吉林省冬季旅游气象条件分析与评估

梁洪海 姜忠宝，2 刘实 李尚锋

（1.吉林省气候中心，吉林长春 130062；2.长白山气象与气候变化吉林省重点实验室，吉林长春 130062；3.吉林省气象局，吉林长春 130062；4.中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室，吉林长春 130062；5.吉林省气象科学研究所，吉林长春 130062）

引言

近年来，随着国内旅游业的发展，为满足服务需求，国内外学者对于气象与旅游关系的研究越来越多。早在1966年，Terjung［1］就提出了气候舒适指数和风效指数，开始对旅游资源进行定量评估，后来国外学者还开展了许多这方面的研究［2-5］。国内学者从20世纪80年代后开始相关研究，重点关注气候对旅游城市和区域的影响。刘清春等［6］利用人体气候舒适指数以及偏离度，分析了中国旅游城市的旅游气候舒适期，并对其进行了分类；孔钦钦等［7］利用通用热气候指数，研究了中国12个重点旅游城市的气候舒适度及变化趋势；马丽君等［8］利用综合气候舒适指数，分析了西安气候舒适度变化对旅游业的影响；赵小艳等［9］利用综合模糊评价方法对南京的气候资源进行了评判分析；徐静等［10］采用气候舒适度评价方法，分析了秦皇岛3个区域近53 a来气候舒适度变化趋势及冷、热不舒适日数变化；周晓宇等［11］通过确定冰雪气候资源适宜性评价指标，对辽宁省冬季气候资源的适宜性和气象灾害风险性进行研究；吴昊旻等［12］在研究避暑旅游气候适宜度时空分布的基础上，运用GIS方法分析了不同地形条件下丽水避暑旅游适宜度特征。冯晓钰和周广胜［13］基于有效温度和人体舒适度方法，分析了金华市舒适日数和冷／热日数的变化特征。

以往主要利用各种气候舒适度方法，把气候作为旅游资源进行研究。随着旅游业的发展和人们生活水平的提高，冬季旅游越来越受关注，但目前冬季气象条件对旅游出行的影响尤其是在高寒的东北地区的研究相对较少。吉林省地处东北地区中南部，冬季漫长，冰雪资源丰富。目前冬季旅游已经成为吉林省旅游业的重要组成部分，气象条件是影响冬季旅游的重要自然因素，做好冬季旅游出行气象条件评估分析对游客旅游感受的好坏和旅游区规划与调度十分必要。因此，本文将利用地面气象观测资料，分析吉林省冬季旅游气象指数及相关要素的变化规律，特别是揭示气候变暖后新的变化特征，同时给出吉林省冬季旅游出行适宜性及其地域分布状况，以期为旅游管理部门和景区在适应新变化特征的旅游规划、管理和调度方面提供科学依据，为游客合理安排出行提供参考，同时为开展旅游气象服务提供气候变化背景。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选用吉林省46个气象站冬季逐日地面观测资料，包括降水量、风速和最高气温等3个气象要素，研究时段为1961—2020年，数据均来自吉林省气象局。冬季定义为11月1日至翌年3月31日。吉林省气象站点分布见图1。

图1 吉林省气象站点分布Fig.1 Distribution of meteorological stations in Jilin province

1.2 研究方法

考虑到冬季旅游的个人体感舒适度以及交通安全等因素，主要影响的气象因素有降雪量、平均风力、最高气温，按照《旅游气象指数》标准［14］，对冬季吉林省旅游气象等级进行评估，判定指标见表1。

