1981—2020 年江西省氣候及其舒適度變化

蘇海報 ，王 璇 ，吳文心 ，段雨欣

（1.江西省吉安市生態氣象重點實驗室，江西 吉安 343000；2.江西省上饒市氣象局，江西 上饒 334000）

氣候條件是影響人類活動和生態環境的重要因子。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告［1］表明，近百年氣候系統正在發生廣泛而迅速的變化，人類活動已經導致大氣、海洋和陸地變暖。中國溫度的上升趨勢與全球變化基本一致［2］，以溫度上升作為主要特征的氣候變化，將對中國的居民活動和生態環境產生一定的影響［3-5］。

氣候舒適度是以人類機體和近地大氣之間的熱交換原理為基礎，從氣象學的角度評價人類在不同氣候條件下舒適感的一項生物氣象指標，在生態環境氣象服務中具有重要的基礎性地位［6，7］。不同區域，由于其氣候環境和地理位置等條件的不同，所采用的評價方法也不盡相同。賈海源等［8］、劉文平等［9］和曹偉宏等［10］結合當地的氣候特點建立了舒適度模型，并進行了預報服務，但江西省在這方面的研究相對較少。通過分析江西省1981—2020 年的常規地面氣象要素數據，研究該區域氣候及其舒適度的變化，旨在為當地氣候資源利用和氣候舒適度服務提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 研究地點概況及資料來源

江西省位于中國東南部，長江中下游南岸，屬于華東地區，溫暖濕潤的氣候孕育了豐富的生物種類和多彩的自然與人文景觀，吸引著大量的中外游客前來觀光游玩。

所用氣象資料來源于江西省氣象局，采用江西省1981—2020 年的日平均溫度、平均相對濕度和平均風速等常規地面氣象要素的數據進行分析，個別錯誤原始數據，采用該日期前后3 d 的平均值。

1.2 氣候舒適度指數的計算方法及等級標準

選用中國氣象臺站常用的、國內較流行的KSSD經驗公式［11-13］計算氣候（人體）舒適度指數（CI），并以此表征氣候舒適度。CI是指在不特意采取任何防寒保暖或防暑降溫措施的前提下，人體在自然環境中的感覺是否舒適，及其達到程度的描述，具體計算公式和等級標準［11-13］如下。

式中，CI為氣候（人體）舒適度指數；T為日平均溫度（℃）；RH為日平均相對濕度（%）；V為日平均風速（m/s）。

CI共劃分為9 個等級標準（表1），其中1、2、3 級為冷不舒適級別，4、5、6 級為舒適級別，7、8、9 級為熱不舒適級別。

表1 氣候（人體）舒適度指數（CI）的等級標準

1.3 線性趨勢分析法

選用線性趨勢分析法來分析溫度、濕度、風速、CI隨時間的變化趨勢，具體計算公式［14-16］如下。

式中，y為分析的要素；a為傾向率，表示分析的要素隨時間的變化率（溫度、濕度、風速、CI的傾向率用a的 10 倍表示，即每 10 年的變化率），a為正數表示y隨時間t呈增加的趨勢，負數表示呈減少的趨勢；t為時間，本研究為年份；b 為常數。

2 結果與分析

2.1 溫度、濕度、風速的變化特征

圖1 為1981—2020 年江西省溫度、濕度、風速的變化趨勢特征，各要素都有一定的變化，但變化趨勢特征不盡相同。由圖1a 可知，溫度總體呈波動上升趨勢，每 10 年上升 0.4 ℃，與已有研究相符［1，2］；平均值為18.4 ℃，最高值為2020 年的19.2 ℃，距平＋0.8 ℃，最低值為1984年的17.2 ℃，距平-1.2 ℃。由圖1b 可知，相對濕度總體呈波動下降趨勢，波動幅度相對較大，每10 年下降1.0%；平均值為78.9%，最高值為1997 年的82.0%，距平＋3.1%，最低值為2009年的73.9%，距平-5.0%。由圖1c 可知，風速的線性關系非常弱，可以忽略不計，但是在2002 年之前總體呈波動下降趨勢，每10 年下降0.3 m/s，之后呈波動上升趨勢，每10 年上升0.2 m/s；平均值為1.6 m/s，最高值為1981年的1.9 m/s，距平＋0.3 m/s，最低值為 2002 年的 1.3 m/s，距平-0.3 m/s。

圖1 溫度、濕度、風速的變化特征

2.2 氣候舒適度指數的年、月變化特征

由圖2a 可知，1981—2020 年江西省的氣候（人體）舒適度指數（CI）總體呈波動上升趨勢，每10 年上升0.5，說明隨著氣候變暖，CI也逐漸趨向于升高；平均值為 60.1，最高值為1998 年的61.6，距平+1.5，最低值為1984 年的58.2，距平-1.9。由圖2b 可知，CI的月變化特征總體呈單峰型，即先上升再下降，7月均達到峰值 75.6，1 月為最低值 42.1。3 月、4 月、5月、6 月、9 月、10 月、11 月CI位于 50～75，舒適；12月、1 月、2 月，即冬季，CI位于 50 以下，冷不舒適；7月、8 月CI位于 75 以上，熱不舒適；4 月、5 月、10 月CI位于等級5（表 1），即55＜CI≤70，絕大部分人感覺很舒服。總體來看江西省的舒適月份相對較多，且基本集中于春、秋2 個季節。

