福清南湖山觀星氣象指數預報的研究和應用

收稿日期：2024-01-22

作者簡介：吳揚春（1986—），男，江西會昌人，助理工程師，主要從事大氣探測研究。

摘 要：近年來，隨著星空旅游快速成長，看星星、拍星星成為新興的旅游項目，與露營、攝影等活動結合，吸引了越來越多的年輕人參與，興起了一波“觀星熱”。南湖山位于戴云山脈的東張鎮境內，遠離鬧區，能見度高，環境優美，燈光污染少。平均海拔816 m，夏季清爽如秋，周邊景色秀美，有“世外桃源”的美稱。山頂已建有燒烤、露營敞篷等旅游設施，距離市區又不遠，發展鄉村旅游和觀星旅游相結合，并帶動制茶產業有較好的條件。因此，做好觀星氣象條件的分析和預報服務工作具有重要的意義。通過分析與觀星氣象條件有關的氣象因素，如天氣、能見度、氣溫、相對濕度、云量、大氣穩定度、空氣清新度和夜明度（月亮亮度和城市光源），開展觀星氣象指數等級客觀預報。根據觀星氣象指數等級標準定期或不定期發布星空旅游服務指南。

關鍵詞： 觀星指數預報；觀測點和配套設施；星空露營及鄉村旅游

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

7—8月的仲夏夜正是觀星好時節。很多人回想起小時候，抬頭就可見滿天繁星，如今在城市，這種景色并不可多得。觀星的“星”，不是零星散落的三兩顆，而是肉眼就能看清的銀河與流星。想要看到這樣的星星，需滿足一定的條件：海拔高、視野開闊、夜空環境好、光污染少。

但隨著經濟的快速發展、工業化和城鎮化進程加快、固定人口的增長，夜間光源越來越廣泛、使用頻率越來越高，光污染現象屢見不鮮，曾經湛藍深邃、變化莫測、神奇迷人的“童年星空”越來越遠，仰望星空成為“遙遠的記憶”。

將星空資源結合青山綠水的生態環境，既可以讓游客欣賞南湖山的自然生態風貌，又可以激發大家保護生態的熱情，形成新形式的“夜經濟”。因此，開展觀星氣象條件分析和觀星服務預報顯得十分必要。

目前，隨著旅游業的蓬勃發展，游客對旅游體驗的要求越來越高，其中，氣象條件已成為影響觀星體驗的關鍵因素。尤其是針對福清南湖山風景名勝區等自然風景旅游目的地來說，適宜的氣象條件對確保游客的安全和舒適至關重要。

福清南湖山位于戴云山脈的東張鎮境內，海拔800 m的高度，可以觀賞云海、日出、晚霞、星空和四周遠遠環繞的山脈。觀星的自然條件受天氣和月相的影響。通過分析與觀星氣象條件有關的氣象因素，如天氣、能見度、氣溫、相對濕度、云量、大氣穩定度、空氣清新度和夜明度（月亮亮度及城市光源），開展觀星氣象指數等級客觀預報。

1 資料來源

災害性天氣按福建省災害性預警信號中所羅列的災種判斷，在實際統計應用中，采用17：00至翌日07：00

的資料，該時效內出現的災害性天氣有效；針對一般降水，考慮使用降水持續時間確定級別；能見度根據距離進行劃分；氣溫和相對濕度根據人體舒適度進行劃分。由于觀測體制的改革，云量已無實時數據，擬適當利用“看天系統”中的數據。常用的大氣穩定度等級劃分法為帕斯圭爾（Pasquill）法，即強不穩定、不穩定、弱不穩定、中性、較穩定和穩定，由于該法判定與云量有重復之處，擬用沙氏指數（SI）判定穩定度。空氣清新度擬用降水過程判斷。夜明度擬根據月亮盈虧和節假日（節假日城市一般有亮燈行為）確定。

2 氣象指數的基本概念

2.1 氣象指數的定義

氣象指數是一種定量方法，用于描述和預測特定氣象條件下的環境和活動影響。它通常結合多種氣象因素（如溫度、濕度、風速、降水量等）的數據進行綜合評估。在福清南湖山風景名勝區的應用中，氣象指標可以幫助游客和管理者更好地了解和預測旅游體驗，從而安排景區的各種活動和管理資源。

2.2 氣象指數的分類

氣象指數可分為多種類型，包括但不限于舒適度指數、旅游氣象指數、農業氣象指數等。每個指數都是針對特定需求設計的，例如，旅游氣象指數可以綜合考慮溫度、濕度、降水概率等因素，評估旅游活動的最佳時間和條件。

2.3 氣象指數的應用領域

氣象指標的應用領域非常廣泛，包括旅游規劃、農業生產、城市規劃、防災等。在福清南湖山等風景名勝區，氣象指標可以指導游客選擇最佳游覽時間，同時幫助管理人員維護景區并提供安全警示，以確保游客的體驗和景區的安全。

