基于FAHP的湖南省旅游氣候舒適度評價分析

鄧 玲，李學(xué)敏，江滌非，賈海鷹，陶 文

1.湖南省氣象服務(wù)中心，湖南長沙 410118；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點實驗室，湖南長沙 410118

氣候是重要的旅游資源，適宜的氣候可以為旅游活動提供良好的條件，而惡劣的氣候條件則會制約人們的旅游行為。對旅游地的氣候舒適性進行定量評價，可以有效指導(dǎo)游客在適當?shù)臅r間選擇合適的旅游目的地，以獲得滿意的旅游體驗和享受。關(guān)于氣候舒適度定量評價，國外學(xué)者早期的代表性研究有Terjung[1]提出的氣候舒適性指數(shù) (CI)。Oliver[2]在暴露實驗的基礎(chǔ)上提出的溫濕指數(shù)（THI)和風寒指數(shù)(WCI)數(shù)量表。Freitas提出了著衣指數(shù)用于研究人們通過穿衣厚度改變氣候帶來的不適性[3]。進入20世紀80年代末期，國內(nèi)學(xué)者在引用上述方法進行定量評價的基礎(chǔ)上，嘗試建立適用于中國的氣候舒適度評價方法，并對國內(nèi)的一些地方進行評價分析。廖善剛[4]提出了綜合舒適度指標來評價福建省旅游氣候舒適度；馬麗君[5]基于溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)和著衣指數(shù)，構(gòu)建了氣候舒適度綜合評價模型；王洪橋等[6]采用風寒指數(shù)、舒適度指數(shù)、著裝指數(shù)等指標，利用偏離度模型和模糊綜合評價法對吉林省旅游氣候舒適度進行時空差異分析；劉海洋等[7]利用溫濕指數(shù)和風寒指數(shù)，構(gòu)建了旅游氣候舒適指數(shù)（DCI）模型，專門用于評價沙漠地區(qū)的旅游氣候舒適度；王勝[8]、盧珊[9]等綜合考慮氣溫、風速和相對濕度等氣象因子構(gòu)建了氣候舒適度指數(shù)模型，對安徽、陜西兩省的氣候舒適度進行綜合區(qū)劃和評價；陶生才等[10]綜合運用溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)和人體舒適度指數(shù)，構(gòu)建旅游氣候舒適度綜合指數(shù)模型，評估了敦煌旅游氣候舒適期起止時間和期間天數(shù)。

湖南省位于長江中游地區(qū)，是熱帶海洋氣團和極地大陸氣團交替控制與互相角逐交綏的地帶，屬于季風氣候區(qū)。湖南地勢屬于云貴高原向湘南丘陵和南嶺山地向江漢平原的過渡地帶，境內(nèi)東、南、西三面環(huán)山。特殊的地理位置和地形地貌決定了湖南氣候的多樣性[11]。評價分析湖南省旅游氣候舒適度的時空分布特征對游客選擇適宜的目的地和時間段具有重要的指導(dǎo)價值。本研究利用湖南省96個氣象觀測站1980—2010年近30年基本氣候資料,運用溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)、人體舒適度指數(shù)，采用模糊層次分析法（FAHP）確定各氣候舒適度評價指數(shù)的權(quán)重，構(gòu)建了氣候舒適度綜合評價指數(shù)模型。運用綜合評價指數(shù)和GIS空間分析技術(shù)對湖南省氣候舒適度時空分布特征進行評價分析，旨在為湖南省人居環(huán)境、旅游資源的合理開發(fā)利用和開展生態(tài)旅游氣象服務(wù)提供科學(xué)的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣象資料采用湖南省96個國家氣象站30年(1981—2010年)地面氣候整編資料（湖南省氣象信息中心提供），包括逐月的平均氣溫、平均相對濕度、平均風速、日照時數(shù)、月均最高氣溫、月均最低氣溫等資料。數(shù)字高程地圖（DEM）分辨率90 m×90 m,研究區(qū)域和站點見圖1。

圖1 湖南省地形及氣象站點分布

1.2 研究方法

對 溫 濕 指 數(shù)（THI）、風 效指 數(shù)(WCI)、著衣指數(shù)(ICL)和人體舒適度指數(shù)(HCL)4個氣候舒適指數(shù)進行分級評價，然后采用模糊層次分析法（FAHP）確定各氣候舒適度指數(shù)的權(quán)重，構(gòu)建氣候舒適度綜合指數(shù)模型，通過計算1981—2010年湖南省的月、季、年旅游氣候舒適度綜合指數(shù)，并運用ArcGIS空間分析技術(shù)對湖南省氣候舒適度時空分布特征進行分析評價。

