晋城近30年冬季气候变化及对人体影响的研究(马龙)

1、晋城近30年冬季气候变化及对人体影响的研究摘要：本文利用晋城站19812010年冬季（12月、1月、2月）的平均气温和平均风速气象资料。先对晋城近30年冬季气温变化做了月平均、年平均。又根据风寒指数计算公式及等级划分，分别对晋城冬季年、月、日的风寒指数进行了计算，并统计分析了晋城风寒指数的气候分布特征。主要得出以下结论：晋城地区冬季1月份明显比2月份、12月份感觉冷。晋城自80年代以来，冬季风寒指数呈现出逐年下降的趋势，虽然这个趋势不太明显，晋城过去近30年有变暖的趋势。通过研究晋城冬季的风寒指数的变化特征，可以为人们冬季出行及其他领域提供防寒保暖的气象服务。关键词： 晋城；冬季；风寒指数；气

2、温； 1. 引言1.1课题背景气候变化对人类健康的影响研究始于20世纪80年代末和90年代初。全球气候变化导致局地气候和天气的剧烈变化，进而对人类健康产生了广泛的影响，人类健康对气候变化的敏感性、脆弱性和适应性也亟待分析。天气气候的变化不仅会影响人类的生产、生活活动，而且与人们的健康息息相关。气象学不是医学，但是天气气候的变化可以为防病、治病和保健提供重要的信息。近些年来，由于生活水平的日益提高，人们越来越关注身边的天气气候与健康问题，关于医疗气象学的研究得到更多的关注和重视。世界气象组织在1999年3月23日纪念世界气象日时，选择“天气、气候与健康”作为活动的主题是很有意义的。最近几年，由于

3、气候变化，自然灾害频发，一些新老传染病不断出现规模不等的暴发或流行，特别是2003年冬春季节暴发的非典，给人类带来了严重灾难。因此，天气气候与人体健康的研究也越来越得到气象和医疗卫生部门的重视。随着气象业务服务领域的拓展，气象部门在医疗气象领域作了不少工作，并且和卫生部门(医院、疾病预防控制中心、医科大学等)广泛开展了各种形式的合作。随着气象业务服务领域的拓展和生活水平的提高，人们对大气环境问题日益关注，对环境舒适状况的预知需求越来越强烈。在自然环境中，影响人体舒适度的主要因子是气象因素，包括温度、湿度、风、太阳辐射和气压等气象要素及其变化过程的生理适应程度和感觉，本课题将研究晋城近30年冬季

4、的气候变化以及对人体的影响状况。1.2研究现状及意义近年来，大量的科学研究表明，由人类活动所引起的全球环境变化已开始威胁着人类自身的健康和人类社会的生存发展。随着气象业务服务领域的拓展和生活水平的提高，人们对大气环境问题日益关注，对环境舒适状况的预知需求越来越强烈。人体舒适度是一个评价不同气候环境下人体舒适感的名词。在自然环境中，影响人体舒适度的主要因子是气象因素，包括温度、湿度、风、太阳辐射和气压等气象要素及其变化过程的生理适应程度和感觉。环境对人体的影响有一个舒适或适宜的范围或区域，超出该范围则感觉不舒适，偏离舒适范围越远则舒适感越差。这种影响不仅在主观上可以感觉到，同样也可以客观地反映在

5、人体的生物过程中。气温是影响人体舒适度最主要的气象要素之一，气温对人体舒适度的影响主要表现为人体对环境产生冷或热的感觉，即温度舒适度。正常人体温度约为37，皮肤表面约为32，生命极限温度为42。当环境温度高于人体皮肤温度时，不利于人体热量散失，因而有热的感觉。温度越高，热的感觉就越明显；当环境温度低于人体皮肤温度时，有利于人体热量散失，因而会有冷的感觉。温度越低，冷的感觉就越明显。风力对人体的热平衡有直接影响。流动的空气作用于人体皮肤，有利于人体和空气的热量交换，增加对流和汗液蒸发，因此热天时风能带给人舒适感，冷天则会加剧冷不舒适感。本项目利用晋城站1981 2010 年冬季（12月、1月、2