3 福清南湖山景區氣象特點

3.1 地理位置和氣候

福清南湖山景區位于中國東南沿海的福建省，是典型的亞熱帶季風氣候。這一地區氣候通常溫和濕潤，年平均溫度為18～22 ℃。夏季溫暖濕潤，平均氣溫在28 ℃左右；冬季則相對溫和，平均氣溫在10～15 ℃之間。此外，年降水量為1 400～2 000 mm，集中在夏季。這樣的氣候條件為南湖山的自然景觀和生態環境提供了良好的生長條件。

3.2 季節性變化

在福清南湖山，春季（3—5月）花卉盛開，氣溫適中，平均氣溫為15～20 ℃，是戶外活動和觀賞植物生長的理想時期。夏季（6—8月）氣溫較高，平均達28 ℃以上，且伴隨較高濕度和頻繁降雨，可能影響戶外活動。秋季（9—11月）氣溫漸涼，平均氣溫在20～25 ℃之間，天氣晴朗，是觀賞秋色的最佳時期。冬季（12月—翌年2月）氣溫較低，但依然溫和，平均氣溫在10～

15 ℃之間，適宜進行冬季徒步或觀賞冬景。

3.3 對景區活動的影響

氣候條件對福清南湖山風景名勝區的活動具有重要影響。春季和秋季是徒步旅行、山地自行車和自然攝影的最佳時間，因為氣溫適中，降雨量較少。夏季的高溫和多雨天氣可能會限制戶外活動，但同時為游客提供了一種獨特的體驗，如享受郁郁蔥蔥的綠色植物和充足的水流[1]。冬季氣候溫和，適合輕松徒步旅行，享受寧靜的自然環境。因此，游客可以根據季節和氣候特點，選擇適當的時間參加活動或游覽南湖山[2]。

4 氣象指數預報對觀星的重要性

4.1 基于歷史數據指數預報

基于歷史數據的氣象指標預測是將歷史氣象數據與現代統計分析方法相結合的預測方法。在福清南湖山風景名勝區的應用中，該方法不僅涵蓋平均降雨量、氣溫等基本氣象要素，還包括日照時長、風速、氣壓等其他重要指標。例如，歷史數據分析顯示，9—11月，該地區的平均日照時間為6 h/d以上，為秋季旅游提供了良好的自然條件。

此外，這種預測方法可以通過深入挖掘歷史氣象數據識別長期氣候趨勢和周期性變化。通過分析過去20年的數據，可以發現，福清南湖山區的平均氣溫逐年略有上升，這表明受全球氣候變化的長期影響。這些信息對景區基礎設施的建設和維護等長期規劃具有重要價值[3]。

基于歷史數據的預測并不局限于對單個氣象要素的分析。通過整合多種氣象指標，可以構建更復雜、更準確的預測模型，例如，考慮溫度和濕度對游客舒適度的綜合影響。這種多維分析有助于提供更全面的氣象信息，使游客和景區管理者能夠更有效地應對各種氣候條件，確保旅游活動的順利進行，為游客提供良好的觀星體驗。

4.2 氣象觀測數據的使用

在福清南湖山風景區的氣象管理中，氣象觀測數據的應用范圍超出了簡單的天氣預報。實時氣象觀測數據，如溫度、濕度、風速和氣壓，不僅用于短期天氣預測，而且對長期氣候分析和景區活動規劃至關重要。例如，溫度和濕度數據可以用于計算熱指數，這是反映人體感知溫度的重要指標。在炎熱的夏季，高溫指數的增加表明游客在戶外活動可能面臨中暑的風險。因此，景區管理者可以根據這些數據調整游客警告，增加遮陽設施，或在最熱時限制某些戶外活動。風速和氣壓的實時數據對預測風暴和其他極端天氣事件同樣重要。強風和大氣壓力的快速變化往往是風暴爆發的前兆。景區管理層可以利用這些數據預測和應對即將到來的不利天氣，例如，提前關閉易受風雨影響的區域，以確保游客的安全。

此外，這些觀測數據還可以與歷史數據相結合，更準確地模擬和預測景區的氣象條件。例如，通過將當前的觀測數據與過去同一時間段的數據進行比較，可以更準確地確定某個天氣現象的異常[4]。該分析對景區的長期規劃和管理，如設施建設、人員配置、活動安排等具有重要價值。這些實時氣象觀測數據不僅提高了天氣預報的準確性，還增強了景區管理的靈活性和響應性，從而確保游客的安全，并增強他們的整體觀星體驗。

4.3 指數預報的優勢

氣象指數預報的優勢在于能夠從更全面、更動態的視角，評估天氣對景區活動的影響。它超越了傳統天氣預報單一維度的局限，綜合多種氣象因素，形成綜合評價體系。這種方法不僅提高了預報的準確性，而且極大地增強了對復雜天氣系統的理解。例如，在福清南湖山，綜合旅游氣象指數不僅考慮溫度和降雨量，還包括相對濕度、風力等級、云量和紫外線強度等因素。這些信息結合在一起，可以更全面地了解天氣條件是否適合戶外活動。在高濕度和高溫度的條件下，即使沒有降雨，戶外活動的舒適度也可能大大降低。同樣，如果伴隨著高風速或強紫外線，看似陽光明媚的日子可能不適合某些戶外活動。

