基于FAHP模型的伊宁市气候舒适度变化分析

朱元璞 马倩 王佩

摘 要：基于伊宁市1967—2017年的气象资料，计算THI、K、ICL和HCI值，通过FAHP确定权重，以此来分析气候舒适度的变化特征。结果表明：（1）近51年来，气温、降水和日照时数均呈上升趋势，风速和相对湿度呈下降趋势，冬夏季气温上升趋势明显。（2）THI、K和HCI值年内逐月变化曲线均呈倒“U”型，指数变化为先增后降;ICL值年内变化曲线呈“U”型，指数表现为先降后增;4种指数年内振幅均呈逐年减小趋势，且年际变化中尤以冬季振幅波动较大，冷季气候舒适趋势明显。（3）伊宁市近51年来逐月气候舒适程度分属于不舒适、较不舒适、较舒适和舒适4个等级，其中4—9月属于舒适期，11月至翌年3月气候多属于不舒适期。

关键词：气候舒适度;FAHP;温湿指数;伊宁市

中图分类号 F592.7文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）06-0167-06

Abstract： Based on the climate data of Yining City from 1967 to 2017， then calculate the temperature and humidity index， wind efficiency index ， clothing index and human comfort index， and the weight is determined by FAHP， then analyze the climate comfort characteristics of Yining City. The results showed that：（1）From the trend of sequence changes， the temperature， precipitation and sunshine duration are both on the rise， the wind speed and relative humidity are decreasing， The upward trend of winter and summer temperatures is obvious.（2）The yearly THI、K and HCI curve appears inverted “U” shape， the index trend shows first rise and then decrease; The yearly ICL curve appears “U” shape， the index showed a rise first and then increase; the amplitudes of the three indices showed a decreasing trend year by year ， In addition， the winter amplitude fluctuates greatly in the inter-annual changes of the four indices， and the climate comfort trend is obvious in the cold season.（3）In the past 51 years， Yining City has been divided into four levels： uncomfortable， less comfortable， more comfortable and comfortable. The April-September period is a comfortable period， and the climate from November to March is mostly uncomfortable.

Key words： Climatic comfortable; FAHP; THI; Yining City

氣候主要是由气温、风速、降水等要素组成的，各要素之间有其组合和联系，对人类活动和自然环境产生了综合影响[1]。气候的舒适程度在一定程度上决定着人们的出行安排，对游客选择外出旅游的目的地和时间具有借鉴意义。国外学者Yagtou[2]等通过对人体在不同风速、湿度和温度等气象条件下所产生的感觉进行调查，提出实感气温的概念;Terjung[3]基于不同气候背景提出了气候舒适指数的概念并开发了相应的评价模型;除此之外，国际上还建立了风寒指数、体感指数、着衣指数等气候舒适度模型[4-7]。国内对旅游舒适度的研究始于20世纪80年代，陆续对我国不同地区的旅游气候舒适度开展研究。如冯新灵、刘清春等[8-10]运用了温湿指数、风寒指数、综合舒适度指数等方法，统计出适合我国运用的旅游舒适度的计算公式，对我国四季旅游的舒适气候进行了评价和分区。马丽君[11]等通过对着衣指数、风寒指数和温湿指数构建综合评价模型来分析某一区域旅游气候舒适度的变化情况。

本研究通过对伊宁的气候舒适度建模评估和评价分析，探索气候与健康的关系，以期为旅游发展规划制定提供一定的参考借鉴。

1 研究区概况

伊宁市位于伊犁州境内，地处伊犁河谷盆地中央，介于43°50′～44°15′N，81°04′～81°26′E，属北温带大陆性气候，年均气温9.4℃，风速1.72m/s，年均降水量286.8mm，雨量充沛，温暖湿润，光照充足。地势北高南低，三面环山，昼夜温差较大。伊宁市是伊犁哈萨克自治州首府，区域条件优越，旅游资源丰富，环境优良，舒适宜居。

2 数据来源与处理

2.1 数据来源 数据来源于中国气象科学数据共享服务网，选取1967—2017年伊宁市气象站平均风速、气温、相对湿度、日照时数、降水量等气象数据。

2.2 数据处理

式中：t为平均气温，℃;[v]为风速，m/s;H代表人体代谢率的75%，为87w/m2。[a]表示人体对太阳辐射的吸收情况，本文取0.06;R表示垂直于阳光的单位面积土地所接受的太阳辐射，一般取R=1367w/m2，[α]是太阳高度角，假设纬度为Φ，夏季各地太阳高度角为90°[-]Φ+23°26′，冬季各地太阳高度角为90°[-]Φ[-]23°26′，而春秋季节太阳位于赤道附近，太阳高度角为90°[-]Φ。

为对各类指标进行准确分析，参照相关文献对各指数进行分级和赋值，详见表1。

2.2.5 综合气候舒适度模型构建 人体舒适指数、温湿指数、风效指数和着衣指数在某种程度上反映了该区域的气候舒适度变化特征，但其反映的变化具有一定的片面性。为更准确的反映气候舒适度变化特征，本文采用模糊层次分析（FAHP）作为评价指标体系，对各参数权重进行计算，最终构建的气候舒适度模型（Climatic Comfortable Index，CCI）为：

