近30年烏蘭察布市人體舒適度變化特征研究

韓燕 楊青 薛羽 李碧云 王澤豪

摘要 人體舒適度是衡量人們居住環境的重要指標之一，也可以幫助人們面對天氣變化及時采取措施，預防疾病的發生；人體舒適度是建立在氣象要素預報的基礎上，能夠較好地反映多數人的身體感受綜合氣象指標或參數。為了研究烏蘭察布市近30年來人體舒適度特征，選取了烏蘭察布市11個國家氣象站，采用改進的人體舒適度指數計算公式，利用1981—2010年逐日觀測氣溫、平均相對濕度和平均風速計算出人體舒適度指數，分析了烏蘭察布市逐日氣溫、平均相對濕度和平均風速的年際和月際變化，以及各地舒適度日數的分布和舒適度的相關性。

關鍵詞 烏蘭察布市；人體舒適度；變化特征

中圖分類號：TU119.4 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）04–0079-03

烏蘭察布市位于內蒙古自治區中部，地處中國正北方，處于中緯度內陸地區，屬于溫帶大陸性季風氣候；四季分明，日照充足，降水集中，雨熱同期；特殊的地理位置和較高的海拔高度造就了烏蘭察布市風和日麗、干濕適當、體感舒適的特征，被稱為“中國草原避暑之都”。烏蘭察布市旅游業發展很好，市內有遠古遺跡景點，還包含溫泉、火山和森林草原等自然景色。因此，研究人體舒適度的變化特征對烏蘭察布市具有十分重要的意義。

通過研究中國具有代表性的4座城市（北京、南京、蘭州、哈爾濱）的舒適度指數，進而比較4座城市人體舒適度時間性和地域性的變化規律，可以為全國旅游開發和游客合理選擇旅游城市提供參考。李玉姣等[1]通過應用溫濕指數研究了不同天氣條件下的溫濕對室內外人體舒適度的影響；不同的環境溫度變化會使人體產生相應的舒適感覺。吳兌[2]利用函數表達人體感覺的舒適程度，并建立了人體舒適度預報公式。賈海源等[3]通過各氣象觀測站的數據，研究了甘肅省人體舒適度地域分布特征。郭曉寧等[4]結合城市的氣候變化規律，逐步構建了適合在此地生活的最佳舒適度預報方法。喬平等[5]利用對影響舒適度有關的氣象要素，建立了人體舒適度預報系統，從而提高民眾在生活和工作上的滿意指數。還有學者基于“黃金分割率”的體感溫度計算方法設計出顯得體感溫度計算方法、劃分舒適度等級；利用REOF方法研究海南島和山東省的人體舒適度特征[6-7]。

人體舒適度指數是指人在生活中對周邊環境溫度的感知情況，除了溫度，一般還要結合風速和空氣濕潤程度觀察，還有太陽輻射、著裝、心情等都會影響人體舒適度。氣溫是判斷人體舒適度的主要指標，濕度和風速是輔助指標，人體是通過自身體溫調節中樞使體溫維持恒定，人體體溫約為36 ℃，最合適人體的環境氣溫是低于人體溫度5 ℃左右，溫度過冷或過高都會影響人體的舒適度。因此，從氣象學方面來看待人體對不同溫度的感知情況很有必要，也受到社會較高的關注。

1 資料與方法

1.1 資料的選取

根據烏蘭察布市1981—2010年11個國家氣象觀測站（四子王旗、察哈爾右翼中旗、察哈爾右翼后旗、商都縣、化德縣、卓資縣、涼城縣、察哈爾右翼前旗、集寧區、興和縣、豐鎮市）的日平均氣溫、平均相對濕度和平均風速3個要素，選擇烏蘭察布市11個臺站覆蓋全市范圍，比較均勻且所選臺站的氣象資料較為完整。

1.2 人體舒適度級別劃分

中國氣象局在2000年下發了人體舒適度的標準，但由于各地氣候條件的不同，不可能采取統一的計算公式。烏蘭察布市屬于溫帶大陸性季風氣候，四季分明，日照充足，降水集中，雨熱同期。采用以下的舒適度等級劃分和等級含義（表1）：

