玉环市人居环境气候舒适度评价及特征分析

陈华忠，陈 力，李泓明，汪思远，颜阳慧

(浙江省玉环市气象局，浙江 玉环 317600)

1 引言

人居环境是指人类赖以生存、生活的空间及其自然条件。气候舒适度是指健康人群在无需借助任何防寒、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]。城市气候作为影响人居环境最为重要的因素之一，是直接评价人居环境的舒适与否的重要指标[2～4]。近年来，在全球变暖的大背景下，城市作为人类生产生活的聚集地，人口密度大，集中了主要资产和基础设施，其气候变化问题受到广泛关注[5]。国内外专家学者利用各类舒适度指数标准，对人居环境气候舒适度开展了相关研究工作[6～10]，并且在气候旅游资源和旅游气候舒适度方面也取得了较多成果[11～15]，但鲜有针对浙江台州地区的人居环境气候舒适度评价研究，就玉环市而言，目前针对人居环境气候舒适度的研究文献尚无。

玉环市地处浙江东南沿海，台州市最南端，海岸逶迤、岛屿棋布。一直以来，玉环市坚持“美丽宜居、充满活力的现代化海湾城市”的发展定位，聚焦打造“浙东南地区重要发展极”和“全域创新之城”“海上花园之城”“和美善治之城”，加快建设“活力玉环”“开放玉环”“品质玉环”“幸福玉环”，目前已建成国家卫生城市、省级生态文明建设示范市、省海洋生态建设示范区。因此，对玉环市人居环境气候舒适度开展研究具有迫切需求和重要意义，本文基于玉环市气候特征，研究评估人居环境气候舒适度及其特征规律，为玉环打造“一极三城” 建设“四个玉环”提供参考。

2 资料与方法

玉环市境内地势北高南低，丘陵平原相间，岛屿林立，全境由楚门——玉环半岛及鸡山、披山等55个岛屿组成。为综合考虑区域地形差异等影响，本文主要选取的是位于港南片(玉环半岛)东部沿海的玉环国家基本气象站常年(1991～2020年)逐月平均气温、平均相对湿度、平均风速和日照时数等常规地面气象观测资料，以及玉城、楚门、干江、鸡山等4个分别位于港南片(玉环半岛)城区、港北片(楚门半岛)城区、港北片东部沿海和东部海岛的区域气象站的气温、湿度、风速等数据。

采用国家标准《人居环境气候舒适度评价》[1]，同时结合陆鼎煌等[16]的环境卫生学方法对玉环市人居环境气候舒适度进行研究。

《人居环境气候舒适度评价》[1]将人居环境舒适度划分为5个等级(表1)，通过温湿指数和风效指数来对人居环境气候舒适度进行评价，两者的计算公式如下：

表1 人居环境舒适度等级划分

I=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(1)

(2)

陆鼎煌等[16]的环境卫生学方法则将舒适度等级划分为4个等级(表2)，综合舒适度指数计算公式如下：

表2 基于综合舒适度指数的舒适度等级划分

N=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)

+0.5×(|V-2|)

(3)

式(1)～式(3)中，I、K分别为温湿指数、风效指数，T表示评价时段内的平均气温(℃)，代表评价时段内的平均相对湿度(%)，是评价时段内的平均风速(m/s)，表示评价时段内的平均日照时数(h/d)，为综合舒适度指数。

另外，当温湿指数与风效指数评价等级不一致时，冬半年(10月至次年3月)以风效指数为准，夏半年(4～9月份)则采用温湿指数[10]。

3 结果与分析

3.1 气候背景评价

玉环市属亚热带季风气候区，又具有明显的海洋性气候特征，年平均气温17.8 ℃，年平均降水量1383.8 mm，年平均日照时数1726.7 h，年平均相对湿度80%，年平均风速4.5 m/s。年平均入春、入夏、入秋、入冬日分别为3月4日、6月4日、10月5日、12月17日，四季的平均时长分别为：春季92 d、夏季123 d、秋季73 d、冬季78 d。最长时长的季节为夏季，最短时长的季节为秋季，两者时长相差50 d。

全年平均气温最高为27.6 ℃(8月份)，全年平均气温最低为7.8 ℃(1月份)，气温存在明显的季节性差异，最高与最低月份的平均气温相差19.8 ℃。平均气温高于20 ℃共有6个月，即5～10月份，平均气温低于10 ℃仅2个月，即1～2月份。年内降水量分布不均，最高为202.1 mm(6月份)，最低为54.7 mm(10月份)，春夏季(3～9月份)总降水量为1068.6 mm，占全年的77.2%，秋冬季(10月至次年2月)的降水量相较明显减少，仅占全年的2成多。从一年中的月际趋势来看(图1)，降水量和平均气温均呈现中间高，两头低的分布，降水量基本随着气温的升高(下降)而增加(减少)。如春季(3～5月份)冷空气活动强度明显减弱，暖湿气流活跃，呈现气温回升和降水过程频繁的现象，天气温暖湿润；如秋季(10月至12月初)冷空气开始活动频繁，气温下降迅速，且降水量明显减少，出现秋高气爽的天气。

图1 玉环市常年平均气温、降水量月际分布

从选取的玉环市境内5个自动气象站的年平均气象要素来看(表3)，平均气温介于17.8～19.2 ℃，高温日数介于0～14.2 d，降水量最高与最低相差206.9 mm，相对湿度在80%上下，平均风速1.5～4.7 m/s。其中，不论是港南片或是港北片，沿海地区(坎门、干江)的平均气温和降水量均要低于城区(玉城、楚门)，且沿海地区的高温日数亦要明显少于城区，其中坎门更是未出现过高温天气(日最高气温≥35 ℃)；相对湿度和平均风速则呈现相反的情况，均为沿海地区高于城区。另外，将陆地(港南、港北)和东部海岛(鸡山)来比较，发现海岛的平均气温和降水量均低于陆地平均气温，高温日数亦偏少；但相对湿度和平均风速均则为5个站点中最高。