1.2.1 氣候舒適指數(shù)評價方法 溫濕指數(shù)是旅游氣候舒適度一項重要的評判指標，是人體氣候感知的第一指標。溫濕指數(shù)由氣溫和相對濕度2個氣象要素構(gòu)成，反映人體和周圍環(huán)境間進行熱交換的水平。計算公式為：

式（1）中，THI為溫濕指數(shù)，t為氣溫（℃），f為相對濕度（%）。

風效指數(shù)是由風寒指數(shù)發(fā)展而來的，反映在寒冷環(huán)境下，氣溫與風速通過對人體散熱的作用而影響人體的舒適感。相比風寒指數(shù)，風效指數(shù)新引入了太陽輻射因子，考慮了人體體表在太陽輻射下的體感效應(yīng)，因而比風寒指數(shù)更加具有普適性。計算公式為：

式（2）中，WCI為風效指數(shù)，t為氣溫（℃)，v為平均風速（m/s），s為日照時數(shù)（h/d）。

著衣指數(shù)是由澳大利亞學(xué)者Freitas提出,考慮了人們利用調(diào)整衣著來適應(yīng)外界氣候,是對人用衣著保持體溫平衡概念模型的量化。計算公式為：

式（3）中，ICL表示著衣指數(shù)，t為氣溫（℃），v為平均風速（m/s），h代表人體代謝率的75%（w/m2），旅游行為的活動量一般為較輕微，相應(yīng)的h值為87；a為人體對太陽輻射的吸收率，取黑色衣料下最大值0.06；R為太陽常數(shù)，按照QX/T368—2016取1 366.1 w/m2；α為地區(qū)的太陽高度角，取平均狀況，設(shè)緯度為β，春秋季α=90-β-23°26′，夏季α=90-β+23°26′，冬 季α=90-β-23°26′。

人體舒適度指數(shù)是指由于個體差異使人體環(huán)境產(chǎn)生不同的舒適感。它在考慮溫度和濕度2個氣象因素影響的同時，還考慮了風對人體舒適感受的影響。計算公式為：

式（4）中，HCI為 人 體 舒 適 度 指數(shù)，t為氣溫（℃），f為相對濕度（%），v為平均風速（m/s）。

為了更準確、更方便地分析各個氣候舒適度評價指數(shù)，參考相關(guān)文獻對溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、著衣指數(shù)和人體舒適度指數(shù)等4個氣候舒適度指數(shù)進行分級和賦值（表1）[12]。

表1 溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、著衣指數(shù)、人體舒適度指數(shù)的分級標準及賦值

1.2.2 氣候舒適度綜合指數(shù)模型構(gòu)建 溫濕指數(shù)反映了溫度和濕度對人體感覺的影響，風效指數(shù)體現(xiàn)了風力和溫度的綜合作用，著衣指數(shù)是用來指導(dǎo)人們?nèi)绾瓮ㄟ^增減衣物來適應(yīng)天氣，人體舒適度指數(shù)則在一定程度上直觀地反映了人體對外界環(huán)境的感覺[13]。這4個指數(shù)的計算都在一定層面上反映出某地的氣候舒適度，但均存在片面性。為了更準確地對某地的氣候舒適度進行分析評價，需采用氣候舒適度綜合指數(shù)模型進行評價。本研究采用唐德才等[14]研究結(jié)果，綜合考慮了溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、著衣指數(shù)和人體舒適度指數(shù)4個氣候舒適度指數(shù)，運用FAHP（模糊層次評價分析法）方法計算各分指數(shù)的權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建了氣候舒適度綜合指數(shù)模型（Comprehensive Comfort Index，CCI）為：

式（5）中，CCCI為氣候舒適度綜合指數(shù)，XTHI、XWCI、XICL和XHCI分別為溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、穿衣指數(shù)和人體舒適度指數(shù)的分級賦值，0.35、0.21、0.15和0.29為各分指數(shù)的權(quán)重系數(shù)。根據(jù)模型計算，標準如下：7＜CCCI≤9 為舒適，5＜CCCI≤7為較舒適，3＜CCCI≤5為較不舒適，1≤CCCI≤3為不舒適。

2 結(jié)果與分析

2.1 月氣候舒適度綜合指數(shù)的時空分布

根據(jù)氣候舒適度綜合指數(shù)模型，計算1981—2010年湖南省多年平均逐月的氣候舒適度綜合指數(shù)CCI，具體結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，1981—2010年湖南省多年平均各月的氣候舒適度評價綜合指數(shù)處于3.99～8.75之間，隨月份呈“M”型分布。一年中，4—5月和10月是湖南最適宜旅游出行的月份，氣候舒適度評價綜合指數(shù)均在7以上，為舒適等級；1月（天氣濕冷）、7—8月（天氣悶熱）氣候舒適度綜合評價指數(shù)均低于5，為較不舒適月份；其余月份均為較舒適等級；全年無不舒適月份。

