祁连山景观群旅游气候特征研究

尹 春，罗 汉，刘 抗，何金梅，崔秀云，王 琦

(1.甘肃省气象服务中心,兰州 730020；2.甘肃省人工影响天气办公室，兰州 730020；3.甘肃省气象局，兰州 730020)

引 言

祁连山是我国西部重要生态安全屏障，是黄河流域重要水源产流地，也是我国生态极其脆弱区和生物多样性保护优先区域。祁连山有多条西北-东南走向的平行山脉和宽谷，西端与阿尔金山脉相接，东端与秦岭、六盘山相连，长近1000 km，南北宽200-400 km，山峰海拔为4000-5000 m，最高峰海拔5808 m，海拔4000 m以上的山峰终年积雪，山间谷地的海拔也在3000-3500 m。祁连山独特的内流河、湖泊、荒漠、戈壁、草原、原始森林、特色雅丹和丹霞地貌，构成了以莫高窟、月牙泉、嘉峪关、张掖丹霞、青海湖、塔尔寺等自然景观和人文景观交错分布的祁连山景观群。祁连山景观群含嘉峪关文物景区等4A以上风景区40余个，古“丝绸之路”历史文明遗产丰富，“一带一路”生态文明极具发掘价值。

作为构成旅游环境的重要条件，景观与体感相辅相成。1960 s以来多位学者提出了体感气候舒适指数[1-2]，近年来国内学者不断进行本地化修正完善，根据气象因素对旅游的影响[3-5]和人体舒适度来评价旅游[6-11]，并采用定性与定量相结合的研究方法开展了旅游舒适度研究[12-20]。为了合理开发利用祁连山景观群，本文在考虑旅游环境特征的同时，通过温湿指数、风效指数、着衣指数和其组成的综合旅游气候指数等常用指数，开展祁连山区域景观与气候关系研究，旨在为祁连山生态文明建设提供气象支撑。

1 资料与方法

1.1 资 料

本文把祁连山区域和河西走廊视为祁连山景观群区域。此区域间著名的旅游景点有敦煌鸣沙山、月牙泉、莫高窟、嘉峪关等。本文使用资料为祁连山景观群(图 1)及其周边,青海和甘肃省27个气象观测站45年(1971-2015年)逐月降水量、最大日降水量、日降水量≥0.1 mm的日数、最长连续降水日数(≥0.1 mm)、最长连续降水日数(≥0.1 mm)降水量、最长连续无降水日数(<0.1 mm)、平均地面温度、平均5 cm地温、平均10 cm地温、平均20 cm地温、平均40 cm地温、平均相对湿度、平均水汽压、蒸发量、平均总云量、平均低云量、平均风速、日照时数、平均气温、平均最高气温、平均最低气温、极端最高气温、极端最低气温等23项气候要素实测资料，嘉峪关文物景区关城城楼自动站精细化气象数据，以及嘉峪关文化和旅游局提供的嘉峪关文物景区等景点2009-2015年逐月游客流量数据。

图1 祁连山景观群及其周边区域

1.2 方 法

依据国标《GB/T27963—2011人居环境气候舒适度评价》中的评价指标计算方法，本文采用温湿指数和风效指数进行评价。

温湿指数(THI)由俄国学者的有效温度演变而来，它的物理意义是湿度订正以后的温度，综合考虑了温度和湿度对人体舒适度的影响，是人类气候感受的第一指标。

风效指数(K)[21-25]是由Bedford提出的风寒指数WCL计算式演变而来的，WCL是表征在寒冷环境条件下，风速与气温对裸露人体的影响，其物理意义是指皮肤温度为33 ℃时，体表单位面积的散热量(kmol/m2·h)。Siple、Court及Thomas等对其进行了改进[23]。风效指数(K)是既考虑体表的散热也考虑了太阳辐射后人体的增热，它是反映体表与周围环境之间的热交换，即体表单位面积的热交换量率(正值为吸热，负值为散热)。THI和K的计算公式如下：

THI=T-0.55(1-f)(T-58)

(1)

(2)

式中，T为华氏温度，t为月均摄氏温度(单位：℃)，f为月均相对湿度(单位：%)，V为地面以上10 m高度处的平均风速(单位：m/s)，s为日照时数(单位：h/d)。

