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奈昱蒲
7 years ago
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1 过去三十年兰州市夏季人体舒适度变化研究李辉, 张建明兰州大学资源环境学院, 甘肃兰州 (73) 摘要 : 在多种人体舒适度预报公式中, 选用了许东蓓王小勇等研究确定的适合于兰州市的人体舒适度指数计算方法及等级划分方法, 利用兰州市 976~5 年的气象资料, 计算得出了这三十年兰州市夏季 (7 8 月 ) 每天的人体舒适度指数, 并进行了等级划分在此基础上, 分析得出了过去三十年兰州市夏季舒适度变化情况, 并通过计算分别得出了每年夏季人体舒适度指数与温度相对湿度风速的相关系数, 结果表明兰州市夏季的气候条件舒适, 但总体上有以年左右为周期的波动下降趋势关键词 : 兰州市 ; 夏季 ; 人体舒适度 ; 人体舒适度指数所谓人体舒适度是指一个评价不同气候环境下人体舒适感的指标 [] 随着社会的发展和人民生活水平的提高, 人们越来越关注其居住地区的气候条件, 由此人体舒适度的研究越来越受关注国外关于人体舒适度的研究开展的较早, 可分为两个阶段 : 前期研究的重要特点多是一些定性的描述或采用经验公式进行定量讨论, 后期的研究特点是从人体热量平衡角度研究人体对冷热的具体感受程度直到世纪 8 年代, 国内有关人体舒适度的研究还只是一些定性的描述,9 年代开始才有一定的发展, 并取得了较快的进展 [] 国内外许多研究都表明, 在所有的气象要素中, 温度湿度和风对人体的感觉影响最大 [3] 但是, 目前的研究都只是把人体舒适度预报作为气象预报业务服务的一部分, 有关一段时间内城市舒适度变化的研究几乎还是空白, 本文正是选用了 3 年许东蓓王小勇等建立的人体舒适度指数及其相应的等级划分方法, 以兰州市为例, 对这一问题进行了研究. 兰州市地理特征及气候概况兰州市地处大陆腹地, 位于青藏蒙古和黄土三大高原交汇处它三面环山, 黄河自西向东贯穿全城, 构成哑铃状东西两块盆地, 形成了特有的河谷小盆地气候 [] 由于青藏高原的影响, 在对流层上部, 新疆附近形成一个半永久性的高压 ; 在对流层下部, 河西走廊至兰州一带形成了一个次天气尺度的绕流小高压, 同时此区域又是高原垂直环流圈中的下沉气流补偿区, 因此兰州市具有气候干燥, 降水少, 蒸发量大, 光照充足, 太阳辐射强, 冬季不太寒冷, 夏季不太炎热, 昼夜温差大等气候特点 []. 研究方法. 选取舒适度计算模型许东蓓, 王小勇等根据国内外人体实验数据和有关研究方法, 考虑到兰州市处于亚洲大陆腹地, 气候干燥四季分明风力不大冬季静风频率高等特点, 确定出了适合于兰州市的舒适度计算方法并在年 7 8 两个月间, 针对不同年龄身体状况性别来自不同地域等约 6 人进行了逐日调查, 并代入数据进行计算订正, 对计算公式进行了完善 [] 最终确定兰州市人体舒适度的计算方法如下 : K =.8 t -. (.8 t - 6) (- r) - 3. v / + 3 () 式 () 中 t 为气温预报值 ( ),r 为相对湿度,v 为风速 (m/s) 并且按照中国气象局城市环境气象业务服务系统的相关规范, 划分了兰州市人体舒适度指数分级标准 [] ( 表 ) - -

