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鹄敕窦
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1 第 3 卷第期海南师范大学学报自然科学版 17 年月 Journal of Hainan Normal University Natural Science Vol.3 No. Jun.17 Doi 1.151/j.issn 平潭综合实验区综合气候舒适度变化特征研究林泽全陈志彪* 福建师范大学地理科学学院福建福州 357 摘要文章通过建立综合气候舒适度评价指标计算综合气候舒适度的年代并进行 Mann-Kendall 突变检验分析平潭综合实验区 51 年间综合气候舒适度变化特征. 结果表明年综合气候舒适度各月综合气候舒适度往偏凉或凉部分人感觉不舒适或普遍感觉舒适或偏热或较热部分人感觉不舒适或热感觉不舒适的等级发展. 年综合气候舒适度多数月份综合气候舒适度在世纪 8 年代 9 年代发生突变综合气候舒适度在 1 世纪初较多年平均大大增加. 关键词综合气候舒适度年代 Mann-Kendall 突变检验变化特征中图分类号 F 59 文献标识码 A 文章编号 Study of Changing Features of Comprehensive Climate Comfort Level in Pingtan Comprehensive Experimental Area LIN Zequan CHEN Zhibiao* School of Geographical Sciences Fujian Normal University Fuzhou 357 China Abstract This paper, through establishing a comprehensive climate comfort evaluation index, calculating the decadal anomaly of the comprehensive climatic comfort index and conducting the Mann-Kendall mutation test, analyzes the varia tion characteristics of the comprehensive climate comfort index of 51 years in Pingtan Comprehensive Experimental Area. The results show that: the annual comprehensive climate comfort index and the comprehensive climate comfort index of each month tend to develop to the level of relatively cool or cool, with some feel uncomfortable or comfortable in gener al or relatively hot, with some feel uncomfortable or hot and uncomfortable. The annual comprehensive climate com fort index and the comprehensive climate comfort index of most months significantly change in 198s and in 199s. The comprehensive climate comfort index in the beginning of 1st Century increases significantly compared to the average one over the years. Key words:comprehensive climate comfort level decadal anomaly Mann-Kendall mutation test changing features 平潭综合实验区隶属于福建省东濒台湾海峡距台湾省新竹县仅 8 n mile 位于 N E 属闽粤桂低山平原南亚热带湿润区主要气候特点是温和湿润冬无严寒夏无酷暑降水较少干湿分明风速较大风向稳定日照充足蒸发强素称千礁岛县陆地总面积 km [1-5]. 