袁成鑫， 李永花， 趙小艷， 王中杰， 羅生洲

(1.青海省氣象臺，西寧 810001； 2.青海省氣象服務中心，西寧 810001； 3.南京信息工程大學應用氣象學院，南京 210044)

引 言

改革開放40年來，中國旅游業(yè)蓬勃發(fā)展，旅游逐漸成為人民美好生活的方式和獲取幸福感的來源。在2018年中國政府工作報告中指出，全國旅游人次由8300萬增加到1.3億[1]。由此可見，旅游市場發(fā)展?jié)摿薮?，應加大對旅游產(chǎn)業(yè)的投資與建設。隨著我國經(jīng)濟社會迅速發(fā)展和城鄉(xiāng)居民生活水平不斷提高，旅游已成為城鄉(xiāng)居民休閑生活的重要組成部分。青海省位于我國西部青藏高原東北部，與新疆、甘肅、四川、西藏四省區(qū)比鄰，也是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，屬高原大陸性氣候，溫差大、日照長、降水少。青海省旅游資源豐富，青海湖已定級為國家風景名勝區(qū)，三江源、可可西里、青海省鳥島、玉樹隆寶灘、孟達天池等五處為自然保護區(qū)。青海自然旅游資源大都保留了未經(jīng)雕飾的原始風貌，景觀獨特，但青海旅游業(yè)發(fā)展相對比較落后，這主要與對當?shù)芈糜螛I(yè)的投資、建設與宣傳力度不夠有關。

隨著旅游市場的擴大，旅客對旅行途中的舒適度要求也顯著提升，旅游目的地的氣候舒適度也漸漸成為旅行者考慮的因素之一。我國幅員遼闊，南北方氣候差異大，大多數(shù)景區(qū)、景點和旅游城市的客流量會隨著四季變化呈現(xiàn)出有規(guī)律的消長變化，由此形成每年都相對固定的旅游“旺季”和“淡季”[2]。國外有關氣候舒適度的評價研究已有40多年的歷史。國內(nèi)對旅游舒適度的研究始于20世紀80年代，目前由定性研究逐漸轉為定量研究。隨著科學技術的不斷發(fā)展，氣候舒適度評價研究逐漸開始由簡單模型向復雜模型、由局限性向普適性發(fā)展[3-6]。目前世界上最常見的氣候舒適度評價研究模型是經(jīng)驗模型和機理模型[7-9]，兩者都能對一個區(qū)域或多個區(qū)域的旅游氣候舒適度作出評價。由于經(jīng)驗模型數(shù)據(jù)易得且易處理，國內(nèi)研究學者[10-14]常采用經(jīng)驗模型對中國沿海、內(nèi)陸、盆地等熱門旅游城市進行旅游氣候舒適度評價。然而，這些研究多側重于經(jīng)驗模型和機理模型，對指數(shù)模型涉及較少。為此，本文在前人研究的基礎上，利用地面氣象觀測數(shù)據(jù)資料，采用綜合旅游氣候指數(shù)(Integrated Tourism Climate Index,ITCI)模型方法，分析風寒指數(shù)、溫濕指數(shù)、衣著指數(shù)、紫外線指數(shù)等對綜合旅游氣候指數(shù)的影響，探討青海省東北部旅游舒適度時空變化、全年舒適度的劃分，以期為游客更好地作出旅游線路安排、時間規(guī)劃及出行準備提供科學的參考依據(jù)，同時也為促進青海省旅游業(yè)高質量發(fā)展提供幫助。

1 研究區(qū)域

本文的研究區(qū)域為青海省東北部地區(qū)(圖1)，主要包括海東市、海西州東部和環(huán)青海湖地區(qū)(海北州、海南州北部、黃南州北部)。青海省是典型的高原大陸性氣候，光照時間長，紫外線輻射強烈；冬季寒冷，夏季涼爽；降水量偏少，降水多出現(xiàn)在夏季且相對集中[15]。青海省旅游資源豐富，既有獨具特色的高原風光和自然生態(tài)，又有神秘古老的宗教文化、豐富多彩的民俗風情和絢麗獨特的人文景觀[16]。青海湖是我國最大的內(nèi)陸咸水湖；位于海西州柴達木盆地的茶卡鹽湖，是國家5A級景點，是青海旅游的必去景點之一，被譽為“天空之鏡”；海北州門源的油菜花海，氣勢磅礴，北起祁連山，南至大柏山，綿延上百公里，是中國最有氣勢的油菜花海。

圖1 研究區(qū)域青海省東北部地區(qū)氣象站點及著名景點分布圖

2 資料與方法

2.1 資料來源

本文使用的資料為2010-2018年青海省東北部22個站點的地面氣象觀測數(shù)據(jù)，包括日平均氣溫、日地面最高氣溫、相對濕度、平均風速、云量和日照時數(shù)等。資料取自中國氣象局CIMISS數(shù)據(jù)庫。CIMISS是面向氣象業(yè)務和科研的國省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境，提供了全國統(tǒng)一、標準、豐富的數(shù)據(jù)訪問服務和應用編程接口(API)，為我國、省、地、縣等各級應用系統(tǒng)提供唯一權威的數(shù)據(jù)接入服務。

