第 卷 第 期 年 月 气 候 与 环 境 研 究 &!'!' 靳 宁 景 元 书 武 永 利 南 京 市 区 不 同 下 垫 面 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 分 析 气 候 与 环 境 研 究 * *.. D $% 4 D!. 5 $$!/ %" 0 $!/ /"" $!/ ".$ / "$! % 1!! /! %"!/ >. % "$" * * 南 京 市 区 不 同 下 垫 面 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 分 析 靳 宁 景 元 书 武 永 利 山 西 省 气 候 中 心 太 原 ) 南 京 信 息 工 程 大 学 应 用 气 象 学 院 南 京 摘 要 为 了 分 析 城 市 绿 化 改 变 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 于 年 * 月 期 间 对 南 京 信 息 工 程 大 学 的 林 地 裸 地 和 草 地 ) 种 不 同 下 垫 面 的 主 要 气 象 要 素 进 行 对 比 观 测 以 气 温 相 对 湿 度 和 风 速 资 料 作 为 评 价 环 境 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 因 素 用 数 学 模 糊 评 判 方 法 对 不 同 下 垫 面 的 人 体 舒 适 度 进 行 模 糊 综 合 评 判 结 果 表 明 * 月 草 地 的 舒 适 度 高 于 裸 地 和 林 地 裸 地 的 舒 适 度 高 于 林 地 同 草 地 和 裸 地 相 比 林 地 气 温 较 低 舒 适 度 最 低 关 键 词 下 垫 面 人 体 舒 适 度 气 温 相 对 湿 度 风 速 文 章 编 号 -*(* -*- 中 图 分 类 号 ) 文 献 标 识 码 5 + ## 4 ( # "$, &# 7 &$! $ (# 5 2 & $ 0 9!.,D $% 4 D!. '"5 + " " ") # $&&! # ") "#*" + % " " ""! '"# ") "# +%# $ ( 9! @" %" / " "!/ %" %."$ ".$ / "! %! /! " 0" " " "% "! "!1$"" >. "$!/ /!! + " " 9" %!!. % /"" $!/ ".$ / " $!! $ 1 " 50 7 9%"!/ " 0" - "" "% "! " $"!" " %" / " "$!/ ""! "! %! - /! $"! / @@ %" $ %"! 0"%" $""!!/%! /! /! /"" $!/ ". $ / "$$ " 9%" "$ $$%! % /! 50!7 $ %"!$! /! 1"! %" %" %"" $! /! 1" %"!! $ %" %!/!! $$! " % %!/ 1 ", $&# ".$ / "%! /! " 0" "" "% $0"" 引 言 城 市 由 于 下 垫 面 的 性 质 和 人 类 活 动 的 影 响 不 仅 产 生 了 城 市 热 岛 城 市 干 岛 城 市 环 流 而 且 降 低 了 能 见 度 减 少 了 日 照 时 数 即 形 成 了 城 市 气 候 城 市 气 候 对 城 市 居 民 的 生 活 工 作 环 境 有 着 重 要 影 响 9! " 研 究 人 体 舒 适 度 的 意 义 在 于 提 示 人 们 根 据 气 象 要 素 的 变 化 来 及 时 调 节 生 理 适 应 环 境 以 及 采 取 一 些 防 范 措 施 收 稿 日 期 (-*- 收 到 --) 收 到 修 定 稿 资 助 项 目 江 苏 省 科 学 技 术 厅 资 助 项 目 + * 作 者 简 介 靳 宁 男 () 年 出 生 硕 士 研 究 生 从 事 应 用 气 象 研 究 - %! " '!