6、月）的日平均气温和日平均风速气象资料。先对晋城30年多冬季气温变化做月平均、年平均。根据风寒指数计算公式及等级划分，分别对晋城冬季年、月、日的风寒指数进行计算，并统计分析晋城风寒指数的气候分布特征。通过研究晋城冬季的风寒指数的变化特征，可以为人们冬季出行提供防寒保暖依据。1.3研究方法风寒气象指数标准确定：风寒指数又称风冷力指数，经Siple，Court及Thomas-Boyd等人改进而来，适用于室外寒冷环境下，反映风速及气温对裸露人体的影响。其物理意义是指皮肤温度为33时，体表单位面积的散热量( kcal /m2h)，主要考虑冬季气温、风速及对人体舒适度的影响程度。公式为： 式中：V为风速（

7、m/s）；T为气温（）。寒冷指数分为九级，冬季风寒气象指数分级划分，见表1。表1 冬季风寒气象指数分级级数指数范围（h值）用语1级h270暖2级270h490舒适3级490h580偏凉4级580h620偏冷5级620h750较冷6级750h850冷7级850h960很冷8级960h1100寒冷9级h1100极其寒冷利用晋城站19812010年冬季三个月逐日气温、风速资料，根据上述风寒指数计算公式，对晋城逐年冬季各月（12月、1月、2月）进行风寒指数的计算和分析。2.晋城市冬季气温变化及风寒指数变化规律及特征2.1 晋城市冬季气温的年际变化特征图1 晋城冬季气温年际变化从图1可以看出，晋城冬季年

8、平均气温的多年平均为-0.6，最高气温出现在2002年的2月份，为4.6，最低气温出现在2008年的1月份，为-4.5。从图1中还可以看出， 20世纪80年代到90年代初，温度较低。从冬季三个不同月份温度的年际变化来看，变化趋势大致相同。1月份的年平均温度基本都低于冬季平均值，温度较低。1981年到2010年这30年中仅有3年的温度高于冬季年平均温度，其他均位于平均值直线以下。2月份的多年平均气温普遍都高于冬季年平均气温，温度较高，1981年到2010年这30年中仅有7年的温度低于冬季年平均温度，其他均位于平均值直线以上。12月的多年平均气温在冬季多年平均值直线上下波动，但也普遍要高于冬季多年

9、平均气温。1981年到2010年这30年中有11年的温度低于冬季年平均温度，其他均位于平均值直线以上。图2 晋城冬季各年平均气温从图2中可以看出，晋城有些年份温度普遍较低，在1985年、2005年这两年的气温都较低，冬季三个月的平均气温都低于冬季多年平均气温。而在有些年份，晋城的冬季气温比较高，1994年、1999年这两年气温都较高，冬季三个月的平均气温都高于冬季多年平均气温。自1981年至1990年这10年的年平均温度都较低，基本每年冬季的平均气温都低于晋城30年的总平均气温。而1991年至1999年这9年的年平均温度都比较高。整体上，近30年来，晋城冬季平均温度呈上升趋势。表2 晋城冬季气

10、温曲线拟合方程月份12月份1月份2月份趋势函数y = 0.0439x - 0.9474y = 0.0283x - 2.6513y = 0.1144x - 1.0961趋势变化率0.04390.02830.1144从表2可以看出，晋城市自80年代以来，冬季气温随年份呈现出波动上升的趋势，其中2月份气温随年份呈现波动上升的趋势更为明显一些，而1月份气温表现出的上升趋势很小，12月份气温上升趋势也较为明显。在表3还可以看出趋势函数在Y轴的截距的不同。说明1月份的温度比12月份、2月份低，而12月份的年平均温度比2月份高，但2月份得到增长趋势要比12月份快。2.2 风寒指数的年际变化特征利用晋城站19

