WBGT 指標(biāo)在開(kāi)平旅游舒適度評(píng)價(jià)的應(yīng)用初探

徐衛(wèi)星，王 成，陳 思，郭 光

（1.開(kāi)平市氣象局,廣東 開(kāi)平 529300；2.惠東縣氣象局, 廣東 惠東 516001；3.斗門區(qū)氣象局, 廣東 珠海 519100）

1 引言

隨著人民生活水平的提高， 出行旅游人次越來(lái)越多，旅游給開(kāi)平市帶來(lái)的收入也逐年增長(zhǎng)。2017年開(kāi)平市人民政府辦公室印發(fā)了 《關(guān)于印發(fā)開(kāi)平市進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)家全域旅游示范區(qū)創(chuàng)建工作方案的通知》，表明旅游業(yè)已成為開(kāi)平市未來(lái)大力發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。 因此，科學(xué)分析開(kāi)平市旅游氣候資源，確定合理的旅游舒適度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。 目前使用比較廣泛的標(biāo)準(zhǔn)為 《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB/T 27963-2011），該標(biāo)準(zhǔn)適用于全國(guó)范圍人居環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)，如劉金利等[1]使用該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)珠海人居環(huán)境進(jìn)行了特征分析。 而針對(duì)旅游舒適度資源的分析，目前還沒(méi)有國(guó)標(biāo)可參考，但大多學(xué)者[2-5]使用GB/T 27963-2011 標(biāo)準(zhǔn)中的溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)等進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

開(kāi)平市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)， 冬季年平均日數(shù)僅5 d，夏季年平均日數(shù)長(zhǎng)達(dá)212 d[6]。溫濕指數(shù)、風(fēng)效指數(shù)的計(jì)算僅涉及氣溫、濕度、風(fēng)速及日照要素，而實(shí)際旅游活動(dòng)中， 戶外人群的舒適度體感會(huì)直接受到太陽(yáng)輻射的影響， 且開(kāi)平是比較典型的夏季型旅游區(qū)， 太陽(yáng)輻射因素顯然是舒適度評(píng)價(jià)中不可或缺的項(xiàng)。為此，本文引入含有太陽(yáng)輻射照度的WBGT 指標(biāo)， 嘗試分析該指標(biāo)在開(kāi)平旅游舒適度評(píng)價(jià)中的可行性。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)

本文使用的氣象觀測(cè)資料來(lái)自開(kāi)平國(guó)家氣象觀測(cè)站的逐小時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2 方法

2.2.1 WBGT 指標(biāo)

Yaglou 和Minaed 為研究軍事訓(xùn)練中的熱傷亡，修正有效溫度CET 提出了WBGT 指標(biāo)[7]。 目前，該指標(biāo)已通過(guò)ISO7243 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證[8]。

WBGT=0.7Ts+0.2Tg+0.1Ta （有太陽(yáng)輻射）

或：WBGT=0.7Ts+0.3Tg （無(wú)太陽(yáng)輻射）

其中，Ts 為空氣自然濕球溫度；Tg 為黑球溫度；Ta 為空氣干球溫度。由于黑球溫度測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，不易計(jì)算，本文采用張磊等[9]簡(jiǎn)化后的WBGT 計(jì)算公式：

其中，Ta 為空氣干球溫度；RH 為相對(duì)濕度；SR為總太陽(yáng)輻射照度。 WBGT 舒適度分級(jí)（GB/T 17244-1998）見(jiàn)表1。

表1 WBGT 指數(shù)的舒適度分級(jí)表

由于開(kāi)平國(guó)家站無(wú)總太陽(yáng)輻射照度采集儀器，采用尚凱峰等[10]利用地表溫度對(duì)太陽(yáng)輻射照度的擬合公式，該公式的決定系數(shù)R2均在0.972 以上，能比較真實(shí)地反映平均日內(nèi)太陽(yáng)輻射與地表溫度的隨動(dòng)性變化規(guī)律：

公式（1）、（2）分別為上午、下午時(shí)段地表溫度與太陽(yáng)輻射關(guān)系式。其中ts·τ，為任意時(shí)刻地表溫度(℃)；Iτ為任意時(shí)刻太陽(yáng)輻射照度(W/m2)；a、b、c 為擬合常量，詳細(xì)數(shù)值見(jiàn)表2。

表2 地表溫度與太陽(yáng)輻射關(guān)系式參數(shù)

由于該關(guān)系式僅適用于夏季地表溫度與太陽(yáng)輻射的擬合，且必須為晴天，因此后文僅針對(duì)夏季晴天進(jìn)行分析。

2.2.2 溫濕指數(shù)

