近30年河南省度假氣候指數變化特征分析

張瑋，劉玉珠

(河南省氣象服務中心，河南 鄭州 450003)

隨著生態文明建設的不斷推進，以及全域旅游、鄉村旅游等概念的不斷深入，旅游業的發展呈現積極態勢。旅游業的發展離不開自然環境和氣候條件[1-2]，氣候的適宜程度、適宜期的時長等因素影響游客的時空分布。在旅游氣候舒適度方面，眾多的學者進行了大量的研究。國外的研究起步較早， Terjung[3]在1966年就提出了氣候舒適性指數和風效指數的概念；1985年，針對氣候舒適性指數，加拿大氣象局對其測評問題進行了研究，并建立了相應標準[4]。伴隨著經濟和旅游業的發展，對氣候舒適性的評價與分析的關注度也越來越多，一些學者先后提出了新的觀點[5-6]，關于氣候舒適度評價的研究開始向多方向發展。國內的研究起步相對較晚，開始于20世紀80年代，羅曉玲等[7]針對人體舒適度指數進行了其預報體系的研究；陶生才等[8]利用溫濕指數等評價指數對玉門市旅游氣候舒適度進行評價分析；楊昭明等[9]利用氣候診斷方法分析了西寧市的氣候舒適度；眾多學者分別對中國熱點城市或者景區的旅游氣候舒適度及其與客流量的時空變化關系進行了相應的分析[10-14]。

目前諸多文獻常用風速、平均氣溫和相對濕度等氣象要素對旅游氣候舒適度進行分析，進而構建風效指數、溫濕指數等來分析旅游氣候資源。德國一些研究學者在19世紀80年代提出了旅游氣候指數(tourism climate index，TCI)[15]的概念，并將其應用于研究氣候和旅游兩者之間的關聯問題，后來國內外學者對此進行了深入研究，并在研究過程中逐漸進行優化。在此基礎上，2013年Tang等[16]提出了度假氣候指數(holiday climate index，HCI)的概念，HCI和TCI相比既有相似之處，也有改進。TCI采用問卷調查方式進行權重賦值，而HCI則是基于旅游人數的統計數據進行權重賦值，相比之下更具有客觀性；HCI不但考慮了云量這個因素，同時在時間尺度方面也進行了改進，是目前比較客觀、全面的旅游氣候資源適宜性評價方法。胡桂萍等[17]應用HCI對旅游適宜期進行了評價。余麗萍等[18]對開化縣的HCI和客流量的相關性進行了分析。杜正靜等[19]完善了TCI模型，構建了旅游氣候適應性指數，對中國旅游氣候適宜性進行評價研究。蔚丹丹等[20-21]研究了氣候舒適度的體感分級標準，并通過多模型的梳理和比較，提出改良的HCI，分析我國旅游氣候舒適期的空間格局。

河南省的旅游氣候資源評價工作尚未有針對HCI的研究，因此本文基于HCI，分析了全省旅游氣候資源相應的時空分布特征，為旅游資源開發利用以及最佳旅游時間選擇提供理論依據。

1 區域概況與研究方法

1.1 區域概況

河南省地處中原，四周與山東、山西、湖北、河北等省份相鄰。地勢西高東低，地貌多樣，既有位于中東部地區的黃淮海沖積平原，又有位于西南部地區的南陽盆地，同時北、西、南三面分布有太行山、伏牛山、桐柏山、大別山等山脈。全省大部地區位于暖溫帶，多為大陸性季風氣候，具有四季分明、雨熱同期等氣候特點。地形和氣候特點使得全省旅游資源較為豐富。

1.2 資料來源

利用河南省111個國家氣象觀測站地面氣候資料1991—2020年整編數據，主要包含降水量、風速、最高氣溫、平均相對濕度、云覆蓋率等氣象要素，本文主要采用月數據。

1.3 研究方法

HCI包含三個不同的因子，并賦之不同的權重[22-23]：①權重為40%的熱舒適因子T，用來表示人體對溫度高低的感覺，并通過日平均相對濕度HR(%)和日最高氣溫Ta(℃)根據公式(1)計算的有效溫度TE(℃)來表示，TE表示人體實際感覺溫度，用濕度對環境溫度進行了相應的訂正；②權重為20%的審美因子A，通過氣象要素云覆蓋率來表示；③權重為40%的物理因子P，是由權重為30%的日降水量R(mm)和權重為10%的風速V(m/s)來構成。其中各因子的分值通過表1獲得，在此基礎上由公式(2)計算出相應的HCI值，范圍在0～100，并通過表2得出HCI所對應的等級。

TE=Ta-0.55×(1-HR)×(Ta-14.4)，

(1)

HCI=TE×4+A×2+(R×3+V×1)。

(2)

表1 HCI因子評分表[16]

表2 HCI分級標準[16,18]

2 時間變化特征

根據河南省111個國家氣象觀測站地面氣候資料1991—2020年氣象數據，采用HCI計算方法，可以得出111個國家氣象觀測站各月、各年和各個季節的HCI值，進而得出全省各月、各年和各個季節的HCI值。根據氣象學劃分標準，春季是指3、4、5月，夏季是指6、7、8月，秋季是指9、10、11月，冬季是指12、1、2月。

