基于哈尔滨市人体舒适度气候指数的黑龙江省人体舒适度气候指数研究

基于哈尔滨市人体舒适度气候指数的黑龙江省人体舒适度气候指数研究

1人类生活环境的基本前提采用地理位置和气候区域分类方法，舒适度气候可以反映一个地区的气候特征，以及对人类生活环境的影响。在气候影响评价中气候对人体的影响评价方面,黑龙江省没有一个定量的指标对其进行研究,长期以来,只限于定性评价,因此,研究黑龙江省历年来的人体舒适度时空变化分布及不同地区舒适度天数的年际变化情况具有重要意义。2日温度、湿度、平均风速所用资料为黑龙江省77个观测台站1971~2007年的逐日气象资料,包括日平均气温、相对湿度、平均风速三项要素。采用的舒适度日数平均值均为1971~2000年平均日数。四季划分标准为:春季为每年的3~5月、夏季6~8月、秋季9~10月、冬季当年11月~次年2月。3人体舒适度指数的定义和表达方法3.1对气象要素的认识人体对大气环境的感觉实际上是多种气象要素综合作用的结果。人体舒适度是以人类机体与近地大气之间的热交换原理为基础,从气象角度评价人类在不同气候条件下舒适感的一项生物气象指标。它在城市环境气象服务中具有重要的基础性地位。许多研究表明,人体对外界冷热的舒适感,并不能仅仅根据气温或者其它任何单一的气象要素来评价。张书余研究认为,气象要素作用于人体的途径,是通过人体的外感受器接受不同的气象因子刺激来实现的。影响人体舒适度的主要气象因子有气温、湿度和风速,可通过这三个因子来定量表示和描述人体的舒适程度。3.2条件等级标准因为目前黑龙江省并没有一个统一的舒适度指标,本文采用哈尔滨市舒适度预报方法中的指标,扩展到黑龙江省,根据不同的季节,采用不同的舒适度指标,划分出相应的舒适度等级标准。3.2.1不同冬季的湿度对人体舒适性的影响考虑到黑龙江省的地理位置和气候特点,春、秋、冬季相对湿度变化不大,人体的舒适感主要取决于气温和风,因此在春、秋、冬季的舒适度等级指标中不考虑相对湿度的因素(表1~3)。3.2.2湿度对人体采暖的影响黑龙江省夏季每年都会出现不定期的短时高温天气,同时伴有高湿,即所谓的“桑拿天”,个别台站极端最高气温达到40℃左右,平均相对湿度>80%。高温、高湿的天气对人体热平衡影响非常大,高温时,机体主要依靠蒸发散热来维持热平衡,如果相对湿度过高就会妨碍汗液的蒸发,机体的热平衡被破坏,人体感觉极度难受。因此,在做夏季人体舒适度指标等级划分时,相对湿度一项是必不可少的。当气温适中时,大气湿度变化对人体舒适度的影响较小,当气温较高或偏低时,湿度变化才对人体的温热感产生影响;当气温在15.5~21℃时,静风时无论湿度如何,人体都会感到舒适;当温度在21.1~27℃时,相对湿度≥80%时,人体散热量减退,皮肤温度略低于环境温度情况下,属舒适范围;当温度在27.1~32℃时,静风,相对湿度70%时,人体皮肤温度稍有上升,但非常不明显,也属舒适的范围,如果相对湿度>70%,人体则感觉不适,有湿热感,如若有>2级风,人体仍感觉舒适;当温度在32.1~35℃时,相对湿度>60%,人体就会感到闷热,<60%则感到热;当气温>35℃,相对湿度>60%,风速不论大小,人体均感到闷热,>38℃时为酷热,当相对湿度<60%时为炎热(表4)。4气候突变对人体舒适性的影响根据以上的判别舒适度指标,对黑龙江省年及四季中符合舒适指标的天数进行统计,得出黑龙江省一年及四季中全省各台站的舒适度日数的变化曲线及时空分布。黑龙江省四季和年的人体舒适度日数变化表现为:春季、冬季和年呈现上升趋势,夏季、秋季呈现下降趋势,不过下降趋势不明显(图1)。其主要原因是因为50a黑龙江省各地气温普遍上升,上升幅度大约为2℃左右,具体表现为春、冬季和年平均气温升温明显,为2.6℃左右,秋季略高,夏季则呈现略微下降的趋势。由于黑龙江省的气候特点是冬季严寒,而在人体舒适度的等级划分中,气温占了很大比例,因此相应的春、冬季和年的舒适度日数也呈上升趋势。而夏、秋季由于气温升高,则舒适度日数相应减少。冬季的舒适度日数变化曲线与年舒适度日数变化曲线趋势基本一致,在1971~1980年舒适度日数比历年平均偏少,而1989~1998年其间由于气候处于暖期,舒适度日数明显增加,1999年后由于气温呈波动变化,人体舒适度日数的变化也呈现出波动。5各地区最佳舒适性的时间及地域分布春季是一年四季中舒适度日数最多的一个季节,全省各地的舒适度日数均>50d,而且各地日数差不大,大兴安岭北部、加格达奇、嫩江、齐齐哈尔南部等市县舒适度日数较少,为50~54d,伊春、黑河南部、哈尔滨东部、牡丹江、鸡西等地舒适度日数>60d,春季中有两个月以上的时间人体感觉很舒适。夏季各地舒适度日数平均在34d左右,只有大兴安岭中部市县<30d,黑河大部、齐齐哈尔北部、绥化北部、伊春大部、哈尔滨南部及牡丹江大部舒适度日数>35d,其它各地均在30~35d。秋季各地舒适度日数在29d左右,地域划分明显,呈现出西少东多,大兴安岭北部地区仍为全省舒适度日数最少区,<25d,大兴安岭南部、黑河大部及松嫩平原大部为25~30d,伊春、三江平原大部及牡丹江等东部地区>35d。冬季各地舒适度日数地域划分明显与秋季不同,呈现北少南多,且日数相差较大,大兴安岭北部<20d,其中漠河、呼中由于气候寒冷,冬季的舒适度日数<10d,由北向南舒适度日数逐渐增加,松嫩平原西南部、三江平原南部、牡丹江的舒适度日数>50d,其中东宁舒适度日数最多,>80d。年舒适度日数,大兴安岭及黑河北部市县的舒适度日数最少,在120d,呼中<91d,齐齐哈尔西部、哈尔滨南部及牡丹江舒适度日数最多,东宁>200d。黑龙江省一年四季舒适度日数最多的季节是春季,最少的是冬季,各站舒适度日数分布表现为北部大兴安岭地区舒适度日数最少,牡丹江地区舒适度日数最多,全年呼中是一年中舒适度日数最少的地方,而东宁是舒适度日数最多的地方(图2)。6增加率和增加率漠河、齐齐哈尔、哈尔滨、牡丹江4个典型台站的年舒适度日数呈增长趋势。但漠河增幅较小,其线性增加率仅为0.2269,哈尔滨增幅最大,线性增加率为1.279,齐齐哈尔和牡丹江增幅差不多。黑龙江省37a各地舒适度日数变化均呈上升趋势,但北部的上升幅度较小,南部升幅最大,西部和东部的升幅类似。7两组不同的季节和季节(1)黑龙江省冬、春季和年的舒适度日数增多明显,尤其冬季舒适度日数的升幅最大,其原因主要是由于气候变暖冬季升温显著。(2)黑龙江省一年四季中舒适度日数最多的季节为春季,较舒适的天数占春季的67%,各地日数相差不大;最