基于“黄金分割率”构建人体舒适度计算方法的吉安市气候舒适度分析

樊华　燕泓达　王子博　占子玄　余小平　黄小红

摘要 气候条件是一个地区旅游业发展的先决条件之一，也是旅游者出行考虑的主要问题。人体舒适度指数是日常生活中较为常用的表征气候舒适度（人体舒适度）的方法，研究人体舒适度的意义在于提示公众根据气象因素的变化来及时调理生理、适应环境以及采取一些防范措施，在旅游资源评价方面，人体舒适度已逐渐成为一项重要的指标。本研究通过对吉安市进行舒适度等级划分，比较吉安市“舒适（0级）”日数时间分布特征，从而给出吉安市康养旅游的建议，以期为当地合理开发利用康养旅游资源、制定发展规划等提供一些科学依据。

关键词 气候;黄金分割率;计算方法

中图分类号：P46 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）01–0034–03

基于“黄金分割率”构建人体舒适度的计算方法，提出了人体最佳舒适度的概念，并将黄金分割法引入医疗气象科学领域，采用人体正常体温与黄金分割率的乘积获得热带盛夏季节人体全暴露时的最佳舒适体感温度值;然后进行了纬度效应、季节和海拔高度影响的合理订正;最后构建出新型的适用于全国范围的人体最佳舒适温度计算公式。

吉安市位于江西省中西部，属亚热带季风湿润气候，全市森林覆盖率达67.61%，先后获得中国优秀旅游城市、国家森林城市、国家园林城市、全国绿化模范城市、江西省首届生态宜居城市等荣誉称号。境内山清水秀，生态优美，空气质量常年保持在国家二类标准以上，被誉为“绿色家园”，“红、绿、古”三色旅游资源十分丰富，“全景吉安、全域旅游”战略正在实施。井冈山被誉为“天下第一山”，属首批国家级风景名胜区，是全国旅游胜地四十佳和中国优秀旅游城市[1-3]。

选取吉安市多年、多个国家站的气温、降水量、相对湿度和风速等气象要素数据，通过黄金分割法计算人体舒适度指数，以此表征气候舒适度（人体舒适度），通过分析吉安市“舒适、较舒适”日数时间分布特征，给出吉安市康养旅游的建议，以期为当地合理开发利用康养旅游资源、制定发展规划等提供一些科学依据。

1 基于黄金分割法构建人体舒适度计算方法

王式功等发明的黄金分割法构建的人体舒适度计算方法，步骤如下：

（1）人体感到最舒适的环境温度

用人体正常体温36.75℃与黄金分割率0.618的乘积来表示裸露情况下人体感到最舒适的环境温度，约为22.7℃。

（2）最佳舒适温度Ts

考虑到由于人体对气候的适应能力较强，对于不同纬度（φ）与不同月份（M）人群的舒适感有所差异，因此做了调整，得到最佳舒适温度Ts的计算方法：

Ts=22.7×[1.0-0.3sin（φ-23.5）]-|0.3cos[15°×（M-1）]|-2.0×tan（H/100）°       （1）

式（1）中，Ts为“最佳舒适温度”，φ为纬度，M为月份，H为海拔高度;

修正项[1.0-0.3sin（φ-23.5）]是为了订正地理纬度对最佳舒适温度的影响，即纬度越高，地表接收的太阳辐射就越少，人体生理长期适应的结果导致感觉的最佳舒适温度也相应降低，因此需要根据纬度加以适当订正;其中，北回归线（23.5°N）以南和南回归线（23.5°S）以北的热带地区不需要订正[4-5]。

修正项|0.3cos[15°×（M-1）]|订正了季节对人体最佳舒适温度的影响，以适应不同季节的差异，通常在暖季人体感觉舒適的最佳温度要略微高于冷季[6]。

修正项2.0×tan（H/100）订正了海拔高度≥500 m的地区随着海拔高度升高人体生理长期适应所表现出的最佳舒适体感温度降低的现象。

以上述人体最佳舒适温度计算公式为基础，具体的体感温度计算数学表达式为：

（3）体感温度Tg

体感温度（Tg）计算方法：

当Ta≥Ts时

Tg=Ta+A{exp[0.05（Ta-Ts）（RH-RHs）]-1}-0.03（Ta-Ts）V                           （2）

当Ta

Tg=Ta-A{exp[0.013（Ts-Ta）（RH-RHs）]-1}-0.01（Ts-Ta）V                          （3）

系数A=36.75×（1-0.618）≈14

式（2）、（3）中，Tg为体感温度，Ta为平均气温，Ts为最佳舒适温度;V为平均风速;RH为相对湿度;RHs为最适相对湿度，无降水时，RHs=0.5，有降水时，RHs=0.618。

其中，日平均气温（Ta）、日平均相对湿度（RH）、日最适相对湿度（RHs）、日平均风速（V），A=36.75×（1-0.618）≈14，当无降水时，最适相对湿度（RHs）取50%;有降水时，最适相对湿度（RHs）取62.8%。