表3 玉环市各区域年平均气象要素

3.2 人居环境气候舒适度评价

利用上述的温湿指数、风效指数计算公式和舒适度等级划分方法，得到玉环市港南片、港北片、海岛等地区5个站点一年中各月的舒适度指数和等级(表4)。同时，将这5个站点的气象要素数据取平均后，再计算得出玉环市人居环境舒适度的等级评价划分(表5)。

表4 玉环市各区域各月人居环境气候舒适度指数和等级

表5 玉环市各月人居环境气候舒适度指数和等级

根据表4可以看出，玉环市各区域各站点的各月人居环境气候舒适度等级评价非常接近，差异主要体现在3、4、7、11这4个月份，其余8个月份的等级评价均表现一致。其中，3月、4月和7月均为玉城(港南片城区)的人居环境气候舒适度评价等级高于其他4个区域1级，且7月玉城的评价等级为5级(闷热)，其他4个区域在这3个月份中的气候舒适度评价等级均表现一致，未出现5级(闷热)情况，主要原因是玉环市城市化进程导致“城市热岛效应”明显[17]，特别玉城为玉环市主城区，人口密集程度高，平均气温明显高于玉环其它地区，且玉城的平均风速为5个区域站点中最低，故4月份、7月份的温湿指数要明显高于其他区域，3月份的风效指数亦高于其他区域。而11月份则是玉城、楚门、干江这3个区域站点的人居环境气候舒适度评价等级均高于坎门、鸡山，造成其中差异的主要原因是玉城、楚门、干江的平均风速均要明显低于港南片沿海和东部海岛的平均风速，故其风效指数要高于坎门、鸡山，评价等级为4级(冷)而非5级(寒冷)。

根据表5可以看出，玉环市各月人居环境气候舒适度评价等级总体上较为适宜，温湿指数在9.2～27.1之间，风效指数在-582～-68之间，体感最冷月份为1月份，体感最热月份为8月份。其中，达到3级(舒适)的月份共有4个月，分别为5～6月份的春末初夏时节和9～10月份的夏末秋初时节，期间气温、相对湿度均较为适中，基本无高温和严寒天气，风速较小，温湿指数和风效指数分别在20.1～24.3与-251～-134之间；而7～8月份处于盛夏时节，温湿指数分别为26.9和27.1，处于4级等级划分的区间，体感偏热，较不舒适；4月份、11月份分别为初春和秋末时节，气温总体偏低，风速较“舒适”等级的月份偏大，故温湿指数和风效指数的综合评价为2级，体感偏冷，较不舒适。12月至次年3月为冬季和初春时节，冷空气活动频繁，气温偏低、平均风速较大，风效指数与温湿指数分别在-582～-483和9.2～12.2之间，等级为1级(寒冷)，体感不舒服。

3.3 人居环境气候舒适度年际变化

因国家标准《人居环境气候舒适度评价》[1]主要应用的评价时段以月份为宜，不太适用于以年为单位统计时段的评价分析，故本文利用陆鼎煌等[16]的环境卫生学方法来研究玉环市人居环境气候舒适度的年际变化特征。

图2为玉环市1991～2020年综合舒适度指数年际变化，由图2可知，玉环市近30年来综合舒适度指数N在5.04～6.38之间，均处于表2中所列出的舒适度等级为“较舒适”对应的指数区间内。其中，最趋近等级为“舒适”对应的指数阈值4.55的年份为2005年及2006年，均为5.04。近30年来，玉环市综合舒适度指数N总体呈现出线性下降的趋势，不断地趋近于等级为“舒适”对应的指数阈值4.55；且在20世纪90年代综合舒适度指数均高于5.55，21世纪初期有个明显下降的过程，进入21世纪后的综合舒适度指数也有下降上升再下降的波动趋势，但舒适度指数总体要低于20世纪90年代，即越来越向“舒适”的等级阈值靠近，其中2019年的综合舒适度指数下降到了5.05，与“舒适”对应的4.55阈值非常接近，与历史最低的5.04仅差0.01。

图2 玉环市1991～2020年综合舒适度指数年际变化

4 结论

(1)玉环市常年温暖湿润、四季分明、雨量充沛、日照充足、夏长少酷暑，冬暖少严寒，年内气温与雨量变化趋于一致。城区气温和降水均高于沿海和海岛地区，夏季沿海和海岛地区受海洋调节影响，高温日数和平均气温明显低于城区，但相对湿度和平均风速要高于城区。港南城区(玉城)的“城市热岛效应”要比港北城区(楚门)明显。

(2)国家标准《人居环境气候舒适度评价》[1]对玉环市各区域站点的人居环境气候舒适度评价结果具有较好的一致性。总体来看，春末夏初(5～6月份)、夏末秋初(9～10月份)为玉环市人居环境气候舒适度最好的时间段，长达4个月。从全市平均评价来看，全年无等级为5级的闷热期，且沿海和海岛地区的平均气温均要低于城区，说明玉环市的沿海和海岛地区是夏季避暑的好去处，但冬季的体感较冷，1月和8月分别为全年体感最冷和最热时段。

(3)近30年玉环市综合舒适度指数均处于“较舒适”的区间，且年际变化总体呈现线性下降趋势，不断向“舒适”等级的阈值趋近，即逐渐转好的趋势；进入21世纪后的玉环人居环境气候舒适度明显要优于20世纪90年代。