北碚區近50年人體舒適度變化特征分析

吉 莉，李家啟 ，李 強

（重慶市北碚區氣象局，重慶 400700）

IPCC第四次氣候變化評價報告［1］指出，在最近100年（1906年－2005年）全球地表溫度上升了0.74℃。隨著全球氣候的變暖，國民經濟的快速發展，人民對生活質量要求不斷的提高，“人體舒適度指數”作為氣象部門拓展氣象服務的一項重要內容應運而生。人體舒適度指數是結合溫度、濕度、風等氣象要素對人體綜合作用，表征人體在大氣環境中舒適與否。人體舒適度指數不僅提示人們可以根據天氣的變化，來調節自身生理及適應冷暖環境，以及防范天氣冷熱突變，也便于人們了解在多變的天氣下身體的舒適程度，預防由某些天氣造成的人體不舒適而導致的疾病等。

國內關于人體舒適度指數的研究主要是從20世紀90年代開始，如：李秋、錢妙芬等應用于旅游氣候資源評價以及人體舒適度區域特征研究［2－4］；陳雪等認為城市溫度的增加對城市中居民的居住感受和生活也產生了很大影響，熱不舒適日數增多，冷不舒適日數減少，高溫現象加劇［5－9］；劉文平、于庚康［10－11］分析氣象因子與人體舒適度指數關系等研究。但是目前關于重慶地區的人體舒適度研究較少，本文主要是在宜居北碚的大背景下對北碚區近50年的人體舒適度進行分析研究，為北碚區委區府打造“宜居北碚”提供科學依據，為人們的生活提供參考。

1 資料來源和方法

1.1 資料來源

通過對北碚地區的（1961～2010年）的氣溫、濕度、風速等氣候資料分析。

1.2 方法

在進行統計分析時，所用方法主要為氣象中常用的數理統計、小波分析、EOF分析等方法。根據重慶的氣候特點，選取3～5月代表春季，6～8月代表夏季，9～11月代表秋季，12月至翌年2月代表冬季。利用線性擬合方法對人體舒適度指數進行年、季趨勢變化分析；運用 Mann－Kendal突變檢驗對年、季的舒適天數進行突變檢驗。人體舒適度指數的公式采用文獻［11］，舒適度等級劃分則按照中國氣象局規定的統一標準，采用9級分類法（見表1）。級別的絕對值越大，則人感覺越不舒適；越小，則人感覺越舒適。

式中t為溫度（單位：℃），Rh為濕度（單位：%），v為風速（單位：m／s）。

表1 人體舒適度指數等級劃分

2 舒適度指數變化特征分析

2.1 舒適度指數變化趨勢分析

對1961～2010年人體舒適度指數進行統計分析，繪制年、季人體舒適度指數趨勢變化圖（圖1），并求解其一元回歸方程（表2）。

圖1 北碚舒適度指數逐年（季）變化圖

由圖1可知，近50年來，北碚年、季人體舒適度指數隨時間呈現線性增加趨勢。由表2給出的統計結果看，平均增長率為0.45／10 a，人體舒適度指數增加了2.24／a，通過了α＝0.001的顯著性檢驗。從各季節變化趨勢來看，都呈現了不同程度的增長趨勢。其中秋季增長幅度最大，達0.8／10 a，其次是春、冬兩季，增長幅度達0.36／10 a、0.34／10 a，通過α＝0.10的顯著性檢驗，但未通過α＝0.05顯著性檢驗。夏季增長幅度最小為0.25／10 a，未通過顯著性檢驗。

表2 1961－2010年年、季人體舒適度指數線性擬合方程及相關系數

2.2 北碚舒適度指數月分析

根據表1人體舒適度指數等級劃分表，得出北碚氣候舒適度逐月分布圖（圖2）。

圖2 北碚氣候舒適度逐月分布

由圖2可知，北碚氣候舒適度1月為－3級，人體感覺冷；2月，12月為－2級，人體感覺“涼”；3月、11月－1級，人體感覺“涼爽”；4月、10月0級，人體感覺舒適；5月、9月1級，溫暖；6月2級，“熱”；7月、8月3級，“炎熱”。其中1月指數為最小值，7月、8月達到舒適度指數的最大值，為最不舒適的時期，3月、4月、5月、9月、10月、11月6個月具有最舒適的氣候。