区域旅游资源丰富拥有全国旅游资源的 78 个类型的 3 个[1]. 气候舒适度是将人类机体与近地大气之间的热交换原理作为基础从气象角度评价人类在不同天气条件下舒适感的一项生物气象指标是评判旅游气候资源的重要标准是气候影响旅游的一个重要方面主要影响因子包括气温湿度和风速等[-7]. 人体舒适感受多因素影响因此需要建立综合气候舒适度评价指标[8]. 气候舒适度评价模型可分为两类经验模型和机理模型. 经验模型的应用例如马丽君等余志康等基于温湿指数风寒指数和着衣指数创立了一个新的旅游气候舒适度综合评价模型由单一模型发展到了多收稿日期:1--9 基金项目:国家基础科学人才培养基金项目福建师范大学地理学基地科研训练及科研能力提高项目 J117 *通讯作者陈志彪教授 chenzhib8@vip.13.com

2 19 海南师范大学学报 ( 自然科学版 ) 17 年模型组合 ) [9-1], 柏秦凤等根据日平均气温和相对湿度资料计算逐日人体舒适度气象指数 [11], 王胜等根据环境卫生学指标及相关研究, 结合安徽省气候特征及人文习俗, 构建气候舒适度指数模型以分析安徽省气候舒适度时空分布特征 []. 机理模型的应用例如 : 唐进时等孔钦钦等采用通用热气候指数 (Universal Thermal Cli mate Index,UTCI) 研究气候舒适度及其变化趋势 [7,1]. 本文采用经验模型进行研究. 关于综合气候舒适度评价指标权重确定, 马丽君等通过专家打分和层次分析法确定权重 [9], 余志康等则通过专家咨询确定权重 [1]. 层次分析法和专家打分法都具有一定的主观性, 指标的权重计算与实际情况有较大出入 [13-1]. 本文采取主成分分析法确定权重, 主要是为了尽量避免由人为因素产生的偏差, 使权重的确定尽可能具备全面性可比性合理性等优点 [1-15]. 1 材料与方法本研究使用的气象观测数据来自福建省气象局, 包含平潭综合实验区年 51 年间逐月平均气温平均相对湿度平均风速日照时数. 利用人体舒适度指数温湿指数风效指数, 通过主成分分析法确定各指标权重以建立综合气候舒适度指数, 在此基础上计算年代和进行 Mann-Kendall 突变检验以分析平潭综合实验区 51 年间综合气候舒适度变化特征. 1.1 人体舒适度指数人体舒适度指数计算公式如下 [1] : I CHB = 1.8t -.55( 1.8t - )( 1 - hu) - 3. v + 3 式中 t hu v 分别代表温度 ( ) 相对湿度 (%) 风速 (m/s). 1. 温湿指数 [17] 温湿指数 (temperature humidity index,thi) 计算公式如下 : THI = ( 1.8t + 3) -.55( 1.8t - )( 1 - hu) 式中 t hu 分别代表温度 ( ) 相对湿度 (%). 1.3 风效指数 [18] 风效指数 (index of wind effect,k) 计算公式如下 : K = -( 1 v v )( 33 - t ) S 式中 v t S 分别代表温度 ( ) 风速 (m/s) 日照时数 (h/d). 1. 综合气候舒适度评价指标权重确定与计算 n ( ) 先根据公式 βj = i = 1 a ij C i 计算评价各指标的权系数. 式中 :βj 为第 j 个变量的权系数,a ij 为第 i 个主成分因素在所有主成分因素中的方差相对贡献率,k 为提取的主成分个数. 再根据 W j = βj n i = 1 βj 将权系数归一, 得到最终权重系数. 式中 :W j 为第 j 个变量的权重,n 为评价指标体系的变量数 [19]. 在 SPSS. 中运用因子分析模块计算得出权重. 将 I CHB THI K 加权相加即为综合气候舒适度指数 (Comprehensive Climate Comfort Index,CCCI), CCCI =.333 I CHB THI +.33 K 参考柏秦凤等的人体舒适度指数分级结合平潭气候特点, 建立综合气候舒适度指数分级标准, 见表 1 [11]. 1.5 综合气候舒适度 Mann-Kendall 突变检验 Mann-Kendall 法是一种非参数统计检验方法, 样本无需遵从一定的分布, 亦不受少数异常值的干扰, 更适于类型变量和顺序变量. 此方法的优点 : 计算简便突变开始的时间明确突变区域可知. 因此, 是一种常用的突变检测方法 ( 计算方法参见文献 []). 结果与分析

