国内外气候舒适度评价研究进展_闫业超
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2022年4月 热带农业科学第42卷第4期Apr. 2022 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE Vol.42, No.4收稿日期 2021-12-14;修回日期 2021-12-29基金项目 海南省自然科学基金项目(No. 420QN370);海南省气象局业务技术提升项目(No. HNQXJS202002);海南省科技专项资助(No. ZDYF2022SHFZ036);海南省气象局青年基金项目(No.hnqxZC202101)。
第一作者 林绍伍(1995—),男,助工,研究方向为应用气象、气候资源评估等,E-mail :****************。
通讯作者 张明洁(1987—),女,高工,研究方向为应用气象、气候资源评价、灾害评估等,E-mail :****************。
两种舒适度指数在海南岛气候舒适度评价中的应用及对比分析林绍伍1,2 张明洁1,2 张京红1,2 张亚杰1,2 杨静1,2(1. 海南省气候中心 海南海口 570203;2. 海南省南海气象防灾减灾重点实验室 海南海口 570203)摘 要 基于海南岛18个国家气象站1991—2020年逐日观测资料,选用基于温湿指数和风效指数构建的综合舒适度指数、人体舒适度指数对海南岛气候舒适度的时空分布特征进行分析,并对2种指数的评价结果进行对比。
结果表明:(1)海南岛全年综合舒适度指数在‒55~40,全年气候舒适度在较舒适及以上等级的日数平均为264.0 d ,海南岛全年气候舒适条件好,优势在11月至翌年3月的冬半年,综合气候舒适度等级为最舒适和舒适的日数北部多于南部;(2)海南岛全年人体舒适度指数在57~65,1、2和12月气候舒适度为较舒适等级,3—11月为舒适等级,全年舒适等级日数的空间分布整体上呈现由南向北逐渐减少的趋势;(3)两种指数时空评价结果对比分析发现,综合舒适度指数更适合用于海南岛气候舒适度评价,在应用人体舒适度指数对海南岛气候舒适度进行评价时,需对其分级标准进行修正。
24智城建设NO.18 2019智能城市 INTELLIGENT CITY人居环境气候舒适度评价标准及应用朱保美1 周 清1 王晓霏2 杨以健1 司 华1 刘 森1(1. 山东省齐河县气象局,山东 德州 251100;2. 山东省德州市气象局,山东 德州 253009)摘 要:城市是人们日常工作、生活和居住的场所,城市人居环境对人们的身体健康、社会的快速发展和经济平稳运行产生非常重要的影响。
文章研究学习人居环境气候舒适度评价标准,以山东省为例,分析了17地市人居环境气候舒适性及标准的应用情况,指出,随着经济的高质量发展和人民生活质量的大幅度提高,需要投入一定的实际研究来建立人体舒适度模型,缩短主要领域舒适性研究从理论到应用的差距,为我国的经济社会发展和生活质量的提高做出贡献。
关键词:人居环境;气候舒适度;应用据现有可靠文献记载,近百年来,人们对于气候舒适度评价的研究从未停止,其中包括气候舒适度定量化评价。
在这期间,人们从利用可用的当时先进的仪器直接测定评估阶段到利用统计方法的经验模型时期,再到现代利用人体能量平衡的机理模型分析,逐步实现由经验模型向机理模型发展,由时空模型向客观模型转变。
未来的发展方向是具有一定普遍适用性的机理模型。
经验模型在目前及今后的一段时期内仍然会被广泛应用,理由是其获取科研数据容易,结构较简单,需要的参数较少,易学且易被应用。
一些方面已经引起注意,比如,一些经验模型仅仅适用于室内理想中的环境,没有充分考虑风、太阳辐射等室外天气条件的影响,该模型也会受到地理环境、一年四季、人们体质等因素的限制,所以,具体应用时需要根据具体情形认真进行筛选。
国内外已开展了一些宜居气候适宜性方法的研究。
本文基于研究学习人居环境气候舒适度评价标准,分析了当前人体舒适度标准的应用情况。
1 人居环境气候舒适度评价标准(1) 空气温度:表示空气冷热程度的物理量,简称气温[1]。
