1957-2020年溧水区气候特征和人体舒适度变化分析

1957-2020年溧水区气候特征和人体舒适度变化分析

唐晨凯陈珊珊王明哲

南京市溧水区气象局  江苏南京  211200

摘要：利用溧水国家站1957- 2020年气温、降水量、日照、风速等多种气象观测资料，分析溧水区气候特征和人体舒适度变化特征。结果表明,溧水区气温增温趋势明显，其中以最高气温的升温速率最为显著，平均气温升温速率最低。各年代际气温变化特征基本保持一致。其中峰值出现在20世纪90年代至今，20世纪50年代至90年代中期气温较低。相对湿度和最大风速呈显著下降趋势,降水量呈上升趋势;溧水区1957-2020年温湿指数、风效指数与舒适度指数均呈增加趋势，而且，人体舒适度指数均隶属于舒适等级，表明该地区气候在旅游、宜居、休闲度假、康养等方面的优势。

关键词：气候特征；温湿指数；风效指数；人体舒适度指数；溧水区

引言

人居环境是一个人口高度密集的人类生态系统，与气候条件优劣、人体身心健康及生活品质等诸多因素息息相关。当前，随着经济社会的迅猛发展，以生态气候资源为主的休闲养生活动备受关注，并加速发展为旅游业的重要组成部分。为大力发展此类活动，国内众多城镇积极创建宜居、宜游、宜养的生态气候品牌[2]，并据此开展了大量的研究工作[3,4]，通过研究指出[5,6]气温是制约大众外出旅游的重要气候因素之一，以月平均气温在15~18℃之间时最为适宜，这一温度范围被称为“康乐气候”，在此范围之内人们往往感觉心情舒畅且精力充沛；江姣等[7]采用人体舒适指标分级标准和综合舒适度模型论证了重庆长寿地区具有较强的乡村旅游气候资源优势；刘子豪等[8]利用通径分析法和线性趋势法分析了武汉市近50年人体舒适度指数变化特征；刘望平等[9]分析天门市气候特征和人体舒适度，论证了天门市的宜居、宜业、宜游的气候特征；由此可见，生态气候资源和生态环境、气候条件等之间的关系密切。

    溧水区地处江苏西南部，隶属于典型的北亚热带季风气候区，具有气候湿润、降水充沛、光照充足等特点。近年来，该地区紧密围绕服务南京市都市圈“南京南部中心，健康活力新城”的功能定位,全区始终坚持“生态优先、绿色发展”的理念，积极发展康养休闲旅游产品。本位以这一地区为例，首先概述了这一区域气象要素及元素舒适期变化，后探讨了人体舒适度指数，以期能够为该地区旅游业的快速、健康发展提供科学、有效的借鉴与参考。

1资料与方法

1.1资料

本文所使用的数据资料来自溧水国家站（58340）1957-2020年的气温、降水量、日照、风速气象观测数据，而且上述所有资料均经过质量控制。

1.2方法

1.2.1温湿指数

所谓温湿指数（）指的是综合运用温度、湿度两项气象要素以描述人体对环境温度、湿度的综合感受的一种常见的指数。

  （1）

上述公式当中，即研究时间段的平均气温，其单位为℃；代表研究时间段内的空气相对湿度，其单位为%。，即为温湿指数，其往往可以划分为以下几个等级：

表1 温湿指数等级划分

1.2.2风效指数

所谓风效指数（）指的是综合运用风速、日照、温度等气象要素以描述人体对环境当中以上几种气象要素综合感受的一项指数。

  (2)

上述公式当中，代表研究时间段的平均温度，其单位为℃；代表研究时间段的平均风速，其单位为m/s；代表研究时间段平均日照时数，其单位为h/d。即为风效指数，可以按照表1当中的等级进行划分。

1.2.3 人体舒适度指数

这一指数（）是描述在不同气候条件下人体舒适程度的指数。

   (3)

上述公式当中，代表研究时间段的平均温度，其单位为℃；代表研究时间段的空气相对湿度，其单位为%；代表研究时间段的平均风速，其单位为m/s。即为人体舒适度指数，往往可以划分为以下几个等级，如表2.

表2 人体舒适度指数分级表

2 结果与分析

2.1 气候特征

2.1.1 气温

结合图1能够看出，在研究时间段内溧水区年平均气温有所增加，其升温幅度为0.25℃/10a。其中1991-2020年溧水区平均气温为16.4℃，最高值为17.4℃（2007年），最低值为15.2℃（1991年，1993年）；平均最高气温为21.0℃，其峰值与谷值分别为22.1℃与19.7℃，其中前者出现在2013年，后者出现在1991年与1993年，其增温速率为0.38℃/10年；研究时间段内溧水区年平均最低气温为12.7℃，其峰值与谷值分别为13.8℃与11.4℃，分别出现在2007年与1992年，其上升趋势为0.35℃/10年。

图1  1957-2020年溧水区平均气温距平

通过上述分析能够得出，研究时间段内溧水区年平均气温、最高与最低气温均呈现出不同程度的增加趋势，以最高气温的增加趋势最为显著，平均气温最为缓慢。结合平均气温的年代际变化可见，20世纪90年代至今平均气温相对较高，20世纪50年代至90年代平均气温较低。

