玉環市人居環境氣候舒適度評價及特征分析

陳華忠，陳 力，李泓明，汪思遠，顏陽慧

(浙江省玉環市氣象局，浙江 玉環 317600)

1 引言

人居環境是指人類賴以生存、生活的空間及其自然條件。氣候舒適度是指健康人群在無需借助任何防寒、避暑裝備和設施情況下對氣溫、濕度、風速和日照等氣候因子感覺的適宜程度[1]。城市氣候作為影響人居環境最為重要的因素之一，是直接評價人居環境的舒適與否的重要指標[2～4]。近年來，在全球變暖的大背景下，城市作為人類生產生活的聚集地，人口密度大，集中了主要資產和基礎設施，其氣候變化問題受到廣泛關注[5]。國內外專家學者利用各類舒適度指數標準，對人居環境氣候舒適度開展了相關研究工作[6～10]，并且在氣候旅游資源和旅游氣候舒適度方面也取得了較多成果[11～15]，但鮮有針對浙江臺州地區的人居環境氣候舒適度評價研究，就玉環市而言，目前針對人居環境氣候舒適度的研究文獻尚無。

玉環市地處浙江東南沿海，臺州市最南端，海岸逶迤、島嶼棋布。一直以來，玉環市堅持“美麗宜居、充滿活力的現代化海灣城市”的發展定位，聚焦打造“浙東南地區重要發展極”和“全域創新之城”“海上花園之城”“和美善治之城”，加快建設“活力玉環”“開放玉環”“品質玉環”“幸福玉環”，目前已建成國家衛生城市、省級生態文明建設示范市、省海洋生態建設示范區。因此，對玉環市人居環境氣候舒適度開展研究具有迫切需求和重要意義，本文基于玉環市氣候特征，研究評估人居環境氣候舒適度及其特征規律，為玉環打造“一極三城” 建設“四個玉環”提供參考。

2 資料與方法

玉環市境內地勢北高南低，丘陵平原相間，島嶼林立，全境由楚門——玉環半島及雞山、披山等55個島嶼組成。為綜合考慮區域地形差異等影響，本文主要選取的是位于港南片(玉環半島)東部沿海的玉環國家基本氣象站常年(1991～2020年)逐月平均氣溫、平均相對濕度、平均風速和日照時數等常規地面氣象觀測資料，以及玉城、楚門、干江、雞山等4個分別位于港南片(玉環半島)城區、港北片(楚門半島)城區、港北片東部沿海和東部海島的區域氣象站的氣溫、濕度、風速等數據。

采用國家標準《人居環境氣候舒適度評價》[1]，同時結合陸鼎煌等[16]的環境衛生學方法對玉環市人居環境氣候舒適度進行研究。

《人居環境氣候舒適度評價》[1]將人居環境舒適度劃分為5個等級(表1)，通過溫濕指數和風效指數來對人居環境氣候舒適度進行評價，兩者的計算公式如下：

表1 人居環境舒適度等級劃分

I=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(1)

(2)

陸鼎煌等[16]的環境衛生學方法則將舒適度等級劃分為4個等級(表2)，綜合舒適度指數計算公式如下：

表2 基于綜合舒適度指數的舒適度等級劃分

N=0.6(|T-24|)+0.07(|RH-70|)

+0.5×(|V-2|)

(3)

式(1)～式(3)中，I、K分別為溫濕指數、風效指數，T表示評價時段內的平均氣溫(℃)，代表評價時段內的平均相對濕度(%)，是評價時段內的平均風速(m/s)，表示評價時段內的平均日照時數(h/d)，為綜合舒適度指數。

另外，當溫濕指數與風效指數評價等級不一致時，冬半年(10月至次年3月)以風效指數為準，夏半年(4～9月份)則采用溫濕指數[10]。

3 結果與分析

3.1 氣候背景評價

玉環市屬亞熱帶季風氣候區，又具有明顯的海洋性氣候特征，年平均氣溫17.8 ℃，年平均降水量1383.8 mm，年平均日照時數1726.7 h，年平均相對濕度80%，年平均風速4.5 m/s。年平均入春、入夏、入秋、入冬日分別為3月4日、6月4日、10月5日、12月17日，四季的平均時長分別為：春季92 d、夏季123 d、秋季73 d、冬季78 d。最長時長的季節為夏季，最短時長的季節為秋季，兩者時長相差50 d。

