祁連山景觀群旅游氣候特征研究

尹 春，羅 漢，劉 抗，何金梅，崔秀云，王 琦

(1.甘肅省氣象服務中心,蘭州 730020；2.甘肅省人工影響天氣辦公室，蘭州 730020；3.甘肅省氣象局，蘭州 730020)

引 言

祁連山是我國西部重要生態安全屏障，是黃河流域重要水源產流地，也是我國生態極其脆弱區和生物多樣性保護優先區域。祁連山有多條西北-東南走向的平行山脈和寬谷，西端與阿爾金山脈相接，東端與秦嶺、六盤山相連，長近1000 km，南北寬200-400 km，山峰海拔為4000-5000 m，最高峰海拔5808 m，海拔4000 m以上的山峰終年積雪，山間谷地的海拔也在3000-3500 m。祁連山獨特的內流河、湖泊、荒漠、戈壁、草原、原始森林、特色雅丹和丹霞地貌，構成了以莫高窟、月牙泉、嘉峪關、張掖丹霞、青海湖、塔爾寺等自然景觀和人文景觀交錯分布的祁連山景觀群。祁連山景觀群含嘉峪關文物景區等4A以上風景區40余個，古“絲綢之路”歷史文明遺產豐富，“一帶一路”生態文明極具發掘價值。

作為構成旅游環境的重要條件，景觀與體感相輔相成。1960 s以來多位學者提出了體感氣候舒適指數[1-2]，近年來國內學者不斷進行本地化修正完善，根據氣象因素對旅游的影響[3-5]和人體舒適度來評價旅游[6-11]，并采用定性與定量相結合的研究方法開展了旅游舒適度研究[12-20]。為了合理開發利用祁連山景觀群，本文在考慮旅游環境特征的同時，通過溫濕指數、風效指數、著衣指數和其組成的綜合旅游氣候指數等常用指數，開展祁連山區域景觀與氣候關系研究，旨在為祁連山生態文明建設提供氣象支撐。

1 資料與方法

1.1 資 料

本文把祁連山區域和河西走廊視為祁連山景觀群區域。此區域間著名的旅游景點有敦煌鳴沙山、月牙泉、莫高窟、嘉峪關等。本文使用資料為祁連山景觀群(圖 1)及其周邊,青海和甘肅省27個氣象觀測站45年(1971-2015年)逐月降水量、最大日降水量、日降水量≥0.1 mm的日數、最長連續降水日數(≥0.1 mm)、最長連續降水日數(≥0.1 mm)降水量、最長連續無降水日數(<0.1 mm)、平均地面溫度、平均5 cm地溫、平均10 cm地溫、平均20 cm地溫、平均40 cm地溫、平均相對濕度、平均水汽壓、蒸發量、平均總云量、平均低云量、平均風速、日照時數、平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫等23項氣候要素實測資料，嘉峪關文物景區關城城樓自動站精細化氣象數據，以及嘉峪關文化和旅游局提供的嘉峪關文物景區等景點2009-2015年逐月游客流量數據。

圖1 祁連山景觀群及其周邊區域

1.2 方 法

依據國標《GB/T27963—2011人居環境氣候舒適度評價》中的評價指標計算方法，本文采用溫濕指數和風效指數進行評價。

溫濕指數(THI)由俄國學者的有效溫度演變而來，它的物理意義是濕度訂正以后的溫度，綜合考慮了溫度和濕度對人體舒適度的影響，是人類氣候感受的第一指標。

風效指數(K)[21-25]是由Bedford提出的風寒指數WCL計算式演變而來的，WCL是表征在寒冷環境條件下，風速與氣溫對裸露人體的影響，其物理意義是指皮膚溫度為33 ℃時，體表單位面積的散熱量(kmol/m2·h)。Siple、Court及Thomas等對其進行了改進[23]。風效指數(K)是既考慮體表的散熱也考慮了太陽輻射后人體的增熱，它是反映體表與周圍環境之間的熱交換，即體表單位面積的熱交換量率(正值為吸熱，負值為散熱)。THI和K的計算公式如下：

THI=T-0.55(1-f)(T-58)

(1)

(2)

式中，T為華氏溫度，t為月均攝氏溫度(單位：℃)，f為月均相對濕度(單位：%)，V為地面以上10 m高度處的平均風速(單位：m/s)，s為日照時數(單位：h/d)。