(2) 空气湿度:表示空气中的水汽含量和湿程度的物理量,简称湿温,本标准中是指地面气象观测场中离地面1.5 m处的空气相对湿度[1]。
一种基于中国气候特征和人体舒适感受的气候舒适指数模型一种基于中国气候特征和人体舒适感受的气候舒适指数模型近年来,随着气候变化的不断加剧和人们对生活质量要求的提高,气候舒适性成为了一个备受关注的研究领域。
在中国这样一个广袤的国土上,气候条件千差万别,了解各地气候特征并为人们提供舒适的生活环境具有重要意义。
为了研究中国的气候舒适性,我们提出了一种基于中国气候特征和人体舒适感受的气候舒适指数模型。
首先,我们需要了解中国的气候特征。
中国位于亚洲大陆东部,地跨寒、温、暖、亚热带和热带等多个气候带。
这些气候带受到来自北方的寒冷空气和来自南方的暖湿气流的影响,形成了复杂多变的气候。
同时,中国地域广阔,纬度变化大,从北到南,气候由寒冷干燥逐渐转变为湿润炎热。
这些气候特点直接影响了人们的舒适感受。
通过对中国各地多年的气象数据进行统计分析,我们发现了一些与人体舒适感受相关的关键气象因素,包括温度、相对湿度、风速等。
在这些气象因素的基础上,我们构建了气候舒适指数模型。
在模型中,我们采用了PMV指数(Predicted Mean Vote,预测平均评分),它是目前广泛应用于评价人体舒适感受的一种指标。
PMV指数通过综合考虑温度、相对湿度、风速等因素,预测大多数人在特定气候条件下对舒适感受的评分。
在中国的气候舒适指数模型中,我们将PMV指数的结果与中国的气候特征进行结合,得到了一个更加准确和符合中国实际情况的气候舒适指数。
通过该指数模型,我们可以对中国不同地区的气候舒适性进行评估和比较。
例如,在夏季,中国南方地区普遍湿热,人们容易感到不舒适。
而在北方地区,由于干燥的气候,人们可能会感到干燥和温度较高的影响,也不会感到舒适。
通过深入研究中国的气候特征,我们可以针对不同地区的特点,提出改善气候舒适性的措施,例如增加绿化覆盖率、提高建筑节能效果等。
此外,我们的气候舒适指数模型还可以应用于城市规划和建筑设计中。
在城市规划中,我们可以利用该指数模型来评估不同计划方案的气候舒适性,从而优化城市的发展布局。
基于舒适度研究的中国大陆健康气候评估基于舒适度研究的中国大陆健康气候评估引言气候是一个国家或地区发展的重要因素,对人类的健康和舒适度有着深远影响。
中国大陆地域广阔,气候多样,从寒冷的东北到炎热的南方,每个地区都有其独特的气候特点。
因此,评估中国大陆的健康气候对于提高人们生活质量、促进可持续发展至关重要。
本文将基于舒适度研究,对中国大陆的健康气候进行评估。
一、舒适度的概念和影响因素舒适度是指人体对环境的感受和对环境的适应能力,是人们感知和评价环境舒适与否的主观体验。
舒适度受多种因素影响,其中气候是最重要的因素之一。
气温、湿度、风速以及辐射等气候因素会对人的舒适感产生直接影响。
二、中国大陆的气候特点及其对健康的影响1. 北方地区中国大陆的北方地区冬季寒冷,夏季炎热干旱。
寒冷的冬季天气容易导致感冒、呼吸道疾病等健康问题的发生。
而夏季的高温和较低的降水量可能导致中暑、脱水等健康问题。
此外,北方地区经常出现沙尘暴,人们呼吸到的空气中含有大量的沙尘,对呼吸道及眼睛健康造成威胁。
2. 南方地区中国大陆的南方地区湿度较高,夏季炎热潮湿,冬季相对较温暖。
湿热的气候容易导致皮肤瘙痒、过敏反应等健康问题的发生。
另外,南方地区的夏季经常会有暴雨及台风,引发洪涝灾害,对人们的安全和健康构成威胁。
三、基于舒适度的健康气候评估方法为了评估中国大陆的健康气候,可以基于舒适度指数进行研究。
舒适度指数是综合考虑气温、湿度、风速等因素的数值,可以较好地反映人体在特定气象条件下的舒适度。
常用的舒适度指数有温湿指数、风湿指数、昼夜温差指数等。
四、中国大陆健康气候评估结果及对策建议根据舒适度研究的结果,中国大陆的健康气候存在一定的差异。
北方地区的承受寒冷和干燥的能力较强,但夏季的高温和沙尘暴对健康造成威胁。
南方地区的湿热环境容易引发一些皮肤疾病和过敏反应,同时台风和暴雨等极端天气对健康构成威胁。
