• CN 62-1175/P
  • ISSN 1006-7639
  • 双月刊
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干旱气象, 2024, 42(4): 620-628 DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-04-0620

论文

1961—2018年长白山气候舒适期变化特征

姜忠宝,1,2, 王玉昆,3, 杨雪艳1,2, 李尚锋2,4,5, 于秀晶1,2, 潘春晓1, 邱译萱1

1.吉林省气候中心,吉林 长春 130062

2.长白山气象与气候变化吉林省重点实验室,吉林 长春 130062

3.吉林省气象信息网络中心,吉林 长春 130062

4.吉林省气象科学研究所,吉林 长春 130062

5.中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室,吉林 长春 130062

Characteristics of climate comfort period in Changbai Mountain region from 1961 to 2018

JIANG Zhongbao,1,2, WANG Yukun,3, YANG Xueyan1,2, LI Shangfeng2,4,5, YU Xiujing1,2, PAN Chunxiao1, QIU Yixuan1

1. Jilin Climate Center, Changchun 130062, China

2. Jilin Provincial Key Laboratory of Changbai Mountain Meteorology & Climate Change, Changchun 130062, China

3. Jilin Meteorological Information Network Center, Changchun 130062, China

4. Institute of Meteorological Sciences of Jilin Province, Changchun 130062, China

5. Laboratory of Research for Middle-High Latitude Circulation Systems and East Asian Monsoon, Changchun 130062, China

通讯作者: 王玉昆(1972—),男,硕士,正高级工程师,主要研究气候变化与气象信息技术。E-mail:21662113@qq.com

责任编辑: 王涓力;校对:邓祖琴

收稿日期: 2023-06-9   修回日期: 2023-11-7  

基金资助: 国家自然科学基金项目(41875119)
中国气象局创新发展专项(CXFZ2022J007)
吉林省科技发展计划重点研发项目(20230203135SF)

Received: 2023-06-9   Revised: 2023-11-7  

作者简介 About authors

姜忠宝(1983—),男,硕士,高级工程师,主要从事气候变化与气候资源开发利用研究。E-mail:zb.jiang@163.com

摘要

研究长白山气候舒适期的变化,可以为其旅游业发展规划提供科学依据。基于1961—2018年长白山二道气象站逐日观测资料和NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)再分析资料,分析长白山地区气候舒适期特征及其与大气环流的关系,并利用综合舒适指数对长白山气候舒适度进行评价。结果表明:长白山地区5—9月为气候舒适期,4月和10月为气候较舒适期。稳定气候舒适初日整体呈提前趋势[1.9 d·(10 a)-1];稳定气候舒适终日整体呈推迟趋势[2.3 d·(10 a)-1],且在1988年前后发生突变,由偏早转为偏晚。稳定气候舒适期平均为177 d,整体呈增长趋势[4.2 d·(10 a)-1],其中1960—1980年代初期为偏短期,1980—1990年代中期为平稳期,1990年代中期以后转变为偏长期,并存在3~5 a周期。当东亚地区春季500 hPa高度场正异常,有利于稳定气候舒适初日异常偏早,反之异常偏晚;当东亚—西北太平洋地区500 hPa高度场存在负异常,有利于稳定气候舒适终日异常偏早,反之异常偏晚。

关键词: 长白山; 气候舒适度; 综合舒适指数; 稳定气候舒适期; 大气环流

Abstract

Changbai Mountain has abundant tourism resources, and studying the changes in its climate comfort period can provide a scientific basis for the development planning of Changbai Mountain’s tourism. Based on the daily observation data of Erdao Meteorological Station and NCEP/NCAR reanalysis data from 1961 to 2018, the characteristics of the climate comfort period in the Changbai Mountain area and its relationship with atmospheric circulation were analyzed, and the comprehensive comfort index was used to evaluate the climate comfort degree of the Changbai Mountain area. The results show that the most comfortable period for tourism in the Changbai Mountain area is from May to September, and the more comfortable period for tourism is in April and October, the less comfortable period for tourism is in March and November, and the uncomfortable period is in December, January and February. The stable climate comfort initial date (SCCID) shows an overall advance trend (1.9 d/10 a). The stable climate comfort last date (SCCLD) shows a delayed trend as a whole (2.3 d/10 a), and a mutation from early to late occurred around 1988. The averaged stable climate comfort period (SCCP) is 177 d, showing an overall growth trend (4.2 d/10 a). It was short-term from the 1960s to the early 1980s, and was stable-term from the 1980s to the mid-1990s, while after the mid-1990s, it has changed to long-term with a 3-5 years cycle. When 500 hPa height field in East Asia in spring shows a significantly positive anomaly, it is conducive to abnormally earlier SCCID, and vice versa. When there is a significantly negative anomaly in the 500 hPa height field over the East Asia to Northwestern Pacific region, it is conducive to abnormally earlier SCCLD, and vice versa.

