风寒指数

风寒指数

-

2023年3月19日发(作者：大连石化)

65

农业灾害研究2020，10（8）：65-68，73

湖南省旅游气候舒适度评价分析

罗 潇1，2，邓 玲1，2，江涤非1，2，李学敏1，2

1.湖南省气象服务中心，湖南长沙410118；2.气象防灾减灾湖南省重点实验

室，湖南长沙410118

摘要 基于1981—2010年湖南省基本气候资料，综合考虑温湿指数、风效指数、穿衣指

数和人体舒适度指数，利用主成分分析法，逐月、逐季计算各分指数权重指数，构建气候

舒适度综合评价模型，并运用综合评价指数对湖南省逐月、各季节的气候舒适度进行评价。

研究发现：1981—2010年湖南省年平均气温17.3℃，年平均相对湿度为79.3%，年平均风

速为1.6m/s，月平均日照时数为121.4h；全省平均综合指数随月份呈“M”形分布；全省

平均一年有3个月的气候舒适度为舒适等级、5个月为较舒适等级、4个月为较不舒适等级；

气候舒适度综合指数4月、5月、9月和10月最高，是湖南省最适合旅游的几个月份；秋

季气候舒适度综合指数最高，为8.82，其次是春季，均属于舒适等级，春季湘南地区气候

舒适度指数整体高于湘北，秋季刚好相反，夏季和冬季综合指数较低。该分析结论可为湖

南省旅游发展规划和游客出行提供依据和参考。

关键词 气候舒适度；主成分分析法；综合评价模型；旅游发展；湖南省

中图分类号：P96文献标识码：A文章编号：2095–3305(2020)08–065–04

DOI:10.19383/.2020.08.031

人类的生产、生活与气候息息相

关，气候上的差异塑造了不同的自然景

观，从而造就了不同的旅游资源。一个

地方旅游业发展的好坏与当地的气候舒

适度有直接关系。旅游气候舒适度指综

合考虑气候条件中的温度、湿度、风速、

日照和降水等常见要素，评价某一地区

不同时间的旅游活动舒适与否[1-2]。

我国关于气候舒适度的研究起始

于20世纪80年代中期。最早的研究通

常以是否“舒适”或“宜人”来评价一个

地方的气候[3-4]。近年来，随着旅游业

的蓬勃发展，关于旅游气候舒适度的研

究逐渐增多，国内外学者建立了不同的

人体舒适度模型对不同的地区进行评

价。国外最具代表性的是Mieczkowski[5]

提出的旅游气候指数TCI，该指数综合

了温度、湿度、降水、风速、日照五个气

象要素，较全面地考虑了影响旅游舒适

度的气候因素；Freitas[6]在TCI的基础

上提出了CIT，从热学、物理学、美学三

个方面评价旅游气候舒适度；Morgan[7]

在TCI的基础上提出了适用于海滩旅

游的海滩旅游气候指数BCI。国内主要

以温湿指数、有效温度指数、风效指数

和舒适指数等应用最为广泛，如范业

正[8]等利用温湿指数和风效指数对我

国海滨城市和近岸岛屿旅游地的气候

进行了系统分析；马丽君等[9]采用温湿

指数、风寒指数和着衣指数对山西省各

地区各月旅游气候舒适度进行了分析；

陈英[10]在评价吉林省旅游气候舒适度

时，应用了风寒（温湿）指数、舒适指数

和着装指数；刘海洋等[11]在温湿指数

和风寒指数基础上进行加权累加，构建

了一个综合指数模型DCI，专门用于研

究沙漠旅游气候舒适度。

湖南省经济发达，对外开放程度

高，交通便利，吸引大量人口来此旅

游、工作和定居。因此，分析湖南旅游

EvaluationandAnalysisof

TourismClimateComfort

inHunanProvince

LUOXiaoetal(HunanMeteorological

ServiceCenter,Changsha,Hunan410118)