《人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)》（GB/T 27963-2011）規(guī)定了人居環(huán)境氣候舒適度的術(shù)語(yǔ)、等級(jí)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法， 適用于全國(guó)范圍人居環(huán)境氣候舒適度評(píng)價(jià)， 其中設(shè)置的溫濕指數(shù)和風(fēng)效指數(shù)也常常用于旅游舒適度評(píng)價(jià)。 當(dāng)兩種指數(shù)不一致時(shí)，冬半年使用風(fēng)效指數(shù)；夏半年使用溫濕指數(shù)。 本文僅適用溫濕指數(shù)：

其中，I 為溫濕指數(shù)， 保留1 位小數(shù)；T 為某一時(shí)刻平均溫度，單位為攝氏度（℃）；RH 為某一評(píng)價(jià)時(shí)段平均空氣相對(duì)濕度（%）。溫濕指數(shù)舒適度分級(jí)見(jiàn)表3。

表3 溫濕指數(shù)的舒適度分級(jí)表

2.2.3 指標(biāo)評(píng)價(jià)辦法

由6 名旅游業(yè)從業(yè)者、2 名醫(yī)務(wù)工作者、6 名氣象專家、5 名市民代表組成評(píng)價(jià)小組， 對(duì)旅游舒適度評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 典型個(gè)例分析

3.1 個(gè)例樣本的選取

本文選取開(kāi)平市2017年符合地表溫度與太陽(yáng)輻射關(guān)系式（公式1、2）應(yīng)用條件的13 個(gè)個(gè)例（表4）作為舒適度評(píng)價(jià)的樣本。

表4 典型個(gè)例表

3.2 WBGT 指標(biāo)及溫濕指數(shù)的分布特征

圖1 為WBGT 指標(biāo)及太陽(yáng)輻射照度平均值在各時(shí)次的分布。 可見(jiàn)，WBGT 指標(biāo)及太陽(yáng)輻射照度均大致呈現(xiàn)出“單峰”型分布，峰值均出現(xiàn)在12 時(shí)，即早晨、傍晚數(shù)值相對(duì)較低，午間數(shù)值相對(duì)較高，且二者增減趨勢(shì)有較好的對(duì)應(yīng)，大致呈同位相的關(guān)系。

圖1 WBGT 指標(biāo)及太陽(yáng)輻射照度平均值在各時(shí)次的分布

圖2 為溫濕指數(shù)及溫度、 空氣相對(duì)濕度平均值在各時(shí)次的分布。 可見(jiàn)，溫濕指數(shù)及溫度均大致呈現(xiàn)出“單峰”型分布，峰值均出現(xiàn)在15 時(shí)，早晨數(shù)值較低，午間及午后表現(xiàn)為較高數(shù)值，傍晚數(shù)值有少許回落；而相對(duì)濕度為“單谷”型分布，谷值出現(xiàn)在14 時(shí)，早晨數(shù)值較高，午間及后期均較低；其中，溫濕指數(shù)與溫度表現(xiàn)為同位相關(guān)系， 而與相對(duì)濕度表現(xiàn)為反位相關(guān)系。

圖2 溫濕指數(shù)及溫度、空氣相對(duì)濕度平均值在各時(shí)次的分布

3.3 不同判定標(biāo)準(zhǔn)下舒適度等級(jí)分布特征

圖3 為基于WBGT 指標(biāo)判定的舒適度等級(jí)在各時(shí)次的分布。 可見(jiàn)， 在WBGT 指標(biāo)下， 不舒適等級(jí)（熱、較熱）集中分布在11-15 時(shí)，其中13 時(shí)出現(xiàn)“較熱”1 次。 而在溫濕指數(shù)判定標(biāo)準(zhǔn)下（圖4），不舒適等級(jí)（熱、悶熱）在各時(shí)次均有所表現(xiàn)，且多出現(xiàn)在10-18 時(shí)。

圖3 基于WBGT 指標(biāo)判定的舒適度等級(jí)在各時(shí)次的分布

圖4 基于溫濕指數(shù)判定的舒適度等級(jí)在各時(shí)次的分布

可見(jiàn)，兩種不同的判定標(biāo)準(zhǔn)下，舒適等級(jí)的判定并不一致。 其中， 溫濕指數(shù)較WBGT 指標(biāo)表現(xiàn)的更“嚴(yán)苛”，即溫濕指數(shù)判定標(biāo)準(zhǔn)下，“舒適”等級(jí)僅為總樣本的2.8%，而WBGT 指標(biāo)下為88.8%。