此外，氣象指數預報還可以應用于災害預警和風險管理。例如，通過分析溫度、濕度和降雨量數據，可以預測山體滑坡或洪水的風險，從而幫助景區提前采取預防措施，確保游客和員工的觀星安全。氣象指標預報有助于提高景區的運營效率。通過準確預測各種天氣條件對游客流量和活動安排的影響，管理者可以更有效地部署資源和人員。在預計游客人數較多的日子里，可以加強設施維護并增加服務人員；在預測不利天氣條件時，可以減少資源投入并優化運營成本。一般來說，無云（星空觀測需要天空是無云的，因為云層會遮擋星星）、低濕度（低濕度的天氣可以減少大氣中的水汽含量，使得天空更加清晰）、無霧霾（霧霾天氣會使得天空朦朧不清，影響星空的觀測效果）、低風速（低風速可以減少大氣擾動，使得星星更加清晰）的月相合適（月光會干擾星空的觀測，因此最好在月相較暗的時候觀測星空）。

5 氣象指數在景區管理中的應用

5.1 游客安全與舒適度

氣象指標的應用對保證福清南湖山風景名勝區旅游安全、提高旅游舒適度具有重要意義。例如，使用綜合氣象指數，考慮溫度、濕度、紫外線指數、風速等因素，可以產生從1（非常不適合）到10（非常適合）的舒適度。在炎熱潮濕的夏季，該指數可能降至3或4，表明戶外活動的風險增加。此時，景區可以發布高溫預警，并建議游客減少戶外活動時間，同時增加臨時遮陽和供水點。相反，在秋季，舒適指數可能達到8或9，這是戶外活動的最佳時間。通過這種方式，景區管理者可以更好地規劃資源配置，確保游客體驗和安全。

5.2 活動和景點的開放與關閉

氣象指數還可用于指導景區各種活動和景點的開放和關閉。例如，當天氣指數預測暴雨或強風時，景區可以提前決定暫時關閉山頂觀景臺、纜車等高風險區域，以防止事故發生。相反，在氣候條件好的日子，尤其是春、秋兩季，當指數顯示適合外出時，景區可以加大戶外活動的推廣力度，如組織徒步旅行、山地自行車比賽等。此外，景區還可以根據氣象指標預測客流量，及時調整票價和游客數量限制，避免過度擁擠，確保更好的旅游體驗。

5.3 資源管理和運營決策

氣象指標在風景名勝區的資源管理和經營決策中起著重要作用。例如，通過分析歷史氣象數據，景區管理者可以預測每個季節的游客數量和活動類型。在預計炎熱多雨的夏季，可以提前準備足夠的雨具和空調設施，以應對可能增加的需求。冬季，根據旅游交通預測，可以進行設施維護和員工培訓，為旺季做準備。此外，氣象指標還可以幫助管理人員決定何時進行植被修剪、路徑維護等工作，以確保景區的整體美觀和游客的安全。

6 觀星指數等級的設計

觀星指數等級在不同的氣象要素下有不同的觀星指數等級，采用經驗法對天氣、能見度、氣溫、相對濕度、云量、大氣穩定度、空氣清新度和夜明度（月亮亮度和城市光源）等進行評級。擬采用沙氏指數（SI）判定穩定度，在預報時，采用氣象條件相似法進行綜合定級，經驗法定級使用的資料為17：00～翌日07：00的資料，具體如表1所示。

7 結論

根據表1得出各個因素級別，加權平均后得出逐日觀星氣象條件的級別，根據逐日級別分析南湖山附近的觀星條件時間分布情況，指出適合觀星的季節（表2）。

由于觀星氣象條件預報應用了多要素的氣象因子，目前各家的預報要素并不全面，需要采用多家的預報，擬綜合利用CMA、ECTHIN、智能網格、福建省臺等各家預報產品，再根據各因素的預報情況，計算1周（7 d）以內的，尤其是周末時段的觀星條件（以星級表示）。

參考文獻

[1] 簡單，陸韜，葉延君，等.融合能見度預報的煙雨景觀氣象指數研究[J].浙江氣象，2023，44（2）：24-28.

[2] 鄭艷萍，杜亮亮，宋曉輝，等.遷西梨樹花期預報及梨花觀賞旅游氣象指數研究[J].湖北農業科學，2023，62（1）：108-111.

[3] 潘巧英，李婷苑，陳靖揚，等.基于GRAPES模式佛山市臭氧污染氣象指數的構建和預報[J].環境科學學報，2023，43 （1）：140-151.

[4] 王治海，李時睿，金志鳳，等.基于種植現狀的安吉白茶霜凍害氣象指數精準預報技術[J].生態學雜志，2023，42（4）： 1018-1024.