2 表人体舒适度指数等级划分 Table The grade classification of the comfort index 级别指数范围说明 K 5 很冷, 感觉很不舒服, 有冻伤危险 6 K 38 冷, 大部分人感觉不舒服 3 39 K 5 微冷, 少部分人感觉不舒服 5 K 58 较舒适, 大部分人感觉舒服 5 K 7 舒适, 绝大部分人感觉很舒服 6 7 K 75 较舒适, 大部分人感觉舒服 7 76 K 79 微热, 少数人感觉很不舒服 8 8 K 85 热, 大部分人感觉很不舒服 9 86 K 酷热, 感觉很不舒服本文正是选择了上述许东蓓王小勇等提出的适合于兰州市的人体舒适度的计算方法及其人体舒适度指数分级标准, 对过去三十年来兰州市夏季舒适度变化情况进行了研究. 数据获取根据本文所选取的人体舒适度计算模型 ( 式 ()), 笔者从甘肃省气象局获取了 976~5 年兰州市夏季 (7 8 月 ) 每天的温度相对湿度以及风速值, 之所以选择夏季 7 8 两个月, 是因为人们对舒适度的反应通常以夏季月份最为敏感 [5], 而兰州市夏季以 7 8 两个月最具代表性, 而且选择的计算模型是用 7 8 两个月的数据进行订正的, 因此选择 7 8 两个月代表夏季进行研究可以提高研究的精度.3 数据处理与分析.3. 人体舒适度指数计算与分级将 976~5 年兰州市夏季 (7 8 月 ) 每天的温度相对湿度以及风速值代入式 () 中, 计算得 976~5 年兰州市夏季每天的人体舒适度指数值, 并根据兰州市人体舒适度指数分级标准 ( 表 ) 进行了等级划分, 统计得到 976~5 年兰州市每年夏季人体舒适度指数分属各级别的天数 ( 表 ) 从表中很明显可以看到,976~5 年兰州市每年夏季舒适 (5 级 ) 的天数最多, 其余基本都属较舒适 ( 或 6 级 ) 将表中 976~5 年兰州市每年夏季舒适的天数绘成曲线, 即得 976~5 年兰州市夏季舒适天数变化曲线图 ( 图 ) 从图中我们看到,976~5 年兰州市夏季舒适天数的变化并没有一个明显的上升或者下降的趋势, 但从 976 年 988 年和年三个较低点来看,976~5 年兰州市夏季舒适天数的变化却有一个近似以年为周期呈波动下降的趋势 ; 此外, 我们还明显地看到夏季的舒适天数,976 到 989 年间有五年都在 6 天以 - -

3 表 976~5 年兰州市夏季各舒适等级天数 Table The number of days in every comfort grade in Lanzhou summer from 976 to 5 天级年份数别上 ( 年最高 ), 而 989 年后直到 5 年却没有一年超过 6 天 ( 年最低 ), 这也说明 976~5 年兰州市夏季舒适天数的变化总体上有一个下降趋势, 但大多数年份兰州市夏季的舒适天数都集中在 ~6 天内, 这说明兰州市夏季的气候条件还是比较宜人的 - 3 -

4 图 976~5 年兰州市夏季舒适天数变化 Fig. Variation of the number of comfortable days in Lanzhou summer from 976 to 5.3. 相关系数计算利用计算出的人体舒适度指数值, 运用 Matlab 计算了 976~5 年兰州市每年夏季的人体舒适度指数分别与温度相对湿度以及风速的相关系数 ( 表 3), 并进行了检验从表 3 中可以看出各年人体舒适度指数与温度的相关程度都很高, 并都成正相关, 在 α=. 的置信水平下都能通过检验 ; 除了和 99 年不能通过检验外, 大多数年份的人体舒适度指数与相对湿度的相关程度都较高, 但都成负相关, 除了和 3 年是在 α=. 的置信水平下通过检验外, 其余年份也都是在 α=. 的置信水平下通过检验的 ; 而各年人体舒适度指数与风速的相关程度则较低, 相关系数有正有负, 各年不一, 且大多数年份都不能通过检验, 只有 987 年是在 α=. 的置信水平下通过检验, 以及 99 年是在 α=. 的置信水平下通过检验的这说明温度是影响兰州市人体舒适度指数的最主要的因子, 且始终与人体舒适度指数成正相关 ; 相对湿度对兰州市人体舒适度指数的影响仅次于温度, 且始终与人体舒适度指数成负相关 ; 而风速对兰州市人体舒适度指数的影响不大, 只有在特定的温度和相对湿度条件下, 风速才会与人体舒适度指数或成正相关或成负相关 3. 结论本文主要研究的是过去三十年兰州市夏季 (7 8 月 ) 舒适度的变化情况, 通过对 976~ 5 年兰州市气象资料的处理与分析, 得出以下几点结论 : 976~5 年兰州市夏季舒适天数的变化并没有一个明显的逐年上升或者下降的趋势, 但总的来看, 却有一个近似以年为周期呈波动下降的趋势 976~5 年间, 兰州市大多数年份夏季的舒适天数都集中在 ~6 天内, 这表明兰州市夏季的气候条件还是十分舒适的 - -