Keywords: the Changbai Mountain; climate comfort degree; comprehensive comfort index; stable climate comfort period; atmospheric circulation

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本文引用格式

姜忠宝, 王玉昆, 杨雪艳, 李尚锋, 于秀晶, 潘春晓, 邱译萱. 1961—2018年长白山气候舒适期变化特征[J]. 干旱气象, 2024, 42(4): 620-628 DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-04-0620

JIANG Zhongbao, WANG Yukun, YANG Xueyan, LI Shangfeng, YU Xiujing, PAN Chunxiao, QIU Yixuan. Characteristics of climate comfort period in Changbai Mountain region from 1961 to 2018[J]. Arid Meteorology, 2024, 42(4): 620-628 DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-04-0620

0 引言

长白山是欧亚大陆东缘的最高山系,地处吉林省东南部地区,属于受季风影响的温带大陆性山地气候(孙滢悦等,2019),旅游资源十分丰富,旅游开发潜力巨大。适宜的气候条件不仅为旅游地带来独特的自然景观,增强其吸引力,还可促进特色旅游内容的开发,从而扩展旅游活动的时空范围(王胜等,2012),同时一个地区旅游气候的舒适性及持续时间的长短,也是旅游者户外出行的重要考虑因素之一(赵小艳等,2008;马丽君等,2011a;马蕾等,2023)。随着气候变暖的影响,气候变化对旅游业的影响越来越受到关注(吴普等,2010;张莹等,2013;孔钦钦等,2015)。

国外关于气候舒适度的研究较早,早在1966年Terjung(1966)提出了气候舒适指数和风效指数,1973年Oliver(1973)建立了温湿指数和风寒指数,还有其他学者提出了其他指标如有效温度或体感温度(Gregorczuk and Cena,1967;Houghton,1985)、不舒适指数(Thom,1957;Thom,1958)、湿球黑球温度指数(Yaglou and Minard,1957)等。国内关于旅游气候的研究起步较晚,比国外滞后20 a(吴普等,2010)。随着旅游业的发展和需求,目前国内对气候舒适度的研究开展较多,主要基于气温、风速、相对湿度等生理气候指标对区域气候舒适度(范业正和郭来喜,1998;刘清春等,2007;卢珊等,2015;孔钦钦等,2016;许善洋等,2018;张曦月等,2018;曹云等,2019)和局地气候舒适度(王金亮和王平,1999;马丽君等,2008;马丽君等,2011b;曹伟宏等,2012;孔钦钦等,2015;胡桂萍等,2015;吴昊旻等,2020;聂云等,2021)进行研究,同时以往研究多以月、季时间尺度对气候舒适度特征进行分析,而日尺度的研究较少且多以气候舒适度特征为主,对其变化特征的成因研究较少。

因此,本研究用温湿指数、风效指数、着衣指数、综合舒适指数等指标,基于逐日气象观测资料,系统分析长白山地区稳定气候舒适初、终日变化特征以及稳定气候舒适期变化特征,探究其与大气环流季节演变的关系,并对长白山地区气候舒适度进行评价,以期为长白山旅游业发展规划以及气候舒适度预测提供科学依据。

1 数据与方法

1.1 数据

长白山二道国家基本气象站(简称“二道站”)在吉林省安图县二道白河镇,位于长白山景区北坡脚下,选取二道站作为代表站对长白山气候舒适度进行研究,数据来源于吉林省气象局信息中心,选用1961—2018年二道站气象观测数据,包括逐日平均气温、平均风速、相对湿度、日照时数等。大气环流资料来自美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料,水平分辨率为2.5°×2.5°,选用1961—2018年月平均500 hPa位势高度(Kalnay et al.,1996)。

