秦皇島市體感溫度預報方法初探

劉冰玉 靳甜甜 沈鹿鳴 張晨宇

摘要 根據秦皇島市2000—2020年常規氣象觀測數據，利用氣象學和統計學方法，分析氣溫、相對濕度、著裝、輻射、風速等因子對體感溫度的影響，結合秦皇島市氣候特點，對體感溫度計算經驗公式進行本地化修正，得到計算公式。

關鍵詞 體感溫度;臨界相對濕度;輻射;氣候

中圖分類號：P457 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）07–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.07.022

Preliminary Study on Prediction Method of Somatosensory Temperature in Qinhuangdao City

LIU Bing-yu et al （Qinhuangdao Meteorological Bureau， Qinhuangdao， Hebei 060001）

Abstract According to the conventional meteorological observation data of Qinhuangdao city from 2000 to 2020， using meteorological and statistical methods， through the analysis of temperature， relative humidity， clothing， radiation， wind speed and other factors on the somatosensory temperature， combined with the climate characteristics of Qinhuangdao City， the empirical formula of somatosensory temperature calculation was locally modified， and the calculation formula was obtained.

Key words Somatosensory temperature; Critical relative humidity; Radiation; Climate

體感溫度與氣溫相比更能準確地反映人們的冷熱感覺以及地區多年的氣候舒適性。秦皇島市作為全國著名r 海濱城市，在消暑納涼、度假養生方面全國聞名，而體感溫度適宜的時期，舒適度較高，人們身心舒適愉悅，對旅游景區的滿意度會大大提高。體感溫度預報是對秦皇島市常規氣溫預報的有益補充，對預報服務有很大的幫助。

利用2000—2020年氣象常規觀測資料，通過對周圍人群進行體感溫度樣本調查，找到影響體感溫度的因素并分析其影響，然后對經驗公式進行訂正，得到本化公式，用于計算每日體感溫度。

1 秦皇島市氣候特征

秦皇島市地處河北省東北部，位于燕山山脈東段丘陵地區與山前平原地帶，地勢北高南低，形成北部山區-低山丘陵區-山間盆地區-沖積平原區-沿海區，屬于暖溫帶半濕潤季風型氣候。因毗鄰海洋，受海洋影響較大，氣候比較溫和，春季少雨干燥，夏季溫熱無酷暑，秋季涼爽多晴天，冬季漫長無嚴寒。

與南方城市居民相比，秦皇島市居民對寒冷的耐受能力較強，而對炎熱天氣的耐受能力較差;在海風影響時，存在明顯的溫帶海洋氣候特征，如風速較大時，即使溫度較高，也感覺涼爽，但如果濕度較大，則感覺悶熱;冬季風速較小時，溫度較低，但由于太陽輻射原因也感覺不太寒冷，而在無風時，人們感覺到的溫度就要比實際氣溫高一些。但在實際計算體感溫度時，溫度、濕度、風、太陽輻射等都是應該考慮的因素。

2 體感溫度經驗計算公式

北京市氣象局呂偉林[1]1997年提出了在僅考慮氣象條件影響時的體感溫度經驗計算公式，經過20年各地氣象局及氣象專家的驗證，證明此公式有效可用。公式表達如下：

其中，Tg為體感溫度，Ta為氣溫，Tu為空氣相對濕度修正項，Tr為太陽輻射修正項，Tv為風速修正項。

3 體感溫度預報公式本地化修正

3.1 氣溫對體感溫度的影響

氣溫是影響人體舒適度最重要的氣象要素，一般來說，人體的熱平衡狀況除了著裝影響外，主要與人體周圍環境溫度的變化有關，環境溫度越低，人體熱損失速度越快，感覺也越冷[2]。研究中選用預報氣溫進行體感溫度的預報計算，得到預報時刻的體感溫度。

3.2 相對濕度對體感溫度的影響及修正

在研究體感溫度中相對濕度的影響時，根據前人經驗，引入一個“臨界相對濕度”的概念，將其定義靜風、非太陽直射條件下體感溫度等于氣溫時的相對濕度。

臨界相對濕度的經驗公式表達如下：

目前，空氣相對濕度修正項有多種計算表征方法，考慮到冬季與夏季對相對濕度的不同，最適宜溫度選取的是溫帶地區人體最舒適的25℃，其表達式為：

式中，u為空氣相對濕度。通過計算發現：氣溫高于25℃后，相對濕度偏高時，修正值為正，偏低則為負;氣溫低于25℃則相反，在高溫和低溫季節，相對濕度對體感溫度的影響更大。例如，氣溫35℃時，不同相對濕度條件下，體感溫度可相差6℃左右。

3.3 輻射作用對體感溫度的影響及修正

太陽輻射對體感溫度的影響可表現在對人體的直接加熱作用，由于反射或折射等表現出的間接加熱作用，但考慮到現實計算原因，本修正項僅考慮直接加熱作用，在同樣溫度情況下，太陽輻射越強，人體感覺越熱[3-5]。