表1给出温湿指数、风效指数的指数范围、分级及其对应的生理感觉程度，其中A代表人体感觉非常舒适，B、b代表舒适，C代表较舒适。

表1 温湿指数与风效指数分级

2 祁连山景观群的基本气候特征

2.1 气候分布特征和演变规律

2.1.1 气候时空分布特征

气温分布特征为由东南向西北降低。冬季气温最低，夏季气温最高。冬季的大多为-12～-7 ℃，春季的为0～12 ℃，夏季的为11～25 ℃，秋季的为0～9 ℃。气温总体呈上升趋势。其中，冬季升温最快,为0.37 ℃/10 a；夏季升温不明显，为0.003 ℃/10a。从1997年开始气温持续升高中，河西走廊中部增温较慢。≥0 ℃的积温空间分布趋势大致自东南向西北，由河川、谷地向山顶递减，嘉峪关、敦煌等景观区热量资源相对较丰富，≥0 ℃的持续期为260天。

相对湿度年度和四季分布均呈现自东南向西北减小，相对湿度为34%～45%，是全国最小的地区之一；冬季的大多为50%～60%，春季的为26%～55%，夏季的为34%～60%，秋季的为31%～80%。

祁连山区降水量集中在5-9月,占年雨量的87.2%,而冬季10月-次年4月的只占年雨量的13.4%[26]。年降水量河西走廊的为40～200 mm，敦煌站平均年降水量仅38.7 mm，是甘肃降水量最少的地方；祁连山区的年降水量为200～400 mm，局地达600 mm；冬季降水量为5～12 mm，春季的为10～30 mm；夏季的为50～230 mm；秋季的为3～80 mm。河西走廊7月上旬降水量最多，12月上旬降水量最少。

冬季、春季日照时数为650 h左右；河西夏季的为670～960 h，秋季的为630～810 h。风速变化冬季的为1～4 m/s，春季的为1～6 m/s，夏季的为2～4 m/s，秋季的为2～4 m/s。

2.1.2 气候演变规律

祁连山区近50年年降水量呈上升趋势,祁连山区的平均年降水量东、中段的增加幅度基本相同,西段的平均年降水量增加最为明显。

祁连山区年平均气温在波动中呈上升趋势,自1980年代中期以来增温幅度明显加大,1990年代偏高幅度最大。祁连山区气温空间分布以东西两段增温幅度最大。祁连山区1998年的平均气温达近50年最高[27]。

由上文可知，祁连山风景群景观区气候要素的空间差异和四季差异悬殊，形成了祁连山多气候形态景观。

2.2 人居环境气候舒适度

选取祁连山景观群典型地区酒泉、张掖、金昌、武威等地，评价人居环境气候舒适度，计算其2011-2014年温湿指数、风效指数，并进行评级(表 2)。对温湿指数、风效指数评级为b、A、B、C指数等级的分析结果表明，酒泉、张掖温湿指数、风效指数评级为“舒适”的时间段主要集中在5-9月；金昌两指数评级为“舒适”的时间段主要集中在4-9月；武威温湿指数评级为“舒适”的时间段为5-9月，风效指数全年评级均为“舒适”。祁连山景观群大部分地区人居环境气候舒适时段集中在4-10月，其余时间受风力大、湿度低等要素影响，人居环境气候舒适度评级较低。

表2 祁连山景观群典型地区年均温湿指数与风效指数评级

2.3 气候灾害

祁连山景观群中干旱为最主要的气象灾害；大风和沙尘暴灾害也较重，大风日数每年有3～69天，沙尘暴日数为1～37天；暴雨、冰雹、霜冻和干热风相对较轻，无大范围、系统性影响景观旅游。

3 气候变化响应

选取祁连山景观群北部区域的嘉峪关文物景区和敦煌鸣沙山月牙泉风景区、南部区域的青海湖自然生态景区和塔尔寺人文景区，分析嘉峪关、鸣沙山月牙泉、青海湖和塔尔寺景区2009-2015年7年的游客数量序列，样本容量为84(图略)，以上4个景区的游客数量序列相互间在0.05水平上相关显著，其中嘉峪关文物景区序列与其他三地相关程度最高，嘉峪关文物景区序列对祁连山景观群游客变化具有区域代表性。