3 第期林泽全等 : 平潭综合实验区综合气候舒适度变化特征研究 195 表 1 综合气候舒适度指数分级标准 Tab.1 The ranking standard for the comprehensive climate comfort index 范围感觉程度等级 > ~ ~3.58 极其闷热, 感觉极不舒适热, 感觉不舒适偏热或较热, 部分人感觉不舒适 E D C -55.~ ~ ~ ~ ~-3.1 < 普遍感觉舒适偏凉或凉, 部分人感觉不舒适偏冷或较冷, 大部分人感觉不舒适冷, 感觉不舒适寒冷, 感觉不舒适极其寒冷, 感觉极不舒适 B A b c d e.1 年综合气候舒适度变化特征首先, 计算年平潭综合实验区综合气候舒适度的多年平均, 结果见表. 表年平潭综合实验区年及各月份综合气候舒适度的多年平均 Tab. The yearly average of the year and month comprehensive climate comfort index in Pingtan Comprehensive Experimental Area from 191 to 11 年 1 月月 3 月月 5 月月 7 月 8 月 9 月 1 月 11 月 1 月世纪年代 7 年代 8 年代综合气候舒适度为负 ( 见表 3), 说明综合气候舒适度较多年平均 ( 见表 ) 偏低, 世纪 9 年代 1 世纪初为正, 且 1 世纪初为 -.5%, 说明较多年平均有较大增加. 年综合气候舒适度由等级 A 向等级 B 演进 ( 图略, 下同 ). 年综合气候舒适度突变检验结果如图 1, 世纪年代 7 年代总体呈下降趋势 ( 除在年有轻微波动 (UF>)), 在 1988 年出现突变, 1993 年 ( 含 ) 后上升趋势显著 (α<.1). 表年平潭综合实验区综合气候舒适度的年代 Tab.3 The decadal anomaly of the comprehensive climate comfort Index in Pingtan Comprehensive Experimental Area from 191 to 11 世纪世纪世纪世纪 1 世纪年代 7 年代 8 年代 9 年代初 % 1.18%.% % -.5% 年份 / 年图年平潭综合实验区年际气候舒适度 Mann-Kendall 突变检验 Fig.1 The Mann-Kendall mutation test of the annual comprehensive climate comfort of Pingtan Comprehensive Experimental Area from 191 to 11. 各季节逐月综合气候舒适度变化特征依据环流形势天气过程和要素特征的转折, 将 3- 月 7-9 月 1-11 月 1- 月分别划为春季夏季秋

4 19 海南师范大学学报 ( 自然科学版 ) 17 年 [] 季冬季. 除 8 月, 世纪年代 7 年代 8 年代各季节逐月综合气候舒适度为负 ( 见表 ), 这说明这些时期综合气候舒适度较多年平均偏低, 如 8 年代 9 月综合气候舒适度为 -189.%, 说明较多年平均有较大减少 ; 世纪 9 年代 1 世纪初 ( 除 7 月 8 月 ) 为正, 说明综合气候舒适度较多年平均偏高, 如 1 世纪初 9 月为 1.99%, 说明较多年平均有较大增加. 表年平潭综合实验区综合气候舒适度的逐月年代 Tab. The monthly decadal anomaly of the comprehensive climate comfort in Pingtan Comprehensive Experimental Area from 191 to 11 世纪年代世纪 7 年代世纪 8 年代世纪 9 年代 1 世纪初 1 月 % 8.3%.55%.97% -1.% 月 %.1%.8% -7.% -15.8% 3 月 % 9.5%.5% -3.5% % 月 % 5.8% 8.97% -1.1% -17.% 5 月 % 3.33% 1.91% -8.89% -3.5% 月 %.8% 37.39% -9.7% % 7 月 % % -.1% -7.% 9.9% 8 月 % -1.9% -.51% -9.7% 7.83% 9 月 % -55.9% -189.