表1 冬季旅游气象指数判定Table 1 Judgment of tourism meteorological index in winter

再根据降雪量、风力、最高气温指数等级，进一步确定冬季旅游气象等级，划分4个等级（表2），公式为

表2 冬季旅游气象等级及含义Table 2 Tourism meteorological grades and meanings in winter

式（1）中，MTG为冬季旅游气象等级；S为降雪量指数等级；f为风力指数等级；T为最高气温指数等级。S、f、T中最大等级值即为MTG。

另外，在气候特征分析中的线性趋势采用最小二乘法，其显著性检验采用卡方检验；气候突变检测采用Mann-Kendall方法。

2 结果分析

2.1 冬季旅游气象要素特征分析

2.1.1 降雪量特征

降雪会影响能见度，小雪对旅游影响不太明显，但当出现中到大雪及以上量级的降雪时，对旅游的影响比较大，会带来不安全因素。从吉林省无降雪、小雪、中雪、大雪及以上日数空间分布和平均日数时间序列来看（图2），1961—2020年冬季吉林省无降雪日数平均为122.9 d，以东部长白山地区最少，为90～110 d，向中西部和东部递增，以西部白城地区最多，高达135 d以上。小雪日数平均为22.7 d，与无降雪日数分布规律相反，以东部长白山地区最多，最高可达44 d以上，向中西部和东部递减，以西部白城地区最少，部分地区少于15 d。中雪日数平均为3.3 d，以东南部通化、白山地区最多，可达6 d以上，西部白城地区最少，均在2 d以下。大雪及以上日数平均为2.5 d，以东南部通化地区最多，最多可达6 d，西部白城地区最少，仅为1 d。

图2 1961—2020年冬季吉林省无降雪（a）、小雪（b）、中雪（c）、大雪及以上（d）平均日数空间分布和无降雪（e）、小雪（f）、中雪（g）、大雪及以上（h）平均日数变化Fig.2 Spatial variations in average days of snowless（a），light snow（b），moderate snow（c），heavy snow and above（d）and variations in average days of snowless（e），light snow（f），moderate snow（g），heavy snow and above（h）in Jilin province in winter from 1961 to 2020

从冬季降雪日数的变化趋势看（表3），无降雪日数呈减少趋势（-0.4 d／10 a），小雪日数没有明显趋势变化；中雪和大雪以上日数均呈显著增加趋势（0.3 d／10 a）（P＜0.01）。利用M-K方法对冬季降雪日数进行突变检验发现，中雪日数在1988年前后发生了气候突变，由偏少转为偏多；大雪及以上降雪日数的突变时间在2002年，突变后大雪及以上的降雪日数明显偏多。从冬季各等级降雪日数的10 a滑动均方差看，无降雪日数的均方差在20世纪90年代以后比之前偏大，均大于5 d，尤其是在2000年以后均方差大多在6 d以上；小雪日数的均方差变化不大；中雪日数的均方差在20世纪80年代中期开始变大，并呈增大趋势（0.1 d／10 a），大雪及以上日数的均方差大值区（大于0.8 d）主要在20世纪90年代到2016年，但21世纪以来有减小趋势。

表3 1961—2020年吉林省冬季降雪气候特征Table 3 Climatic characteristics of winter snowfall in Jilin province from 1961 to 2020

2.1.2 平均风力特征

风对冬季旅游的影响非常明显，在影响体感温度的同时，大风易引发吹雪，对能见度等产生影响，将降低人们进行户外运动的质量。从各等级日平均风力日数的空间分布和平均日数时间序列来看（图3），1961—2020年冬季吉林省2级以下风力的平均日数为104.9 d，以东南部通化地区最多，部分地区在140 d以上，向中西部和东部递减，以西部白城、松原和中部长春部分地区最少，为70～80 d。2～3级风力的平均日数为33.1 d，从东部向西部递增，东南部通化地区最少，西部白城、中部长春地区最多；3～5级风力的平均日数为12.6 d，以东南部通化、白山地区最少，部分地区小于5 d，向中西部和东部递增，长春和延边地区最多，可达20 d以上。5级以上风力的平均日数为0.5 d，大部分地区出现5级以上风力的日数均较少。表4给出了冬季各等级风力的变化特征，可以看出，冬季2级以下风力的平均日数呈显著增加趋势（7.3 d／10 a），而冬季2～3级、3～5级以及5级以上风力的平均日数则呈显著减少趋势（分别为-2.7 d／10 a、-4.3 d／10 a和-0.4 d／10 a）。从突变检验来看，冬季2级以下风力的日数在1985年发生增多突变；2～3级和3～5级风力的日数突变时间分别在1988年和1985年，二者均显著减少，突变后的年平均日数分别为28.6 d和6.7 d；5级以上风力整体上出现日数较少，主要出现在20世纪60—80年代，1990年以后的冬季很少出现5级以上风力。

表4 1961—2020年冬季吉林省平均风力气候值特征Table 4 Climatic characteristics of winter average wind power in Jilin province from 1961 to 2020