为了提高中国大陆的健康气候,我们可以通过以下措施: 1. 加强公众健康教育,提高人们对不同气候条件下保持健康的意识。
哈2024届高三下学期开学考试语文学科试题(答案在最后)考试时间:150分钟满分:150分共5页一、现代文阅读(35分)(一)现代文阅读I(本题共5小题,18分)冬天到来,当被冻得想跳踢踏舞的北方小伙伴问南方的朋友,“你们南方冬天是不是特别暖和”时,都会收到南方小伙伴一连串愤怒地吐槽:“我们是湿冷,根本不暖和,衣服洗了一星期都不干啊”“屋里屋外一个温度,年年都长冻疮”……综合冬夏季的温度和湿度,大体可以将我国划分为“温和湿热”“全年温和”“湿冷湿热”“寒冷湿热”“寒冷温和”“干冷干热”“高原气候”七种气候区。
在“南北方谁更抗冻”问题上经常互相嘲讽的人基本上都出自“寒冷湿热”和“温冷湿热”两大阵营。
闫海燕在《基于地域气候的适应性热舒适研究》中收集了从1971年到2000年这30年间吐鲁番、包头、银川、渭南、焦作、汉中、昆明、拉萨等地室外温度和湿度的数据。
在此基础上对比调研期间室内温度,可以看出,冬天里,“湿冷湿热”地区的室内温度与室外确实非常接近,而其他地区室内温度都比室外要高。
特别是有暖气的“寒冷湿热”“寒冷温和”“干冷干热”地区,室内温度远远高于室外温度。
当温度适宜的时候,人们并不会感受到湿度带来的困扰,可在南方的冬天里,衣服因为空气中厚重的水汽变得总是潮乎乎的。
不光没有保暖的效果,还要把我们身上那点微薄的热量全都抢走,不是“衣服暖人”,而是“人暖衣服”,如果再有点小风一吹,绝对是透心凉,心飞扬。
我国的供暖体系是建国初期照搬苏联的模式,当时苏联专家认为,只有当多年平均气温低于5℃的天数达到90天或者更长时才可以提供集中供暖,甚至还主张将我国华北各地、东北南部、新疆南部都划归亚热带,而将热带北界移至南岭。
不得不说,如果真以这个为标准,大概现在被坑死的就不仅仅是湿冷的南方地区了,多亏气象学家竺可桢经过科学论证后认定,秦岭淮河线才是我国暖温带与亚热带之间的分界线,最终也以此作为集中供暖的标准,现在我国实行集体供暖的区域主要包括华北、东北、西北等地区。
安徽农学通报,Anhui Agri,Sci,Bull,2021,27(21)长岛不同气候舒适度模型多尺度评价及对比分析姜雨萌(长岛县气象局,山东长岛265800)摘要:利用长岛近30年气候资料,采用风效指数和综合舒适度指数对比分析评价长岛旅游气候舒适度,结果表明:(1)从风效指数来看,在年际变化中,长岛整体气候舒适度属于舒适等级;在月际变化中,4月、5月和10月人体感觉舒适,是最适合旅游的月份。
(2)从综合舒适度指数来看,在年际变化中,长岛整体气候舒适度属于不舒适等级,但逐渐趋于舒适;在月际变化中,6—9月份为最舒适的月份,最适合旅游。
不同指数对长岛的旅游气候舒适度评价不同,因此建立适合本地的气候舒适度模型很有必要。
关键词:气候舒适度;风效指数;综合舒适度指数;长岛中图分类号P463.3文献标识码A文章编号1007-7731(2021)21-0160-03Multi-scale Evaluation and Comparative Analysis of Different Climatic Comfort Models in Changdao JIANG Yumeng(Changdao Meteorological Bureau,Changdao265800,China)Abstract:Based on the climatic data of Changdao in the last30years,the tourism climatic comfort levels of Changd⁃ao is compared and evaluated by the way of the wind chill index and the comprehensive climatic comfort index.Re⁃sults show that:(1)By the way of the wind chill index,the overall climatic comfort levels of Changdao is comfortablein the interannual changes.and April,May and October are the most suitable months for traveling in the monthly changes.