1.2 研究方法

采用温湿指数(Temperature Humidity Index,THI)、风效指数(K)、着衣指数(Index of Clothing,ICL)(刘清春等,2007;曹伟宏等,2012)、综合舒适指数(Comprehensive Comfort Index,CCI)等对长白山地区气候舒适度进行评价。

1)温湿指数(THI)

温湿指数最初称为有效温度,是通过温度和湿度的组合反映人体与周围环境的热量交换,是人类感受气候的第一指标。计算式为:

It,h=(1.8t+32)-0.55(1-f)(1.8t-26)

式中:It,h为温湿指数;t(℃)为平均气温;f(%)为相对湿度。

2)风效指数(K

风效指数表征不同环境下风速与气温对裸露人体的影响,其物理意义是皮肤温度为33 ℃时体表单位面积的散热量,计算公式如下:

K=-(10V+10.45-V)(33-t)+8.55S

式中:t(℃)为平均气温;V(m·s-1)为风速。

3)着衣指数(ICL)

着衣指数考虑到人们通过穿衣改变气候带来的不舒适情况(De Freitas,1979),该模型在实际研究中得到广泛应用。计算式如下:

Icl=33-t0.155H-(H+aRcosα)H(0.62+19V)

式中:Icl为着衣指数;t(℃)为平均气温;H(W·m-2)为人体代谢率的75%,文中取轻活动量下的代谢率,H=87 W·m-2a表示人体对太阳辐射的吸收情况,它与人体姿势、衣服反照率以及太阳的直接辐射、散射和反射成分有关,文中取0.06;R(W·m-2)为单位面积土地所接收的太阳辐射;α是太阳高度角,取平均状况,设纬度为β,夏季α=90-β+23°26',冬季为α=90-β-23°26',春秋季α=90-βV(m·s-1)为风速。

表1为上述3个指数的分级标准及赋值等级数值(张莹等,2013;曹云等,2019)。

表1   温湿指数、风效指数、着衣指数分级标准及赋值

Tab.1  Grade standard and their values of THI, K and ICL

温湿指数(THI)风效指数(K着衣指数(ICL)级别及赋值
分级值感觉程度分级值感觉程度分级值适宜衣着级别赋值
<40极冷,极不舒适<-1 200极冷>2.5羽绒或毛皮衣e1
40~<45寒冷,不舒适-1 200~<-1 000>1.8~2.5便服加坚实外套d3
45~<55偏冷,较不舒适-1 000~<-800冷凉>1.5~1.8冬季常用服装c5
55~<60清凉,舒适-800~<-600>1.3~1.5春秋常用便服b7
60~<65凉,非常舒适-600~<-300舒适>0.7~1.3衬衫和常用便服A9
65~<70暖,舒适-300~<-200>0.5~0.7轻便的夏装B7
70~<75偏热,较舒适-200~<-50暖热>0.3~0.5短袖开领衫C5
75~<80闷热,不舒适-50~<80>0.1~0.3热带单衣D3
≥80极闷热,极不舒适≥80炎热≤0.1超短裙E1

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4)综合舒适指数

综合舒适指数是以温湿指数、风效指数和着衣指数为基础,采用专家打分和层次分析法确定各指数的权重,建立的气候舒适性综合评价模型。研究表明,在炎热地区着重考虑热应力不舒适程度,而在较寒冷地区则应注重冷应力不舒适程度(任健美等,2004;冯新灵等,2006;曹伟宏等,2012)。长白山地区海拔较高,属于东亚季风影响的温带大陆性山地气候,冬季漫长寒冷,夏季短暂温凉,春秋季风速较大。根据长白山地区气候特征,建立气候舒适性综合评价模型时,主要从冷应力角度出发,即考虑风效指数的影响比重要偏大,计算公式如下:

Icc=0.3NTHI+0.6NK+0.1NICL

式中:Icc为综合舒适指数;NTHINKNICL分别为温湿指数、风效指数和着衣指数的赋值,0.3、0.6、0.1为各分指数的权重系数,与文献(马丽君等,2011b;曹伟宏等,2012;曹云等,2019)相一致。规定某个月份中,7≤Icc≤9为舒适;5≤Icc<7为较舒适;3<Icc<5时为较不舒适;1≤Icc≤3时不舒适。