表1給出溫濕指數、風效指數的指數范圍、分級及其對應的生理感覺程度，其中A代表人體感覺非常舒適，B、b代表舒適，C代表較舒適。

表1 溫濕指數與風效指數分級

2 祁連山景觀群的基本氣候特征

2.1 氣候分布特征和演變規律

2.1.1 氣候時空分布特征

氣溫分布特征為由東南向西北降低。冬季氣溫最低，夏季氣溫最高。冬季的大多為-12～-7 ℃，春季的為0～12 ℃，夏季的為11～25 ℃，秋季的為0～9 ℃。氣溫總體呈上升趨勢。其中，冬季升溫最快,為0.37 ℃/10 a；夏季升溫不明顯，為0.003 ℃/10a。從1997年開始氣溫持續升高中，河西走廊中部增溫較慢。≥0 ℃的積溫空間分布趨勢大致自東南向西北，由河川、谷地向山頂遞減，嘉峪關、敦煌等景觀區熱量資源相對較豐富，≥0 ℃的持續期為260天。

相對濕度年度和四季分布均呈現自東南向西北減小，相對濕度為34%～45%，是全國最小的地區之一；冬季的大多為50%～60%，春季的為26%～55%，夏季的為34%～60%，秋季的為31%～80%。

祁連山區降水量集中在5-9月,占年雨量的87.2%,而冬季10月-次年4月的只占年雨量的13.4%[26]。年降水量河西走廊的為40～200 mm，敦煌站平均年降水量僅38.7 mm，是甘肅降水量最少的地方；祁連山區的年降水量為200～400 mm，局地達600 mm；冬季降水量為5～12 mm，春季的為10～30 mm；夏季的為50～230 mm；秋季的為3～80 mm。河西走廊7月上旬降水量最多，12月上旬降水量最少。

冬季、春季日照時數為650 h左右；河西夏季的為670～960 h，秋季的為630～810 h。風速變化冬季的為1～4 m/s，春季的為1～6 m/s，夏季的為2～4 m/s，秋季的為2～4 m/s。

2.1.2 氣候演變規律

祁連山區近50年年降水量呈上升趨勢,祁連山區的平均年降水量東、中段的增加幅度基本相同,西段的平均年降水量增加最為明顯。

祁連山區年平均氣溫在波動中呈上升趨勢,自1980年代中期以來增溫幅度明顯加大,1990年代偏高幅度最大。祁連山區氣溫空間分布以東西兩段增溫幅度最大。祁連山區1998年的平均氣溫達近50年最高[27]。

由上文可知，祁連山風景群景觀區氣候要素的空間差異和四季差異懸殊，形成了祁連山多氣候形態景觀。

2.2 人居環境氣候舒適度

選取祁連山景觀群典型地區酒泉、張掖、金昌、武威等地，評價人居環境氣候舒適度，計算其2011-2014年溫濕指數、風效指數，并進行評級(表 2)。對溫濕指數、風效指數評級為b、A、B、C指數等級的分析結果表明，酒泉、張掖溫濕指數、風效指數評級為“舒適”的時間段主要集中在5-9月；金昌兩指數評級為“舒適”的時間段主要集中在4-9月；武威溫濕指數評級為“舒適”的時間段為5-9月，風效指數全年評級均為“舒適”。祁連山景觀群大部分地區人居環境氣候舒適時段集中在4-10月，其余時間受風力大、濕度低等要素影響，人居環境氣候舒適度評級較低。

表2 祁連山景觀群典型地區年均溫濕指數與風效指數評級

2.3 氣候災害

祁連山景觀群中干旱為最主要的氣象災害；大風和沙塵暴災害也較重，大風日數每年有3～69天，沙塵暴日數為1～37天；暴雨、冰雹、霜凍和干熱風相對較輕，無大范圍、系統性影響景觀旅游。

3 氣候變化響應

選取祁連山景觀群北部區域的嘉峪關文物景區和敦煌鳴沙山月牙泉風景區、南部區域的青海湖自然生態景區和塔爾寺人文景區，分析嘉峪關、鳴沙山月牙泉、青海湖和塔爾寺景區2009-2015年7年的游客數量序列，樣本容量為84(圖略)，以上4個景區的游客數量序列相互間在0.05水平上相關顯著，其中嘉峪關文物景區序列與其他三地相關程度最高，嘉峪關文物景區序列對祁連山景觀群游客變化具有區域代表性。

