近30年乌兰察布市人体舒适度变化特征研究

韩燕 杨青 薛羽 李碧云 王泽豪

摘要 人体舒适度是衡量人们居住环境的重要指标之一，也可以帮助人们面对天气变化及时采取措施，预防疾病的发生；人体舒适度是建立在气象要素预报的基础上，能够较好地反映多数人的身体感受综合气象指标或参数。为了研究乌兰察布市近30年来人体舒适度特征，选取了乌兰察布市11个国家气象站，采用改进的人体舒适度指数计算公式，利用1981—2010年逐日观测气温、平均相对湿度和平均风速计算出人体舒适度指数，分析了乌兰察布市逐日气温、平均相对湿度和平均风速的年际和月际变化，以及各地舒适度日数的分布和舒适度的相关性。

关键词 乌兰察布市；人体舒适度；变化特征

中图分类号：TU119.4 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）04–0079-03

乌兰察布市位于内蒙古自治区中部，地处中国正北方，处于中纬度内陆地区，属于温带大陆性季风气候；四季分明，日照充足，降水集中，雨热同期；特殊的地理位置和较高的海拔高度造就了乌兰察布市风和日丽、干湿适当、体感舒适的特征，被称为“中国草原避暑之都”。乌兰察布市旅游业发展很好，市内有远古遗迹景点，还包含温泉、火山和森林草原等自然景色。因此，研究人体舒适度的变化特征对乌兰察布市具有十分重要的意义。

通过研究中国具有代表性的4座城市（北京、南京、兰州、哈尔滨）的舒适度指数，进而比较4座城市人体舒适度时间性和地域性的变化规律，可以为全国旅游开发和游客合理选择旅游城市提供参考。李玉姣等[1]通过应用温湿指数研究了不同天气条件下的温湿对室内外人体舒适度的影响；不同的环境温度变化会使人体产生相应的舒适感觉。吴兑[2]利用函数表达人体感觉的舒适程度，并建立了人体舒适度预报公式。贾海源等[3]通过各气象观测站的数据，研究了甘肃省人体舒适度地域分布特征。郭晓宁等[4]结合城市的气候变化规律，逐步构建了适合在此地生活的最佳舒适度预报方法。乔平等[5]利用对影响舒适度有关的气象要素，建立了人体舒适度预报系统，从而提高民众在生活和工作上的满意指数。还有学者基于“黄金分割率”的体感温度计算方法设计出显得体感温度计算方法、划分舒适度等级；利用REOF方法研究海南岛和山东省的人体舒适度特征[6-7]。

人体舒适度指数是指人在生活中对周边环境温度的感知情况，除了温度，一般还要结合风速和空气湿润程度观察，还有太阳辐射、着装、心情等都会影响人体舒适度。气温是判断人体舒适度的主要指标，湿度和风速是辅助指标，人体是通过自身体温调节中枢使体温维持恒定，人体体温约为36 ℃，最合适人体的环境气温是低于人体温度5 ℃左右，温度过冷或过高都会影响人体的舒适度。因此，从气象学方面来看待人体对不同温度的感知情况很有必要，也受到社会较高的关注。

1 资料与方法

1.1 资料的选取

根据乌兰察布市1981—2010年11个国家气象观测站（四子王旗、察哈尔右翼中旗、察哈尔右翼后旗、商都县、化德县、卓资县、凉城县、察哈尔右翼前旗、集宁区、兴和县、丰镇市）的日平均气温、平均相对湿度和平均风速3个要素，选择乌兰察布市11个台站覆盖全市范围，比较均匀且所选台站的气象资料较为完整。

1.2 人体舒适度级别划分

中国气象局在2000年下发了人体舒适度的标准，但由于各地气候条件的不同，不可能采取统一的计算公式。乌兰察布市属于温带大陆性季风气候，四季分明，日照充足，降水集中，雨热同期。采用以下的舒适度等级划分和等级含义（表1）：

2 结果与分析

2.1 乌兰察布市气温、相对湿度和风速的变化

2.1.1 乌兰察布市平均气温的年际变化 从图1可以看出，30年来乌兰察布市的气温每年整体变化并不大，相邻年份之间没有太大差异，最低值和最高值的平均温度仅差3 ℃。从细微层面来看，气候变暖导致乌兰察布市整体出现温度缓慢上升的趋势。

2.1.2 乌兰察布市相对湿度的年际变化

从图2可以看出，相对湿度总体上的趋势相对稳定，最高值和最低值的年平均相对湿度相差15％左右，年平均相对湿度最大值在2003年，近年來的相对湿度较前几年小，所以近年来的降水要比常年偏少很多。

2.1.3 乌兰察布市平均风速的年际变化 从图3可以看出，乌兰察布市的平均风速呈现出减弱的趋势，20世纪80年代的风速偏大，而后风速随时间递增而减小，但相较于内蒙古其他地市，乌兰察布市的风速一直较大，处于“风口区”。

2.2 舒适度的变化规律和趋势

2.2.1 舒适度的年均分布特征 根据Kssd的计算公式和表1的舒适度等级划分，可以做出舒适度的预报，将每年各个级别出现的日数逐年加以统计，求出历年均值，根据其历年均值的分布情况做了舒适度的概率分布图（图4）。可以发现，在全市的人体舒适度指数的平均各级分布日数所占比例中，主要集中在1～6之间，主要表现为寒冷到舒服（舒适度指数为1～5）的体感状态，其中寒冷指数的所占日数最多（26%）；其次是舒服的日数（25％），冷和凉的体感状态的日数各占19%，凉爽的体感状态占11%，没有热体感以上的天气，所以乌兰察布市是“避暑”的好地方。