气 候 与 环 境 研 究 卷 &!' 张 书 余 许 多 学 者 对 人 体 舒 适 度 进 行 了 研 究!!0!! " 对 欧 洲 不 同 国 家 的 城 市 热 舒 适 性 进 行 了 研 究 周 后 福 探 讨 了 气 候 变 化 对 人 体 健 康 的 影 响 吴 兑 ) 进 行 了 多 种 人 体 舒 适 度 预 报 公 式 的 讨 论 白 虎 志 等 * 分 析 了 兰 州 城 市 热 岛 效 应 特 征 并 对 其 影 响 因 子 进 行 了 研 究 唐 文 君 等 进 行 了 长 江 三 角 洲 夏 季 气 候 舒 适 度 模 糊 评 判 这 些 研 究 对 指 导 人 们 的 活 动 提 供 了 有 益 的 参 考 为 了 提 高 对 城 市 气 候 城 市 绿 化 和 环 境 保 护 的 认 识 并 为 利 用 绿 化 改 善 城 市 小 气 候 等 问 题 提 供 有 益 的 参 考 本 文 以 裸 地 草 地 和 林 地 三 种 不 同 类 型 下 垫 面 为 研 究 对 象 利 用 气 象 要 素 的 观 测 数 据 使 用 人 体 舒 适 度 这 一 生 物 气 象 指 标 来 评 价 不 同 下 垫 面 对 人 们 户 外 活 动 舒 适 程 度 的 影 响 - 实 验 数 据 和 方 法 -. 实 验 数 据 观 测 点 设 置 在 江 北 浦 口 区 的 南 京 信 息 工 程 大 学 校 园 )<? (<? 海 拔 高 度 ' 内 为 比 较 不 同 下 垫 面 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 设 置 了 三 个 观 测 点 测 点 林 地 测 点 草 地 测 点 ) 水 泥 地 面 裸 地 观 测 项 目 为 气 温 相 对 湿 度 和 风 速 测 定 时 期 为 年 月 日 到 * 月 日 每 天 ( 北 京 时 间 下 同 每 逢 整 点 观 测 一 次 其 中 空 气 温 度 用 6 7 型 通 风 干 湿 表 测 定 测 定 高 度 距 地 面 '* 空 气 相 对 湿 度 利 用 干 湿 球 温 度 值 进 行 查 算 风 速 用 67 型 轻 便 三 杯 风 向 风 速 表 测 定 测 定 高 度 亦 为 '* 同 时 在 各 测 点 分 别 连 续 放 置 4 %6!. 自 动 气 象 站 若 干 天 所 得 数 据 作 为 人 工 观 测 的 对 照 -.- 方 法 人 体 的 热 平 衡 机 能 体 温 调 节 等 生 理 功 能 受 到 多 种 气 象 要 素 的 综 合 影 响 例 如 气 温 相 对 湿 度 气 压 光 照 风 等 气 温 适 中 时 相 对 湿 度 对 人 体 的 影 响 并 不 显 著 由 于 相 对 湿 度 主 要 影 响 人 体 的 热 代 谢 和 水 盐 代 谢 当 气 温 较 高 或 较 低 时 其 波 动 对 人 体 的 热 平 衡 和 温 热 感 就 显 得 非 常 重 要 唐 国 利 等 人 体 舒 适 度 指 数 是 从 气 象 角 度 评 价 在 不 同 气 候 条 件 下 人 体 的 舒 适 感 根 据 人 体 与 大 气 环 境 之 间 的 热 交 换 而 制 定 的 生 物 气 象 指 标 用 来 反 映 不 同 气 象 环 境 下 人 体 的 舒 适 感 觉 对 舒 适 度 的 评 价 方 法 利 用 2 " ( 提 出 的 模 糊 集 合 概 念 元 素 对 集 合 的 隶 属 关 系 在 普 通 集 合 中 只 有 和 两 种 情 况 而 模 糊 集 合 则 把 对 的 隶 属 程 度 扩 充 为 这 样 一 个 实 数 闭 区 间 我 们 假 定 在 论 域 上 每 一 个 元 素 都 与 一 个 5 相 对 应 且 5 满 足 5 则 可 以 认 为 5 确 定 了 上 的 一 个 模 糊 子 集 其 中 5 称 为 的 隶 属 函 数 其 值 反 映 了 中 任 一 元 素 对 模 糊 子 集 的 隶 属 程 度 本 文 以 自 测 的 林 地 