圖2 氣候（人體）舒適度指數（CI）的年、月變化特征

2.3 舒適天數的年、月變化特征

由圖3a 可知，1981—2020 年江西省的舒適天數總體呈波動上升趨勢，每10 年上升2.3 d，說明隨著氣候變暖，舒適天數逐漸趨向于增多；平均值為220.1 d，最高值為1997年的251.3 d，距平＋31.2 d，最低值為1983 年的 197.0 d，距平－23.1 d。由圖3b 可知，舒適天數呈先上升、下降，再上升、下降的趨勢；舒適天數主要集中于 4 月、5 月、6 月、9 月、10 月、11月（平均值以上），其中5 月、10 月的舒適天數最多，為 31 d，4 月次之，為 28 d，12 月、1 月、2 月的舒適天數較少，其中1 月最少，為3.7 d，說明江西省的舒適天數大多處于春季和秋季。

圖3 舒適天數的年、月變化特征

2.4 舒適天數的季節變化特征

由圖4 可知，1981—2020 年江西省的舒適天數在春季、秋季和冬季總體均呈波動上升趨勢，但是秋季上升趨勢不明顯，夏季總體呈波動下降趨勢，春、夏、秋、冬每10 年分別上升（下降）＋2.1、-2.7、＋0.2、＋2.6 d，以夏季、冬季的變化較為明顯，說明氣候變暖對夏季、冬季的影響較大。春、夏、秋、冬4 季的舒適天數平均值分別為76.2、47.8、79.4、16.7 d，以春秋兩季的舒適天數較多，冬季最少。春季舒適天數最高值為2008 年的86.0 d，距平＋9.8 d，最低值為1985 年、1987 年的 69.7 d，距平－6.5；夏季平均值為47.8 d，最高值為 1997 年的 65.7 d，距平＋17.9 d，最低值為2003 年的33.3 d，距平－14.5 d；秋季平均值為79.4 d，最高值為1998 年的88.3 d，距平＋8.9 d，最低值為2009 年的67.0 d，距平-12.4 d；冬季平均值為16.7 d，最高值為2002 年的30 d，距平＋13.3 d，最低值為1983 年的5.3 d，距平－11.4 d。

圖4 舒適天數的季節變化特征

3 小結與討論

氣候舒適度于18 世紀70 年代在建筑學中被引入，之后多位學者［17-21］對其進行研究。中國的研究于20 世紀80 年代開始起步，之后逐步發展起來。郭成香等［22］通過模糊綜合評判方法，對四川省夏季的舒適度進行評價，并分析其水平分布特征。石春娥等［23］通過氣候（人體）舒適度預報方法，得到江淮地區的計算公式和預報指標，并建立預報流程。本研究選用中國氣象臺站常用的、國內較流行的KSSD經驗公式［11，12，16］計算氣候（人體）舒適度指數（CI），并以此表征氣候舒適度，研究該區域氣候舒適度的變化特征，得出如下結論。

1）1981—2020 年江西省溫度總體呈波動上升趨勢，每 10 年上升 0.4 ℃，與已有研究相符合［1，2］。相對濕度總體呈波動下降趨勢，波動幅度相對較大，每10 年下降1.0%。風速的線性關系非常弱，幾乎可以忽略不計，但是在2002 年之前總體呈波動下降趨勢，每10 年下降0.3 m/s，之后呈波動上升趨勢，每10年上升0.2 m/s。

2）1981—2020 年江西省的氣候（人體）舒適度指數（CI）總體呈波動上升趨勢，每10 年上升0.5，說明隨著氣候變暖，CI也逐漸趨向于升高。CI的月變化特征總體呈單峰型，即先上升再下降，7 月均達到峰值 75.6，1 月為最低值 42.1。3 月、4 月、5 月、6 月、9月、10 月、11 月，舒適；12 月、1 月、2 月，冷不舒適；7月、8 月，熱不舒適；4 月、5 月、10 月CI位于等級 5，絕大部分人感覺很舒服；總體來看江西省的舒適月份相對較多，且基本集中于春、秋2 個季節。

3）1981—2020 年江西省的舒適天數總體呈波動上升趨勢，每10 年上升2.3 d，說明隨著氣候變暖，舒適天數逐漸趨向于增多。舒適天數呈先上升、下降，再上升、下降的趨勢，主要集中于 4 月、5 月、6 月、9 月、10 月、11 月（平均值以上），其中5 月、10 月的舒適天數最多，為 31 d，4 月次之，為 28 d，12 月、1 月、2月的舒適天數較少，其中1 月份最少，為3.7 d，說明江西省的舒適天數大多處于春季和秋季。舒適天數在春季、秋季和冬季總體均呈波動上升趨勢，但是秋季上升趨勢不明顯，夏季總體呈波動下降趨勢，春、夏、秋、冬每10年分別上升（下降）＋2.1、－2.7、+0.2、＋2.6 d，以夏季、冬季的變化較為明顯，說明氣候變暖對夏季、冬季的影響較大，且夏季的下降天數小于春秋冬3 個季節的增加天數。

選擇日平均溫度、平均相對濕度和平均風速3個氣象要素來研究氣候及其舒適度的變化，但舒適度還與其他因素有關，而且每個人的生理感受也不盡相同，上述結論還有待進一步研究。