AbstractBasedonthebasicclimate

dataofHunanProvincefrom1981to2010,

comprehensivelyconsideringthetemperature

andhumidityindex,windefficiencyindex,

clothingindexandhumancomfortindex,using

theprincipalcomponentanalysismethodto

calculatetheweightingindexofeachsub-

indexmonthlyandquarterlytoconstruct

comprehensiveevaluationmodelofclimate

prehensiveevaluationindex

wasusedtoanalyzeandevaluatetheclimate

comfortofHunanProvincemonthbymonth

dyfoundthattheannual

averagetemperatureofHunanProvince

from1981to2010was17.3℃,theannual

averagerelativehumiditywas79.3%,and

theannualaveragewindspeedwas1.6m/s,

themonthlyaveragesunshinehoursis121.4

ragecomprehensiveindexis

distributedinan“M”shapewithmonths

age,thereare3

monthsoftheyearincomfortlevel,5months

inthemorecomfortablelevel,andtheother4

mate

comfortindexishighestinthefourmonths

ofApril,May,SeptemberandOctober,which

arethemostsuitablemonthsfortourismin

age,theprovince

hasthehighestcomprehensiveindexof

climatecomfortinautumnat8.82,followed

byspring,bothofwhichbelongtothecomfort

rallclimatecomfortindex

insouthernHunanishigherthanthatin

northernHunaninspring,whiletheopposite

prehensiveindex

lysis

conclusioncanprovidebasisandreference

forthetourismdevelopmentplanandtourist

travelofHunanProvince.

KeyWordsClimatecomfortindex;Principal

componentanalysismethod;Comprehensive

evaluationmodel;Developmentoftourism;Hunan

province

基金项目  湖南省气象局2019年重点课题“湖南省宜居宜游生态气象评价技术方法研究”