2.3 舒適天數變化趨勢突變檢驗

利用Mann－Kendal方法檢驗1961～2010年全年舒適度天數及季節舒適度天數序列的突變狀況。圖中平滑實線為人體舒適天數的順序統計曲線（UF），虛線為人體舒適天數的逆序統計曲線（UB），并給出顯著性水平：α＝0.05，信度線為＋（－）2.00（2條直線）。若平滑實線或虛線的值大于0，則表明序列呈增加趨勢，小于0則表明呈減少趨勢。當他們超過信度線則表明趨勢明顯。如兩條統計線在信度線之間出現交匯點，則交點對應的時刻為突變開始時間。在圖3 a中，年人體舒適度天數第1次突變在1985年，突變趨勢為減少趨勢，但到了1986年表現為略有增加趨勢。第2次突變在1989年。

在圖3 b、3 e中，在信度線內存在多個交點，說明春季和冬季人體舒適度天數存在明顯的突變現象。其中春季第1次突變在1968年，突變趨勢為減少趨勢；第2次突變在1971年，呈增加趨勢；20世紀80年代和21世紀初為突變發生比較頻繁的時期。由UF曲線可見，北碚地區春季人體舒適天數在20世紀70年代開始一直呈增加趨勢，80年代開始人體舒適天數呈明顯的減少趨勢，80年代末到90年代初出現了短暫的增加趨勢之后就又呈明顯的減少趨勢。冬季的突變點主要在20世紀60年代及21世紀初，特別是2006年后冬季人體舒適度天數呈增加趨勢，由于UF曲線未超過2.00線，因此這種增加趨勢未通過α＝0.05的顯著性檢驗，增加趨勢不明顯。

在圖3 c、3 d中，北碚夏季人體舒適天數在20世紀60年中期增加趨勢明顯超過了信度線，之后就呈減少趨勢，到70年代初期又再次呈增加趨勢，直到1983年達到峰值之后就呈減少趨勢；北碚夏季、秋季人體舒適天數突變點主要是出現在21世紀初。

2.4 人體舒適度指數影響因子相關性分析

圖3 1961－2010年人體舒適度天數M－K檢驗

由于氣溫、濕度、風速與人體舒適度指數存在顯著的相關關系，而且各個影響因子之間還存在著相互作用的關系。因此，對人體舒適度指數的相關因子進行相關系數的分析。通過表3可知，人體舒適度指數與氣溫存在顯著的正相關關系（通過了0.01檢驗）與風、濕度存在負相關關系，其中與風的相關系數通過了0.01檢驗。這就說明了氣溫對人體舒適度指數的正影響最大，濕度和風速對人體舒適度指數的最終影響是通過氣溫起負作用。與文獻［10］通過通徑分析法的結果一致。

表3 人體舒適度指數與各個因子的相關系數

3 結論

利用北碚近50年來的逐日氣象資料，對北碚地區人體舒適度指數進行了趨勢變化分析，研究結果表明：

（1）1961～2010年，北碚地區年人體舒適度指數呈現顯著的上升趨勢，線性趨勢達到了2.24／a，通過了0.001的顯著性檢驗。4個季節都呈現了不同程度的增長趨勢，其中秋季增長幅度最大，達0.8／10 a，其次是春、冬兩季，增長幅度達0.36／10 a，0.34／10 a，夏季增長幅度最小為0.25／10 a，除秋季通過了0.05的顯著性檢驗，其他季節均未通過顯著性檢驗。

（2）結合人體舒適度指數計算公式及指數標準劃分得出北碚3～5月，9～11月為舒適季節。

（3）利用 Mann－Kendal方法檢驗1961～2010年全年舒適度天數及季節舒適度天數序列的突變狀況。年、四季人體舒適度天數突變趨勢為減少趨勢，其中春季和冬季人體舒適度天數存在明顯的突變現象 ，但未通過信度檢驗。北碚夏季、秋季人體舒適天數突變點主要是出現在21世紀初。

（4）人體舒適度指數與氣溫存在顯著的正相關關系，與風速、濕度存在負相關關系。氣溫對人體舒適度指數的正影響最大，濕度和風速對人體舒適度指數的最終影響是通過氣溫起負作用。

［1］IPCC.政府間氣候變化專門委員會第四次評估報告［R］.日內瓦 ：IPCC，2007.

［2］李 秋，仲桂清.環渤海地區旅游氣候資源評價［J］.干旱區資源與環境，2005，19（2）：149－153.

［3］錢妙芬，葉 梅.旅游氣候宜人度評價方法研究［J］.成都氣象學院學報，1996，11（3）：128－134.

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［10］劉文平，劉月麗，安 煒，等.山西省近48a來人體舒適度變化分析［J］.干旱區資源與環境，2010，25（3）92－95.

［11］于庚康，徐 敏，于 堃，等.近30年江蘇人體舒適度指數變化特征分析［J］.氣象，2011，37（9）：1 145－1 150.