人居环境气候舒适度评价标准及应用

朱保美 周 清 王晓霏 杨以健 司 华 刘 森

（1. 山东省齐河县气象局，山东 德州 251100；2. 山东省德州市气象局，山东 德州 253009）

据现有可靠文献记载，近百年来，人们对于气候舒适度评价的研究从未停止，其中包括气候舒适度定量化评价。在这期间，人们从利用可用的当时先进的仪器直接测定评估阶段到利用统计方法的经验模型时期，再到现代利用人体能量平衡的机理模型分析，逐步实现由经验模型向机理模型发展，由时空模型向客观模型转变。未来的发展方向是具有一定普遍适用性的机理模型。经验模型在目前及今后的一段时期内仍然会被广泛应用，理由是其获取科研数据容易，结构较简单，需要的参数较少，易学且易被应用。一些方面已经引起注意，比如，一些经验模型仅仅适用于室内理想中的环境，没有充分考虑风、太阳辐射等室外天气条件的影响，该模型也会受到地理环境、一年四季、人们体质等因素的限制，所以，具体应用时需要根据具体情形认真进行筛选。国内外已开展了一些宜居气候适宜性方法的研究。本文基于研究学习人居环境气候舒适度评价标准，分析了当前人体舒适度标准的应用情况。

1 人居环境气候舒适度评价标准

（1） 空气温度：表示空气冷热程度的物理量，简称气温[1]。

（2） 空气湿度：表示空气中的水汽含量和湿程度的物理量，简称湿温，本标准中是指地面气象观测场中离地面1.5 m处的空气相对湿度[1]。

（3） 风：空气的流动现象，地面气象观测中测量的是空气相对于地面的水平运动。本标准中是指风速[1]。

（4） 日照：能使地上物体投射出清晰阴影的直接辐射，本标准中是指太阳在一地实际照射的时数[1]。

（5） 人居环境：人类赖以生存、生活的空间及其自然条件[1]。

（6） 气候舒适度：健康人群在无须借助任何防寒、避暑装备和设施情况下对气温、湿度、风速和日照等气候因子感觉的适宜程度[1]。

（7） 温湿指数：描述人体对环境温度和湿度综合感受的指数[1]。

（8） 风效指数：描述人体对风、温度和日照综合感受的指数[1]。

（9） 人居环境气候舒适度评价方法。气候舒适度采用温湿指数和风效指数评价[1]。当两种指数不一致时，冬半年使用风效指数；夏半年使用温湿指数[1]。当评价时段平均风速大于3 m/s的地区使用风效指数[1]。

2 人体舒适度的应用

气候由许多因素组成，形成影响人类感知的环境。人体热舒适是多种气象因素综合作用的结果。气候舒适是指人们在不采取任何消寒避热措施的情况下，能够保证正常生理过程的气候条件。根据皮肤温度、汗液量、热感觉以及人体在一定条件下所承受的负荷调节功能，来感受气候是否宜人，主要考虑最高 （最低） 温度、相对湿度、风、太阳辐射等因素的影响。温湿度指数、风力指数和着衣指数是基于描述人类居住区气候舒适度的若干因素。它不能充分反映一个地区的舒适气候，而舒适指数也不能充分反映人类居住小区舒适度的变化。

根据朱保美等对山东省17地市人居环境气候舒适性研究[2]，温湿指数 （THI） 统计结果表明，全省大部分地市感觉舒适的月份较长，约占全年的1/3，热不舒适、冷较不舒适和冷极不舒适的月份各占全年的1/6，仅有7个地市有感觉非常舒适的月份，全省无热极不舒适的月份。风效指数 （K）统计显示，全省大部分地市感觉舒适风的月份较长，约占全年的1/3，出现在春秋季节；暖热风、凉风的月份相对次之，约占全年的1/4，暖热风为整个夏季，凉风为整个冬季；暖风月份相对较短，约占全年的1/6，出现在春末秋初；全年无热不舒适和冷不舒适风。

目前，我国对人体舒适度指标的研究虽然有一定的基础，但由于地域辽阔，区域气象差异较大，尚没有一个通用的模型可用于舒适度水平的计算。基于人类舒适指数潜在的巨大应用价值，建立适合我国国情的一般人类舒适模型，对复杂气候条件下的人类舒适指数特征进行识别和分类已迫在眉睫。不仅是一个必要的先决条件对国家标准舒适指数的预测，也是一个基础广泛的商业市场研究决策、现场施工条件预测、旅游区和季节性热点分析、气象发病率预测，交通和行车安全分析、季节性和军事设备和统一的配置决策。

3 前景

（1） 研究改进我国人居环境气候舒适度技术方法。

利用人居环境气候舒适度评价标准[1]进行评价的主观意识已被我国科技工作者普遍接受。然而，单纯采用温湿指数和风效指数对人居环境气候舒适度进行评价有些过于简单和机械。犹如跨入仙境一般的青岛和挂满葡萄的新疆吐鲁番即便采用相同的温湿指数和风效指数，人体感觉也存在明显的差异。过去的人居环境舒适度综合指数不能完全、客观地反映全国各地气候适宜的地域风格以及气候特色，需要研究改进我国人居环境气候舒适度技术方法。

（2） 亟待建立气候舒适度评价模型。

我国对于气候舒适度评价的研究较国外较晚，目前实际业务应用中主要评价手段是经验模型。然而，我国疆域辽阔，海陆兼备，从黑龙江等东北三省到海南岛，从山东青岛到新疆西藏，地形复杂多样，山区面积广大，地形种类齐全，各种地形交错分布，南北跨的纬度多，热量条件相差大。东西跨的经度多，降水条件差异大，地形复杂，地形类型多样，海拔高差大。在不同的区域，由于形成气候的因素不同，从而也就形成了不同的气候类型以及气候特征。不同地域、不同海拔的人们体质差异较大，比如，高原反应。目前的经验模型会受到地理环境、一年四季、人们体质等因素的限制，难免会受到主观色彩以及经验主义影响。所以，国外机理模型的学习以及借鉴，需要结合我国的实际情况，目前亟待解决的问题是，根据我国人体特征、日常饮食生活习惯和基础新陈代谢等，进行舒适区间划分和舒适度等级标定。

（3） 开展气候舒适度评估技术精细化区域化研究。

目前，研究气候舒适度评价主要利用气象台站现有的观测数据资料，然后对舒适度指数进行空间插值计算，主要采用反距离权重倒数法、普通克里金插值法等方法进行比较和分析，得出研究区域气候舒适度立体分布情况。然而，我国幅员辽阔，风、温度、日照等气候要素差异明显，主要是受复杂地形地理条件以及大气层下垫面变化等影响；一般的空间插值方法研究结果不会令人满意，主要原因是受气象资料数据局限、立体布局不完全合理等客观条件制约。今后的研究方向，应当开展气候舒适度评估技术精细化区域化研究，以气象观测资料数据为研究基础，借助省级气象部门技术支持利用卫星遥感和GIS技术、多源DEM数据融合、极轨气象卫星数据集成，探索研究确立气候舒适度前沿性理论与方法。