3.1 代表区基本情况

嘉峪关市地处甘肃河西走廊的中西部，东连神舟故乡酒泉，南倚终年积雪的祁连山，西邻旅游胜地敦煌，北接内蒙额济纳旗，素有“河西重镇”“边陲锁钥”之称。嘉峪关历史文化底蕴深厚，是全国唯一的长城文化与丝路文化交汇的城市；嘉峪关文化旅游资源丰富，除历史名胜之外，还有亚洲距城市最近的“七一”冰川；20世纪80年代，甘肃省嘉峪关市将祁连山“七一”冰川列为旅游景点，开创了中国现代冰川旅游的先河[28]。

嘉峪关地处戈壁腹地，平均海拔高度在1600 m以上，地势西南高、东北低。嘉峪关属温带大陆性荒漠气候，其特点是日照时间长而强烈，风多而大且温差大，属长日照区，全年日照总时数达3000多小时，日照率为69%；年平均气温为6.7～7.7 ℃，每年1月份最冷，7月份最热，最高气温达38.7 ℃，昼夜温差较大，日温差最大达29 ℃；无霜期年平均130天左右，夏秋多东南风，冬春多西北风；常年干旱少雨，年平均降水量在85 mm左右，年平均蒸发量为2114.3 mm，年平均相对湿度为46%；年平均风速为2.4 m/s。从气候条件分析，以温度、湿度和风速3个因素对人体的生理和心理的影响最为敏感。

图2为2009年-2015年嘉峪关文物景区(包括嘉峪关关城、悬壁长城、长城第一墩、魏晋墓、博物馆五个景点)游客月平均人数折线图，表征游客人数的总体变化趋势。由图2可见，嘉峪关旅游景区游客量呈典型的“双峰型”，平均8月份游客人数为年内最高峰(占平均全年游客总数的24.28%)，10月份的为次高峰(占全年游客总数的18.91%)；6月份开始游客人数开始猛增，10月份起游客人数大量下降；1 月、3 月和11月份处于低谷；2月份春季长假期间，有一个旅游小高峰。2014年、2015年11-12月开始游客人数有一个小幅度回升，可能与当地旅游降价优惠和节假日有关，5月和10月人数增多受小长假影响，但每年人数变化相对趋势较为一致。

图2 2009-2015年嘉峪关文物景区游客月平均人数

3.2 对气候要素变化响应

图3为2009-2015年嘉峪关文物景区月平均气温及游客月平均人数变化曲线。由图3可见，年内游客人数与月气温二者变化趋势十分相似，游客人数随着气温升高而增加，反之减少，游客流量峰值滞后气温峰值一个月。对2009-2015年84个月游客人数与气温的相关系数的计算结果表明，二者在0.01水平上显著正相关。由此可见，游客流量对气温响应敏感。该区域温暖的时节最具景观吸引力，6到9月嘉峪关晴朗少雨，风和日丽，相较于气候炎热、暴雨及地质灾害频繁的我国华北、华南、西南旅游景区，具有突出的气候优势。

图3 2009-2015年嘉峪关文物景区月平均气温及游客月平均人数

嘉峪关2009-2015年年平均风速为3.08 m/s，其中3-5月(春季)干旱多大风，时有沙尘暴天气出现，会给旅游带来诸多不便。风速(图4)月季变化与客流量之间存在反相位对应关系，在84个月序列长度上二者在0.1水平上显著反相关，可见客流量对风速响应较为敏感。冬季(1月、11月、12月)强冷空气、寒潮活动频繁，影响游客外出观光旅游。但在7到9月，平均风速相对于全年其他月份来说较小，适宜出游，此时也是游客月平均人数一年中的最高峰。

图4 2009-2015年嘉峪关文物景区月平均风速及游客月平均人数

2009-2015年客流量与月平均湿度的关系(图略)类似于与风速的关系，反位相程度弱于与风速的相关程度，长序列相关性在0.2水平上显著反相关，客流量对湿度具有一定程度的响应。嘉峪关月平均相对湿度呈典型的“双谷型”，5月、10月相对湿度较低，降水较少。

3.3 对气候舒适度响应

从温湿指数(表3)看出，嘉峪关的温湿指数季节性分布非常明显，夏季指数较高，春、秋、冬季指数较低，春末夏初至初秋(5-9月)都处于人体感觉非常舒适和比较舒适的时段，春季与冬季(10月-次年4月)，由于温度较低，湿度较小，人体感觉不舒适。

