威海市人居環境氣候舒適度評價

張慧 戚九寒

摘要 利用威海市6個國家級氣象觀測站1991—2020年共30年氣候數據，根據《人居環境氣候舒適度評價》（GB/T 27963—2011），通過計算溫濕指數、風效指數，利用相關評價方法，對威海市各區域人居環境氣候舒適度進行分級。結果表明：威海市人居環境舒適度感覺程度僅有寒冷、冷和舒適3種，其中，一年中超過55%的天數為寒冷，主要集中在10月下旬至翌年5月上旬；超過11.0%的天數為冷，主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬；約33.7%的天數為舒適，主要集中在6月上旬至9月下旬。

關鍵詞 威海市；人居環境；氣候舒適度；溫濕指數；風效指數

中圖分類號：P46 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）09–0-03

人居環境，是人類聚居生活的地方，是與人類生存活動密切相關的地表空間，是人類在大自然賴以生存的基地，是人類利用自然，改造自然的主要場所。大自然是人居環境的基礎，人的生產生活和具體的人居環境建設活動都離不開更為廣闊的自然背景。人居環境由自然系統、人類系統、社會系統、居住系統、支撐系統構成，在五大系統中，人類系統和自然系統是2個基本系統[1]。居住區的氣候條件直接影響人居環境，與人居環境密切相關的氣候要素包括太陽輻射、氣溫、濕度、風和降水等[2]。有關氣候舒適度的評價研究已有近百年的歷史，我國氣候舒適度評價研究從20世紀80年代中期開始[3-4]。

2011年國家出臺了《人居環境氣候舒適度評價標準》（GB/T 27963—2011）。尹文娟等[5-7]利用所在多年氣象資料，根據《人居環境氣候舒適度評價》（GB/T 27963—2011），對溫濕指數和風效指數的變化特征進行研究，對所在地的人居環境氣候舒適度進行分析。王汶等[8-10]利用氣象資料及氣候舒適度評價指標，利用地理信息系統對氣候舒適度進行了分析，對人居環境氣候舒適度進行評價。利用威海市6個國家級氣象觀測站1991—2020年共30年氣候數據，按照國家標準《人居環境氣候舒適度評價》，分析了威海市各區、市人居環境舒適度特征，為威海人居環境的優化、區域旅游的發展和城市環境建設提供了依據。

1 資料與方法

1.1 研究區域

威海市位于山東省最東端，西部與煙臺市接壤，北部、東部和南部三面瀕臨黃海，海岸線長978 km，總面積為5 799.84 km2，東西長135 km，南北長81 km，下轄環翠區、文登區、榮成市和乳山市。

威海市地處36°41′～37°35′N，121°11′～122°42′E，屬于中緯度地區，為北溫帶季風型大陸性氣候。威海市處于山東半島地區，受周圍海洋的影響，雨水在我國同緯度地區較為充沛，氣溫較為溫和、適中，具有春季寒冷，夏季涼爽，秋季溫暖，冬季溫和的特點。此外，威海具有白天和夜晚的溫差較小、無霜期較長、大風較多、濕度較大的海洋性氣候特點。

1.2 數據來源

利用威海市內威海、成山頭、文登、榮成、乳山、石島6個國家級地面氣象觀測站，1991—2020年近30年地面氣候數據資料進行計算、分析與評價。

1.3 研究方法

1.3.1 溫濕指數和風效指數 采用《人居環境氣候舒適度評價》（GB/T27963—2011）評價指標中的計算方法，溫濕指數（temperature humidity index）描述人體對環境溫度和濕度綜合感受的指數。計算公式為：

I=T-0.55×（1-RH）×（T-14.4）（1）

式（1）中，I為溫濕指數；T為某一評價時段平均溫度，單位 ℃；RH為某一評價時段平均空氣相對濕度，單位%。

風效指數（wind chill index）描述人體對風、溫度和日照綜合感受的指數。計算公式為：

K=-（10+10.45-V）（33-T）+8.55S（2）

式（2）中，K為風效指數；T為某一評價時段平均溫度，單位℃；V為某一評價時段平均風速，單位m/s；S為某一評價時段平均日照時數，單位h/d。

1.3.2 評價方法 利用溫濕指數和風效指數進行氣候舒適度評價。將全年分為夏半年和冬半年，夏半年為3月21日—9月23日，冬半年為9月24日—翌年3月20日。當溫濕指數與風效指數評價結果不一致且評價時段平均風速小于3 m/s時，夏半年使用溫濕指數，冬半年使用風效指數；當評價時段平均風速大于3 m/s時，使用風效指數。

2 結果與分析

2.1 氣候特征

2.1.1 氣溫特征 圖1為威海市不同地區一年內日均氣溫變化圖，日均氣溫大多為-2～26 ℃，其中最低氣溫分布在1月中旬，最高氣溫分布在7—8月。研究發現，氣溫為17～28 ℃時，人體感覺最為舒適。從圖中分析，4月中旬至9月上旬威海市大部分地區溫度較為舒適。

