適程度較高。10月各等級出現頻率基本相同，分布較為平均。8月舒適度等級集中在較舒適程度，舒適程度稍差于10月。5月不舒適頻率較高，超過0.6。4月和11月最差，其中4月均為不舒適。這與進入5月以后溫度逐漸回暖，8月溫度達到最高，11月以后又逐漸下降有關。

圖2 南麂島4-11月逐日溫度各舒適度等級出現頻率Fig.2 Daily temperature of each comfort level frequency from April to November in Nanji Island

3.1.2 濕度 將矩陣的第2行單列出來，即將南麂島各月的濕度因素進行比較(圖3)。由圖3可以看出，從濕度因素考慮，南麂島很舒適程度(c1)在10月出現頻率最高，達到0.677，其次為11月，9月和4月次之。5月、6月、7月和8月最低，其頻率值僅為0。舒適等級(c2)在9月出現頻率最高，其次為11月、10月、4月和5月，其中4月和5月頻率相當，6月、7月和8月最低，其頻率值為0。較舒適程度(c3)在11月出現頻率最高，其次為4月和9月，8月和10月次之，5月、7月和6月最低。不舒適程度(c4)在6月出現頻率最高，5月、7月和8月頻率也較高，均超過0.8，最后為4月、9月、11月和10月。綜上分析可以看出，南麂島在濕度上10月最為舒適(包括c1、c2和c3)，不舒適出現頻率最低，11月舒適度稍差，9月各等級頻率相當，差于11月，4月次之，其余月份不舒適等級均較高。分析原因主要由于海島上相對濕度大于70%的月份較多，并且主要集中在春末至秋初。秋冬季由于冷空氣影響次數較前期明顯增加，導致低相對濕度出現頻率增大，這與相對濕度的月際變化規律(圖1)也較為一致。

3.1.3 風速 將矩陣的第3行單列出來，即將南麂島各月的風速因素進行比較(圖4)。由圖4可以看出，從風速因素考慮，南麂島很舒適等級(c1)在4月出現頻率最高，達到0.467，最低為10月，其余月份較為平均，基本維持在0.2附近。舒適程度(c2)在4月出現頻率最高，8月和9月次之，其余月份頻率均小于0.1。較舒適程度(c3)在5月份出現頻率最高，其次為8月，4月、7月、9月和11月頻率相當，均超過0.1，最低為10月。不舒適程度(c4)在10月出現頻率最高，達到0.968，其次為6月、9月、11月和7月，各月頻率均超過0.5，最后為5月、8月和4月。綜上分析可以看出，南麂島在風速上各月出現不舒適概率均較高，其中4月最為舒適(包括c1、c2和c3)，不舒適出現頻率最低，10月不舒適出現最高，其余月份舒適度等級頻率分布情況類似，舒適度程度相當。分析原因主要由于海島上風速一年四季都較大，大風也常有發生，不舒適概率每月都可能出現。特別是在春末和秋季期間冷空氣南下逐漸活躍和夏季受熱帶氣旋影響較多，這均能導致大風出現次數增大，影響高舒適度等級出現。

3.2 模糊綜合評判

根據模糊評判定義計算各月的舒適度狀況并進行比較(圖5)。綜合考慮溫濕風3個因素發現，南麂島很舒適等級(c1)在6月出現頻率最高，達到0.58，其次為10月和9月，其余月份出現頻率均小于0.2。舒適程度(c2)在10月出現頻率最高，其次為7月，其余月份出現頻率均小于0.2。較舒適程度(c3)在7月份出現頻率最高，其次為8月和9月，其余月份均小于0.2。不舒適程度(c4)在5月出現頻率最高，其次為4 月和11 月(超過0.5)，8 月和9 月(超過0.2)，7 月則最低。

為便于綜合分析，分別計算各月c1+c2+c3值，即較舒適等級以上出現頻率，得出南麂島在7月最為舒適，頻率高達0.95，其次為9月和6月，之后為10月和8月，這些月份較舒適等級以上出現頻率均超過0.7。4月和11月相當，最低為5月，僅為0.39。因此，綜合因素舒適度排序為7月＞9月＞6月＞10月＞8月＞4月/11月＞5月，其中結合圖5可以看出，6月出現很舒適頻率最高，7月不舒適頻率最低，9月舒適度等級分布特點介于6、7月之間，也較為舒適。另外南麂島旅游集中在夏季，因此在此期間人體感知最敏感的是溫度，方法中溫度因素在綜合評判中占60%，可以簡單地用溫度因素來代替氣象因素評價南麂島旅游氣候舒適度，這也是平時大眾使用的最簡單的方法。究其原因，一是各要素在決定舒適度程度方面所占的比重不一樣，比重大的因素表現較為突出;二是某區域的氣象要素在月際變化上差異性較大的以溫度較為明顯。

圖5 南麂島4-11月氣候舒適度綜合評價Fig.5 The climate comfort comprehensive evaluation from April to November in Nanji Island

3.3 南麂島旅游季節氣候資源劣勢分析

4－11月是南麂島的旅游季節，其中7－9月海上熱帶氣旋活動頻繁。南麂島作為浙江省最南端的一個海島，發生臺風時，島上風雨肆虐，沿海風力常達10級(日極大風速24.5 m·s－1)以上，極易使游客感到不適，以大沙岙沙灘為一大特色的旅游項目也會因安全考慮而臨時關閉，影響游客觀光游覽效果。因此，出現臺風這種極端災害性天氣時南麂島旅游氣候舒適度可以直接歸入到不舒適一類。

4 結論

(1)從單因素舒適度方面，溫度上南麂島6月最為舒適，7月和9月中較舒適等級以上出現頻率相近，舒適程度較高，4月和11月最差，這與進入5月以后溫度逐漸回暖，8月溫度達到最高，11月以后又逐漸下降有關。濕度上10月最為舒適，11月舒適度稍差，其次為4月，其余月份不舒適等級均較高，主要由于海島上春末至秋初相對濕度較大，秋冬季冷空氣影響次數較前期明顯增加，導致低相對濕度出現頻率增大。在風速上各月出現不舒適概率均較高，其中4月最為舒適，10月不舒適出現最高，其余月份舒適度等級頻率分布情況類似，舒適度程度相當，由于海島上風速一年四季都較大，大風也常有發生，不舒適概率每月都有可能出現。

(2)運用模糊評判方法算出南麂島夏秋季旅游氣候綜合舒適度，得出綜合因素舒適度排序為7月＞9月＞6月＞10月＞8月＞4月/11月＞5月，其中6月出現很舒適頻率最高，7月不舒適頻率最低。由于夏季人體感知最敏感的是溫度，因此日常可簡單地用溫度因素來代替評價旅游氣候舒適度情況。另外由于南麂海島常受臺風影響，那么在影響期無論溫濕風條件是否滿足各類舒適度評判范圍，其旅游氣候舒適度均定為不舒適。

(3)在分析過程中也存在一些不足，如人體最舒適溫濕風取值的問題，所取數值出自環境衛生學，對海島常年風速較大這一特征考慮臨界值為6 m·s－1，這需進一步統計論證。評判所用資料溫度因素為每日的平均溫度，未將最高、最低氣溫考慮在內。文中將氣象因子作為影響旅游氣候舒適度的單一因素，除此之外，如旅游地的硬件建設、避暑設施等，都會在一定程度上影響局地氣象條件，改變該地的舒適程度。

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