2 結果與分析

2.1 烏蘭察布市氣溫、相對濕度和風速的變化

2.1.1 烏蘭察布市平均氣溫的年際變化 從圖1可以看出，30年來烏蘭察布市的氣溫每年整體變化并不大，相鄰年份之間沒有太大差異，最低值和最高值的平均溫度僅差3 ℃。從細微層面來看，氣候變暖導致烏蘭察布市整體出現溫度緩慢上升的趨勢。

2.1.2 烏蘭察布市相對濕度的年際變化

從圖2可以看出，相對濕度總體上的趨勢相對穩定，最高值和最低值的年平均相對濕度相差15％左右，年平均相對濕度最大值在2003年，近年來的相對濕度較前幾年小，所以近年來的降水要比常年偏少很多。

2.1.3 烏蘭察布市平均風速的年際變化 從圖3可以看出，烏蘭察布市的平均風速呈現出減弱的趨勢，20世紀80年代的風速偏大，而后風速隨時間遞增而減小，但相較于內蒙古其他地市，烏蘭察布市的風速一直較大，處于“風口區”。

2.2 舒適度的變化規律和趨勢

2.2.1 舒適度的年均分布特征 根據Kssd的計算公式和表1的舒適度等級劃分，可以做出舒適度的預報，將每年各個級別出現的日數逐年加以統計，求出歷年均值，根據其歷年均值的分布情況做了舒適度的概率分布圖（圖4）。可以發現，在全市的人體舒適度指數的平均各級分布日數所占比例中，主要集中在1～6之間，主要表現為寒冷到舒服（舒適度指數為1～5）的體感狀態，其中寒冷指數的所占日數最多（26%）；其次是舒服的日數（25％），冷和涼的體感狀態的日數各占19%，涼爽的體感狀態占11%，沒有熱體感以上的天氣，所以烏蘭察布市是“避暑”的好地方。

2.2.2 舒適度的年際變化 舒適度指數劃分為9個等級，由于烏蘭察布市不存在熱體感以上的天氣，所以分析烏蘭察布市代表性高的幾個等級，即舒適度指數為1（寒冷）、2（冷）和5（舒服）。

（1）舒適度指數為1的日數的年際變化。舒適度指數為1，表現為寒冷的感覺，大部分人感覺很不舒服，有凍傷危險。從烏蘭察布市舒適度指數為1的日數的年際變化中可以發現，30年來的日數變化不大，通常在100 d左右。但仔細觀察發現存在稍微減少的趨勢，目前推測這個變化趨勢與全球變暖現象有關。

（2）舒適度指數為2的日數的年際變化。舒適度指數為2，表現為冷的感覺，大部分人感覺不舒服。烏蘭察布市舒適度指數為2的日數多數在60～80 d，有極個別的冷日數在100 d左右，但30年來每年舒適度指數為2的日數在逐年增加，趨勢線的變化呈現出緩慢上升的趨勢。

（3）舒適度指數為3的日數的年際變化。舒適度指數為3，表現為涼的感覺，少部分人感覺不舒服。從圖5可以看出，舒適度指數為3的日數每年的變化波動較大，多數是在70～80 d之間，有少部分日數在60 d左右，30年來總體走勢基本平穩，但其趨勢線有幅度較小的下降趨勢，這種趨勢的出現可能與全球變暖有關，溫度的升高同樣導致舒適度指數為3的日數逐年下降。

（4）舒適度指數為5的日數的年際變化。舒適度指數為5，在該指數下大多數人表示身體感覺很輕松。從烏蘭察布市舒適度指數為5的日數的年際變化可以看出，舒適度指數為5的日數每年的波動比舒適度指數為2的幅度大，大部分是在70～110 d之間，而且能夠看出30年來讓人感覺舒適的日數越來越多，呈現出上升的趨勢，比舒適度指數為1和2的幅度更加明顯。