草 地 和 裸 地 三 种 不 同 下 垫 面 的 气 温 相 对 湿 度 和 风 速 + 作 为 评 价 小 气 候 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 因 素 故 选 定 因 素 的 论 域 为 + 评 价 的 论 域 为 很 舒 适 舒 适 较 舒 适 不 舒 适 由 环 境 卫 生 学 获 知 气 温 为 E 相 对 湿 度 为 ; 且 风 速 为 $ : 是 夏 季 人 体 感 觉 最 舒 适 的 小 气 候 条 件 李 秀 存 等 观 测 期 间 林 地 裸 地 和 草 地 的 平 均 气 温 分 别 为 ')' 和 ')E 最 高 气 温 已 经 达 到 了 )')' 和 )'( E 此 时 的 南 京 已 经 具 有 了 初 夏 的 一 些 特 征 利 用 夏 季 的 评 判 标 准 基 本 适 宜 据 此 对 三 要 素 分 别 建 立 隶 属 函 数 方 程 如 下 李 秀 存 等,,.,',;,. ;,')( +, +, +. +,'* ) ) 其 中 是 通 过 特 尔 斐 法 对 一 组 实 测 值 评 估 出 相 应 的 一 组 隶 属 度 并 根 据 这 两 组 数 据 拟 合 隶 属 度 函 数 而 求 得 将 选 定 观 测 点 的 气 象 要 素 值 分 别 代 入 各 隶 属 函 数 方 程 求 出 各 观 测 点 气 温 相 对 湿 度 和 风 速 的 隶 属 函 数 值 根 据 各 因 素 的 隶 属 函 数 值 大 小 可 规 定 '(* 为 很 舒 适 '(* '* 为 舒 适 '* ' 为 较 舒 适 ' 为 不
期!' 靳 宁 等 南 京 市 区 不 同 下 垫 面 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 分 析." 5 $$!/ %" 0 $!/6/"" $!/ ".+ / "$!!! /! 舒 适 / 结 果 和 分 析 /. 不 同 下 垫 面 气 象 要 素 隶 属 度 的 对 比 气 温 是 评 判 人 体 舒 适 度 最 重 要 的 气 象 要 素 隶 属 度 值 越 大 舒 适 程 度 越 大 由 图 可 以 看 出 就 气 温 单 因 子 而 言 绿 化 带 的 舒 适 程 度 高 于 裸 地 且 越 是 晴 朗 高 温 的 天 气 效 果 越 明 显 如 月 日 气 温 较 高 草 地 和 裸 地 的 舒 适 度 差 异 明 显 而 在 阴 雨 天 气 条 件 下 三 点 几 乎 重 合 在 一 起 差 异 不 明 显 就 整 体 而 言 裸 地 相 对 湿 度 因 子 的 隶 属 度 值 最 小 林 地 的 隶 属 度 值 最 大 如 图 由 于 ) 种 下 垫 面 日 相 对 湿 度 变 化 及 日 较 差 较 大 使 得 ) 条 相 对 湿 度 隶 属 度 曲 线 的 日 变 化 也 比 较 大 裸 地 和 草 地 的 风 速 单 因 子 隶 属 度 值 整 体 上 相 差 不 多 只 有 个 别 日 期 相 差 较 大 如 图 ) 林 地 由 于 较 为 封 闭 不 如 裸 地 和 草 地 开 阔 风 速 较 小 隶 属 度 值 明 显 小 于 裸 地 和 草 地 草 地 和 裸 地 的 风 速 较 大 隶 属 度 值 较 大 人 体 感 觉 舒 适 /.- 隶 属 度 的 日 变 化 以 * 月 日 林 地 为 例 日 最 高 气 温 为 )' E 相 对 湿 度 较 小 由 图 可 以 看 出 早 上 ( 时 北 京 时 间 下 同 气 温 因 子 的 隶 属 度 值 随 逐 渐 增 大 这 是 由 于 随 着 太 阳 辐 射 的 增 强 树 林 内 温 图 气 温 单 因 子 隶 属 度 变 化 8.'9%"$ 1! " "."" %."!/ " 0" " 图 相 对 湿 度 单 因 子 隶 属 度 变 化 8.'9%"$ 1! " "."" %."!/%