全年平均氣溫最高為27.6 ℃(8月份)，全年平均氣溫最低為7.8 ℃(1月份)，氣溫存在明顯的季節性差異，最高與最低月份的平均氣溫相差19.8 ℃。平均氣溫高于20 ℃共有6個月，即5～10月份，平均氣溫低于10 ℃僅2個月，即1～2月份。年內降水量分布不均，最高為202.1 mm(6月份)，最低為54.7 mm(10月份)，春夏季(3～9月份)總降水量為1068.6 mm，占全年的77.2%，秋冬季(10月至次年2月)的降水量相較明顯減少，僅占全年的2成多。從一年中的月際趨勢來看(圖1)，降水量和平均氣溫均呈現中間高，兩頭低的分布，降水量基本隨著氣溫的升高(下降)而增加(減少)。如春季(3～5月份)冷空氣活動強度明顯減弱，暖濕氣流活躍，呈現氣溫回升和降水過程頻繁的現象，天氣溫暖濕潤；如秋季(10月至12月初)冷空氣開始活動頻繁，氣溫下降迅速，且降水量明顯減少，出現秋高氣爽的天氣。

圖1 玉環市常年平均氣溫、降水量月際分布

從選取的玉環市境內5個自動氣象站的年平均氣象要素來看(表3)，平均氣溫介于17.8～19.2 ℃，高溫日數介于0～14.2 d，降水量最高與最低相差206.9 mm，相對濕度在80%上下，平均風速1.5～4.7 m/s。其中，不論是港南片或是港北片，沿海地區(坎門、干江)的平均氣溫和降水量均要低于城區(玉城、楚門)，且沿海地區的高溫日數亦要明顯少于城區，其中坎門更是未出現過高溫天氣(日最高氣溫≥35 ℃)；相對濕度和平均風速則呈現相反的情況，均為沿海地區高于城區。另外，將陸地(港南、港北)和東部海島(雞山)來比較，發現海島的平均氣溫和降水量均低于陸地平均氣溫，高溫日數亦偏少；但相對濕度和平均風速均則為5個站點中最高。

表3 玉環市各區域年平均氣象要素

3.2 人居環境氣候舒適度評價

利用上述的溫濕指數、風效指數計算公式和舒適度等級劃分方法，得到玉環市港南片、港北片、海島等地區5個站點一年中各月的舒適度指數和等級(表4)。同時，將這5個站點的氣象要素數據取平均后，再計算得出玉環市人居環境舒適度的等級評價劃分(表5)。

表4 玉環市各區域各月人居環境氣候舒適度指數和等級

表5 玉環市各月人居環境氣候舒適度指數和等級

根據表4可以看出，玉環市各區域各站點的各月人居環境氣候舒適度等級評價非常接近，差異主要體現在3、4、7、11這4個月份，其余8個月份的等級評價均表現一致。其中，3月、4月和7月均為玉城(港南片城區)的人居環境氣候舒適度評價等級高于其他4個區域1級，且7月玉城的評價等級為5級(悶熱)，其他4個區域在這3個月份中的氣候舒適度評價等級均表現一致，未出現5級(悶熱)情況，主要原因是玉環市城市化進程導致“城市熱島效應”明顯[17]，特別玉城為玉環市主城區，人口密集程度高，平均氣溫明顯高于玉環其它地區，且玉城的平均風速為5個區域站點中最低，故4月份、7月份的溫濕指數要明顯高于其他區域，3月份的風效指數亦高于其他區域。而11月份則是玉城、楚門、干江這3個區域站點的人居環境氣候舒適度評價等級均高于坎門、雞山，造成其中差異的主要原因是玉城、楚門、干江的平均風速均要明顯低于港南片沿海和東部海島的平均風速，故其風效指數要高于坎門、雞山，評價等級為4級(冷)而非5級(寒冷)。