式中：HCI、WCI、ICL、THI分别代表人体舒适指数、风寒指数、着衣指数和温湿指数，0.29、0.21、0.15和0.35为其权重系数。根据计算结果与各指数的等级赋值，确定旅游气候舒适度标准如下：当7

3 结果与分析

3.1 主要气象要素变化特征

3.1.1 气温 由图1和表2可知，伊宁市年均气温9.4℃，极差4.3℃，变异系数10.3%。近51年平均气温以0.491℃·（10a）-1的变化率递增。年均最高气温11.3℃（2016年），年均最低气温7℃（1969年）。伊宁市最低月均气温-8.2℃，出现在1月，最高月均气温23.3℃，出现在7月。其中，3—4月温度迅速升高，9—11月气温开始快速下降。春季平均气温13℃，夏季平均气温23.3℃，秋季平均气温为9.8℃，冬季平均气温为-8.2℃，变化率为0.74℃·（10a）-1，升温趋势最为明显。

3.1.2 降水量 伊宁市年均降水量286.8mm，标准差86.25mm，变异系数30%。年降水量最小值137.6mm（1967年），最大值496.3mm，发生在2004年。近51年来，伊宁市的年降水量以23.1mm·（10a）-1的速率呈波动上升趋势，这与近50年西北干旱地区降水量有增加趋势的结论相一致，并且明显高于西北干旱地区3.2mm·（10a）-1[16]和莎车绿洲7.44·mm（10a）-1[17]的变化速率，说明伊宁市气候的湿润化趋势比较明显。

3.1.3 相对湿度 伊宁市年均湿度64%，标准差2.82%，变异系数4%，以1.029·（10a）-1的速率减小。相对湿度最高值71%出现在1969年，最小值57%，出现在2008年和2012年。伊宁市月均相对湿度处于50%～60%，出现在4—9月，11月至翌年2月平均湿度在70%～80%，平均湿度达到最高值为78%（12月），4月和8月平均濕度处于最低值54%。

3.1.4 风速 风速的大小在一定程度上改变了人们对所处环境冷热的感觉程度。伊宁市年均风速1.72m·s-1，以0.154m·s（10a）-1的速率递减。其中，3—6月份为高风速月份，风速为2～2.5m·s-1;风速最低月在12月和1月，平均风速为1.2m·s-1。

3.1.5 日照时数 伊宁市年均日照时数2868h，光照资源充足，夏秋2季的日照时数高于春冬2季。其中，3—10月平均日照时数280.3h，11月至翌年2月平均日照时数156.5h，7月日照时数达332.1h，最小值140.4h出现在12月。51年日照时数以31.4h·（10a）-1呈上升趋势，其中年日照时数最大值3231h，发生在1995年，最小值2578.3h，出现在1987年。

3.2 温湿指数年内年际变化 THI值年内变化曲线呈倒“U”型（图2），指数表现为先升后降，波动范围在15～75。其峰值所在时段为6—8月，波动范围在65～75，人体感觉程度为暖、舒适。自10月至翌年4月THI均在55之下，处于较长的低谷时期，人体感觉程度为偏冷到极冷、不舒适。从1975到2015年，THI年内振幅逐年呈减小趋势。由图3可知，春、夏、秋季的THI年际变化呈平缓的递增趋势，冬季THI增幅最为明显，是其他季节的3～6倍。不同季节THI变动振幅差异较明显，冬季波动范围在8～29，春季处于50～61，夏季为67～73，秋季为43～56，冬季THI波动幅度远大于其他3个季节。

3.3 风效指数年内年际变化 K值年内变化曲线呈倒“U”型（图4），先上升后下降，K值年内波动范围在-850～-50，峰值所在时段在6—8月，范围处于-150～-50。峰值K介于-600～-50时，人体感受程度分别为凉风、舒适、暖风，这一时段逐年递增，从1975年到2015年整体延长2个月，从1975年到2015年，K值年内振幅呈减小趋势。从图5可以看出，四季K值均有明显的上升趋势，其中冬季K值增幅最为明显，倾向率为2.077，反映出伊宁市暖季和冷季的舒适期时段均呈上升趋势，但冷季舒适程度趋势更加明显。

3.4 着衣指数年内年际变化 ICL值年内变化呈“U”型（图6），指数表现为先下降后上升，波动范围约在0.4～3.2。谷值所在时段在6—8月，ICL谷值范围为0.4～1.0，人体衣着要求为配有衬衫的轻便夏装以及短袖开领衫、凉鞋。ICL处于低谷值的时期很长，自10月至翌年4月ICL均在1.5以下，人体着衣要求为夏装，舒适程度为舒适。从1975到2015年，ICL年内振幅逐年呈减小趋势。从图7可知，四季的ICL年际变化均呈现出一定的递减趋势，其中冬季ICL波动幅度较为明显，春、夏、秋季ICL变动振幅差异较小，冬季波动幅度较大于其他3个季节。