( 气 候 与 环 境 研 究 卷 &!' 图 ) 风 速 单 因 子 隶 属 度 变 化 8.')9%"$ 1! " "."" %."!/ $0"" 图 林 地 三 因 子 隶 属 度 日 变 化 8.'6 $ 1! " "."" %."!/ %""/!$ %"!! $ 度 上 升 的 缘 故 时 后 隶 属 度 值 随 着 气 温 的 进 一 步 升 高 又 逐 渐 减 小 至 * 时 左 右 达 到 最 小 值 然 后 随 着 气 温 的 下 降 而 上 升 相 对 湿 度 因 子 的 隶 属 度 值 从 早 上 ( 时 开 始 随 着 林 内 相 对 湿 度 的 减 小 而 逐 渐 减 小 下 午 时 以 后 又 出 现 增 大 趋 势 风 速 因 子 的 隶 属 度 值 变 化 较 平 缓 这 是 由 于 林 内 分 冠 层 密 度 较 大 加 上 周 围 环 境 的 影 响 使 得 林 内 风 速 较 小 /./ 不 同 下 垫 面 舒 适 度 的 综 合 评 判 从 单 因 素 评 判 入 手 建 立 到 的 单 因 素 评 判 矩 阵!! 中 的 各 元 素 是 中 各 因 素 的 隶 属 函 数 值 所 属 等 级 的 个 数 在 观 测 记 录 数 中 所 占 的 百 分 率 例 如 在 所 记 录 的 ) 次 观 测 中 林 地 气 温 很 舒 适 舒 适 较 舒 适 和 不 舒 适 的 次 数 分 别 为 ) 和 * 它 们 所 占 百 分 率 分 别 为 '))' ' 和 '* 这 即 是! 中 第 一 行 元 素 对 相 对 湿 度 和 风 速 进 行 同 样 的 计 算 可 得 到 林 地 测 点 舒 适 度 的 单 因 素 评 判 矩 阵 为 ')) ' ' '*! " ' ') ') ') ') ' 同 理 再 对 其 他 测 点 进 行 同 样 的 运 算 可 得! "!) " ')) ' ' ' ') ') ' '* '*) ' ' ' ')) ') ') ' ') ' ') ' ' ) ' ' ')
期!' 靳 宁 等 南 京 市 区 不 同 下 垫 面 对 人 体 舒 适 度 的 影 响 分 析." 5 $$!/ %" 0 $!/6/"" $!/ ".+ / "$!!! /!!!!) 分 别 代 表 树 林 裸 地 草 地 的 单 因 子 评 判 矩 阵 在 小 气 候 条 件 对 人 体 舒 适 度 的 评 价 中 由 于 人 体 对 小 气 候 环 境 的 感 觉 是 多 种 因 素 的 综 合 反 映 故 需 要 做 出 综 合 评 判 由 于 影 响 人 体 舒 适 度 的 诸 因 素 并 不 处 于 同 等 地 位 用 数 学 的 方 式 可 表 达 为 中 的 一 个 模 糊 子 集 # 并 设 三 要 素 的 权 重 分 配 为 # ' '' 则 综 合 评 判 为 #! 例 如 对 林 地 测 点 可 得 如 下 结 果 即 ')) ' ' '* ' '' ' ') ') ') ') ' ')) ' ' '* ' ') ' ' ') ' '))')''* 作 归 一 化 处 理 得 '(''') 同 理 可 得 其 他 测 点 的 综 合 评 判 结 果 ')'(' ') ) '))')')'' 综 合 评 判 结 果 表 表 明 就 整 个 观 测 时 段 而 言 草 地 的 舒 适 程 度 最 高 裸 地 和 林 地 次 之 具 体 到 某 一 时 段 情 况 则 会 有 所 不 同 如 林 地 在 白 天 气 温 较 高 时 还 是 比 较 舒 适 的 产 生 这 种 综 合 评 判 结 果 的 原 因 在 于 观 测 时 间 为 * 月 份 此 时 气 温 不 是 很 高 林 地 由 于 自 然 条 件 及 周 围 地 理 条 件 的 影 响 风 速 同 裸 地 和 草 地 相 差 较 大 林 内 气 温 又 低 整 体 感 觉 不 舒 适 林 地 的 降 温 作 用 是 十 分 明 显 的 无 论 是 日 平 均 气 温 日 最 高 气 温 林 下 均 显 著 低 于 裸 地 和 草 地 表 不 同 下 垫 面 舒 适 度 的 综 合 比 较 1 % 4!