(2)By the way of the comprehensive climatic comfort index,the overall climatic comfort levels of Changdaois not comfortable in the interannual changes,however,it is gradually becoming more comfortable.In the monthly changes,June to September is the most comfortable month,and it is the most suitable for traveling.The results are different using the different index,so it is necessary to establish a suitable climatic comfort model for Changdao.Key words:Climatic comfort levels;Wind chill index;Comprehensive climatic comfort index;Changdao旅游业与气候的关系密不可分,气候不仅是一项重要的旅游资源,也是开展旅游活动的重要条件之一[1-2]。
第28卷第10期2013年10月地球科学进展ADVANCES IN EARTH SCIENCEVol.28No.10Oct.,2013闫业超,岳书平,刘学华,等.国内外气候舒适度评价研究进展[J].地球科学进展,2013,28(10):1119-1125.[Yan Yechao,Yue Shuping,Liu Xuehua,et al.Advances in assessment of bioclimatic comfort conditions at home and abroad[J].Advances in Earth Science,2013,28(10):1119-1125.]国内外气候舒适度评价研究进展*闫业超1,岳书平1,刘学华2,王丹丹1,陈慧1(1.南京信息工程大学遥感学院,江苏南京210044;2.金华市气象局,浙江金华321000)摘要:开展气候舒适度评价对于科学指导旅游出行、客观评价城市人居环境等都具有重要的理论价值和实践意义,近年来随着旅游业的蓬勃发展和生活质量的普遍提高,气候舒适度评价愈发成为当前研究的热点问题。
在回顾近百年来该领域研究成果的基础上,划分出气候舒适度评价的3个重要时期,介绍了每个时期具广泛影响的人体舒适度模型,论述了各种模型提出的时代背景、基本思想和适用条件。
研究表明:气候舒适度评价由简单的经验模型向复杂的机理模型、由时空局限性模型向客观普适性模型发展,具有精细化、客观化的发展趋势;目前,国内气候舒适度评价研究中仍以经验模型的应用较为普遍,但在模型的选择上要注意其季节及地域适用性;发展具有普适性的气候舒适度评价模型、探索气候舒适度精细化评估技术是今后研究中亟待解决的问题;开展特色宜人气候评价有望拓展舒适气候评价研究的深度和范围,是今后重要的研究方向。
关键词:人体舒适指数;评价;模型适用性;特色宜人气候中图分类号:P49文献标志码:A文章编号:1001-8166(2013)10-1119-071引言舒适气候在我国有多种称谓,也叫宜人气候或适宜性气候,通常是指人们无需借助任何消寒、避暑装备与设施就能保证生理过程的正常进行、感觉刚好适应且无需调节的气候条件。
有关气候舒适度的评价研究已有近百年的历史[1,2]。
早期通常以仪器直接测定的结果作为评价依据。
