长江中下游地区十大湖泊气候舒适度时空分布特征

任宇杰+唐晓岚

摘要：以长江中下游地区15个气象站1981-2010年的气象数据为基础资料，采用综合气候舒适度评价模型对长江中下游地区具有代表性的十大湖泊的气候舒适度进行评价，并对气候舒适度在不同时间和空间的分布特征进行研究。结果表明，长江中下游地区十大湖泊气候舒适度普遍较高，舒适期一般分布在4-5月和9-10月，不舒适期分布在7-8月；春、秋两季气候舒适度明显高于冬、夏两季；全年气候舒适度指数变化趋势呈M形。长江中下游地区十大湖泊气候舒适度随经度降低而呈下降趋势；随纬度降低呈上升趋势；随海拔升高呈上升趋势。长江流域下游湖泊的气候舒适度略高于中游湖泊。

关键词：长江中下游；湖泊；气候舒适度；时空分布

中图分类号：P49 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）01-0041-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.01.011

Abstract： Taking the 15 meteorological stations during 1981 to 2010 meteorological data in the Yangtze River area as the basic data， climate comfort degree of ten big lakes that are representative the middle and lower reaches of Yangtze River in China was evaluated using a comprehensive climate comfort evaluation model， and the distribution characteristics of climate comfort in different time and space were also studied. The results show that， the comfort degree of the ten lakes in the middle and lower reaches of Yangtze River is generally higher， and the comfort period is generally distributed in April to May and September to October， and the discomfort period is distributed in July to August. The climate comfort degree of spring and autumn is obviously higher than that of winter and summer. The variation trend of climate comfort index present "M" in the whole year. The climate comfort degree of the ten lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River decrease with longitude， and increase with the decrease of latitude， and increased with the elevation. The climate comfort of the lakes in the lower reaches of the Yangtze River is slightly higher than that in the middle reaches.

Key words： the middle and lower reaches of Yangtze river； lakes； climate comfort degree； spatio-temporal distribution

近些年，中国的气候环境受快速城市化和经济发展影响日趋恶化，极端天气事件频发，严重阻碍中国社会进步和居民生活质量提高。长江中下游地区作为中国经济发达地区，近年来也频繁遭遇暴雨的侵袭，其周边湖泊水系的气候环境也受到了相应的影响。因此，在监控大气环境质量的同时，研究长江中下游地区湖泊的气候舒适度，衡量人体体感健康程度，具有重要意义[1，2]。国外学者对气候舒适度研究已经有超过百年的历史，提出了很多针对气候舒适度评价的经验评价模型和计算机肌理模型[3]，如有效温度、温湿指数、风寒指数、着衣指数等[4-6]。国内学者对于气候舒适度领域的研究始于20世纪80年代，研究成果主要是利用国外成熟的评价模型[7-9]对国内各个城市、地区的气候状况进行评价[10，11]。本研究利用中国长江中下游地区十大湖泊（鄱阳湖、洞庭湖、太湖、西湖、东湖、南湖、瘦西湖、淀山湖、玄武湖和千岛湖）的气象数据资料，采用温湿指数、风效指数和着衣指数构建综合评价模型，对十大湖泊的气候舒适度进行综合评价，并分析十大湖泊气候舒适度的时空分布特征。

1 资料来源与方法

1.1 气象数据来源与处理

在长江中下游地区十大湖泊所在地及周围选取了15个气象站（图1、表1），收集各个气象站1981-2010年逐日平均气温、平均相对湿度、平均降水、平均风速和平均日照时间数据，部分缺失的数据由周边站台观测数据代替。資料由中国气象局数据中心（http：//data.cma.cn/site/index.html）提供。由于气象站空间分布均匀兼顾了地形情况因素，所以数据具有较好的科学性和代表性，能满足研究需要。

1.2 气候舒适度评价模型的建立endprint

选取由温湿指数、风效指数、着衣指数构成的综合气候舒适度指数对长江中下游十大湖泊型风景区的气候舒适度进行分析研究。

1.2.1 温湿指数 温湿指数（Temperature humidity index，THI）是1959年美国国家气象局提出的一个反映夏季不同温度和湿度条件下，气候环境对人体舒适度的影响的气候舒适度指数。起初是用来评价夏季美国旅游景点的舒适度，并预测夏季居民每周工作时间的，其计算公式：