图3 1961—2020年冬季吉林省平均风力为2级以下（a）、2～3级（b）、3～5级（c）、5级以上（d）平均日数空间分布和2级以下（e）、2～3级（f）、3～5级（g）、5级以上（h）平均日数变化Fig.3 Spatial variations in average days of wind speed below grade 2（a），grade 2～3（b），grade 3～5（c），greater than grade 5（d），and variations in average days of wind speed below grade 2（e），grade 2～3（f），grade 3～5（g），greater than grade 5（h）in Jilin province in winter from 1961 to 2020

2.1.3 最高气温特征

冬季气温对游客体感舒适度及雪质有着重要的影响，气温较低则会让人产生不适。从旅游经济学角度，冬季吉林省旅游活动的开展基本在白天，夜间活动较少。因此，旅游活动出现的密集度与日最高气温的关联性较大［15］。

从吉林省日最高气温各等级日数的空间分布和时间序列来看（图4），1961—2020年冬季吉林省日最高气温为-12℃以上的平均日数为134.3 d，以通化、延边地区最多，部分地区多达145 d以上，向北递减，以西部松原和中部长春部分地区最少，为120 d左右。日最高气温为-16～-12℃的平均日数为12.3 d，以通化、延边地区最少，部分地区少于2 d，向北递增，以西部松原和中部长春部分地区最多，可达18 d以上。日最高气温为-20～-16℃的平均日数为3.9 d，以通化、延边地区最少，部分地区低于1 d，向北递增，以中部长春部分地区最多，可达9 d以上。日最高气温为-20℃以下的平均日数仅为0.8 d，全省大部分地区出现日最高气温为-20℃以下的日数较少。

图4 1961—2020年冬季吉林省最高气温为-12℃以上（a）、-16～-12℃（b）、-20～-16℃（c）、-20℃以下（d）平均日数空间分布和日最高气温为-12～2℃（e）、-16～-12℃（f）、-20～-16℃（g）、-20℃以下（h）平均日数变化Fig.4 Spatial variations in average days of maximum temperature greater than-12℃（a），-16 to-12℃（b），-20 to-16℃（c），and less than-20℃（d）and variations in average days of maximum temperature-12 to 2℃（e），-16 to-12℃（f），-20 to-16℃（g）and less than-20℃（h）in Jilin Province in winter from 1961 to 2020

冬季吉林省日最高气温在-12℃以上、-16～-12℃、-20～-16℃和-20℃以下的平均日数的变化趋势均不显著（表5），但-12℃以上的平均日数在1986年前后发生突变，说明吉林省气温开始变暖，这与刘实等［16］的研究结果相一致，而-16～-12℃和-20～-16℃的日最高气温平均日数在20世纪80—90年代偏少。从冬季最高气温各等级平均日数的10 a滑动均方差看，冬季最高气温各等级平均日数都是从20世纪90年代开始增大，并且其年际间波动幅度越来越大，尤其是21世纪以来，波动幅度明显增大，说明受气候变暖影响，冬季吉林省各等级的最高气温异常变化增多。

表5 1961—2020年冬季吉林省日最高气温气候值特征Table 5 Climatic characteristics of winter daily maximum temperature in Jilin province from 1961 to 2020

2.2 冬季旅游气象指数等级特征分析

2.2.1 冬季旅游气象指数的时空分布特征

从1961—2020年吉林省冬季旅游气象各等级的日数空间分布和平均日数时间序列来看（图5），吉林省冬季旅游等级为1级的平均日数为76.1 d，以通化、延边地区最多，部分地区高达100 d以上，以长春北部地区最少，在50 d以下。冬季旅游气象等级为2级的平均日数为52.5 d，以通化、延边地区较少，在45 d以下，以长春和白山地区较多，在65 d以上。冬季旅游气象等级为3级的平均日数为18.8 d，以通化、延边部分地区最少，在10 d以下，以长春部分地区最多，可达30 d以上。冬季旅游气象等级为4级的平均日数为3.7d，以西部白城、松原地区最少，低至1 d，以东南部通化、白山部分地区最多，可达6 d。

图5 1961—2020年吉林省冬季旅游气象等级为1级（a）、2级（b）、3级（c）、4级（d）平均日数空间分布和冬季旅游等级为1级（e）、2级（f）、3级（g）、4级（h）平均日数变化Fig.5 Spatial variations in average days of tourism meteorological grade of 1（a），2（b），3（c），and 4（d）and variations in average days of tourism meteorological grade of 1（e），2（f），3（g）and 4（h）in Jilin province in winter from 1961 to 2020