为揭示多年来长白山气候舒适度的变化特征,计算1961—2018年逐日THI、K、ICL和CCI值,并采用5 d滑动平均法(王树廷,1982),将逐日CCI进行平滑,将第一个5 d平均CCI值稳定大于等于7的最先一天定义为稳定气候舒适初日(Stable Climate Comfort Initial Date,SCCID),最后一个5 d平均CCI值大于等于7的最末一天定义为稳定气候舒适终日(Stable Climate Comfort Last Date,SCCLD),将从稳定气候舒适初日至终日的持续日数定义为稳定气候舒适期(Stable Climate Comfort Period,SCCP)。为了便于日期的统计,以3月1日为起点记为1,计算稳定气候舒适初日与终日距离3月1日的天数。如计算的初日距离3月1日的天数为62,则SCCID为6月1日,终日距离3月1日的天数为204,则SCCLD为9月20日。

利用Jarque-Bera检验方法(Jarque and Bera,1980)对SCCID和SCCLD进行检验,发现均服从正态分布。为分析SCCID和SCCLD异常变化,挑选异常偏早和异常偏晚的SCCID的概率值均为0.1,SCCLD亦同。根据正态分布原理,其表达式(陈乾金和张永山,1995)如下:

1-P(-1.28σ<X-μ<1.28σ)/2=0.1

式中:P为SCCID(SCCLD)异常偏早或偏晚的概率;X为SCCID(SCCLD)年序列;μ为1961—2018年SCCID(SCCLD)平均值;σ为SCCID(SCCLD)年序列的标准差。将X-μ<-1.28σX-μ>1.28σ分别定义为SCCID(SCCLD)异常偏早和异常偏晚。根据上述标准,确定1961—2018年长白山地区SCCID和SCCLD的异常偏早和偏晚年份。

另外,采用最小二乘法分析SCCID、SCCLD和SCCP线性变化趋势,采用Mann-Kendall检验(魏凤英,2007)对其进行突变分析,采用Morlet小波方法进行周期性分析。

2 结果与分析

2.1 稳定气候舒适初、终日变化特征

图1(a)看出,1961—2018年长白山地区SCCID整体呈提前趋势[1.9 d·(10 a)-1],且年际、年代际差异显著(通过ɑ=0.05的显著性检验);SCCID最早出现于2018年3月25日,最晚在1980年5月7日,多年平均日期为4月19日。从年代际变化(表2)看,SCCID变化特征可分为3个阶段:1970年代及以前为偏晚期,其中1970年代平均推迟6 d,波动振幅较大,出现4 a异常偏晚;1980年代在均值附近波动且振幅小,无异常偏早或偏晚出现;1990年代以后转为偏早期,尤其是2011—2018年平均提前6 d,且波动较大,出现较多异常偏早或偏晚年份。研究时段内,SCCID异常偏早年有6 a,分别为1994、2002、2008、2014、2017、2018年;异常偏晚年有7 a,分别为1965、1974、1978、1979、1980、2011、2013年。

图1

图1   1961—2018年长白山地区SCCID(a)、SCCLD(b)的年变化

(实线为年变化序列,点线为平均值,点划线为线性趋势,虚线为±1.28σ

Fig.1   Annul variations of SCCID (a) and SCCLD (b) in the Changbai Mountain region from 1961 to 2018

(The solid line is the annual change sequence, the dotted line is the average value, the dot-dash line is the linear trend, and the black dashed lines are ±1.28σ


表2   长白山地区SCCID、SCCLD年代平均日期及距平

Tab.2  Decadal average date and anomaly of SCCID and SCCLD in the Changbai Mountain region

时段SCCIDSCCLD
日期距平/d日期距平/d
1961—19704月21日+210月7日-5
1971—19804月25日+610月8日-4
1981—19904月19日010月9日-3
1991—20004月17日-210月13日+2
2001—20104月16日-310月17日+6
2011—20184月13日-610月17日+6
1961—20184月19日10月11日