20世纪20年代初,Houghton等[3]以裸衣男子作为受试者,提出了包括温度和湿度2个变量的等舒适线,开创了采用经验模型进行舒适度评价的先河,之后的几十年是人体舒适度经验模型大发展的时代,各种经验模型犹如雨后春笋竞相脱颖而出[2];60年代末,随着人体生物气象学的发展和计算机技术的广泛应用,进入了以人体热平衡为基础的机理模型时代。
西方的舒适度模型特别是温湿指数、风寒指数和有效温度指数等,近年来在我国得到了极其广泛的应用[4 11]。
其中虽不乏普适性模型,但绝大多数模型的提出(尤其是对经验模型而言)都有其特殊针对性,有些适用于热环境,有些适用于冷环境,随地域、季节、人种的不同需要对其参数或评价标准进行适当调整,因此,模型使用过程中如不考虑其适用条件必然会使评价结果产生巨大偏差。
另一方面,国内外气候舒适评价的着眼点一直都是人体舒适度研究,重点探讨各种环境因素(如温度、湿度、太阳辐射等)对人体冷热舒适程度的影响,对于产生舒适感的宜人气候本身研究不足。
本文以气候舒适度评价的发展历程为主线,回顾近百年来该领域的研究成果,重点阐述各种舒适度模型提出的时代背景、基本原理及其适用条件,在此基础上,总结当前研究的不足与局限性,展望未来的研究方向。
*收稿日期:2013-03-26;修回日期:2013-08-02.*基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目“降雨侵蚀力因子空间数据不确定性研究”(编号:40901062)资助.作者简介:闫业超(1979-),男,山东枣庄人,副教授,主要从事GIS分析与应用研究.E-mail:yanyechao@163.com2国外气候舒适度评价研究2.1早期的舒适度评价研究这类模型通常用仪器直接观测的结果来评定环境的舒适度,如空气温度、湿球温度、黑球温度以及卡他度等。
湿球温度表示气温和湿度综合作用的结果,黑球温度表示气温、辐射和气流速度综合作用的结果。
这类指标没有考虑到机体的舒适感和生理反应,目前很少单独使用,而是将其作为其他综合指标的一个组成部分。
最具影响的仪器测定指标是1916年英国Hill等[1]提出的卡他度。
卡他度是指被加热到36.5ħ时的卡他温度计的液球在单位时间、单位面积上所散发的热量,其实质是用卡他温度计液球的散热强度来模拟人体的散热,可以反映温度、湿度和风速三者的综合散热效果,曾被应用于矿井作业、办公室舒适度测量等领域。
2.2经验模型时代经验模型是以人的主观感受或生理反应作为评价依据,基于经验或统计学方法构建的人体舒适度模型。
从其构建过程中所依据的环境背景条件来看,有些指标仅适用于热环境,有些仅适用于冷环境,也有一些对冷暖环境都具有较好的普适性。
(1)经典“有效温度指数”及其修正指数1923年,Houghton等[3]确定了包括温度和湿度2个变量的裸衣男子的等舒适线,并由此提出了对热舒适研究具有深远影响的有效温度指数(Effec-tive Temperature Index,ET),该指数以受试者对冷暖的主观感受作为评价依据,在确定此项指数的实验中,受试者在气温和相对湿度不同的2个房间来回走动,调节一个房间的环境参数,当受试者在2个房间内获得相同的热感觉时,就把房间A的温度作为房间B的有效温度。
1932年,Vernon等[12]使用黑球温度代替干球温度对热辐射进行了修正,产生了修正有效温度(Corrected Effective Temperature,CET)。
Li等[13]又将风速考虑进来,并根据香港实际情况对经典ET公式进行修正,提出了“净有效温度”(Net Effective Temperature,NET),NET已成为香港气象观测中心每天发布的常规气象服务指数之一。
有效温度指数及其修正指数在世界各国得到了广泛应用,德国至今仍然将其作为炎热工作环境的医学检验标准。
(2)适用于热环境的人体舒适度经验模型二战期间,英国皇家海军船舰上异常恶劣的热环境引起了有关部门的高度重视,当时已有研究发现:英国海军此前一直沿用的CET指数由于未考虑长时间连续工作及新陈代谢较高时的情形而带有严重的缺陷。