3.5 人体舒适指数年内年际变化 HCI值年内变化曲线呈倒“U”型（图8），指数表现为先上升后下降，波动范围在14～70。其峰值所在时段为6—8月，波动范围在60～70，人体感觉程度为最舒适。自10月至翌年4月HCI均在50之下，人体感觉程度为偏冷到偏冷、不舒适。从1975到2015年，HCI年内振幅逐年呈减小趋势。由图9可知，春、夏、秋季的HCI年际变化呈低水平的递增趋势，冬季HCI增幅最为明显。不同季节HCI变动振幅差异较明显，冬季波动范围在7～26，波动幅度远大于其他3个季节。

3.6 综合气候舒适度 以1967—2017年伊宁市逐月HCI、THI、K和ICL对应的舒适程度进行赋值，以此来确定气候舒适程度，得到各月的综合舒适度指数和相应的评价结果（表3）。当C≥7时为气候舒适期，伊宁市气候舒适期主要集中在4—9月，分布在春、夏、秋3季，较舒适期在10月，较不舒适期在3月，较不舒适期集中在11月至翌年2月。

4 结论与讨论

从序列变化趋势来看，气温、降水和日照时数均呈上升趋势，气温增幅较小，日照时数增幅较大，冬夏季气温上升的趋势明显。相对湿度呈下降趋势，处于低水平变化范围;风速波动幅度较小，呈略微递减趋势。从月份时间序列上来看，风速呈明显的单峰型分布特征，降水主要分布在4—7月，冬季相对湿度最大，其次是秋夏2季，春季相对湿度最小。伊宁市气候向暖湿化转变特征明显。综上分析，伊宁市气候开始由暖干向暖湿转变，从20世纪90年代中后期开始变化趋势表现的更加强烈和显著。

THI、K和HCI值年内逐月变化曲线呈倒“U”型，指数变化为先上升后下降，峰值所在时段在6—8月，且THI值年内振幅逐年减小;ICL年内变化曲线呈“U”型，指数表现为先下降后上升，年内振幅逐年呈减小趋势，且4种指数年际变化中冬季振幅波动较大，冷季气候舒适趋势明显。伊宁市近51年逐月气候舒适程度包括不舒适、较不舒适、较舒适和舒适4个等级，其中4—9月属于舒适期，11月至翌年3月气候属于不舒适期。

参考文献

[1]范业正，郭来喜.中国海滨旅游地气候适宜性评价[J].自然资源学报，1998（4）：17-24.

[2]YAGTOU C P.A method for improving the effective temperature index[J].ASHVE Trans，1947，53：307.

[3]WERNER H T. Physiologic climates of the conterminous United States：a bioclimatic classification based on man[J].Annals of the Association of American Geographers，1966，56（1）：141-179.

[4]AMELUNG B，VINCER D. Mediterranean tourism： exploring the future with the tourism climate index[J].Journal of Sustainable Tourism， 2006，14（4）：349-366.

[5]STAIGER H， LASCHEWSKI G， GRATZ A.The perceived temperature：a versatile index forthe assessment of the human thermal environment[J].International Journal of Biometeorology，2012，56（1）：165-176.

[6]BRODE P，FIALA D，BLAZEJCZYK K，et al.Deriving the operational procedure for the Universal Thermal Climate Index （UTCI） [J].International Journal of Biometeorology，2012，56（3）：481-494.

[7]丁玲玲，傅輝，张弢.汉江流域旅游气候舒适度的变化特征分析[J].重庆师范大学学报（自然科学版），2016，33（5）：165-170.

[8]冯新灵.中国四季旅游舒适气候的分区与评价[J].绵阳师专学报（自然科学版），1995，13（1）：32-40.

[9]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（1）：133-141.

[10]李秋，仲桂清.环渤海地区旅游气候资源评价[J].干旱区资源环境，2005（2）：149-153.

[11]马丽君，孙根年，李馥丽，等.陕西省旅游气候舒适度评价[J].资源科学，2007（06）：40-44.

[12]孙美淑，李山.气候舒适度评价的经验模型：回顾与展望[J].旅游学刊，2015，30（12）：19-34.

[13]王妍方，尹雪梅，程希平.基于FAHP模型的攀枝花旅游气候舒适度分析[J].环境工程，2016，34（S1）：1083-1086，1107.

[14]潘仕梅，张琦，衣淑玉，等.山东省海阳市旅游气候资源评价[J].西南大学学报（自然科学版），2018，40（04）：125-131.

[15]王敏珍，郑山，王式功，等.1951—2008年中国主要城市风效指数的时空变化趋势[J].干旱区资源与环境，2012，26（7）：64-70.

[16]任朝霞，杨达远.近50年西北干旱区气候变化趋势研究[J].第四纪研究，2006，26（2）：299-300.

[17]满苏尔·沙比提，艾克拜尔·艾尔肯，迪里夏提·司马义.近50年来新疆莎车县气候变化特征及其成因[J].干旱区研究，2009，26（5）：621-626.

（责编：张宏民）