注:“+”表示日期推迟,“-”表示日期提前。

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长白山地区SCCLD整体呈现推迟趋势[2.3 d·(10 a)-1],且年际、年代际差异也比较明显[图1(b)]。SCCLD最早出现于1969年9月24日,最晚出现于2005年11月5日,多年平均日期为10月11日。从年代际变化(表2)看,SCCLD变化特征可分为2个阶段:1960—1980年代后期为偏早期,1990年代以后转为偏晚期,尤其是2000年以后一致偏晚,平均推迟6 d。从图1(b)可以看出,SCCLD异常偏早年有5 a,分别为1969、1971、1981、1983、1993年;异常偏晚年有7 a,分别为1977、1999、2001、2005、2008、2011、2018年。

利用Mann-Kendall方法对长白山地区SCCID和SCCLD进行突变检验。由图2可以看出,1961—2018年SCCID未发生突变;SCCLD在1988年前后发生1次突变,由偏早转为偏晚,且UF曲线从1980年代中期以后持续上升,说明SCCLD呈一致性偏晚趋势,与表2的年代际变化趋势基本一致。

图2

图2   1961—2018年长白山地区SCCID(a)、SCCLD(b)的Mann-Kendall检验曲线

(虚线为α=0.05的显著性水平临界值)

Fig.2   Mann-Kendall test curves of SCCID (a) and SCCLD (b) in the Changbai Mountain region from 1961 to 2018

(The dashed line is the critical value of the significance level of α=0.05)


2.2 稳定气候期变化特征

图3可知,1961—2018年,长白山地区SCCP平均日数为177 d,其中最长为215 d(2018年),最短为150 d(1974年),整体呈增长趋势[4.2 d·(10 a)-1],通过ɑ=0.05的显著性检验。SCCP在1960—1980年代初(除1964、1975、1976、1977年外)基本呈一致性偏短,平均偏短9 d,并出现多年异常偏短;1980—1990年代中期SCCP在均值附近小幅度波动;1990年代中期以后变为大振幅的波动性偏长,平均偏长8 d,并出现多年异常偏长。研究时段SCCP异常偏短有4 a,分别为1965、1974、1978、1980年;异常偏长有6 a,分别为1977、1994、2002、2008、2014、2018年。采用Morlet小波分析法进行周期性分析(图4)发现,SCCP从1990年代中期以后存在3~5 a的周期变化。

图3

图3   1961—2018年长白山地区SCCP的年变化

(实线为年变化序列,点线为平均值,点划线为线性趋势,虚线为±1.28σ)

Fig.3   Variation of annual SCCP in the Changbai Mountain region from 1961 to 2018

(The solid line is the annual change sequence, the dotted line is the average, the dot-dash line is the linear trend, and the dashed lines are ±1.28σ)


图4

图4   1961—2018年长白山地区SCCP的Morlet小波变换功率谱

(阴影表示通过90%置信水平的检验,打点区为受边界影响区)

Fig.4   Morlet wavelet transform power spectrum of SCCP in the Changbai Mountain region from 1961 to 2018

(The shaded means passing the significance test at 90% confidence level, the dotted means the area affected by the boundary)


2.3 稳定气候舒适初、终日与大气环流的关系

大气环流是气候形成的重要因素。春秋季是冬夏季节过渡时期,大气环流处在调整阶段。在这一时期,大气环流的异常变化会直接影响气温、降水、风速、湿度等气象要素,进而对SCCID和SCCLD产生影响。为了探究大气环流对SCCID和SCCLD的影响,对SCCID(SCCLD)异常偏早年与异常偏晚年春季(秋季)500 hPa高度场差值进行分析。从图5可以看出,东亚地区春季500 hPa高度场显著正异常有利于SCCID异常偏早,反之异常偏晚。从SCCID异常偏早年和异常偏晚年春季500 hPa高度场距平合成分布(图6)可以看出,当SCCID异常偏早时,中高纬大气环流呈西低东高的经向型分布,不利于冷空气南下,气温易偏高,长白山地区舒适期开始时间偏早;当SCCID异常偏晚时,中高纬大气环流呈北低南高的纬向型分布,极涡强度偏弱,东亚大槽偏强,南北气压梯度小,有利于极区冷空气南下,导致长白山地区舒适期开始时间偏晚。

图5

图5   SCCID异常偏早年与异常偏晚年春季500 hPa高度场差值分布(单位:m)