11、812010 年的冬季（12月、1月、2月）平均气温、冬季（12月、1月、2月）平均风速的资料。根据风寒指数计算公式，对晋城冬季（12月、1月、2月）逐年进行风寒指数的计算和分析，得到图3、图4、图5。图3 晋城12月份风寒指数变化从图3可以看出，晋城12月份各年的风寒指数的平均值为1027。12月份各年的风寒指数最大值出现在1984年，达到1165，最小值出现在1999年为914，两者相差251。从年际变化趋势看，年际变化较大，尤其是上世纪80年代中期到90年代初期为30年中年际变化最明显的年份。1991年以后变化幅度趋于下降，晋城自80年代以来，冬季12月份的风寒指数随年份呈现出明显的波动

12、下降的趋势。图4 晋城1月份风寒指数变化从图4可以看出，晋城1月份各年的风寒指数的平均值为1080，1月份各年的风寒指数最大值出现在2008年，达到1171，最小值出现在2002年为981，两者相差190。从年际变化趋势看，年际变化波动厉害，尤其是上世纪90年代末期到21世纪初为30年中年际变化最明显的年份。1984年以后基本趋于下降，并且1984年后风寒指数年际变化不太明显。进入21世纪以来，风寒指数一直呈现上升趋势，到2008年由上升转为下降趋势。整体上来说，晋城市近30年以来，冬季1月份的风寒指数随年份稍微呈现出波动上升的趋势。图5晋城2月份风寒指数变化图6 晋城冬季风寒指数变化从图5可

13、以看出，晋城市2月份各年的风寒指数的平均值为998。晋城2月份各年的风寒指数最大值出现在1984年达到1124，最小值出现在2002年为876，两者相差248；从年际变化趋势看，年际变化较大，起伏厉害。自1981年至1989年这9年冬季2月份的各年风寒指数都比较高，基本都高于晋城30年的风寒指数的年平均，之后呈现波动下降的趋势，2004年以后波动幅度增大，整体趋于平稳。但从30年整体上看，晋城市自1981年以来，冬季2月份的风寒指数随年份呈现波动下降的趋势，且下降速度较明显。整个冬季来看（图6），自1981年至1989年这9年冬季的各年风寒指数都比较高，高于晋城30年的风寒指数的年平均。从19

14、90年到2004年之间，风寒指数较低，基本都是年平均值以下，之后一直到2010年呈现波动上升的趋势。整体上看，晋城市自1981年以来，冬季的风寒指数随年份呈现波动下降的趋势，但下降速度较慢。3.利用数值预报制作晋城市冬季风寒指数预报根据多年来经验总结，欧洲数值预报可以稳定和较准确的作为本地预报的参考依据，因此风寒指数预报中可以利用欧洲细网格数值预报产品数据进行插值计算，晋城市位于北纬3511-3604，东经11155-1137之间，东西宽160公里，南北长100公里，欧洲细网格数值预报产品中格点资料可以精细化到0.25*0.25个经纬度，基本可以满足需求。在实际应用中，可以利用晋城市周边格点的

15、数值，对本地的气象要素值进行插值处理，即对周边四个站点的数据进行处理，计算得到本地数据，然后再进行风寒指数的计算，得出的结果可以作为本地冬季舒适度的参考。此外还可以根据日常天气预报中做出的气温、天气状况、风力等要素的预报，通过计算的方法，得出风寒指数的预报值，考虑到温度的日变化较大，用平均气温和风力的预报值对冬季每天的风寒指数进行等级划分（19级），作为人体舒适度预报的参考，为人们冬季出行和其他相关领域提供防寒保暖的依据。4.结论本文利用晋城站1981 2010 年的冬季（12月、1月、2月）平均气温、冬季（12月、1月、2月）平均风速的资料。又根据风寒指数计算公式及等级划分，分别对晋城冬季年、月的风寒指数进行了计算，并统计分析了晋城风寒指数的气候分布特征。得出以下结论：（1）晋城市冬季气温的年际变化特征：晋城市自80年代末以来，1月份的年平均温度基本都低于冬季平均值，温度较低；2月份的多年平均气温都普遍高于冬季年平均气温，温度较高；12月的多年平均气温在冬季多年平均值直线上下波动，但也普遍要略高于冬季多年平均气温。冬季气温呈现出逐年上升的趋势，2月份气温随年份呈现波动上升的趋势更为明显一些，而1月份