3.1 代表區基本情況

嘉峪關市地處甘肅河西走廊的中西部，東連神舟故鄉酒泉，南倚終年積雪的祁連山，西鄰旅游勝地敦煌，北接內蒙額濟納旗，素有“河西重鎮”“邊陲鎖鑰”之稱。嘉峪關歷史文化底蘊深厚，是全國唯一的長城文化與絲路文化交匯的城市；嘉峪關文化旅游資源豐富，除歷史名勝之外，還有亞洲距城市最近的“七一”冰川；20世紀80年代，甘肅省嘉峪關市將祁連山“七一”冰川列為旅游景點，開創了中國現代冰川旅游的先河[28]。

嘉峪關地處戈壁腹地，平均海拔高度在1600 m以上，地勢西南高、東北低。嘉峪關屬溫帶大陸性荒漠氣候，其特點是日照時間長而強烈，風多而大且溫差大，屬長日照區，全年日照總時數達3000多小時，日照率為69%；年平均氣溫為6.7～7.7 ℃，每年1月份最冷，7月份最熱，最高氣溫達38.7 ℃，晝夜溫差較大，日溫差最大達29 ℃；無霜期年平均130天左右，夏秋多東南風，冬春多西北風；常年干旱少雨，年平均降水量在85 mm左右，年平均蒸發量為2114.3 mm，年平均相對濕度為46%；年平均風速為2.4 m/s。從氣候條件分析，以溫度、濕度和風速3個因素對人體的生理和心理的影響最為敏感。

圖2為2009年-2015年嘉峪關文物景區(包括嘉峪關關城、懸壁長城、長城第一墩、魏晉墓、博物館五個景點)游客月平均人數折線圖，表征游客人數的總體變化趨勢。由圖2可見，嘉峪關旅游景區游客量呈典型的“雙峰型”，平均8月份游客人數為年內最高峰(占平均全年游客總數的24.28%)，10月份的為次高峰(占全年游客總數的18.91%)；6月份開始游客人數開始猛增，10月份起游客人數大量下降；1 月、3 月和11月份處于低谷；2月份春季長假期間，有一個旅游小高峰。2014年、2015年11-12月開始游客人數有一個小幅度回升，可能與當地旅游降價優惠和節假日有關，5月和10月人數增多受小長假影響，但每年人數變化相對趨勢較為一致。

圖2 2009-2015年嘉峪關文物景區游客月平均人數

3.2 對氣候要素變化響應

圖3為2009-2015年嘉峪關文物景區月平均氣溫及游客月平均人數變化曲線。由圖3可見，年內游客人數與月氣溫二者變化趨勢十分相似，游客人數隨著氣溫升高而增加，反之減少，游客流量峰值滯后氣溫峰值一個月。對2009-2015年84個月游客人數與氣溫的相關系數的計算結果表明，二者在0.01水平上顯著正相關。由此可見，游客流量對氣溫響應敏感。該區域溫暖的時節最具景觀吸引力，6到9月嘉峪關晴朗少雨，風和日麗，相較于氣候炎熱、暴雨及地質災害頻繁的我國華北、華南、西南旅游景區，具有突出的氣候優勢。

圖3 2009-2015年嘉峪關文物景區月平均氣溫及游客月平均人數

嘉峪關2009-2015年年平均風速為3.08 m/s，其中3-5月(春季)干旱多大風，時有沙塵暴天氣出現，會給旅游帶來諸多不便。風速(圖4)月季變化與客流量之間存在反相位對應關系，在84個月序列長度上二者在0.1水平上顯著反相關，可見客流量對風速響應較為敏感。冬季(1月、11月、12月)強冷空氣、寒潮活動頻繁，影響游客外出觀光旅游。但在7到9月，平均風速相對于全年其他月份來說較小，適宜出游，此時也是游客月平均人數一年中的最高峰。

圖4 2009-2015年嘉峪關文物景區月平均風速及游客月平均人數

2009-2015年客流量與月平均濕度的關系(圖略)類似于與風速的關系，反位相程度弱于與風速的相關程度，長序列相關性在0.2水平上顯著反相關，客流量對濕度具有一定程度的響應。嘉峪關月平均相對濕度呈典型的“雙谷型”，5月、10月相對濕度較低，降水較少。

3.3 對氣候舒適度響應

從溫濕指數(表3)看出，嘉峪關的溫濕指數季節性分布非常明顯，夏季指數較高，春、秋、冬季指數較低，春末夏初至初秋(5-9月)都處于人體感覺非常舒適和比較舒適的時段，春季與冬季(10月-次年4月)，由于溫度較低，濕度較小，人體感覺不舒適。