（XQKJ19A001）。

作者简介  罗潇（1994–），女，助理工程师，主要从事专业气象服务及科研工作。

收稿日期  2020–10–11

66

JournalofAgriculturalCatastropholgy2020

，

Vol10

，

No8:65-68

，

73

气候舒适度的空间分布对人们选择适

合外出的旅游目的地和时间段具有重

要意义。基于湖南省1981—2010年基

本气候资料，计算了温湿指数、风寒指

数、着衣指数和人体舒适度指数4个气

候舒适度评价指数，并利用主成分分析

法，建立气候舒适度综合评价模型，逐

月逐季度综合评价湖南省旅游气候舒

适度。以期为湖南省旅游发展规划和游

客出行提供一定的依据和参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

采用湖南省97个国家气象站30

年（1981—2010年）地面气候整编资料

（湖南省气象信息中心提供），包括逐月

平均气温、月均最高气温、月均最低气

温、平均相对湿度、平均风速、日照时

数等资料。

1.2 研究方法

1.2.1 温湿指数（THI）早在1923年，

Houghton就提出有效温度的概念，即一

种受温度和湿度制约的、反映人体热感

觉的综合性指标[12]。随着研究的深入，

又有学者提出了新有效温度、标准有效

温度等概念[13]。目前，常常使用温湿指

数（

THI

）作为旅游气候舒适度的一项重

要评判指标，由气温和相对湿度两个因

素共同决定，反映人体与周围环境间进

行热交换的水平，计算公式为：

)628.1()1(55.0)238.1(−−−+=tftTHI

（1）

其中，

THI

为温湿指数，

t

表示摄氏

温度（℃），f为相对湿度（％）。

1.2.2 风效指数（WCI）由风寒指数

发展而来，反映在寒冷环境下，气温与

风速通过对人体散热率的作用而影响

人体舒适感[14]。相对于风寒指数，风效

指数新引入了太阳辐射因子，考虑了人

体体表在太阳辐射下的“晒太阳”体感

效应，因而比风寒指数更具普适性。计

算公式为：

stvvWCI55.8)33()54.0101(+−−+−=（2）

公式中，

WCI

表示风效指数，

t

为摄

氏温度（℃），

v

表示平均风速（m/s），

s

为日照时数（h/d）。

1.2.3 着衣指数（ICL）温湿指数和风

效指数仅考虑了对人体裸露表层皮肤的

气候舒适度。但是，人还可以通过增减

衣物来调节人体对气候的适应。为了保

持人体表层温度的恒定，或将其维持在

相对舒适的环境下所需要穿着的衣物厚

度，即着衣指数，其物理意义是单位面

积热通量恒定的情况下衣物对热量传导

的阻碍度水平。公式为：

hv

Rah

h

t

ICL

)0.9126.0(

cos

155.0

33

+

+

−

−

=

α

（3）

其中，

ICL

表示着衣指数，

t

为摄氏

温度（℃），

v

表示平均风速（m/s），

h

代

表人体代谢率的75%，旅游行为的活动

量一般是较轻微的，此时所对应的人体

代谢率为116，相应的

h

值为87W/m2，

a

为人体对太射的吸收率，通常取0.06，

R

表示单位时间内在垂直于太阳光线

的条件下，单位面积所接收的太阳辐射

值，一般取太阳常数1367W/m2，

α

为太

阳高度角。

1.2.4 人体舒适度指数（ICHB）人体

舒适度指数是指由于个体差异使人体

环境产生不同的舒适感。人体舒适度

指数在考虑了温度和湿度影响的同

时，考虑了风对人体舒适感的影响。计

算公式为：

（4）

ftICHB8.1()1(55.0)238.1(−−+=

vtf2.3)628.1()−−

公式中，

ICHB

为人体舒适度指

数，

t

为摄氏气温（℃）,

f

为相对湿度

（%），

v

为平均风速（m/s）。

1.2.5 气候舒适度综合评价指数

（CCI）气候舒适度综合评价模型以温

湿指数、风效指数、着衣指数和人体舒

适度指数四个评价指标为基础，应用

主成分分析法给每个分指数赋权重，

每个分指数的值乘以权重最后相加，

得到湖南省气候舒适度综合指数。计

算公式为：

ICHBaICLaWCIaTHIaCCI····

4321

+++=（5）

其中，

CCI

为气候舒适度综合评价

指数，

a1~a4

为各分指数的权重。根据

模型计算，标准如下：7＜

CCI

≤9为舒

适，5＜

CCI

≤7为较舒适，3＜

CCI

≤5

为较不舒适，1＜

CCI

≤3为极不舒

适，综合指数值越大，说明气候舒适度

越好。综合评价模型可以更准确地对某

地区的气候舒适度进行评价。

2 结果与分析

2.1 气象要素分析

气候舒适度与温度、相对湿度、

风速和太阳辐射这几项气象因子息息

相关。1981—2010年湖南省年平均气

温17.3℃，逐月平均气温呈倒“U”型分

布，7月平均气温最高，1月平均气温

最低；年平均相对湿度为79.3%，上半

年（1—6月）相对湿度明显高于后半年

（7—12月）；年平均风速为1.6m/s，风

速最大月份为7月，为1.8m/s，最小在

12月，平均风速为1.5m/s；月平均日照

时数为121.4h，日照时数随月份的变

化分布与气温的分布基本一致，夏季和

秋季的日照时数明显高于春季和冬季

（图1）。

图1 1981—2010年湖南省各气象要素（a:气温；

b:相对湿度；c:风速；d:日照时数）年内变化特征

30

25

20

15

10

5

0

气

温/

℃

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

(a)

82

81

80

79

78

77

76

相

对

温

度/

%

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

(b)

1.80

1.75

1.70

1.65

1.60

1.55

1.50

1.45

风

速/

m/

s

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

(c)

240

210

180

150

120

90

60

30

日

照

时

数/

小

时

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

(d)