2.1 全省HCI月變化

從圖1(a)中可知全省1—12月的HCI值都超過60，達到或高于“適宜”等級；同時還可以看出全年HCI值兩處峰值分別出現在4—5月和9—10月，HCI值都在80以上，等級為“特別適宜”，此時旅游氣候處于“特別適宜期”。本文全省HCI月變化中，度假適宜期細化窗口到日分界段為每月1日到次月1日。從圖1(b)可以看出5個不同區域各月HCI值均在60以上，達到“適宜”及以上等級，變化趨勢呈現雙峰型，其中4—5月和9—10月出現峰值，HCI值位于80～90之間，處于“特別適宜”等級，這種變化和全省HCI月變化趨勢一致。

圖1 1991—2020年HCI月變化Fig.1 Monthly variation of HCI during 1991—2020

2.2 全省HCI年變化

從圖2(a)中可以看出全省在1991—2020期間各年HCI值位于70～79之間，其中1997年最高為76.4，等級達到“很適宜”級別，但是在氣候變暖大背景下，氣溫總體呈上升趨勢，導致近年來“熱舒適因子”評分有所降低，進而導致近年來HCI總體有所下降。本文全省HCI年變化中，度假適宜期細化窗口到日分階段為每年1月1日到次年1月1日。從圖2(b)可以看出在1991—2020年期間不同區域的年HCI值大都在70～79之間，位于“很適宜”等級，變化趨勢與全省HCI年際變化基本一致。

圖2 1991—2020年HCI年變化Fig.2 Interannual variation of HCI during 1991—2020

2.3 全省HCI季節變化分析

從圖3可知，在全省季節變化方面，春季和秋季HCI都在80分左右，旅游氣候處于“很適宜期”，夏季HCI值略高于70，低于春、秋兩個季節，冬季HCI值在60～69，旅游氣候處于“適宜期”；與圖1對比也可以看出季節HCI和月份HCI呈現正相關性，月HCI出現高峰的月份對應春、秋季節。本文全省HCI季節變化中，度假適宜期細化窗口到日分界段：春季為3月1日到5月31日，夏季為6月1日到8月31日，秋季為9月1日到11月30日，冬季為12月1日到2月28(或29)日。

根據HCI計算原理可知，不同區域中的有效溫度TE、審美因子A、降水量和風速在不同的時間范圍內有差異，進而造成不同區域HCI在季節上有差異。本文從時間角度對全省不同區域的季節變化進行分析，從圖3中可以得知，不同區域中春季和秋季HCI值較高，部分地區春、秋兩個季節HCI值高于80，旅游氣候處于“特別適宜”等級，舒適的氣候非常適宜旅游；夏季和冬季HCI值低于春、秋兩季，不過仍然位于“很適宜”或者“適宜”等級，可以根據天氣條件來選擇出游時間和旅游目的地。

圖3 全省及不同區域季節HCI值變化Fig.3 Seasonal variation of the HCI value in Henan Province and different regions

3 空間分布特征

本研究基于GIS空間技術，利用克里金(Kriging)方法對HCI進行插值，在年際分布和季節分布兩方面，繪制河南省HCI區劃圖，從空間角度來分析HCI的變化情況。

3.1 河南省1991—2020年平均HCI分布

從圖4可以看出河南省各市(縣、區)度假氣候環境全年都較為優越，年平均HCI空間分布總體呈現“北高南低”的分布特征，豫北地區HCI值基本都在74以上，而豫南部分區域HCI值在70～72之間。

圖4 度假氣候指數年分布Fig.4 Interannual distribution of HCI

3.2 河南省不同季節HCI分布

從圖5可以看出1991—2020年四個季節平均值，河南省各市(縣、區)度假氣候環境基本都比較適宜，春秋季節HCI值明顯高于夏冬兩季，春秋度假氣候環境基本都在“很適宜”等級，安陽、鶴壁、濮陽等地區達到“特別適宜”等級，夏冬兩季基本都在“適宜”等級，新鄉、焦作等地區在“很適宜”等級。四季HCI分布特征具有明顯的區域特點和維度特點，旅游景區可以因時、因地制宜來合理安排旺季和淡季的旅游項目，比如開展一些人文、歷史、紅色基因等主題旅游，平衡四季旅游市場。

圖5 度假氣候指數季節分布Fig.5 Seasonal distribution of holiday climate index

4 結論與討論

本研究結合HCI原理，分別從時間變化和空間分布特征方面分析了近30年河南省HCI變化。主要結論如下：

(1)HCI值在月際變化呈現出全年有兩個高峰，分別在4—5月和9—10月份，近30年來的年際變化上基本都在“很適宜”等級，度假適宜期持續時間長，覆蓋范圍廣；季節變化上也呈現明顯的特征，春、夏、秋三個季節旅游氣候雖然都能達到“很適宜”等級，但是春、秋兩季明顯高于夏季；而冬季HCI值較低，旅游氣候為“適宜”等級，且季節變化特征和月際變化特征呈現正相關性。

(2)在空間分布上，年均HCI空間分布總體呈現“北高南低”的分布特征，同時四季上具有區域性和維度變化特征。

本文研究還存在一些可以進一步探討的地方，可以對HCI的變化特征做出多方面的分析。首先，可以提取海拔數據，結合GIS探討給出不同海拔高度的指數訂正結果，使得地理空間分布與實際更加符合；其次，可以在本研究基礎上改進目前的HCI，結合河南特征建立新的評價模型；最后還可以在中國舉辦冬奧會的背景下，關注冬奧冰雪度假(旅游)氣候。同時結合旅游人數、旅游景區、旅游路線等等方面進行延伸分析，能夠為旅游業提供更加科學的技術支持，促進全省的旅游業發展。