根據表5可以看出，玉環市各月人居環境氣候舒適度評價等級總體上較為適宜，溫濕指數在9.2～27.1之間，風效指數在-582～-68之間，體感最冷月份為1月份，體感最熱月份為8月份。其中，達到3級(舒適)的月份共有4個月，分別為5～6月份的春末初夏時節和9～10月份的夏末秋初時節，期間氣溫、相對濕度均較為適中，基本無高溫和嚴寒天氣，風速較小，溫濕指數和風效指數分別在20.1～24.3與-251～-134之間；而7～8月份處于盛夏時節，溫濕指數分別為26.9和27.1，處于4級等級劃分的區間，體感偏熱，較不舒適；4月份、11月份分別為初春和秋末時節，氣溫總體偏低，風速較“舒適”等級的月份偏大，故溫濕指數和風效指數的綜合評價為2級，體感偏冷，較不舒適。12月至次年3月為冬季和初春時節，冷空氣活動頻繁，氣溫偏低、平均風速較大，風效指數與溫濕指數分別在-582～-483和9.2～12.2之間，等級為1級(寒冷)，體感不舒服。

3.3 人居環境氣候舒適度年際變化

因國家標準《人居環境氣候舒適度評價》[1]主要應用的評價時段以月份為宜，不太適用于以年為單位統計時段的評價分析，故本文利用陸鼎煌等[16]的環境衛生學方法來研究玉環市人居環境氣候舒適度的年際變化特征。

圖2為玉環市1991～2020年綜合舒適度指數年際變化，由圖2可知，玉環市近30年來綜合舒適度指數N在5.04～6.38之間，均處于表2中所列出的舒適度等級為“較舒適”對應的指數區間內。其中，最趨近等級為“舒適”對應的指數閾值4.55的年份為2005年及2006年，均為5.04。近30年來，玉環市綜合舒適度指數N總體呈現出線性下降的趨勢，不斷地趨近于等級為“舒適”對應的指數閾值4.55；且在20世紀90年代綜合舒適度指數均高于5.55，21世紀初期有個明顯下降的過程，進入21世紀后的綜合舒適度指數也有下降上升再下降的波動趨勢，但舒適度指數總體要低于20世紀90年代，即越來越向“舒適”的等級閾值靠近，其中2019年的綜合舒適度指數下降到了5.05，與“舒適”對應的4.55閾值非常接近，與歷史最低的5.04僅差0.01。

圖2 玉環市1991～2020年綜合舒適度指數年際變化

4 結論

(1)玉環市常年溫暖濕潤、四季分明、雨量充沛、日照充足、夏長少酷暑，冬暖少嚴寒，年內氣溫與雨量變化趨于一致。城區氣溫和降水均高于沿海和海島地區，夏季沿海和海島地區受海洋調節影響，高溫日數和平均氣溫明顯低于城區，但相對濕度和平均風速要高于城區。港南城區(玉城)的“城市熱島效應”要比港北城區(楚門)明顯。

(2)國家標準《人居環境氣候舒適度評價》[1]對玉環市各區域站點的人居環境氣候舒適度評價結果具有較好的一致性。總體來看，春末夏初(5～6月份)、夏末秋初(9～10月份)為玉環市人居環境氣候舒適度最好的時間段，長達4個月。從全市平均評價來看，全年無等級為5級的悶熱期，且沿海和海島地區的平均氣溫均要低于城區，說明玉環市的沿海和海島地區是夏季避暑的好去處，但冬季的體感較冷，1月和8月分別為全年體感最冷和最熱時段。

(3)近30年玉環市綜合舒適度指數均處于“較舒適”的區間，且年際變化總體呈現線性下降趨勢，不斷向“舒適”等級的閾值趨近，即逐漸轉好的趨勢；進入21世紀后的玉環人居環境氣候舒適度明顯要優于20世紀90年代。