2.2.2 舒适度的年际变化 舒适度指数划分为9个等级，由于乌兰察布市不存在热体感以上的天气，所以分析乌兰察布市代表性高的几个等级，即舒适度指数为1（寒冷）、2（冷）和5（舒服）。

（1）舒适度指数为1的日数的年际变化。舒适度指数为1，表现为寒冷的感觉，大部分人感觉很不舒服，有冻伤危险。从乌兰察布市舒适度指数为1的日数的年际变化中可以发现，30年来的日数变化不大，通常在100 d左右。但仔细观察发现存在稍微减少的趋势，目前推测这个变化趋势与全球变暖现象有关。

（2）舒适度指数为2的日数的年际变化。舒适度指数为2，表现为冷的感觉，大部分人感觉不舒服。乌兰察布市舒适度指数为2的日数多数在60～80 d，有极个别的冷日数在100 d左右，但30年来每年舒适度指数为2的日数在逐年增加，趋势线的变化呈现出缓慢上升的趋势。

（3）舒适度指数为3的日数的年际变化。舒适度指数为3，表现为凉的感觉，少部分人感觉不舒服。从图5可以看出，舒适度指数为3的日数每年的变化波动较大，多数是在70～80 d之间，有少部分日数在60 d左右，30年来总体走势基本平稳，但其趋势线有幅度较小的下降趋势，这种趋势的出现可能与全球变暖有关，温度的升高同样导致舒适度指数为3的日数逐年下降。

（4）舒适度指数为5的日数的年际变化。舒适度指数为5，在该指数下大多数人表示身体感觉很轻松。从乌兰察布市舒适度指数为5的日数的年际变化可以看出，舒适度指数为5的日数每年的波动比舒适度指数为2的幅度大，大部分是在70～110 d之间，而且能够看出30年来让人感觉舒适的日数越来越多，呈现出上升的趋势，比舒适度指数为1和2的幅度更加明显。

2.3 舒适度的年内变化

图6为乌兰察布市人在不同月份气温变化状况下感知舒适程度的变化图。从这个统计中能够明显地发现每个月份的舒适度变化都有不同，尤其是在温度低的月份，其舒适度变化的数据波动幅度较大，而冷的日数在11月和3月所占比例较大，暖和的日数只有在7月占较小比例，12个月中没有暖以上的体感日数。

2.4 乌兰察布市舒适度和温度的相关性

此次实验选择了乌兰察布市集宁区作为案例，将一年内12个月的温度与人们对温度感知的情况进行了相关对比（图7），R2=0.983，耦合度接近1，从试验结果可以发现，稳定的气温是维持人们舒适度最重要的因素。

3 结论与讨论

讨论了乌兰察布市1981—2010年气温、相对湿度和风速的年际和月际变化情况，包括人在不同季节和不同月份所感知到舒适程度的不同，结果显示：

（1）乌兰察布市30年来温度的总体幅度呈现上升趋势，月平均温度呈现单峰值型，年平均相对湿度起伏波动不大，7月的相对湿度较大，而风速的年平均幅度呈现出减少的趋势。

（2）乌兰察布市出现的各舒适度的概率不同，所占比例有所差别，其中体感为寒冷的日数所占比最大，没有出现热以上的体感日数。

（3）从舒适度的年际变化来看，30年来，寒冷日数在逐年减少，这与全球变暖有关，而冷和舒服的体感日数呈现增加的趋势，也使得乌兰察布市成为每年的避暑胜地。

（4）从年内变化来看，乌兰察布市冬季多数都处于寒冷的体感日数，夏季温度不高，大部分人觉得比较舒适。

（5）经过多层次的分析可以得出，人们日常生活中的感知舒适度与温度的变化有关，相对湿度、风速、太阳辐射及着装也会影响人们的感知舒适度。

参考文献

[1] 李玉姣，杨云洁，张滨.不同天气条件下温湿对室内外人体舒适度的影响[J].气象科技，2015，43（6）：1197-1202.

[2] 吴兑.多种人体舒适度预报公式讨论[J].气象科技，2003（6）：370-372.

[3] 贾海源，陆登荣.甘肃省人体舒适度地域分布特征研究[J].干旱气象，2010，28 （4）：449-454.

[4] 郭晓宁，李海凤，何永清.格尔木城市人体舒适度预报方法研究[J].中国西部科技，2014，13（1）：56-57.

[5] 乔平，张珺，谢祥永.邯郸市人体舒适度预报系统开发研制[J].环渤海经济瞭望，2018（5）：77-78.

[6] 林颖仪，王式功，马盼.基于REOF方法的海南岛人体舒适度特征分析[J].干旱气象，2021，39（5）：838-846.

[7] 杨成芳.山东省人体舒适度的REOF分析[J].气象科学，2006（1）：103-109.

责任编辑：黄艳飞

AbstractHuman comfort was one of the important indicators to measure peoples living environment， and it can also help people take timely measures to prevent the occurrence of diseases due to weather changes; Human comfort was a comprehensive meteorological index or parameter that can better reflect the physical feelings of most people， based on the prediction of meteorological elements. In order to study the characteristics of human comfort in Ulanqab in recent 30 years， this paper selects 11 national meteorological stations in Ulanqab， adopts the improved calculation formula of human comfort index， uses the daily observation temperature， average relative humidity and average wind speed from 1981 to 2010， calculates the human comfort index， and analyzes the annual and monthly changes of daily temperature， average relative humidity and average wind speed in Ulanqab， The distribution of comfort degree days and the correlation of comfort degree.

Key words Ulanqab City; Human body comfort; Change characteristics

作者簡介 韩燕（1999—），女，内蒙古呼和浩特人，助理工程师，主要从事天气预报研究。*通信作者：杨青（1996—），女，贵州瓮安人，助理工程师，主要从事天气预报研究。