2.2 逐月气候舒适度综合指数评价

利用多年逐月平均的气象要素

值，通过公式（1）~（4），分别得到每个

月的气候舒适度分指数值，接着用主成

分分析法得到各月各分指数的权重系

数（表1），最后通过公式（5）计算得到

每个月的气候舒适度综合指数，全省平

均的综合指数随月份呈“M”形分布，全

省平均而言，一年中有3个月气候舒适

度为舒适等级、5个月为较舒适等级、4

67

个月为较不舒适等级，气候舒适度综合

指数在4月、5月、9月和10月这4个月

最高，是湖南省最适合旅游的几个月份

（图2）。

10.0

9.0

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

4.42

4.98

5.81

8.66

7.86

5.86

4.20

4.75

6.79

8.80

6.83

5.01

综

合

指

数/

无

量

纲

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

图2 1981—2010年全省平均的气候舒适度综

合指数年内变化

为了更好地了解湖南省旅游舒

适度的空间分布差异，图3给出气候

舒适度综合指数较高的4个月（即4

月、5月、9月、10月）的综合指数的

空间分布。从图中可以看出，4月，

全省旅游气候综合舒适度均属于舒适

等级（综合指数为7～9），综合指数呈

现西、南、东三面高，湘中及偏北尤其

是洞庭湖区较低的分布特点；5月，

全省综合指数整体呈从湘东南向湘西

北逐渐增大的分布特点，全省均属于

舒适等级，值得注意的是，湘东南的

桂东县和汝城县综合舒适度指数明显

高于其周边地区；9月，湘西南部分地

区、郴州部分地区和韶山市综合指数

在7～9，属舒适；全省其他大部分地

区综合指数介于5～7，属较舒适；10

月，全省综合指数均在7～9，属舒适；

湘中及以北地区综合指数整体大于湘

南地区。在湘东南地区，桂阳县、资兴

县、桂东和汝城县综合指数明显大于

其周边地区。

2.3 各季节气候舒适度综合指数评价

为了看出湖南省不同季节旅游气

候舒适度的差异，应用上一小节的思

路，计算四季各分指数的权重系数（表

2），得到不同季节气候舒适度综合指

数。图4为全省平均的气候舒适度综

合指数在四个季节的分布，季节划分

是：春季为3—5月，夏季为6—8月，

秋季为9—11月，冬季为12月—翌年

2月。由图可知，全省平均而言，秋季

气候舒适度综合指数最高，为8.82，

其次是春季，均属于舒适等级，夏季

和冬季综合指数较低。图5给出各季

节的气候舒适度综合指数空间分布

图，春季全省综合指数均在7～9，

属舒适。湘南地区综合指数较其他地

区整体较高。夏季，湘西和湘南部分

地区综合指数在5～7，属较舒适，其

他全省大部分地区在3～5，属较不舒

适。其中衡阳和株洲地区综合指数最

低，应该是受该地区在夏季温度较高

的影响。秋季，全省综合指数均位于

7～9，属舒适。湘中及以北地区综合指

数整体高于湘南地区。桂阳县、株洲和

(a)

9.0

8.8

8.6

8.4

8.2

7.9

4月综合指数

8.5

8.2

7.9

7.6

7.3

7.0

5月综合指数

(b)

8.0

7.7

7.4

7.1

6.8

6.5

9月综合指数

(c)

9.0

8.9

8.8

8.7

8.6

8.5

10月综合指数

(d)