式中，THI为温湿指数，t为摄氏气温（℃），f为空气相对湿度（%）。

1.2.2 风效指数 风效指数（Wind effect index，WEI）是生物学家特吉旺针对风寒指数中缺少对太阳辐射要素的考虑，对风寒指数的计算公式进行修改，在收集计算大量试验数据的基础上将太阳辐射引入其中，提出了风效指数这一改进指标，其计算公式：

WEI=-（10+10.45-V）×（33-t）+8.55S （2）

式中，WEI为风效指数，V为风速（m/s），t为摄氏气温（℃），s为日照时间（h/d）。

1.2.3 着衣指数 着衣指数（Clothing index，CI）是澳大利亚学者弗雷塔斯提出的，他认为当气温低于25 ℃时，人的体表温度就会降到32 ℃以下，人体体感就有了凉的感觉，需要通过着衣来改变体感舒适度。着衣指数就是用来反映衣服厚度的指标，其计算公式：

式中，CI为着衣指数；t为摄氏气温（℃）；H代表人体代谢率的75%（W/m2），一般取轻活动量下的代谢率，此时H=87 W/m2；a表示人体对太阳辐射的吸收情况，最大取0.06；R表示垂直阳光的单位面积土地所接收的太阳辐射，R=（1 385±7）W/m2；α表示地区的太阳高度角。

1.2.4 综合舒适度指数 综合舒适度指数（Comprehensive comfort index，CCI）是国内学者马丽君等[12]基于层次分析法和专家打分法，结合温湿指数、风效指数、着衣指数构建的综合气候舒适度指数，其计算公式：

CCI=0.6ITHI+0.3IWEI+0.1ICI （4）

式中，ITHI、IWEI、ICI分别代表温湿指数、风效指数和着衣指数的赋值，3个指数的赋值标准如表2所示。综合舒适度指数的赋值评价标准为综合舒适度指数在7～9代表舒适，在5～7代表较舒适；3～5代表较不舒适；1～3代表不舒适。

2 结果与分析

2.1 气候舒适度时间分布特征

根据长江中下游地区十大湖泊的原始气象数据，利用公式（1）～公式（3）以及气候舒适度指数赋值评价标准，计算得出十大湖泊月际温湿指数、风效指数和着衣指数。并对计算结果进行赋值，将赋值评价结果带入公式（4），得到十大湖泊的气候舒适度时间分布情况，如表3所示。

2.1.1 气候舒适期分布规律分析 根据综合气候舒适度指数的计算结果，对长江中下游地区十大湖泊不同等级的气候舒适期进行划分，并分析其分布规律，结果如下：

1）长江流域中游水系的鄱阳湖、洞庭湖和东湖地处中国中部地区，属于季风气候区，具有南北过渡地带的天气气候特征。冬冷夏热，四季分明，夏冬长春秋短。鄱阳湖的舒适期为4-5月和10月，共计3个月；洞庭湖的舒适期共计2个月，为4月和9月；东湖的舒适期共计2个月，为4月和10月。结果表明，这三大湖泊的气候舒适期持续时间较短，平均每年2个月，具体分布在在4月和10月；气候不舒适期一般为1个月，分布在每年的7月。

2）长江流域下游水系的瘦西湖、太湖、淀山湖、千岛湖、南湖、西湖、玄武湖地理位置靠近中国东部沿海，年平均气温较高，每年有明显的春、秋两季。太湖的气候舒适期为每年4-5月和10-11月，共计4个月；玄武湖、西湖、南湖、千岛湖、瘦西湖的气候舒适期普遍分布在每年4-5月和10月，共计3个月。淀山湖因为地处上海市区，受城市热岛效应的影响，舒适期较短，共计2个月，分布在5月和10月。

由此可知，长江流域下游湖泊的气候舒适期略长于中游地区，不舒适期略短于中游地区。因此，从长江流域十大湖泊的气候舒适期分布规律分析结果看，长江流域下游湖泊的气候舒适度略高于中游地区。