人体舒适度等级划分依据：首先根据上述3个公式计算所得的全国各地逐日平均体感温度为基础，将全年划分成11个舒适度等级;然后按照计算出的全国各气象台站的逐日平均体感温度值，查出相应的舒适度等级即可;Dt=22.7-Ts表示某地的实际最佳体感舒适温度与理论最佳体感舒适温度值的偏差（表1）。

2 吉安市气候舒适度分析

选取吉安市的永丰、遂川、安福、新干、吉安县和井冈山6个站点，分别代表吉安市东、南、西、北、中和山区，利用气温、降水量、相对湿度和风速等气象要素，运用基于黄金分割法构建的人体舒适度计算方法对吉安市进行舒适度等级划分。

2.1 最佳舒适温度

永丰、遂川、安福、新干、吉安和井冈山30年逐月最佳舒适温度Ts。从图表可以看出，吉安市6个县人体最佳舒适温度为21.737℃～22.320℃，山区最佳舒适温度稍低，7月最高（图1）。

2.2 舒适度等级分布

利用温度、湿度、雨量和风速，采用式（2）和式（3）分别计算6个站点30年每天的体感温度（Tg），求30年平均值，再用Dt=22.7-Ts计算出各站点每天相应的舒适度等级。

从以上图2、表1可以看出，山区外的其他5个站点的舒适度等级非常接近，无酷热（4）、很冷（-4）、寒冷（-5）和严寒（-6）（图2）。

2.3 舒适度天数分析

除井冈山外，其余5个站点舒适、较舒适全年占比相差较少，为33.7%～ 37.81%，南部稍好于北部，东西相差不大，受到纬度的影响较大。井冈山独特的地理气候优势，全年舒适、较舒适天数达到192 d，占比52.6%（图3）。

2.4 6个站点舒适、较舒适天数月际分布

山区除外的其他站点舒适、较舒适天数分布在3月、4月、5月、9月、10月、11月的春秋两季，井冈山舒适、较舒适天数分布在4—11月，符合山区气候特点（图4）。

3 结论

吉安市从气候角度分析确属生态宜居城市，全年舒适、较舒适天数达123～138 d，占33.7%～37.81%，高于北京（31.14%）。

井冈山作为“天下第一山”，首批国家级风景名胜区舒适、较舒适天数达到192 d，占52.6%，是极佳的康养旅游目的地。

本研究是先计算体感温度后算30年平均，再用平均值体感温度算出舒适度，得出的结论是30年的平均状况，对两端（酷热、严寒）有平滑作用，所以无酷热、很冷、寒冷、严寒舒适度等级。

4 旅游建议

从舒适度角度分析，吉安市春（3—5月）秋（9—11月）两季气候舒适，宜居宜游。

井冈山4—11月是旅游的最佳季节。

参考文献

[1] 徐浩天，张雄，张淑敏，等.铜川市人居环境气候舒适度评价分析[J].陕西气象， 2019（6）：48-52.

[2] 刘梅，于波.人体舒适度研究现状及其开发应用前景[J].气象科技，2002，30（1）：11-18.

[3] 郭成香，石凤云.四川省夏季气候舒适度的探讨[J].成都气象学院学报，1997， 12（3）：234-240.

[4] 石春娥，王兴荣，陈晓平，等.人体舒适度预报方法研究[J].气象科学，2001，21（3）： 363-368.

[5] 王式功，马盼，尚可政，等.一种基于黄金分割法构建人体舒适度计算方法： CN103106336A[P].2013-05-15.

[6] 马盼，王式功，张志薇，等.基于“黄金分割率”的体感温度计算方法及相应舒适度划分[C]//中国气象学会.创新驱动发展提高气象 灾害防御能力——S15气候环境变化与人体健康.北京：中国气象学会，2013：11.

责任编辑：黄艳飞

Analysis of Climate Comfort in Jian City Based on “Golden Ratio” to Construct Human Comfort Calculation Method

FAN Hua et al（Jian Key Laboratory of Ecological Meteorology， Jian， Jiangxi 343000）

Abstract Climate conditions are one of the prerequisites for the development of tourism in a region， and they are also the main issues considered by tourists when they travel. Human comfort index is a commonly used method to characterize climate comfort （human comfort） in daily life. The significance of studying human comfort is to remind the public to adjust physiology， adapt to the environment and take some preventive measures in accordance with changes in meteorological factors. In the evaluation of tourism resources， human comfort has gradually become an important indicator. This study divides the comfort level of Jian City and compares the “comfortable （level 0）” days and time distribution characteristics of Jian City to give suggestions for health tourism in Jian City， with a view to rationally developing and utilizing health tourism resources for the local area. Provide some scientific basis for formulating development plans.

Key words Climate; Golden ratio; Calcula-tion method

作者簡介 樊华（1968—），男，江西莲花人，本科，工程师，主要研究方向：气象与农业气象。

收稿日期 2021-11-09