图3 湖南省气候舒适度综合指数空间分布（a:4月；b:5月；c:9月；d:10月）

表1 1—12月温湿指数、风效指数、着衣指数和人体舒适指数权重系数

月份THIWCIICLICHB月份THIWCIICLICHB

1月0.2550.2550.2500.2417月0.2540.2540.2500.242

2月0.2470.2270.2560.2698月0.2510.2540.2470.248

3月0.2450.2340.2540.2679月0.2490.2530.2440.254

4月0.2440.2420.2510.26410月0.2480.2440.2470.261

5月0.2460.2510.2460.25711月0.2470.2320.2510.270

6月0.2480.2550.2460.25112月0.2440.2250.2560.275

农业灾害研究2020，10（8）：65-68，73

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

0.00

8.57

5.15

8.82

4.81

春季

综

合

指

数/

无

量

纲

夏季秋季冬季

图4 1981—2010年全省平均的气候舒适度

综合指数季节变化

68

郴州个别县市综合指数明显高于其周

边地区。冬季，除道县外，全省其他地

区综合指数均在3～5，属较不舒适。道

县综合指数在5～7，属较舒适。湘北地

区综合指数整体低于全省其他地区。

3 结论

利用1981—2010年湖南省基本

气候资料，综合考虑温湿指数、风效指

数、穿衣指数和人体舒适度指数，利用

主成分分析法构建气候舒适度综合评

价模型。并运用综合评价指数对湖南省

逐月、各季节的气候舒适度进行分析评

价，得出主要结论如下：

（1）1981—2010年湖南省年平均

气温17.3℃，逐月平均气温呈倒“U”型

分布，7月平均气温最高，1月平均气

温最低；年平均相对湿度为79.3%，年

平均风速为1.6m/s，风速最大月份为

7月，最小在12月；月平均日照时数为

121.4h，夏季和秋季的日照时数明显

高于春季和冬季。

（2）全省平均的综合指数随月份呈

“M”形分布，全省平均而言，一年中有

3个月的气候舒适度为舒适等级、5个

月为较舒适等级、4个月为较不舒适等

级。气候舒适度综合指数在4月、5月、9

月和10月这4个月最高，是湖南省最适

合旅游的几个月份。

（3）全省平均而言，秋季气候舒适

度综合指数最高，为8.82，其次是春

季，均属于舒适等级，春季湘南地区气

候舒适度指数整体高于湘北，而秋季刚

好相反。夏季和冬季综合指数较低，属

旅游体验感较差的两个季节。

参考文献

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[12]HoughtonFC,ining

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AmericanSocietyofHeatingandVentilating

Engineers,1923(29):165–176.

（下转第73页）

表2 四季温湿指数、风效指数、着衣指数和人体舒适指数权重系数

季节THIWCIICLICHB

春季0.2450.2420.2490.264

夏季0.2510.2550.2470.247

秋季0.2470.2440.2460.262

冬季0.2450.2280.2560.271

9.0

8.8

8.6

8.4

8.2

7.9

9.0

8.9

8.8

8.7

8.6

8.5

6.5

6.1

5.7

5.3

4.9

4.5

5.4

5.1

4.9

4.6

4.3

3.9

春季综合指数

秋季综合指数

夏季综合指数

冬季综合指数

(a)(b)

(c)(d)