4 判定指標(biāo)的優(yōu)化

從兩種指標(biāo)/指數(shù)的影響因子構(gòu)成來(lái)看， 由于開(kāi)平屬于明顯的夏季型旅游區(qū)，僅考慮溫度、濕度對(duì)人體舒適度體感的影響顯然不妥， 太陽(yáng)輻射對(duì)旅游人群的直接影響不可忽視。 因此，選擇綜合多種影響因子的WBGT 指標(biāo)，既能客觀評(píng)價(jià)游客所處的熱環(huán)境，又能評(píng)價(jià)旅游本人的熱感受， 擺脫了溫濕指數(shù)依據(jù)單一氣溫、濕度等氣象參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)熱舒適度的不足，使評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)更完善， 更實(shí)用。 但為合理應(yīng)用WBGT 指標(biāo)， 有必要對(duì)該指標(biāo)下舒適度判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

目前，日本、澳大利亞等國(guó)家已將WBGT 標(biāo)準(zhǔn)引入體育賽事的熱環(huán)境評(píng)價(jià)[11]。如日本體育運(yùn)動(dòng)協(xié)會(huì)為預(yù)防中暑給出的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，其安全標(biāo)準(zhǔn)為WBGT＜21℃， 顯然與GB/T 17244-1998 中的舒適標(biāo)準(zhǔn)（WBGT≤30 ℃）有較大差異。國(guó)際馬聯(lián)也根據(jù)WBGT指數(shù)對(duì)馬匹影響程度進(jìn)行了分級(jí)， 其安全標(biāo)準(zhǔn)為WBGT＜28 ℃。

由于旅游行為較體育活動(dòng)的新陳代謝產(chǎn)熱量明顯偏低[12]，同時(shí)結(jié)合陳睿智等[13]的研究， 將WBGT 指標(biāo)的判定閾值適當(dāng)上調(diào)， 作為開(kāi)平市旅游舒適度判定依據(jù)， 并對(duì)游客及景點(diǎn)管理方提出相關(guān)意見(jiàn) （表5）。

表5 優(yōu)化后的WBGT 指數(shù)舒適等級(jí)劃分表

5 新指標(biāo)的應(yīng)用評(píng)價(jià)

如圖5 為基于新指標(biāo)判定的舒適度等級(jí)在各時(shí)次的占比分布。 可見(jiàn)，在新指標(biāo)判定標(biāo)準(zhǔn)下，“舒適”等級(jí)占總樣本的23%，明顯低于原標(biāo)準(zhǔn)的88.8%，但高于溫濕指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的2.8%。 其他非“舒適”等級(jí)比重中，“尚可”為35%、“注意”為31%、“小心”為10%、“警告”為1%。

圖5 基于新指標(biāo)判定的舒適度等級(jí)在各時(shí)次的占比分布

為使新指標(biāo)的評(píng)價(jià)可信， 特邀請(qǐng)旅游從業(yè)者、醫(yī)務(wù)人員、氣象專家、市民代表等共計(jì)19 人組成評(píng)價(jià)小組，對(duì)上述樣本新的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)定。 其中14 人認(rèn)為“新標(biāo)準(zhǔn)基本可行且優(yōu)于GB/T 27963-2011 標(biāo)準(zhǔn)”，5 人認(rèn)為“難以評(píng)價(jià)”。另外，評(píng)價(jià)小組全體人員均認(rèn)為有必要進(jìn)行盲測(cè)問(wèn)卷調(diào)查，以確定其合理性。

6 結(jié)論

（1）受太陽(yáng)輻射照度因子影響，WBGT 指標(biāo)表現(xiàn)為“單峰”型日變化特征，峰值出現(xiàn)在12 時(shí)，早晨、傍晚指標(biāo)值較低，午間較高。

（2）目前使用較廣泛的GB/T 27963-2011 標(biāo)準(zhǔn)下，“舒適”等級(jí)僅占總樣本的2.8%；而GB/T 17244-1998 標(biāo)準(zhǔn)下，“舒適”占比達(dá)88.8%。 二者的評(píng)價(jià)結(jié)果有極大差異。

（3）使用優(yōu)化后的WBGT 指標(biāo)對(duì)旅游舒適度進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)小組認(rèn)為“新標(biāo)準(zhǔn)基本可行且優(yōu)于GB/T 27963-2011 標(biāo)準(zhǔn)”的占比為74%，且新標(biāo)準(zhǔn)有必要進(jìn)行盲測(cè)問(wèn)卷調(diào)查，以確定其合理性。