昆明城市环境人体舒适度指数预报研究.pdf

昆明城市环境人体舒适度指数预报研究 毕家顺 云南省气象科技服务中心 昆明 6 5 0 0 3 4 摘 要 在城市环境气象预报中人体舒适度指数预报占有重要的地位它是指人体在特定的环境气象条件下冷热感觉的程度本文阐述了人体舒适度的概念分析了与人体舒适度相关的气象因子提出了人体舒适度计算公式根据昆明早晚凉中午热的气候特点提出了每天分布两个人体舒适度指数的建议 关键词昆明地区 人体舒适度指数 气象指数 预报 1人体舒适度的概念 舒适概念来源于生活显然能使某人舒适的因子对另一个人来说也许是不舒 适的这反映了人的个性人的舒适感受到多种因素的制约就天气因素而言气温 相对湿度风速等的影响是不可忽视的当气温适中时湿度对人的影响并不明显冬 季随湿度的上升感觉冷的程度也上升夏季随着湿度上升感觉热的程度也 上升于是有了湿冷比干冷更冷湿热比干热更热之说 风对体温的调节也很重要 它间接地影响人的汗液散发 风的对流形成的散热与气 温湿度有着密切的关系例如气温低于人体皮肤温度时风能使人体散热加快风 每增加 1米/ 秒会使人感到气温降低了 2 - 3风越大散热越快人也感到越冷 当气温高于皮肤温度时风的散热率达到最佳状态人就感到凉爽舒适 1 . 1 人体舒适度指数的分级 人体在大气环境中的热感觉热效应热胁迫等属于主观感觉的量为使主观感觉定量化 考虑到我国地域广大冷热差异显著指数划分采用九级分类法 1 . 2 人体舒适度体感温度的理论基础和计算公式 前苏联的生物气象学家对微气候环境做了大量的研究他们认为人体的总热量 包括体内新陈代谢产生的热量运动或劳动产生的热量以及人体通过对流辐射 蒸发等形式进行的散热人体的能量收支应当保持平衡 1 . 2 . 1 人体的热平衡方程 人体的热平衡方程如下 S = M -W Q1Q2Q3 式中S 为人体多余或欠缺的热量M 为新陈代谢产生的热量W 为机械功产生的 热量Q1为蒸发散发的热量Q2为辐射散发的热量Q3为对流散发的热量 1 . 2 . 2 描述舒适度的公式 风寒指数公式 K = 1 0 V + 1 0 5 – V3 3 –T d 式中 K 为风寒指数 , T d 为气温, V为风速气温低于 1 5 时人体以失热为主散失 热量的大小与风速和气温有关可用此式计算舒适度 温湿指数公式 C I = T d – 0 5 5 1 - UT d –5 8 式中 C I 为温湿指数, T d 为气温 , U 为相对湿度当气温大于 2 5 时人体以获取热量 为主得热的多少与气温湿度有关故采用此式计算舒适度 体感温度公式 S = 0 3 2 T w – 3 3 式中 S 为体感指数, T w 为湿球温度当气温在 1 5 - 2 5 时使用此式即可 2 .昆明的气候特点与人体舒适度指数的关系 昆明地处低纬高原, 气温年较差小, 日较差大 受季风影响, 春秋相连, 冬夏短促 见图 1 昆明全年月平均气温变化范围仅在 8 - 1 3 之间其变化范围很小就每天而言, 早晚凉, 中午热见图 2 昆明日温差变化范围在 1 - 1 7 之间如 2 0 0 3 年 3 月 1 1 日昆明的日最低 气温 1 1而午间的日最高气温则达 2 8如此大的日温差也只有在高原才有于是, 我 们把一天分成两个时段, 即中午与早晚, 发布不同等级的舒适度预报当冷空气入侵时, 气 温骤降也就是说, 昆明的另一气候特点是, 晴天中午暖和, 早晚凉雨天偏冷昼夜温差 小正如民谚所说 : 四季如春, 日炎如夏, 稍阴如秋, 一雨成冬因此, 我们在研究昆明 的人体舒适度气象指数预报时, 根据不同季节, 分别在冬季气温低于 1 5 时 使用风寒指数 公式在夏季气温高于 2 5 时使用温湿指数公式当气温在 1 5 - - 2 5 时使用体感指 数公式来做人体舒适度气象指数预报 表 1 昆明 2 0 0 3 年 1 - 1 2 月月温差曲线图 表 2 昆明 2 0 0 3 年 2 3 4 月 1 - 1 5 日日温差曲线图 3 . 