1947年,McArdle等[14]提出了预计4小时排汗率(Predicted Four Hour SweatRate,P4SR),该指标基于如下基本思想:人体的排汗率可以很好地表示人体的热负荷状况,单位时间排汗越多,人体热负荷越大。
P4SR综合了空气温度、平均辐射温度、空气湿度、空气流速、新陈代谢率以及服装热阻6个因素,是个实验性指标,可利用诺模图预测人体在特定环境下未来4小时的排汗量。
由于该指标无解析式,只能通过查找诺模图估算,因此不便广泛推广应用。
1957年,美国海军为了有效防止军事训练中的热损伤事故而提出了著名的湿球黑球温度指数(Wet Bulb Globe Temperature,WBGT)[15],该指数由湿球温度和黑球温度2部分构成,露天情况下加测空气干球温度,它综合考虑了空气温度、湿度、风速和太阳辐射4个因素的影响,与出汗率之间呈良好的相关性,目前已经成为高温作业或户外运动的重要热负荷评估指标,欧美国家采用此指数评价高温车间热环境气象条件已有多年,美国运动医学院、美国陆军部等权威机构还联合发布了不同热负荷水平下的训练/运动强度指南,我国也采用WBGT指数制定了高温作业劳动安全卫生分级标准(GB/ T4200-2008)。
WBGT本身固有的特点决定了它不适用于舒适或寒冷气候的评估。
1959年,美国国家气象局的Thorn[16]提出了不舒适指数(Discomfort Index,DI),公式中通过干球温度和湿球温度的组合来反映夏季湿热的气候环境对人体不舒适程度的影响,并应用于美国夏季舒适度和工作时数预报。
根据该指数的计算结果,美国一些旅游景点在夏季的不舒适指数都比较高,为了避免对旅游业产生负面影响,后来将其更名为温湿指数(Temperature-Humidity Index,THI)。
类似的研究还有1965年由加拿大学者Masterson等[17]提出的Humiture(后来被加拿大大气环境服务中心更名为Humidex),它采用气温和水汽压2项指标来评价人体对温度和湿度的热耐受程度。
由于THI的构建是以静止饱和大气(风速为零,相对湿度100%)作为参照标准,并没有考虑太阳辐射的增温作用,因此,只有在湿热环境且有遮蔽(如室内)的气候条件下才具有较好的适用性。
(3)适用于冷环境的人体舒适度经验模型人体实际感受到的温度是皮肤表面的温度。
在寒冷、有风的气候条件下,由人体内部传递到皮肤表0211地球科学进展第28卷面的热量会被风迅速吹走,因此,皮肤感觉到的温度要比无风的时候低。
Siple等[18]对寒冷气候中空气流速和气温对人体热损失的影响产生了浓厚兴趣,他们在南极地区将融雪水置于一个圆柱形的塑料容器中,研究无蒸发、有遮蔽条件下的风冷却能力,并于1945年提出了风寒指数(Wind Chill Index,WCI,也称风冷却指数),风寒指数被定义为皮肤温度为33ħ时皮肤表面的冷却速率。
风寒指数及其衍生出的风寒等效温度得到了广泛应用,但同时也遭到了一些批判,如对暴露部位的皮肤温度考虑欠妥、没有考虑最长暴露时间及面部散热过程的复杂性等。
经过长达半个世纪的改进和修正,2001年,美国国家气象局和加拿大环境部开始采用“新风寒等效温度”[19],并给出了不同气温和风速条件下发生冻伤的风险情况。
(4)其他经验模型其他有较大影响的经验模型还包括1979年美国学者Steadman[20]提出的实感温度(Apparent Tem-perature,AT)模型,该模型主要研究不同湿度水平对人体热感受的调节作用,模型引入了生理学和服装材料学的相关理论,将着衣情况和运动量大小也考虑进来,由于计算公式较为复杂,为了简化运算,美国国家气象局将其转化为多元统计回归模型,并重新命名为酷热指数(Heat Index,HI),用于高温预警信息发布[21]。
最初的实感温度模型主要针对夏季酷热环境,后来Steadman参考风寒指数对原有的模型进行了延伸和扩展,使其在寒冷环境中也具有较好的适用性。
2.3机理模型时代早在1938年,Buettner就已经意识到合理的人体舒适度模型必须以人体热交换机制为基础,综合考虑环境因素、人体代谢、呼吸散热及服装热阻等各种因素的影响,而这种舒适度机理模型必然是极其复杂的[22]。