圖2 湖南省1981—2010年平均氣候舒適度綜合指數(shù)的月變化

2.2 季氣候舒適度綜合指數(shù)的時空分布

根 據(jù) 春 季（3—5月）、夏 季（6—8月）、秋季（9—11月）冬季（12月至翌年2月）的劃分標準，計算全省四季平均氣候舒適度綜合指數(shù)，具體結(jié)果見圖3。

圖3 湖南省1981—2010年平均氣候舒適度綜合指數(shù)的季節(jié)變化

由圖3可知，就全省平均而言，各季節(jié)的氣候舒適度排序為秋季＞春季＞冬季＞夏季。秋季氣候舒適度綜合指數(shù)最高，為8.77，其次是春季，均屬于舒適的范圍，夏季和冬季綜合指數(shù)較低，屬于較不舒適的范圍。

由圖4可知，春季、秋季湖南各市縣的綜合指數(shù)均在8.0以上，為旅游舒適季節(jié)，其中秋季綜合指數(shù)為9.0的縣市占比達到63.5%，為最佳旅游季；夏季湘西、湘南部分地區(qū)為旅游較舒適區(qū)域，綜合指數(shù)在5～7之間，縣市占比為31.3%，其中郴州的桂東和汝城縣綜合指數(shù)最高，為6.3，其他大部分縣市綜合指數(shù)在4～5之間，屬于較不舒適地區(qū)，其中衡陽地區(qū)的綜合指數(shù)最低；冬季湘中以南大部地區(qū)為旅游較舒適地區(qū)，綜合指數(shù)在5～6之間縣市占比為72.9%，其中道縣綜合指數(shù)最高，為5.42，其他大部分地區(qū)的縣（市）綜合指數(shù)在4～5之間，屬于較不舒適地區(qū)[15-18]。

圖4 湖南省1981—2010年96個氣象站點四季的氣候舒適度綜合指數(shù)分布

2.3 年氣候舒適度綜合指數(shù)的空間分布

湖南省多年平均的氣候舒適度年綜合指數(shù)空間分布見圖5。

由圖5可知，1981—2010年湖南省多年的年平均氣候舒適度綜合指數(shù)均在5～7之間，屬較舒適等級。湘南南部氣候舒適度綜合指數(shù)最高，其次是湘西，綜合指數(shù)均在6以上，湘東北和湘中偏南地區(qū)綜合指數(shù)相對較低，綜合指數(shù)在5～6之間。

圖5 湖南省1981—2010年多年氣候舒適度綜合指數(shù)空間分布

3 結(jié)論

綜合考慮溫濕指數(shù)、風效指數(shù)、穿衣指數(shù)和人體舒適度指數(shù)，利用模糊層次評價法，構(gòu)建氣候舒適度綜合指數(shù)模型。根據(jù)1981—2010年湖南省基本氣候資料，運用綜合指數(shù)對湖南省月、季、年的氣候舒適度進行分析評價，得出主要結(jié)論如下。

（1）湖南省多年平均各月的氣候舒適度評價綜合指數(shù)在3.99～8.75之間，隨月份呈“M”型分布。一年中，大部分地區(qū)氣候舒適期（較舒適、舒適）長達9個月。4—5月和10月是湖南最適宜旅游出行的月份，氣候舒適度評價綜合指數(shù)均在7以上，為舒適等級，1月、7—8月為較不舒適月份，其余月份均為較舒適等級,全年無不舒適月份。

（2）就全省平均而言，1981—2010年,湖南各季節(jié)的氣候舒適度排序為秋季＞春季＞冬季＞夏季。秋季氣候舒適度綜合指數(shù)最高，為8.77，其次是春季，均屬于舒適的范圍，夏季和冬季綜合指數(shù)較低，屬于較不舒適的范圍。

（3）在空間差異上，秋季、春季湖南各地均為旅游舒適區(qū)域，夏季湘西、湖南南部的部分地區(qū)為旅游較舒適區(qū)域，其他大部分地區(qū)屬于較不舒適區(qū)域，冬季湖南中部及南部地區(qū)屬于旅游較舒適區(qū)域，其他大部分地區(qū)屬于較不舒適區(qū)域。

（4）1981—2010年，湖南省多年的年平均氣候舒適度綜合指數(shù)均在5～7之間，屬于較舒適等級。湘南南部氣候舒適度綜合指數(shù)最高，其次是湘西，綜合指數(shù)均在6以上，湘東北和湘中偏南地區(qū)綜合指數(shù)相對較低。