% 18.9% 1.99% 1 月 % 1.88%.% -.7% -3.57% 11 月 % 18.5%.71% -8.5% -17.7% 1 月 % 8.39% 1.89% -5.85% -13.5%..1 春季逐月综合气候舒适度变化特征 3 月综合气候舒适度由 A 向 B 演变, 突变检验结果表明 ( 见图 ),3 月综合气候舒适度在世纪年代 7 年代 8 年代的变化趋势不明显, 在 1981 年 1985 年 1988 年出现突变,1 年 ( 含 ) 后上升趋势显著 (α<.1); 月综合气候舒适度由 A 向 B 演进, 综合气候舒适度在世纪年代 7 年代 8 年代的变化趋势不明显, 在年 198 年 1998 年出现突变, 年 ( 含 ) 后上升趋势显著 (α<.1);5 月综合气候舒适度由 B 向 C 演进, 世纪年代到 7 年代上半段呈上升趋势 ( 除年有轻微波动 ), 7 年代下半段至 9 年代初呈下降趋势 ( 除 1977 年 UF>), 之后呈上升趋势, 在 199 年 199 年 3 年出现突变, 在年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.1); 月综合气候舒适度由 B 向 C 演进, 综合气候舒适度在 1997 年出现突变之前的变化趋势不明显, 年 ( 含 ) 后上升趋势显著 (α<.1)... 夏季逐月综合气候舒适度变化特征 7 月综合气候舒适度由 C 向 D 演变. 世纪年代 7 年代 8 年代 9 年代的 7 月综合气候舒适度

5 第期林泽全等 : 平潭综合实验区综合气候舒适度变化特征研究年份 / 年年份 / 年年份 / 年年份 / 年图年平潭综合实验区春季逐月气候舒适度 Mann-Kendall 突变检验 Fig. The Mann-Kendall mutation test of the monthly comprehensive climate comfort of Pingtan Comprehensive Experimental Area in spring from 191 to 11 为负, 说明这一时期综合气候舒适度较多年平均偏低,1 世纪初为正, 且 1 世纪初为 9.9%, 说明较多年平均有较大增加 ; 突变检验结果表明 ( 见图 3),7 月综合气候舒适度在世纪的变化趋势不明显, 在 1983 年 1999 年年出现突变, 在 7 年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.5). 8 月综合气候舒适度由 C 向 D 演变. 世纪年代和 1 世纪初的 8 月综合气候舒适度为正, 尤其在 1 世纪初, 为 7.83%, 说明较多年平均有较大增加, 世纪 7 年代 8 年代和 9 年代为负, 尤其 7 年代为 -1.9%, 说明较多年平均有较大减少 ; 综合气候舒适度在世纪年代 7 年代初期呈上升趋势 ( 除 199 年 UF>),7 年代中期到 1 世纪初的初期呈下降趋势, 之后呈上升趋势, 在 19 年 8 年出现突变, 在 1 年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.5). 9 月综合气候舒适度由 B 向 C 演变, 综合气候舒适度在世纪年代上半段呈上升趋势, 年代下半段到 9 年代中期呈下降趋势,9 年代后期之后呈上升趋势, 在 197 年出现突变, 在 11 年 ( 含 ) 后上升趋势显著 (α<.1)...3 秋季逐月综合气候舒适度变化特征 1 月综合气候舒适度由 B 向 C 演变, 突变检验结果表明 ( 图 ), 综合气候舒适度在 199 年出现突变之前的变化趋势不明显, 之后呈上升趋势, 在 3 年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.1);11 月综合气候舒适度由 A 向 B 演进, 综合气候舒适度在 1983 年出现突变之前的变化趋势不明显, 之后呈上升趋势, 在 1 年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.1)... 冬季逐月综合气候舒适度变化特征 1 月综合气候舒适度由 A 向 B 演进, 突变检验结果表明 ( 见图 5), 综合气候舒适度在世纪年代初期呈上升趋势, 年代中期到 7 年代中期呈下降趋势, 之后呈上升趋势, 在 1989 年出现突变, 在 199 年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.1);1 月综合气候舒适度由 b 向 A 演进, 综合气候舒适度在 1987 年出现突