[黄色(浅蓝色)、橙色(深蓝色)、红色阴影区分别表示通过置信水平为90%、95%和99%的显著性检验]

Fig.5   Distribution of difference of 500 hPa height field in spring between the abnormally early years and abnormally late years of SCCID (Unit: m)

(The yellow or light blue, orange or dark blue, red shaded areas mean passing the significance test at the confidence levels of 90%, 95% and 99%, respectively)


图6

图6   SCCID异常偏早年(a)和异常偏晚年(b)春季500 hPa高度场距平合成分布(单位:m)

Fig.6   The distribution of 500 hPa height anomaly field composition in spring in the abnormally early years (a) and abnormally late years (b) of SCCID (Unit: m)


当东亚—西北太平洋地区500 hPa高度场存在显著负异常时,有利于SCCLD异常偏早,反之异常偏晚(图7)。从SCCLD异常偏早年秋季500 hPa高度场距平合成分布[图8(a)]可以看出,当SCCLD异常偏早时,欧亚中高纬大气环流呈“两槽一脊”型分布,欧洲和西北太平洋至东亚地区由高空槽控制,中西伯利亚地区为高压脊控制,这种环流型有利于冷空气入侵长白山地区,易导致舒适期结束偏早;当SCCLD异常偏晚时,秋季500 hPa高度场欧亚中高纬地区至西北太平洋地区为“两脊一槽”,长白山地区被异常高压控制,气温易偏高,舒适期结束时间偏晚[图8(b)]。

图7

图7   SCCLD异常偏早年与异常偏晚年秋季500 hPa高度场差值分布(单位:m)

(浅蓝色、深蓝色、紫色阴影区分别表示置信水平达到90%、95%和99%的区域)

Fig.7   Distribution of difference of 500 hPa height field in autumn between the abnormally early years and abnormally late years of SCCLD (Unit: m)

(The light blue, dark blue and purple shaded areas show the confidence levels are 90%, 95% and 99%, respectively)


图8

图8   SCCLD异常偏早年(a)和异常偏晚年(b)秋季500 hPa高度场距平合成分布(单位:m)

Fig.8   The distribution of 500 hPa height field anomaly composition in the abnormally early years (a) and abnormally late years (b) of SCCLD (Unit: m)


2.4 舒适度评价

利用长白山地区的逐日平均气温、平均风速、相对湿度、日照时数等气象要素计算各月的温湿指数、风效指数、着衣指数以及综合舒适度指数,并对长白山地区舒适度进行评价。

表3为1961—2018年各月平均温湿指数、风效指数、着衣指数以及综合舒适指数评价结果。从整体上看,长白山地区的5—9月为气候舒适期,4月和10月为气候较舒适期,3月和11月为气候较不舒适期,12月、1月、2月为气候不舒适期。

表3   温湿指数、风效指数、着衣指数和综合舒适指数评价结果

Tab.3  Evaluation results of THI, K and ICL and CCI

月份THI感觉K感觉ICL适宜着衣CCI评价结果
1月10.0极冷极不舒适-1 127.53.71羽绒服或者毛衣2.2不舒适
2月17.0极冷极不舒适-1 053.83.41羽绒服或者毛衣2.2不舒适
3月31.1极冷极不舒适-878.6冷凉2.74羽绒服或者毛衣3.4较不舒适
4月45.1偏冷,较不舒适-644.62.03便服加坚实外套6.0较舒适
5月54.5偏冷,较不舒适-453.1舒适1.53传统冬季常用服7.4舒适
6月61.3凉,非常舒适-311.8舒适1.18衬衫和常用服9.0舒适
7月67.2暖,舒适-228.50.92衬衫和常用服7.2舒适
8月65.5暖,舒适-245.31.00衬衫和常用服7.2舒适
9月54.3偏冷,较不舒适-400.0舒适1.51传统冬季常用服7.4舒适
10月43.3寒冷,较不舒适-617.12.08便服加坚实外套5.4较舒适
11月29.1极冷极不舒适-870.1冷凉2.77羽绒服或者毛衣3.4较不舒适
12月15.0极冷极不舒适-1072.43.45羽绒服或者毛衣2.2不舒适