人体舒适度指数的预报方法和试报情况 3 . 1 预报方法 ( 1 ) 图解法: 用气温和相对湿度在舒适度指数列线图上, 可以直接读出数据, 再对照分级 表找出对应的等级以及提示语. ( 2 ) 中尺度模式运算法: 取出每天的 T T A A报文, 利用专门的程序解开报文, 得到中尺度模式运行所需要的初始 场经过运行后, 得出气温湿度风速的数值预报场, 结合台站所在的经纬度和输出场的 经纬度范围, 利用差值法, 得出所在地的气象要素的预报值, 再取出气温湿度风速所需 的时次, 代入舒适度指数公式计算, 得出相应的舒适度指数, 最后参考各级气象台的预报作 出调整 3 . 2 试报情况 我们根据本文所得的舒适度指数公式, 对昆明 1 9 9 8 年 6 月的人体舒适度气象指数进行了 试报, 大多数日子的预报结果与实况相符因此, 我们认为这几个公式在昆明有一定的使用 价值表二给出了 1 9 9 8 年 6 月试报人体舒适度气象指数与实况对照 024681 01 21 41 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 11 2 月月温差051 01 52 01 2 3 4 5 6 7 8 9 1 01 11 21 31 41 52 月 3 月 4 月表 2 1 9 9 8 年 6 月人体舒适度气象指数与实况对照 日期 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 指数 早晚 1 –1 –1 0 0 –1 0 0 –1 –1 0 1 1 1 1 1 0 0 - 1 0 - 1 0 0 - 1 0 –1 0 - 1 0 0 中午 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 3 2 3 3 2 2 2 2 3 2 2 实 T()2 3 2 2 1 9 1 9 1 9 1 8 2 2 2 1 1 8 1 8 2 1 2 3 2 3 2 3 2 4 2 3 2 2 2 3 1 8 2 1 1 9 2 1 2 2 1 8 1 9 1 9 1 9 2 0 2 0 2 0 U(%) 6 4 6 3 8 8 7 9 7 3 8 9 7 1 6 8 8 5 8 9 7 4 6 8 6 7 6 7 6 1 6 6 7 7 7 9 8 8 8 5 9 1 8 2 7 5 9 6 8 7 9 0 8 8 9 1 8 5 8 4 况 V(m/s)2 2 1 1 2 2 3 2 1 1 2 3 3 3 4 2 1 1 1 1 1 3 2 0 1 2 1 2 2 2 4 . 小结与讨论 通过 6 年多开展人体舒适度气象指数预报工作的实践, 有以下几点体会: ( 1 ) 人体舒适度预报不宜完全照搬外地的公式, 应按照本地的气候特点, 计算得出自己的公 式. 并摸索出适合当地特点的服务语言 ( 2 ) 任何公式都有局限性, 需要预报员根据实践经验, 对计算结果进行订正 ( 3 ) 经过了一段实践之后, 再度修订过去的公式, 调整不合理的成分, 改进原来的提示语 参考文献 1 . 北京市气象局气候资料室. 北京城市气候. 北京: 气象出版社, 1 9 9 2 : 1 - 5 0 2 . 沈树勤, 严明良, 尹东屏等, 江苏环境气象指数开发技术初探. 气象, 2 0 0 3 , ( 2 ) : 1 7 - 2 0 . 3 . 马鹤年. 城市气象服务的专业化, 工程化和产业化. 全国城市气象服务科学研讨会学术论文集. 北京: 中国气象学会, 2 0 0 1 . 4 . 傅忠诚 等译. 房间的热微气候北京: 中国建筑工业出版社, 1 9 8 7 , 2 8 7 p p 。