6 198 海南师范大学学报 ( 自然科学版 ) 17 年年份 / 年年份 / 年年份 / 年图年平潭综合实验区夏季逐月气候舒适度 Mann-Kendall 突变检验 Fig.3 The Mann-Kendall mutation test of the monthly comprehensive climate comfort of Pingtan Comprehensive Experimental Area in summer from 191 to 11 变之前的变化趋势不明显, 在 1997 年 ( 含 ) 后上升趋势显著 (α<.1); 月综合气候舒适度由 b 向 A 演进, 综合气候舒适度在 1993 年出现突变之前的变化趋势不明显, 在 1999 年 ( 含 ) 以后上升趋势显著 (α<.1). 3 结论与讨论 3.1 结论平潭综合实验区年综合气候舒适度各季节逐月综合气候舒适度均呈上升趋势, 往热的方向发展. 平潭综合实验区年综合气候舒适度 3 月月 11 月 1 月综合气候舒适度由偏凉或凉, 部分人感觉不舒适向普遍感觉舒适演进 ;5 月月 9 月 1 月综合气候舒适度由普遍感觉舒适向偏热或较热, 部分人感觉不舒适演进 ;7 月 8 月综合气候舒适度由偏热或较热, 部分人感觉不舒适向热, 感觉不舒适演进 ;1 月月综合气候舒适度由偏冷或较冷, 大部分人感觉不舒适向偏凉或凉, 部分人感觉不舒适演进. 海洋上夏季气温低于陆地, 冬季则又高于陆地, 平潭位于海坛海峡和台湾海峡之间的岛屿的地理位置, 使其受海 [1] [] 洋调节作用强烈. 本研究论证了前人总结的平潭气候特点 : 温和湿润冬无严寒, 夏无酷暑. 世纪 8 年代 9 年代是年综合气候舒适度多数月份综合气候舒适度发生突变的时期, 进入 1 世纪初综合气候舒适度较多年平均大大增加. 3. 讨论 3..1 方法的合理性本研究将人体舒适度指数温湿指数风效指数组合起来开展气候舒适度评价, 既能发挥单一经验模型各自的优势特色, 又能涵盖影响人体舒适度的全部个核心气象参数 ( 温度相对湿度风速和太阳辐射 ).

7 第期 199 林泽全等平潭综合实验区综合气候舒适度变化特征研究 8 - 图年平潭综合实验区秋季逐月气候舒适度 Mann-Kendall 突变检验 Fig. The Mann-Kendall mutation test of the monthly comprehensive climate comfort of Pingtan Comprehensive Experimental Area in autumn from 191 to 11 图年平潭综合实验区冬季逐月气候舒适度 Mann-Kendall 突变检验 Fig.5 The Mann-Kendall mutation test of the monthly comprehensive climate comfort of Pingtan Comprehensive Experimental Area in winter from 191 to 11 年代和 Mann-Kendall 突变检验可以很好地共同说明综合气候舒适度变化特征以年综合气候舒适度变化特征为例世纪年代和 7 年代综合气候舒适度为负说明综合气候舒适度较多年平均偏低而 Mann-Kendall 突变检验结果表明此时综合气候舒适度呈下降趋势尽管世纪 8 年代的年代仍

8 海南师范大学学报 ( 自然科学版 ) 17 年为负值, 但其年代已大幅下降,Mann-Kendall 突变检验结果表明年综合气候舒适度呈上升趋势 ; 世纪 9 年代 1 世纪初年代为正值, 且 1 世纪初年代较多年平均有较大增加,Mann-Kendall 突变检验结果表明在 1988 年发生突变,1993 年 ( 含 ) 后上升趋势显著. 3.. 