$ ( $# ( $ &$ &$!# $ (# 舒 适 度 等 级 裸 地 草 地 林 地 很 舒 适 ') ')) '( 舒 适 '( ') ' 较 舒 适 ' ') ' 不 舒 适 ') ' ') 结 论 与 讨 论 通 过 对 自 测 数 据 进 行 整 理 分 析 采 用 模 糊 综 合 评 判 方 法 对 比 分 析 了 南 京 市 * 月 林 地 裸 地 草 地 三 种 下 垫 面 的 人 体 舒 适 度 综 合 结 果 表 明 草 地 的 舒 适 程 度 最 高 裸 地 次 之 林 地 最 低 经 与 观 测 者 每 天 记 录 的 自 身 舒 适 度 感 觉 对 比 发 现 模 糊 综 合 评 判 得 出 的 结 论 符 合 实 际 情 况 可 用 于 南 京 市 人 体 舒 适 度 的 综 合 评 判 为 春 末 夏 初 季 节 交 替 之 际 人 们 的 外 出 游 玩 提 供 有 益 的 参 考 人 体 舒 适 度 的 评 价 不 仅 受 气 象 要 素 的 影 响 还 受 地 形 天 气 状 况 个 体 差 异 等 要 素 的 影 响 因 此 上 述 结 论 存 在 一 些 不 足 我 们 还 可 以 引 入 更 多 的 因 子 如 太 阳 辐 射 紫 外 线 强 度 等 并 通 过 大 量 的 对 比 和 选 取 代 表 性 人 群 进 行 验 证 提 高 舒 适 度 的 预 报 精 度 更 好 地 指 导 人 们 的 生 活 实 践 参 考 文 献 #"/"" "$ 白 虎 志 任 国 玉 方 锋 * 兰 州 城 市 热 岛 效 应 特 征 及 其 影 响 因 子 研 究 气 象 科 技 )) ** @% #",! 8.8". * % "$ $!/ 1 %" $- "/" $ / "./!$ @%! 7" "!!-!. + " " 9" %!!. % "$")) * * 李 秀 存 苏 志 广 西 夏 季 旅 游 气 候 舒 适 度 的 模 糊 综 合 评 价 热 带 地 理 ( ( 3 + 2% 5 / @@! 0"%" $""! /! %"$ "! $ ",. 9!0,"!. 0% % "$" ( (!!0!! 7! $+ 9%"! /!!!! 1 $0 "$5 $$!$$ /""!0"! "$.! " ** 唐 国 利 丁 一 汇 近 年 南 京 温 度 变 化 的 特 征 及 其 可 能 原 因 的 分 析 大 气 科 学 ) * ( 9.,!6. D% 9%" %."$ " 0" " $0!$$1" $"$ >. " " " $ % "$"!!/5!$- 0%" + " "$ % "$") * ( 唐 文 君 闵 敏 景 元 书 长 江 三 角 洲 夏 季 气 候 舒 适 度 模 糊 评 判 气 候 与 环 境 研 究 ) ( 9. 4" > 7 7.D $% 5/ @@ "! /! %" -! /! 1" "$$!/ %"D. @"#" 6" $ " % "$" ) ( 9! +D @+D @ 6" "!!/1!! /! %"" /"" $"$ %"!/@ 9 - ".! " )* )( 吴 兑 ) 多 种 人 体 舒 适 度 预 报 公 式 讨 论 气 象 科 技 )
* 气 候 与 环 境 研 究 卷 &!' ) ) 4 6 ) 6$ $$!!! $/! $ /! /!" $.%! /! " 7" "!!!. + " " 9" %!!. % "$") ) ) 2 " 5 ( 8 @@ $" $ 1 $$/! %"!!/0!$$1 8 @@ +" + $ " ) )( 张 书 余 城 市 环 境 气 象 预 报 技 术 7 北 京 气 象 出 版 社 2%.+% 8!" $.9" %!!."$!/ - 1! " 7" "!!!. 7 % "$" ">. % 7" "!!!. "$$ 周 后 福 气 候 变 化 对 人 体 健 康 影 响 的 综 合 指 标 探 讨 气 候 与 环 境 研 究 2%!! / 6$ $- $! $ %" "!/ %." / " "! % %" % % "$"