5 表 3 976~5 年兰州市各年舒适度指数与温度相对湿度风速三要素的相关系数 Table 3 The correlation coefficients between human comfort index with the temperature,the relative humidity and the wind speed in every year summer from 976 to 5 相年关系份要素数温度相对湿度风速 ~5 年兰州市各年夏季人体舒适度指数与温度的相关程度最高, 与相对湿度的相关程度也较高, 与风速的相关程度最低, 在一定的温度和相对湿度条件下, 兰州市夏季人体舒适度指数才与风速有明显的相关 976~5 年兰州市各年夏季人体舒适度指数与温度成正相关, 与相对湿度成负相关, 与风速有时成正相关, 有时成负相关. 讨论近年来, 我国许多城市都陆续建立了适合自己城市的人体舒适度预报系统, 对气象服务事业的发展起了积极的作用但我们也应该看到, 人体舒适度内涵计算模型长期变化趋势以及如何提高人体舒适度等问题还有待进一步研究和探讨 - 5 -

6 参考文献 [] 许东蓓, 王小勇, 黄玉霞等. 兰州市人体舒适度预报系统开发研制 [J]. 甘肃气象,3,():-3. [] 刘梅, 于波. 人体舒适度研究现状及其开发应用前景 [J]. 气象科技,,3():-8. [3] 吴菲, 李树华, 刘娇妹. 林下广场无林广场和草坪的温湿度及人体舒适度 [J]. 生态学报,7,7(7): [] 李栋梁, 刘德祥. 甘肃气候 [M]. 北京 : 气象出版社,:-3. [5] 叶金印, 田朝辉. 城市发展对居民夏季舒适度影响的分析 [J]. 浙江气象科技,998,9():38-. The Study on Comfort Changes in Lanzhou Summer in the Past 3 Years LI Hui, ZHANG Jianming College of Earth and Environmental Science, Lanzhou University, Lanzhou (73) Abstract In various forecasting formulas for human comfort, this article selects the computational method and the grade division method about human comfort index which are researched and determined by Xu Dong-bei, Wang Xiao-yong and so on, suitable for Lanzhou city, and calculates the daily comfort index in Lanzhou summer (July, August)in these 3 years using Lanzhou city s meteorological data about 976-5,and classifies the comfort index into different grades. In this foundation, it is analysised and obtained that the change situations of the comfort in Lanzhou summer in the past 3 years, and they are separately obtained that the correlation coefficients between human comfort index with the temperature, the relative humidity and the wind speed in every year summer through the computation, and the result indicates the climatic conditions in Lanzhou summer are comfortable, but there is overall a drop tendency which takes years as a cycle. Keywords: Lanzhou city; summer; human comfort; human comfort index - 6 -

~ a 3 h NCEP ~ 24 3 ~ ~ 8 9 ~ km m ~ 500 m 500 ~ 800 m 800 ~ m a 200

~ a 3 h NCEP ~ 24 3 ~ ~ 8 9 ~ km m ~ 500 m 500 ~ 800 m 800 ~ m a 200 31 1 2013 3 Journal of Arid Meteorology Vol. 31 No. 1 March 2013. J. 2013 31 1 62-69. doi 10. 11755 /j. issn. 1006-7639 2013-01 - 0062 211101 2000 ~ 2010 3 h 2. 5 2. 5 NCEP 2 5 ~ 7 02 11 05 ~ 08 2 ~ 8