著裝可以改變溫度、風、輻射等環境條件對人體的影響，同樣的風速、太陽輻射對不同顏色的著裝者產生的影響不同。輻射作用對體感溫度的修正選擇與著裝、云量和日光照射有關的公式：

Tr=0.42Ca（1-0.9Mc）Ia

式中，Ca為外衣對輻射的吸收能力，Mc為云量系數，Ia為輻射增溫系數。

Ca表現為外衣顏色越深，吸收輻射能力越強，體感溫度越高。Ca的取值一般與地域差異有關，但不同人對衣著顏色愛好各異，劃分太細并不利于實際計算。因此，從夏季多數人衣著顏色偏淺、冬季多數人衣著顏色偏深這一特點考慮，夏半年（5—10月）Ca定為0.2，冬半年（11—4月）Ca定為0.6。

Mc為云量系數，云量越多，輻射增溫越弱，一般晴天（0成云）定為0，少云（1～4成云）定為0.3，多云（5～8成云）定為0.7，陰天（9～10成云）定為1。

Ia的經驗計算表達為，在夏半年（5—10月）Ia=25（sin h1+sin h2），冬半年（11—4月）Ia=13.3（sin h1+sin h2），其中，h1為預報日太陽高度角最大值，h2為預報時刻的太陽高度角。太陽高度角公式為h=90°-|φ-δ|，其中φ為觀測點緯度，δ為太陽直射點緯度。當正午時，太陽直射點緯度可根據太陽赤緯表格查詢得知，而其他時間的太陽高度角可根據sin h2=sin δ·sin φ+cos δ·cos φ·cos ω計算。式中，h2為預報時刻的太陽高度角，φ為觀測點緯度，δ為太陽直射點緯度，ω為太陽時角，以當地正午為0°，上午為負，每小時-15°，下午為正，每小時+15°。因秦皇島距離北京較近，整年的正午時間基本在12點加減15 min，所以為了計算逐小時的太陽高度角，太陽時角0°默認為正午12∶00，以上述兩個公式計算出逐日逐小時太陽高度角。

3.4 風速對體感溫度的影響及修正

風速決定人體的對流散熱，并影響空氣的蒸發力，從而間接影響儲熱的散熱效率。一般人體皮膚周圍空氣的蒸發力與風速成正比，與空氣相對濕度成反比。有些人認為秦皇島市刮東風、北風、東北風時有降溫作用，刮南風、偏南風時有增溫作用。這種想法是錯誤的，其實主要是因為東風、北風、東北風常常是因冷空氣影響形成的風向，伴隨著濕度減小;南風、偏南風通常是因為暖平流北上造成，通常伴隨濕度的增加，所以造成這樣的誤區。綜上可知，風的修正項與風力有關，與風向無關。

秦皇島市季風盛行，地貌復雜，所以統計了本地區大風數據（表1）。由數據可知，本市國家站大風出現日數較少，年平均在1～2次，風速數值上冬春高夏秋低，冬春季節受冷空氣影響易出現大風天氣，風速最大值和最小值變幅較大，沿海地區風速高于內陸。

風速修正項計算公式為：

式中，Ta為氣溫，u為相對濕度，v為風速。

根據此公式計算可知，氣溫越低，風速的降溫作用越大;氣溫低于0℃，空氣濕度越高，風速的降溫作用越大;氣溫高于0℃，空氣相對濕度越高，風速的降溫作用越少;氣溫達到35℃時，風速可達到增溫作用。

3.5 其他因素對體感溫度的影響

城市建筑熱輻射對體感溫度也會產生一定的影響，夏季晴天高溫時，由水泥、磚瓦等材料構筑的建設，在陽光的照射下產生的熱輻射使體感溫度升高，城市建筑規模越大、氣溫越高，體感溫度上升的越明顯。植被覆蓋對體感溫度也會產生一定的影響，植被覆蓋率較高且高度超過人體高度時，由于植被本身遮擋太陽輻射，減少輻射增溫，體感溫度有所下降，植被覆蓋率越高、植被高度越高，其影響就越明顯。其他方面例如室內陽面背陽面、身體狀況是否健康、交通工具等都是影響體感溫度的因素，但在計算時都應忽略。

4 小結

體感溫度研究受實驗條件影響，主要應用的都是經驗公式，因計算局限，很多因素如生活環境氣候條件、交通工具等并未體現在公式中。體感溫度是一種主觀感覺，每個人對溫度的感覺不同，就會有不同的結論。

參考文獻

[1] 呂偉林.體感溫度及其計算方法[J].北京氣象，1997（4）：23–25.

[2] 張書余.醫療氣象預報基礎[M].北京：氣象出版社，1998.

[3] 孫鳳華，班顯秀，齊麗麗.“體感”溫度計算方法[J].氣象科技，2002，30（5）：282–303.

[4] 孫銀川，王惠琴.銀川市體感溫度分析和預報方法的研究[J].寧夏工程技術.2005，4（3）：221–224.

[5] 陳莉，張海東，王承偉，等.體感溫度客觀分析方法研究[J].成都信息工程學院學報，2009，24（3）：279–284.

責任編輯：黃艷飛