2.1.2 气候舒适度年内变化规律 根据长江流域中游水系三大湖泊和下游水系七大湖泊的综合气候舒适度指数年内变化规律，进一步探究长江中下游地区气候舒适度的时间分布特征。由图2、图3可知，长江中游和下游水系的十大湖泊气候舒适度指数的最高值普遍出现在4月和10月，最低值均出现在1月、7月和12月。整体变化趋势呈M形。每年12月至次年1月，长江中下游地区十大湖泊气温骤降，靠近湖泊水域的地区寒风刺骨，局部地区甚至会出现大雪和湖面冰封的极端情况，气候舒适度较差，人体体感寒冷。每年3-6月和9-11月，长江中下游十大湖泊的综合气候舒适度高于7，是气候舒适度最高的时间段，湿润的气候和宜人的湖风可以为湖泊周围的居民和前来游玩的游客提供最佳人体体感舒适度。每年7-8月，长江中下游地区十大湖泊气候舒适度指数小于3。此时中国南方地区也遭受高温侵袭，暴雨频发，导致湖泊水质下降，污染物在高温辐射的催化下挥发到空气中，导致气候舒适度进一步恶化，此时长江中下游十大湖泊的气候舒适度指数全年最低。总体而言，研究区域内湖泊的气候舒适度在春、秋两季较高，夏、冬两季较低，整体变化趋势非常明显，变化幅度很大，可以划分出界限分明的各级别舒适期。

此外，在对气候舒适度指数的年内变化趋势进行分析的过程中，还可以发现长江中游水系湖泊的气候舒适度在每年1-4月略高于下游水系的湖泊（圖4），其结果是由十大湖泊的空间分布差异导致。

2.2 气候舒适度空间分布特征

在分析长江中下游十大湖泊气候舒适度的时间分布特征的过程中，发现气候舒适度除了在全年12个月、4个季节存在特定的分布规律以外，长江中游水系和下游水系的湖泊气候舒适度的分布规律存在差别。为了进一步探究研究区内十大湖泊气候舒适度的分布规律，从经度、纬度和海拔3个空间要素的变化出发，对十个湖泊的气候舒适度分布情况作进一步分析。endprint

2.2.1 气候舒适度随经度和纬度变化的分布特征 由表3可知，本研究目标空间分布范围广，均匀分布在中国4个省份和直辖市，东西跨越约1 200 km（换算成经度约10°18′），南北向跨越约500 km（换算成纬度约4°36′）。重点分析长江中下游地区十大湖泊在不同经纬度条件下的气候舒适度年变化规律和季节变化规律，结果见图5。

由图5（a）和5（c）可知，长江中下游十大湖泊的年综合气候舒适度指数随着经度的降低呈现波动上升趋势，随着纬度降低呈现波动下降趋势。其中玄武湖的年综合气候舒适度指数最高，达到70.1，南湖的年指数最低，为65.2。

由图5（b）和图5（d）可知，夏季随着经度和纬度的降低，长江中下游十大湖泊的气候舒适度指数呈现降低趋势，冬季的情况则与夏季相反，随着经度和纬度下降气候舒适度上升。而春、秋两季度，中国长江中下游地区的十大湖泊的气候舒适度普遍较高，随经度和纬度变化不明显。

2.2.2 气候舒适度随海拔变化的分布特征 由表3可知，本研究目标区域分布在不同的海拔高度，最高海拔处与最低处相差超过100 m，其中分布在海拔0～10 m的湖泊共计3个，分布在10～50 m的共计6个，千岛湖所处海拔最高，达到了100 m。重点分析长江中下游地区十大湖泊在不同海拔高度下的气候舒适度年变化规律和季节变化规律，结果见图6。