2.3 舒適度的年內變化

圖6為烏蘭察布市人在不同月份氣溫變化狀況下感知舒適程度的變化圖。從這個統計中能夠明顯地發現每個月份的舒適度變化都有不同，尤其是在溫度低的月份，其舒適度變化的數據波動幅度較大，而冷的日數在11月和3月所占比例較大，暖和的日數只有在7月占較小比例，12個月中沒有暖以上的體感日數。

2.4 烏蘭察布市舒適度和溫度的相關性

此次實驗選擇了烏蘭察布市集寧區作為案例，將一年內12個月的溫度與人們對溫度感知的情況進行了相關對比（圖7），R2=0.983，耦合度接近1，從試驗結果可以發現，穩定的氣溫是維持人們舒適度最重要的因素。

3 結論與討論

討論了烏蘭察布市1981—2010年氣溫、相對濕度和風速的年際和月際變化情況，包括人在不同季節和不同月份所感知到舒適程度的不同，結果顯示：

（1）烏蘭察布市30年來溫度的總體幅度呈現上升趨勢，月平均溫度呈現單峰值型，年平均相對濕度起伏波動不大，7月的相對濕度較大，而風速的年平均幅度呈現出減少的趨勢。

（2）烏蘭察布市出現的各舒適度的概率不同，所占比例有所差別，其中體感為寒冷的日數所占比最大，沒有出現熱以上的體感日數。

（3）從舒適度的年際變化來看，30年來，寒冷日數在逐年減少，這與全球變暖有關，而冷和舒服的體感日數呈現增加的趨勢，也使得烏蘭察布市成為每年的避暑勝地。

（4）從年內變化來看，烏蘭察布市冬季多數都處于寒冷的體感日數，夏季溫度不高，大部分人覺得比較舒適。

（5）經過多層次的分析可以得出，人們日常生活中的感知舒適度與溫度的變化有關，相對濕度、風速、太陽輻射及著裝也會影響人們的感知舒適度。

參考文獻

[1] 李玉姣，楊云潔，張濱.不同天氣條件下溫濕對室內外人體舒適度的影響[J].氣象科技，2015，43（6）：1197-1202.

[2] 吳兌.多種人體舒適度預報公式討論[J].氣象科技，2003（6）：370-372.

[3] 賈海源，陸登榮.甘肅省人體舒適度地域分布特征研究[J].干旱氣象，2010，28 （4）：449-454.

[4] 郭曉寧，李海鳳，何永清.格爾木城市人體舒適度預報方法研究[J].中國西部科技，2014，13（1）：56-57.

[5] 喬平，張珺，謝祥永.邯鄲市人體舒適度預報系統開發研制[J].環渤海經濟瞭望，2018（5）：77-78.

[6] 林穎儀，王式功，馬盼.基于REOF方法的海南島人體舒適度特征分析[J].干旱氣象，2021，39（5）：838-846.

[7] 楊成芳.山東省人體舒適度的REOF分析[J].氣象科學，2006（1）：103-109.

責任編輯：黃艷飛

AbstractHuman comfort was one of the important indicators to measure peoples living environment， and it can also help people take timely measures to prevent the occurrence of diseases due to weather changes; Human comfort was a comprehensive meteorological index or parameter that can better reflect the physical feelings of most people， based on the prediction of meteorological elements. In order to study the characteristics of human comfort in Ulanqab in recent 30 years， this paper selects 11 national meteorological stations in Ulanqab， adopts the improved calculation formula of human comfort index， uses the daily observation temperature， average relative humidity and average wind speed from 1981 to 2010， calculates the human comfort index， and analyzes the annual and monthly changes of daily temperature， average relative humidity and average wind speed in Ulanqab， The distribution of comfort degree days and the correlation of comfort degree.

Key words Ulanqab City; Human body comfort; Change characteristics

作者簡介 韓燕（1999—），女，內蒙古呼和浩特人，助理工程師，主要從事天氣預報研究。*通信作者：楊青（1996—），女，貴州甕安人，助理工程師，主要從事天氣預報研究。