2.1.2 降水量

1957-2020年溧水区年降水量呈一定的增加趋势，年平均降水量为1204.3mm，20世纪80年代以前降水量偏少，之后有两个降水量偏多的时段，分别是80年代至90年代和2010年以后至今。降水量的峰值与谷值分别为为2193.3mm与为817.5mm，分别出现在2016年与2019年。

2.1.3 日照时数

1957-2020年溧水区年日照时数有所减少，其减少速率为45.1h/10年。其中1985年之前溧水区年日照时数较多，后日照时数明显减少。1991~2020年年平均日照时数为1971.6h，最高值为2404.9h（2013年），最低值为1678.1h（1999年）。

2.1.4 相对湿度

1957~2020年溧水区相对湿度总体呈下降的变化趋势，并通过的显著性检验，2016年至今有一定回升。相对湿度常年平均值为76%，最高值为81%（2016年），最低值为68%（2011年，2013年）。

2.1.5 风速

1957~2020年溧水区平均风速呈下降趋势，其速率为0.31m/s/10a，同全国的风速变化趋势基本保持一致。1957-2020年平均风速为2.6m/s，而1991~2020年30年常年平均风速均值为2.07m/s，下降程度显著。

2.2 气候风险

2.2.1 适宜温度等级

通常情况下，选用适宜温度来表征人体舒适度，以15~25℃为最佳。按照年适宜温度日数超出150天为优，介于120~150天为良好的标准针对1957~2020年逐年适宜温度日数进行统计，得出溧水区1957-2020年的年平均适宜温度日数为123.7天为良好等级，年适宜温度呈现增长趋势，1961-2020年近50年平均每10年增加2天，其中2014年适宜温度日数达156天为优秀等级。

2.2.2 适宜降水等级

定义日降水量大于等于0.1mm，小于10.0mm为适宜降水日；定义年降水量800-1200mm为优，400-800mm和1200-1600mm为良。统计发现溧水区1957-2020年，年适宜降水量日数89.5天几乎达到优秀等级，年均降水量为1118.2mm为优秀等级，并且年适宜降水日数逐步稳定在优秀区间。

2.2.3 适宜湿度等级

定义日平均相对湿度为50%~80%为适宜湿度日，统计1957~2020年逐年适宜湿度日数；年适宜湿度日数180-210天为良，超过210天为优。溧水区1957-2020年年适宜适宜日数为196.9天符合良好等级，1961-2020年有43年（71.7%）适宜湿度日数在180天以上，2012年最多有270天达到了优秀等级。

2.2.4适宜风速等级

定义日平均风速大于等于0.3m/s，小于等于3.3m/s为适宜风速日，统计1957~2020年逐年适宜风速日数；年适宜风速240-300天为良，超过300天为优。溧水区1957-2020年年适宜风速日数为273.3天符合良好等级，尤其自2004年以来年适宜风速始终超过300天达到优秀等级。

2.3 人体舒适度

2.3.1 温湿指数

结合下图2可见，1957-2020年溧水区全天和白天温湿指数均呈增加趋势，每10年分别增加0.2与0.09，并通过的显著性检验。溧水区全天和白天温湿指数的平均值分别为15.8、19.0，根据表1温湿指数的等级划分可知，全天温湿指数属于偏冷等级，而白天温湿指数属于舒适等级，并且1957-2020年期间溧水区白天温湿指数均处于舒适等级。

图2   1957-2020年溧水区温湿指数变化

2.3.2 风效指数

结合下图3可见，1957-2020年溧水区风效指数呈显著的上升趋势，每10年上升14.9，并通过的显著性检验。再结合上表1可知，溧水区风效指数均值为-348.97，属于偏凉的等级。

图3  1957~2020年溧水区风效指数变化

2.3.3 人体舒适度指数

由1957-2020年溧水区人体舒适度指数变化图（图4）可以看出，人体舒适度指数上升趋势显著，每10年指数上升0.65，并通过的显著性检验。溧水区人体舒适度指数均值为55.5，最大值为58.2（2007年），最小值为52.9（1957年，1969年）。根据人体舒适度指数分级表（表2），可知溧水区属于偏凉但大部分人舒适的人居环境。从舒适度的分布月份来看，溧水区去年体感舒适以上月份持续时间较长，达七个月，有四个月为最舒适月份。溧水区人体舒适日数平均每年达181.4天，将近全年的一半。

图4   1957-2020年溧水区人体舒适度指数变化

3 小结

1）1957-2020年溧水区最高气温、平均气温、最低气温均呈上升趋势，三种要素的年代际变化特征基本一致；年降水量呈上升趋势；相对湿度和平均风速则有所下降。

2）统计逐年适宜温度日数、降水适宜等级、相对湿度适宜等级、适宜风速等级发现，适宜温度日数、适宜湿度日数均处于良好等级，而降水、风速的适宜等级则处于优秀等级。

3）综合分析溧水区1957-2020年的温湿指数、风效指数和舒适度指数，表征宜居、宜游、宜业的三个指数均呈上升趋势。最为关键的人体舒适度指数始终处于舒适等级，反映了溧水区气候适宜、生态良好、人居舒适的特征。

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作者简介：唐晨凯（1995年—），男，汉族，江苏南京人，硕士研究生，助理工程师，从事气象观测预报业务工作。