奉化生態氣候大數據分析探討

徐 蓉，王武軍，丁燁毅，俞芳芳，鄭 健(.寧波市奉化區氣象局，浙江 寧波 35500； .寧波市氣象局，浙江 寧波 350)

隨著“互聯網+”時代的到來，大數據正滲透到每一個行業和業務職能領域，氣象行業也不例外。常規的地面觀測數據與近30年來取得飛速發展的以氣象衛星和多普勒天氣雷達為代表的遙感探測領域以及數值預報產品等，共同構成了生態氣候方面的大數據[1-3]，其每天產生著數以TB級的數據，包含了海量信息，呈現出顯著的大數據特征[4]，廣泛地應用于常規天氣預報、氣象農業、氣候預測、環境氣象等領域。由于天氣氣候條件、生態環境與人們的社會生活、經濟發展緊密關聯，隨著生活水平的不斷提高，人們追求的生活品質和幸福指數越來越高，所以長時間序列且大量的生態氣候大數據是寶貴的資源和財富。寧波市奉化區地處北亞熱帶季風氣候區，氣候總體特征表現為“四季分明，溫和濕潤，雨量充沛，雨熱同步”，地貌構成大體為“六山一水三分田”，生態環境優美，旅游資源豐富，為寧波重要的飲用水源保護區，當前正在建設環境優美、文明和諧的現代化健康美麗新城區，與之相應的是民眾對青山綠水、健康身心的保障需求愈來愈迫切。本文通過大數據分析，對氣候舒適度、空氣清新度、植被生態質量等天氣氣候資源進行科學討論和評價，展現奉化生態氣候的獨特優勢。

1 材料與方法

利用奉化區域內各氣象站1971—2016年的氣溫、相對濕度觀測資料，2016年負氧離子濃度資料，以及2000—2016年衛星遙感監測的植被覆蓋度資料，分析該地區氣候舒適度、空氣清新度、植被生態質量的時空分布特征。其中，考慮奉化區的地理位置及其氣候特征等綜合因素，采用《人居環境氣候舒適度評價》(GB/T 27963—2011)中的溫濕指數來代表氣候舒適度。溫濕指數計算公式：

I=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)。

式中，I為某一評價時段的溫濕指數，保留1位小數，T為該時段平均氣溫(℃)，RH為該時段平均相對濕度(%)。

2 結果與分析

2.1 氣候舒適度

一個地區的氣候舒適度及持續時間的長短，是影響游客目的地選擇和旅游季節長短的重要因子，各地氣候的舒適性及持續時間也是影響旅游項目開發和旅游季節長短的重要因素[5-7]，當前人居環境受到廣泛關注，氣候舒適度等級劃分標準如表1所示。

采用奉化國家一般氣象站的溫濕氣象資料分析長年代氣候舒適度特征(圖1)可以看出，年氣候舒適度最低值為15.6，體感偏冷，出現在1976年，最高值為17.7，體感舒適，出現在2007年。總體上，奉化氣候舒適度呈明顯上升趨勢，由1971—1990年的16.1升至1991—2000年的16.6；2001—2016年進一步升至17.1，說明奉化氣候舒適度在向舒適發展。基于精細化氣象要素分布表明，年均舒適時段在4個月以上，集中出現在5—6月和9—10月。且奉化高海拔山區，隨著海拔升高，氣溫降低明顯，溫濕指數值將降低，屬大部分人感覺舒適的級別，少有悶熱不適，即使在盛夏，奉化山區也是“避暑納涼”的好地方。

表1 氣候舒適度(溫濕指數)等級劃分標準

每年3月是桃花由初花期向盛花期過渡的時期。奉化蕭王廟鎮的“天下第一桃園”的桃花競相開放，吸引游客前來游玩賞花。由圖2可知，利用近3年3月氣象資料，針對奉化蕭王廟地區賞桃花時段的氣候舒適度進行重點分析發現，3月上半月氣候舒適度等級以1、2級為主，體感較不舒適；下半月舒適度明顯上升，其中7 d舒適，4 d不舒適；3月下半月恰逢桃花盛花期，氣候舒適度總體適宜賞花旅游。

圖1 奉化氣候舒適度年際變化

圖2 奉化蕭王廟3月氣候舒適度等級分布

2.2 空氣清新度

清新空氣是人類生存的基本需求，負氧離子濃度水平已經成為評價地方空氣清新度的重要指標[8]。將負氧離子的含量作為大氣環境質量評價參考指標之一，可為旅游環境規劃、城鄉建設規劃和環境保護等提供科學依據。采用奉化三隱潭、柏坑、黃賢3個負氧離子監測站的平均負氧離子濃度作為奉化空氣清新度評價指標值，并且分別代表奉化西部、南部、東部，空氣清新度等級劃分見表2。分析得出，2016年奉化年平均負氧離子濃度為4 914個·cm-3，是負氧離子濃度最高等級標準值的2倍多，遠超出世界衛生組織界定的清新空氣的標準(1 000～1 500個·cm-3)，整體上對人體健康具有增強免疫抗菌力和康復治療的作用。

表2 空氣清新度等級標準

2016年奉化各月負氧離子濃度變化較為穩定，各月濃度值均超過4 000個·cm-3(圖3)，在4 508～5 468個·cm-3。負氧離子濃度日變化特征總體呈U型。以南部柏坑站為例，早晨前后一般是當日負氧離子濃度最高的時段；中午到下午，隨著氣溫上升，相對濕度下降及人類活動增多，導致污染物濃度增大，負氧離子濃度逐漸減少；15:00左右降到最低，隨后濃度會逐漸回升，直到翌日清晨達到最高(圖4)。

圖3 2016年奉化負氧離子濃度月變化

圖4 2016年奉化柏坑監測站負氧離子濃度日變化

2.3 植被生態質量

植被覆蓋度是指植被地上部分垂直投影面積占地面面積的百分比，其為衡量生態綠化程度的量化指標，可以反映植被生態質量狀況。通過分析衛星遙感監測數據發現，2000年以來，奉化植被覆蓋度呈增長趨勢(圖5)，以每年0.26%的速度增加，超過全國平均每年增長速度(0.24%)。奉化植被覆蓋度有3次躍升，分別是在2002、2007和2014—2016年，近幾年是植被覆蓋度最高的時期。與2000—2016年的平均值(64.4%)相比，2016年植被覆蓋度高出2.6%，與2000年相比則增加4.8%。一方面氣溫升高和降水增多均有利于植被生長，另一方面受益于近年來采取的一系列生態環境保護措施，有力地推動了當地生態質量的提升。

圖5 奉化區植被覆蓋度年際變化

3 小結

對生態氣候大數據的分析結果表明，近46年來，奉化氣候舒適度穩定上升，年平均值由16.1升至17.1，逐步達到3級舒適范疇，在桃花盛花期，奉化賞花區域的氣候舒適度總體非常適宜賞花旅游活動；2016年奉化月平均負氧離子濃度和年平均負氧離子濃度均在4 000個·cm-3以上，遠超負氧離子濃度最高等級標準值，日變化則呈現U型特征，總體上空氣清新，對人體健康極有利；2000—2016年奉化植被覆蓋度整體呈上升趨勢，每年0.26%的增加速度超過全國平均水平，說明近年來奉化生態環境形勢較好。

對不同類型氣象資源分析發現，奉化氣候舒適、空氣清新、植被優良的特征，體現了奉化生態氣候的優質性，研究對今后更合理地開發應用奉化特有的生態氣候資源、保護生態環境，以及倡導綠色生活理念有積極推動作用和一定的指導價值。

參考文獻：

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