2.1.2 相對濕度特征 圖2為威海市不同地區一年內日均相對濕度變化圖，日均相對濕度大多為50%～90%，5—8月相對濕度較高，其余月份較少，且差距不大。經實驗研究，在一定的溫度范圍內，相對濕度對人體舒適度的影響不大，在溫度較高時才會有影響，人體感覺最舒適的相對濕度范圍是60%～70%。從圖中分析，9月—翌年4月威海市大部分地區相對濕度均較為舒適。

2.1.3 風速特征 圖3為威海市不同地區一年內日均風速變化圖，從圖3中可見威海市不同地區一年內日均風速差距較大，主要原因是與所在地的地理位置有關。日均風速最小的在乳山，為2～3 m/s；

日均最大風速在成山頭，為5～7 m/s。威海市全年較小日平均風速集中在夏季，較大日平均風速除成山頭集中在冬季外，其余地區均集中在春季。風冷效應會影響人的冷熱感知，所以風速對人體舒適度的影響較大。從圖3中來看，日平均風速較小的乳山相對平均風速較大的成山頭舒適度影響更為積極。

2.2 不同地區不同等級人居環境氣候舒適度日數分布特征

表2反映了一年當中威海市不同地區不同等級人居環境舒適度感覺程度年日數。從中可以看出，通過各地區平均氣象要素數據計算分析得出的全市人居環境舒適度感覺程度年日數與不同地區人居環境舒適度感覺程度年日數的平均值基本一致。威海市人居環境舒適度感覺程度以寒冷為主，一年中超過55%的天數為寒冷，大部分人感覺很冷，不舒服；一年中超過11.0%的天數為冷，大部分人感覺偏冷，較不舒服；一年中約有33.7%的天數為舒適，大部分人感覺舒適；威海全市均沒有熱和悶熱的地區。

可以明顯發現，人居環境舒適度感覺程度為寒冷的日數越多的地區，感覺程度為舒適的日數越少，通過相關性分析得到相關系數為-0.98，具有強烈的負相關性。

2.3 不同地區不同等級人居環境氣候舒適度時間分布變化特征

表3反映了一年當中威海市不同地區不同等級人居環境舒適感覺程度時間分布變化特征。通過分析發現，威海市人居環境舒適度感覺程度為寒冷的時段主要集中在10月下旬至翌年5月上旬，感覺程度為冷的時段主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬，感覺程度為舒適時段集中在6月上旬至9月下旬。

3 結論

威海市人居環境舒適度等級劃分僅有1、2、3三級，感覺程度僅有寒冷、冷和舒適、無熱和悶熱；人居環境舒適度感覺程度以寒冷為主，一年中超過50%的天數感覺程度為寒冷，人居環境舒適度感覺程度為舒適的時段全年約占1/3；人居環境舒適度感覺程度為寒冷的日數和感覺為舒適的日數呈明顯的負相關，感覺程度為寒冷的日數越多，感覺程度為舒適的日數越少。

（2）威海市人居環境舒適度感覺程度為寒冷的時段跨度最大，主要集中在10月下旬至翌年5月上旬，其中，感覺程度為寒冷時間最長的成山頭在春、夏、秋、冬4個季節均存在；威海市感覺程度為冷的時段主要集中在5月中旬至5月下旬和10月上旬至10月中旬；威海市感覺程度為舒適的時段集中在6月上旬至9月下旬，其中感覺程度為舒適時間最長的在乳山，從5月中旬到10月上旬均有時段感覺舒適。

（3）威海市不同地區人居環境舒適度存在差異的原因和城市所在地區的地形、距離海洋的距離等有著密切的關系，在對整個威海市的人居環境氣候舒適度進行評價的過程中選取的6個國家級地面氣象觀測站在全市的分布密度不均勻，導致分析結果存在一定的誤差。

參考文獻

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[10] 高家驥，李鴻奎，白芝珍，等.GIS支持下的東北三省人居環境氣候舒適度分異及影響因素分析[J].測繪通報，2022 （6）：148-153.

Climate Comfort Assessment of Residential Environment in Weihai City

Zhang Hui et al（Rushan Meteorological Bureau， Rushan， Shandong 264500）

Abstract This article uses climate data from six national meteorological observation stations in Weihai City from 1991 to 2020 for a total of 30 years. Based on the 《Climate Comfort Assessment of Human Settlements》 （GB/T 27963—2011）， the climate comfort of human settlements in various regions of Weihai City was classified by calculating the temperature humidity index and wind efficiency index， and using relevant evaluation methods. The results show that the comfort level of the living environment in Weihai City was only three types： cold， cold， and comfortable. Among them， over 55% of the days in a year were cold， mainly concentrated in late October to early May of the following year; More than 11.0% of the days are cold， mainly concentrated in mid May to late May and early October to mid October; About 33.7% of the days were comfortable， mainly concentrated in early June to late September.

Key words Weihai City; Residential environment; Climate comfort; Temperature and humidity index; Wind efficiency index