表3 2009-2015年嘉峪关年均温湿指数与风效指数

嘉峪关的年均风效指数(表 3)变化平缓，11月-次年3月对应的感觉程度均为冷或凉，4-5月、9-10月处于人体感觉非常舒适和比较舒适的时段，6-8月对应的感觉程度为暖或暖热。

分别对2009-2015年嘉峪关各月温湿指数、风效指数与相应的客流量的关系进行分析。图5、图6分别为游客月平均人数与温湿指数和风效指数散点内插后的关系曲线图，从中可以看出，嘉峪关客流量月际变化随着温湿指数、风效指数的升高而增加，随着温湿指数、风效指数的降低而下降，其变化趋势一致性程度很高。

图5 2009-2015年嘉峪关文物景区游客月平均人数与温湿指数关系

图6 2009-2015年嘉峪关文物景区游客月平均人数与风效指数关系

客流量与温湿指数相关系数为0.650，在 0.05 水平(双侧)显著相关；客流量与风效指数相关系数为0.667，在 0.05 水平(双侧)显著相关。可见，客流量对温湿指数和风效指数变化响应敏感。

总的来说，嘉峪关旅游景区客流量与旅游气候适宜性之间相关显著、响应敏感。客流量与风速和湿度有弱的反相关。11月平均气温下降至0 ℃以下时，游客量明显下降，12月-次年3月气温低、湿度大、风速大，旅游气候适宜性为“极不适宜”，4月嘉峪关仍处于较冷时节，旅游气候适宜性为“不适宜”，每年的11月-次年4月为旅游淡季，其中寒冷的1月是整个景区游客最为稀少的月份；5月后嘉峪关天气逐渐回暖，气温上升，人体仍感觉偏冷，6-9月气温较高，湿度较大，风速较小，属于“适宜”季节；10月份之后天气转冷较快，气候舒适度下降，属“较不适宜”。可见，6-9月相对全年为最温暖湿润的时节，适宜出游，此时游客月平均人数达到一年中的最高峰。

4 结论和讨论

4.1 主要结论

(1)祁连山景观群区域气候资源中气温、相对湿度空间分布特征为由东南向西北降低；日照区域差异小，风速差异较大；降水量时空差异悬殊，河西走廊的年降水量为40～200 mm，敦煌站的年降水量仅38.7 mm，祁连山区的年降水量为200～400 mm，局地达600 mm。气候要素的空间差异和四季差异悬殊，形成了祁连山多气候形态景观。暴雨、冰雹、霜冻和干热风等气象灾害相对较轻，对景观区无大范围、系统性影响。

(2)祁连山景观群代表点嘉峪关，年内游客人数与月气温二者变化趋势十分相似，游客人数随着气温升高而增加，反之减少，游客流量峰值滞后气温峰值一个月。客流量月际变化随着温湿指数、风效指数的升高而增加，随着温湿指数、风效指数降低而下降，其变化趋势一致性程度很高。祁连山景观群客流量对气温和人体舒适指数变化响应最为敏感，该区域温暖的时节最具景观吸引力。

(3)祁连山景观群代表点嘉峪关，年内游客人数对风速和湿度呈弱的反相关，11月-次年3月湿度大，风速大，气温低，旅游气候适宜性为“极不适宜”，6-9月风速较小，温暖湿润，适宜出游，是游客年内高峰期；春季风沙天气较多，10月份之后气候转冷较快，11月平均气温下降至0 ℃以下，游客量明显下降，气候舒适度下降。

4.2 讨 论

本文在分析旅游气象条件时，只借鉴了有限的几种指数和因素，但旅游舒适度还可能受到降水、气压、日照、辐射强度等其他更多气象因素的影响，尤其是极端气候的影响，具体的旅游气候情况还需结合各类气候因子做深入分析。因此，有必要在今后通过精细化研究，探讨出更准确的旅游舒适度指标，引导客流在一年中形成合理的季节分配，充分合理利用气候旅游资源，提高旅游质量。另外，在分析嘉峪关文物景区分月游客人数时，景区游客量呈典型的“双峰型”，两个峰值与国内的小长假政策有关，今后的研究中若能获取滑动平均游客流量数据，游客人数与当地气候特征相关性则会分析得更精准。