总体上，吉林省冬季旅游非常适宜和适宜的（等级为1～2级）的平均日数为128.6 d，占冬季总日数的85%。从空间分布看（图6a），吉林省大部分地区非常适宜和适宜的平均日数在120 d以上；从时间变化上看（图6b），平均日数呈波动增加趋势（4.1 d／10 a），尤其是1991—2020年非常适宜和适宜的平均日数为135.1 d，且大多数年份都在130 d以上（仅有5 a不足130 d）。这表明在1961—2020年的60 a间超过八成的冬季白天均适宜进行户外旅游活动，其中近五成的日数非常适宜进行户外旅游活动，尤其是气候变暖以后，适宜旅游的日数明显偏多，占冬季总日数的近九成。

图6 1961—2020年吉林省冬季旅游气象等级为1～2级平均日数的空间分布（a）和时间变化（b）Fig.6 Spatial（a）and temporal（b）variations in average days of tourism meteorological grade of 1～2 in Jilin province in winter from 1961 to 2020

从吉林省冬季各等级的气象旅游指数的逐月平均日数看，各等级的月际变化都不大，基本特点是：冬季各月1级气象旅游指数日数最多，平均为15.2 d；2级气象旅游指数日数平均为10.5 d；3级气象旅游指数日数平均为3.8 d；4级气象旅游指数日数最少，平均为0.7 d。这也反映出，从气象条件角度上看，吉林省冬季各月适宜旅游的日数月际变化不大，均占月内8成以上的日数适宜旅游出行。

2.2.2 冬季旅游气象指数的变化特征

从1961—2020年冬季吉林省旅游气象等级趋势变化可以看出（表6），旅游气象等级为1级的平均日数呈显著增加趋势（5.6 d／10 a），而旅游气象等级为2～4级的平均日数均呈减少趋势，尤其是2级和3级的平均日数显著减少，通过了信度为0.01的显著性检验，平均每10 a分别减少1.5 d和4.0 d。其中，旅游气象等级为1级的平均日数在1981年前后发生一次突变，1961—1980年平均日数为62.9 d，1981—2020年平均日数为82.6 d，突变后比突变前平均偏多19.7 d，而旅游气象等级为2级和3级的平均日数的突变时间分别在1992年和1983年，均显著减少，突变前后分别相差5.8 d和13.7 d。旅游气象等级为4级的平均日数则没有发生突变。由10 a滑动均方差可以看出，从20世纪90年代开始吉林省冬季旅游气象等级为1级和2级的波动较大，说明气候的异常变化对旅游气象等级有重要影响，需要引起重视。

表6 1961—2020年冬季吉林省旅游气象等级特征Table 6 Tourism meteorological grades in Jilin province in winter from 1961 to 2020

图7为1961—2020年吉林省冬季各等级旅游气象指数变化率的空间分布。由图7a可见，吉林省冬季旅游气象等级为1级的日数变化均呈增加趋势，吉林省中西部大部分地区增加幅度大于6 d／10 a，其中梨树、德惠、扶余、农安站增加幅度大于10 d／10 a；吉林省东部大部分地区增幅在4 d／10 a以下。吉林省冬季旅游气象等级为2级的日数变化以减少趋势为主，减少幅度为0.0～4.5 d／10 a；长春市、吉林市和延边州部分地区均呈增加的趋势，增加的幅度基本为0.0～1.5 d／10 a，降幅较增幅更大。吉林省冬季旅游气象等级为3级的各地区均呈减少的趋势，大部分地区减少幅度在3 d／10 a以上，局部地区不足2 d／10 a。吉林省冬季旅游气象等级为4级的日数变化趋势不明显，整体变化幅度为-0.5～1.9 d／10 a。

图7 1961—2020年吉林省冬季1级（a）、2级（b）、3级（c）、4级（d）旅游气象指数变化率空间分布Fig.7 Spatial variations of tourism meteorological index gradients of grade 1（a），grade 2（b），grade 3（c），and grade 4（d）in Jilin province in winter from 1961 to 2020

吉林省冬季旅游气象等级日数的年代际变化见图8，由图8可知，旅游气象等级为1级的日数呈年代际增加趋势，20世纪60年代日数最少，为55.1 d；21世纪第一个10 a日数最多，为86.3 d。旅游气象等级为2级的日数呈弱的年代际减少趋势，20世纪60—80年代，各年代的平均日数均大于55 d，从90年代以后，各年代的平均日数不到50 d；旅游气象等级为3级的日数呈逐年代际递减趋势，20世纪60年代最多，为34.8 d；21世纪第二个10 a日数最少，为11.9 d。旅游气象等级为4级的日数的年代际变化趋势不明显，除了20世纪60年代为5.9 d外，其他年代在3～4 d。