模型的改进本文可从以下一些方面进行改进 :1) 热交换机理应进一步融入 ( 例如 Steadman 在风寒指数模型中加入了着衣厚度活动代谢率以及所有的人体散热途径, 弥补了缺乏理论基础没有考虑人体着装等缺陷 ) 使综 [-3] 合气候舒适度指数的理论基础得以强化, 突破实践应用框架, 开启理论研究前景 ;) 构建适用于不同的活动类型 ( 户外旅游居家生活竞技运动等, 以及进一步的细分, 如户外旅游可分为山地滑雪海滨度假等 ) 的专门化的综合气候舒适指数, 使综合气候舒适度指数的实践应用领域得以拓展和丰富 ;3) 在综合气候舒适度指数的实证研究的基础上, 制定兼具区域针对性和人群针对性的一系列评估分级标准, 使综合气 [] 候舒适度指数的实践应用价值得以提升. 参考文献 : [1] 骆培聪. 平潭县旅游环境问题及其保护对策 [ J ]. 福建师范大学学报 ( 自然科学版 ),3,19(): [] 侯长红, 李宗斌, 侯大为, 等. 平潭岛海岛旅游资源开发战略研究 [ J ]. 资源开发与市场,1,(8): [3] 郑景云, 尹云鹤, 李炳元. 中国气候区划新方案 [ J ]. 地理学报,1,5(1):3-1. [] 鹿世瑾, 王岩. 福建气候 ( 第二版 )[M]. 北京 : 气象出版社,1. [5] 王润, 刘家明, 田大江. 基于低碳理念的旅游规划设计研究以福建省平潭岛为例 [ J ]. 旅游论坛,1,3(): [] 王胜, 田红, 谢五三, 等. 近 5 年安徽省气候舒适度变化特征及区划研究 [ J ]. 地理科学进展,1,31(1):5. [7] 孔钦钦, 葛全胜, 席建超, 等. 中国重点旅游城市气候舒适度及其变化趋势 [ J ]. 地理研究,15,3(1):38. [8] 张书余. 城市环境气象预报技术 [M]. 北京 : 气象出版社,. [9] 马丽君, 孙根年, 王洁洁. 中国东部沿海沿边城市旅游气候舒适度评价 [ J ]. 地理科学进展,9,8(5): [1] 余志康, 孙根年, 罗正文, 等. N 以北城市夏季气候舒适度及消夏旅游潜力分析 [ J ]. 自然资源学报,15,3(): [11] 柏秦凤, 霍治国, 贺楠, 等. 中国座旅游城市人体舒适度指数分析 [ J ]. 生态学杂志,9,8(8): [1] 唐进时, 申双和, 华荣强, 等. 热气候指数评价中国南方城市夏季舒适度 [ J ]. 气象科学,15,35(): [13] 饶运章, 张学焱. 基于 Logistic 回归模型确定权重的模糊综合评判法在边坡稳定性分析中的应用 [ J ]. 有色金属科学与工程,15,(): [1] 罗志忠, 张丰焰. 主成分分析法在公路网节点重要度指标权重分析中的应用 [ J ]. 交通运输系统工程与信息,5,5(): [15] 童其慧. 主成分分析方法在指标综合评价中的应用 [ J ]. 北京理工大学学报 ( 社会科学版 ),,(1):59-1. [1] 雷桂莲, 喻迎春, 刘志萍, 等. 南昌市人体舒适度指数预报 [ J ]. 江西气象科技,1999(3):1. [17] 马丽君, 孙根年, 李馥丽, 等. 陕西省旅游气候舒适度评价 [ J ]. 资源科学,7,9():. [18] 范业正, 郭来喜. 中国海滨旅游地气候适宜性评价 [ J ]. 自然资源学报,1998,13(): [19] 王瑢. 主成分分析求权重在房地产顾客满意度评价中的应用 [ J ]. 市场研究,1(9):-9. [] 魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术 ( 第二版 )[M]. 北京 : 气象出版社,7. [1] 林之光. 四川盆地 : 不典型的海洋性气候 [ J ]. 气象知识,15():1-1. [] 孙美淑, 李山. 气候舒适度评价的经验模型 : 回顾与展望 [ J ]. 旅游学刊,15,3(1):19-3. [3] Steadman R G. Indices of windchill of clothed persons[ J ]. Journal of Applied Meteorology,1971,1():7-83. 责任编辑 : 吴兴华

Journal of Arid Meteorology Vol. 28 No. 4 Dec a

28 4 2010 12 1006-7639 2010-04 - 0411-07 Journal of Arid Meteorology Vol. 28 No. 4 Dec 2010 50 a 1 2 3 4 1 1. 737200 2. 733300 3. 737100 4. 733000 1959 ~ 2009 Mann - Kendall T - Yamamoto 1990 1996 50 a