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从温湿指数(THI)看,长白山地区冬季(11月—次年3月),由于气温相对较低,极冷极不舒适;春季(4、5月)和秋季(9、10月)偏冷,较不舒适;夏季(6—8月)凉爽舒适,适宜旅游。

从风效指数(K)看,冬季(11月—次年3月)气温低,常吹冷风,日照时数少,导致风效指数较小,感觉冷,不适宜旅游;3月和11月为季节过渡期,风效指数评分为5分,这期间风较大,气温相对不高,感觉较不舒适;4—10月风效指数评分在7分以上,适宜旅游。

从着衣指数(ICL)看,冬季(11月—次年3月)天气偏冷,ICL为1分,要穿羽绒服或者毛衣;3—4月和9—10月为春秋季,ICL为3—5分,要穿便服加坚实外套或者传统冬季常用服;夏季气温不高,炎热天气少,清凉舒适,ICL为9分,穿衬衣和常用服即可。

3 结论与讨论

本文利用逐日气象观测资料,对长白山地区气候舒适度进行了评价,定义了稳定气候舒适期的计算方法,并对稳定气候舒适初、终日和稳定气候舒适期变化特征进行了分析,得到以下结论。

1)长白山地区SCCID平均日期为4月19日,整体呈现提前趋势[1.9 d·(10 a)-1];SCCLD平均日期为10月11日,整体呈现推迟趋势[2.3 d·(10 a)-1],且1988年前后发生突变,由偏早转为偏晚。SCCID1970年代以前为偏晚期,1980年代为平稳期,1990年代以后转为偏早期;SCCLD在1960—1980年代后期为偏早期,1990年代以后转为偏晚期。

2)长白山地区SCCP平均日数为177 d,整体呈现延长趋势[4.2 d·(10 a)-1]。1960—1980年代初期SCCP基本呈一致性偏短,平均偏短9 d;1980—1990年代中期在均值附近小幅度波动;1990年代中期以后转变为大振幅波动性偏长,平均偏长8 d。SCCP从1990年代中期以后存在明显的3~5 a周期。

3)SCCID和 SCCLD异常偏早或偏晚年与春、秋季大气环流异常密切相关。当东亚地区春季500 hPa高度场显著正异常时,有利于SCCID异常偏早,反之异常偏晚。当东亚—西北太平洋地区500 hPa高度场存在显著负异常时,有利于SCCLD异常偏早,反之异常偏晚。

4)从整体上看,长白山地区的5—9月为旅游舒适期,4月和10月为旅游较舒适期,3月和11月为旅游较不舒适期,12月、1月、2月为旅游不舒适期。从THI、K、ICL 3个指数看,THI对长白山地区舒适期影响最大,主要是由于长白山地区气温的年内变化较大。

王洪桥等(2012)研究表明吉林省东部山区舒适期在6—8月,张莹等(2013)对中国九大名山风景区气候舒适度研究表明长白山旅游舒适期主要也在6—8月,这与本文研究结果基本一致。由于长白山地区SCCID提前,SCCLD推后,所以稳定舒适期变长,尤其是2000年以后尤为明显。这种趋势变化可能主要受全球气候变暖影响,2000年以来春、秋季长白山地区500 hPa易受异常高压控制,不利于冷空气南下,气温易偏高,导致舒适期偏长,有利于长白山地区户外旅游,对当地旅游业发展有积极影响。

本文主要选取代表气象站的气温、相对湿度、风速、日照时数等要素,从气候学角度对长白山气候舒适期进行了研究。由于受地形起伏变化影响,不同坡向和坡度的气温、相对湿度、风速、日照时数等气象要素差异较大。相关研究表明山区气候舒适感还受到气压、空气含氧量、太阳辐射以及空气质量等要素的影响,特别是对高海拔山区的舒适度影响更明显(王金亮和王平,1999;王胜等,2012)。虽然从气候舒适度角度看,长白山地区的气候舒适期越来越长,对旅游业发展有利,但要注意的是近年来受气候变化影响,高温、暴雨、寒潮等极端气候事件也越发频繁。因此要厘清长白山地区气候与旅游的关系以及气候舒适期的空间差异,需要在长白山不同海拔高度和差异地形区内建立生态、旅游气象观测站,对其进行进一步的综合研究。

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