图8 1961—2020年吉林省冬季旅游气象等级日数的年代际变化Fig.8 Decadal variations in the days of tourist meteorological grade in winter in Jilin province from 1961 to 2020

由图9可见，冬季旅游气象等级为1级的日数变化可分为两个时段：在1961—1987年累积距平呈减小趋势，为偏少期；在1988—2020年累积距平呈增加趋势，为偏多期。冬季旅游气象等级为2级的日数累积距平变化趋势也分为两个时段，与1级的累积距平变化趋势相反，在1987年以前基本呈持续增加趋势，为偏多期；之后呈减少趋势，以偏少为主。冬季旅游气象等级为3级的日数累积距平变化趋势分为3个时段：在1961—1970年累积距平持续增加，这期间旅游气象等级为3级的日数偏多；在1971—1987年累积距平趋势变化不明显，说明旅游气象等级为3级的日数在均值上下波动；从1988年以后累积距平持续减少，旅游气象等级为3级的日数偏少。冬季旅游气象等级为4级的日数累积距平变化趋势分为3个时段：在1961—1970年累积距平呈增加趋势；在1971—2008年呈波动减少趋势；在2009—2020年呈弱的增加趋势。

图9 1961—2020年吉林省冬季1级（a）、2级（b）、3级（c）、4级（d）旅游气象指数累积距平变化Fig.9 Cumulative anomaly variations in tourism meteorological indices of grade 1（a），grade 2（b），grade 3（c），and grade 4（d）in Jilin province in winter from 1961 to 2020

3 结论与讨论

（1）吉林省冬季无降雪时间长，平均为122.9 d，占冬季总日数的80%以上；平均风力较小，2级以下风力的平均日数为104.9 d；日最高气温在-12℃以上的日数较多，平均日数为134.3 d。在空间分布上，冬季吉林省中西部无降雪日数较多，平均2～5级风力日数相对较多，日最高气温大于-12℃的平均日数中西部偏北地区相对较少；在吉林省东南部地区降雪日数较多，风力相对较小，日最高气温大于-12℃的平均日数较多。

（2）从变化趋势看，冬季吉林省中雪以上的日数增多，无降雪日数在20世纪90年代以后变率增大，说明降雪日数的年际变率增大，冬季降雪易出现异常偏多或偏少；风力呈减小趋势；最高气温变化趋势不显著，但从20世纪90年代开始尤其是21世纪以来，变率明显增大。降雪和最高气温的异常变化将对冬季旅游出行产生不确定性影响。

（3）吉林省冬季非常适宜（1级）旅游的平均日数为76.1 d，以通化、延边地区最多，部分地区高达100 d以上；适宜（2级）旅游的平均日数为52.5 d，以中部长春、东南部白山部分地区较多，最多可达65 d以上。不太适宜（3级）旅游和不适宜（4级）旅游的平均日数较少，分别为18.8 d和3.7 d。从年代际趋势变化和空间趋势变化看，非常适宜（1级）旅游的平均日数均呈显著增多趋势，其在1981年前后发生增多突变，突变前后相差19.7 d。

（4）从整体上看，吉林省冬季非常适宜和适宜旅游的日数占冬季总日数的85%，并呈增加趋势（4.1 d／10 a），尤其是在气候变暖背景下，1991—2020年非常适宜和适宜旅游的日数明显增多，平均可达135.1 d，占冬季总日数的近九成。但要注意的是从20世纪90年代开始受降雪和最高气温的异常变化影响，吉林省冬季旅游非常适宜和适宜旅游日数的年际变率增大，说明旅游出行气象条件在总体上进一步向好的大趋势下，异常的气候变化对冬季旅游产生不确定影响。随着旅游人数增加，旅游管理部门和景区在游客承载力规划方面要引起重视；在游客接待及应急调度管理方面，也应依据影响冬季旅游出行气象条件的这些变化特点，进行合理调整，适应新的情况，尽早考虑到可能出现的风险。同时也给气象服务部门带来一定挑战，需要对这种气象条件不稳定性以及未来气候变化对旅游的影响进行更深入的研究。