从图6可知，长江中下游地区十大湖泊的年综合气候舒适度指数在海拔10 m以下范围内，随着海拔的升高呈下降趋势；在10～50 m范围内，随着海拔的升高呈现上升趋势；当海拔超过50 m时，气候舒适度指数随海拔的升高明显下降。总体而言，长江中下游地区十大湖泊的气候舒适度随着海拔的升高呈现平稳上升趋势。夏、冬两季，长江中下游地区十大湖泊气候舒适度随着海拔的升高而呈现上升趋势；春、秋两个季节舒适度指数较高。此外还可以发现，低海拔地区的湖泊四季气候舒适度差异明显，气候舒適度变化幅度较大，四季分明。

结合以上分析结果，验证了长江中下游地区十大湖泊的气候舒适度确实存在较强的地带性分布规律（图7），总体而言，十大湖泊气候舒适度随着经度增加，纬度降低，海拔升高呈现上升趋势，这一规律可能也适用于长江中下游地区其他湖泊中。

3 小结

以长江中下游十大湖泊周围的15个气象站1981-2010年的原始气候数据为基础，将温湿指数、风效指数和着衣指数作为评价因子。运用气候舒适度综合评价模型，对中国长江中下游地区具有典型代表性的十大湖泊的候舒适度进行了分析与评价。结果表明：

1）长江中下游地区十大湖泊的气候舒适度指数总体都较高，环境舒适宜人。十大湖泊的气候舒适期普遍在分布在4-5月和9-10月，不舒适期普遍分布在7月和8月。春、秋两季气候舒适度明显高于冬、夏两季。

2）长江流域下游湖泊的气候舒适度略高于中游地区，气候舒适期也略长于中游地区。长江中游和下游水系的十大湖泊气候舒适度指数的最高值普遍分布在4月和10月，最低值普遍分布在1月、7月和12月。十大湖泊的气候舒适度指数整体变化趋势呈M形。

3）长江中下游十大湖泊的年度综合气候舒适度指数随经度的降低呈现波动上升趋势，随纬度降低呈现波动下降趋势。夏季长江中下游地区十大湖泊的气候舒适度随着经度和纬度的降低呈现降低趋势，冬季的情况则与夏季相反，随着经度和纬度下降气候舒适度上升。春、秋季的变化趋势不明显。

4）长江中下游地区十大湖泊的年综合气候舒适度指数在海拔10 m以下范围内，随海拔升高呈下降趋势；在10～50 m范围内，随着海拔的升高呈现上升趋势；当海拔超过50 m时，气候舒适度指数随海拔的升高明显下降。

参考文献：

[1] 钱妙芬，叶 梅.旅游气候宜人度评价方法研究[J].成都气象学院学报，1996，38（3）：35-41.

[2] 刘清春，王 铮，许世远.中国城市旅游气候舒适性分析[J].资源科学，2007，20（1）：133-141.

[3] STEADMAN R G.A universal scale of apparent temperature[J].Jurnal of Applied Meteorology，1984，23：1674-1687.

[4] OLIVER J E. Climate and Mans Environmen： An Introduction to Applied Climatology[M].New York：John Wiley & Sons Inc，1973.195-206.

[5] TERJUNG W H. Physiologic climates of the conterminous United States：A bioclimatic classification based on man[J].Annals of the Association of American Geograpers，1966，56（1）：141-179.

[6] TERJUNG W H.World pattern of the distribution of monthly comfort index[J].Int J Biomefeorol，1968，12（2）：119-151.

[7] 陈莎莎.新疆旅游气候舒适度分析与评价研究[D].乌鲁木齐：新疆师范大学，2009.

[8] 李环姣.陕西省旅游气候舒适度研究[D].西安：陕西师范大学，2008.

[9] 王金亮，王 平.香格里拉旅游气候的适宜度[J].热带地理，1999（3）：235-239.

[10] 陆鼎煌.颐和园夏季小气候[A].中国林学会林业气象专业委员会、中国气象学会农业气象专业委员会.中国林业气象文集[C].北京：气象出版社，1989.221-228.

[11] 李 秋，仲桂清.环渤海地区旅游气候资源评价[J].干旱区资源与环境，2005，19（2）：149-153.

[12] 马丽君，孙根年，王洁洁.中国东部沿海沿边城市旅游气候舒适度评价[J].地理科学进展，2009，28（5）：713-722.endprint