图5 湖南省四季气候舒适度综合指数空间分布（a:春季；b:夏季；c:秋季；d:冬季）

JournalofAgriculturalCatastropholgy2020

，

Vol10

，

No8:65-68

，

73

73

|r|为0～1。通常来说，|r|越接近

1，表示x与y之间的相关程度就越强，

反之，r越接近于0，x与y之间相关程度

就越弱，一般认为，0.00＜|r|＜0.19表

示极低相关，0.20＜|r|＜0.39表示低

度相关，0.40＜|r|＜0.69表示中度相

关，0.70＜|r|＜0.89表示高度相关，

0.90＜|r|＜1.00表示极高相关。

2014—2019年SO

2

、CO、NO

2

浓度

与温度呈显著负相关，O

3

浓度则为显

著正相关（表1）。由以上分析可知，

SO

2

、CO、NO

2

浓度最高值在冬季，浓度

最低值则在夏季。SO

2

、CO、NO

2

多来源

于燃煤和机动车尾气排放，因冬季供

暖，燃煤量增加，污染物浓度也就升

高。O

3

浓度极高值在夏季，浓度低值

在冬季，恰与SO

2

、CO和NO

2

浓度变化

相反。

表1 洛阳市2014—2019年6种空气污染物与气象要素的相关系数

年份

月均气温/℃月均相对湿度/%

PM

2.5

PM

10

SO

2

CONO

2

O

3

PM

2.5

PM

10

SO

2

CONO

2

O

3

2014年-0.81-0.79-0.81-0.60-0.740.76-0.50-0.49-0.67-0.54-0.560.20

2015年-0.83-0.80-0.92-0.76-0.930.94-0.87-0.90-0.70-0.39-0.630.43

2016年-0.87-0.89-0.86-0.73-0.880.90-0.58-0.61-0.74-0.37-0.680.40

2017年-0.70-0.74-0.89-0.51-0.950.91-0.55-0.55-0.76-0.08-0.560.40

2018年-0.85-0.87-0.89-0.64-0.770.92-0.60-0.66-0.71-0.47-0.360.51

2019年-0.92-0.95-0.83-0.87-0.900.96-0.55-0.67-0.66-0.45-0.520.51

年份

月均风速/(m/s)月降水量/mm

PM

2.5

PM

10

SO

2

CONO

2

O

3

PM

2.5

PM

10

SO

2

CONO

2

O

3

2014年0.530.410.570.600.57-0.05-0.73-0.74-0.81-0.57-0.750.60

2015年0.780.830.630.260.51-0.39-0.89-0.88-0.86-0.64-0.870.82

2016年0.530.590.680.280.56-0.41-0.78-0.83-0.83-0.56-0.840.82

2017年0.480.430.750.000.48-0.35-0.65-0.65-0.87-0.30-0.860.77

2018年0.430.470.690.450.22-0.44-0.85-0.87-0.84-0.67-0.670.80

2019年0.530.630.580.430.44-0.47-0.82-0.90-0.78-0.73-0.810.86

6种污染物与月平均风速相关性相

反，PM

2.5

、PM

10

、SO

2

、CO、NO

2

浓度均与平均

风速呈正相关，O

3

与平均风速呈负相关。

风速能稀释污染物浓度。SO

2

、NO

2

、CO浓度

在2015－2018年与风速呈负相关，O

3

浓

度却与风速呈正相关。参考刘洁[2]等得

出在一定程度上静风和不同风向的污染

物浓度能反映出污染物局地排放和区域

输送的研究结果，认为出现这种现象可

能是洛阳市其他空气污染物主要来源于

本地排放源，而O

3

由周边地区产生，被风

输送到洛阳，所以风向对臭氧浓度起关

键作用。降水对气态污染物有冲刷效应。

除O

3

外，洛阳市6年来SO

2

、NO

2

和CO浓

度与降水量为负相关，洛阳市年降水主

要在6—9月，降水多则SO

2

、NO

2

、CO浓度

低，降水量与O

3

浓度为弱的正相关。

3 结论与讨论

2014—2019年洛阳市SO

2

、CO、NO

2

年平均浓度逐年下降，可见近年洛阳

市节能减排的实施已初显成效。冬季

PM

2.5

、PM

10

、SO

2

、CO、NO

2

浓度最高，夏季

值最低，O

3

浓度则相反。

因种类不同，6种污染物浓度与气

象条件的相关性存在差异，其中温度的

敏感性最高，其次是降水量。O

3

浓度与

温度、降水量呈极高正相关，与月平均

相对湿度呈中度正相关，与风速呈低度

负相关。PM

2.5

、PM

10

、SO

2

、NO

2

与气温呈高

度负相关，与风速呈中度正相关，与降

水量呈高度负相关。雾炮湿撒作业是降

低空气中污染物浓度的有效途径。空气

中CO属人为活动引起的浓度变化，与

气象因子关系不明显，其80%来自汽车

尾气，交通高峰期产生的CO就越多。

参考文献

[1]安俊琳,王跃思,李昕,等.北京大气中

NO,NO

2

和O

3

浓度变化的相关性分析

[J].环境科学,2007,28(4):706–711.

[2]刘洁,张小玲,徐晓峰,等.北京地区

SO

2

、NO

x

、O

3

和PM

2.5

变化特征的城郊对

比分析[J].环境科学,2008(4):1059–1065.

责任编辑：黄艳飞

（上接第68页）

[13]ctivetemperaturescalebasedon

asimplemodelofhumanphysiologicalregulatory

response[J].ASHRAETrans,1971(7):247–262.

[14]SiplePA,tsfrom:

measurementsofdryatmosphericcoolingin

subfreezingtemperatures[J].Wilderness&

EnvironmentalMedicine,1999,10(3):176–182.

责任编辑：黄艳飞

（上接第47页）

有旅游资源的基础上，利用山水、草原、

森林大力发展夏季避暑旅游，开发冬季

滑雪等项目，满足人们回归自然的需

求，打造张家口旅游胜地。随着经济快

速发展和人们生活水平的提高，周末、

寒暑假期外出休闲度假的游客越来越

多，有了这些分析结果，可为外来游客

了解张家口地区气候资源提供参考，选

择合适旅游的时机。

参考文献

[1]刘星燕,黄山江,苗志成,等.张家口近

48年气温变化特征分析[J].中国农学

通报,2012,28(32):288–292.

[2]祁颖,张锦,张莉.张家口旅游产业发展

现状[J].合作经济与科技,2015(7):22–23.

责任编辑：黄艳飞

农业灾害研究2020，10（8）：71-73