表3 2009-2015年嘉峪關年均溫濕指數與風效指數

嘉峪關的年均風效指數(表 3)變化平緩，11月-次年3月對應的感覺程度均為冷或涼，4-5月、9-10月處于人體感覺非常舒適和比較舒適的時段，6-8月對應的感覺程度為暖或暖熱。

分別對2009-2015年嘉峪關各月溫濕指數、風效指數與相應的客流量的關系進行分析。圖5、圖6分別為游客月平均人數與溫濕指數和風效指數散點內插后的關系曲線圖，從中可以看出，嘉峪關客流量月際變化隨著溫濕指數、風效指數的升高而增加，隨著溫濕指數、風效指數的降低而下降，其變化趨勢一致性程度很高。

圖5 2009-2015年嘉峪關文物景區游客月平均人數與溫濕指數關系

圖6 2009-2015年嘉峪關文物景區游客月平均人數與風效指數關系

客流量與溫濕指數相關系數為0.650，在 0.05 水平(雙側)顯著相關；客流量與風效指數相關系數為0.667，在 0.05 水平(雙側)顯著相關。可見，客流量對溫濕指數和風效指數變化響應敏感。

總的來說，嘉峪關旅游景區客流量與旅游氣候適宜性之間相關顯著、響應敏感。客流量與風速和濕度有弱的反相關。11月平均氣溫下降至0 ℃以下時，游客量明顯下降，12月-次年3月氣溫低、濕度大、風速大，旅游氣候適宜性為“極不適宜”，4月嘉峪關仍處于較冷時節，旅游氣候適宜性為“不適宜”，每年的11月-次年4月為旅游淡季，其中寒冷的1月是整個景區游客最為稀少的月份；5月后嘉峪關天氣逐漸回暖，氣溫上升，人體仍感覺偏冷，6-9月氣溫較高，濕度較大，風速較小，屬于“適宜”季節；10月份之后天氣轉冷較快，氣候舒適度下降，屬“較不適宜”。可見，6-9月相對全年為最溫暖濕潤的時節，適宜出游，此時游客月平均人數達到一年中的最高峰。

4 結論和討論

4.1 主要結論

(1)祁連山景觀群區域氣候資源中氣溫、相對濕度空間分布特征為由東南向西北降低；日照區域差異小，風速差異較大；降水量時空差異懸殊，河西走廊的年降水量為40～200 mm，敦煌站的年降水量僅38.7 mm，祁連山區的年降水量為200～400 mm，局地達600 mm。氣候要素的空間差異和四季差異懸殊，形成了祁連山多氣候形態景觀。暴雨、冰雹、霜凍和干熱風等氣象災害相對較輕，對景觀區無大范圍、系統性影響。

(2)祁連山景觀群代表點嘉峪關，年內游客人數與月氣溫二者變化趨勢十分相似，游客人數隨著氣溫升高而增加，反之減少，游客流量峰值滯后氣溫峰值一個月。客流量月際變化隨著溫濕指數、風效指數的升高而增加，隨著溫濕指數、風效指數降低而下降，其變化趨勢一致性程度很高。祁連山景觀群客流量對氣溫和人體舒適指數變化響應最為敏感，該區域溫暖的時節最具景觀吸引力。

(3)祁連山景觀群代表點嘉峪關，年內游客人數對風速和濕度呈弱的反相關，11月-次年3月濕度大，風速大，氣溫低，旅游氣候適宜性為“極不適宜”，6-9月風速較小，溫暖濕潤，適宜出游，是游客年內高峰期；春季風沙天氣較多，10月份之后氣候轉冷較快，11月平均氣溫下降至0 ℃以下，游客量明顯下降，氣候舒適度下降。

4.2 討 論

本文在分析旅游氣象條件時，只借鑒了有限的幾種指數和因素，但旅游舒適度還可能受到降水、氣壓、日照、輻射強度等其他更多氣象因素的影響，尤其是極端氣候的影響，具體的旅游氣候情況還需結合各類氣候因子做深入分析。因此，有必要在今后通過精細化研究，探討出更準確的旅游舒適度指標，引導客流在一年中形成合理的季節分配，充分合理利用氣候旅游資源，提高旅游質量。另外，在分析嘉峪關文物景區分月游客人數時，景區游客量呈典型的“雙峰型”，兩個峰值與國內的小長假政策有關，今后的研究中若能獲取滑動平均游客流量數據，游客人數與當地氣候特征相關性則會分析得更精準。