2.2 研究方法

本文在對青海省東北部旅游氣候舒適度分析時，以經(jīng)驗模型為基礎，結合青海省的實際氣候特征，構建了綜合旅游氣候指數(shù)(Integrated Tourism Climate Index, ITCI)模型。模型構建時，沿用大多數(shù)學者選取的溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)和著衣指數(shù)3個經(jīng)典指數(shù)，以及研究區(qū)紫外線指數(shù)。綜合旅游氣候指數(shù)在構建過程中，各指數(shù)的權重計算，采用熵值法，通過熵值來衡量指標權重，避免了模型構建過程中的主觀隨意性。

2.2.1 綜合旅游氣候指數(shù)(ITCI)

考慮到青海省日照時數(shù)長、紫外線輻射強烈的實際狀況，在3個經(jīng)典評價指標選用的基礎之上，加入紫外線指數(shù)，構建綜合旅游氣候指數(shù)模型，其各指標權重通過熵值法確定。構建的適用于青海省東北部地區(qū)的綜合旅游氣候舒適度指數(shù)模型為

ITCI=4×(a·THI+b·WCI+c·ICL+d·UVI)

(1)

其中，THI是溫濕指數(shù)，WCI是風寒指數(shù)，ICL是著衣指數(shù)，UVI是紫外線指數(shù)。各指數(shù)的計算方法見2.2.1-2.2.3，其中,t指平均氣溫(℃)，RH指相對濕度(%)，v指風速(m/s)。a、b、c、d為權重系數(shù)，其計算方法見2.2.2，各地區(qū)的計算結果見表2。

(1)溫濕指數(shù)(THI)

溫濕指數(shù)是反映溫度和相對濕度對人體舒適度的影響程度，其公式如下[17]：

THI=(1.8t+32)-0.55(1-RH)(1.8t-26)

(2)

(2)風寒指數(shù)(WCI)

風寒指數(shù)表示風速與氣溫對人體舒適度的影響，公式如下[17]：

(3)

(3)著衣指數(shù)(ICL)

著衣指數(shù)綜合了溫度t、人體代謝率H=87W/m2、a=0.06、太陽輻射R=900W/m2、太陽高度角α、風速v等多種因素對體感溫度的影響，人們可通過穿衣來改變氣候給人體帶來的不舒適狀況，其計算公式如下[18]：

(4)

(4)紫外線指數(shù)(UVI)

紫外線指數(shù)是一個衡量某地正午前后到達地面的太陽光線中的紫外線輻射對人體皮膚、眼睛等組織和器官可能損傷程度的指標[19]。其計算公式如下[20]：

(5)

式中，Quv為晴天紫外總輻射,Q為太陽總輻射；R為由于云量而引起的紫外線總輻射衰減量，在云量不缺測的情況下，晴空(0≤Nt<3)時R取0.992，少云(3≤Nt<5)時R取0.896，多云(5≤Nt<8)時R取0.726，陰天(Nt≥8)時R取0.316[21]。太陽總輻射Q可用表1的公式進行計算，其中S為日照時數(shù)，Dm為地面最高溫度[22]。

表1 計算太陽日輻射量的公式[22-23]

2.2.2 熵值法確定權重系數(shù)

考慮到層次分析法等方法存在主觀隨意性較大的不足，在構建綜合旅游氣候指數(shù)時采用了陳力等[14]對洛陽開展旅游舒適度評價過程中的權重計算方法—熵值法。熵值法是基于信息熵原理，利用各指標值所提供的信息量大小確定指標權重，屬于客觀賦權法。綜合旅游氣候舒適度指數(shù)指標權重系數(shù)確定方法熵值法的基本思想是系統(tǒng)中的信息量越大，不確定性就越小，熵也就越小，權重越大；信息量越小，不確定性就越大，熵也就越大，權重越小。計算熵值來判斷某個指標的離散程度，指標的離散程度越大，該指標對綜合評價的影響越大。熵值作為確定指標權重的一個依據(jù)[14]。

通過熵值法對研究區(qū)域計算得到的綜合旅游氣候指數(shù)中各衡量指標所占的權重結果如表2。青海省東北部地區(qū)溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)和紫外線指數(shù)都對綜合旅游氣候指數(shù)產(chǎn)生影響，但略有差異?？傮w來看，溫濕指數(shù)影響較大，著衣指數(shù)的次之，新引入的紫外線指數(shù)影響也較明顯，權重大小為0.175～0.258。圍繞青海湖周圍的天峻、剛察、海晏、共和、湟中、大通，由于受青海湖和海拔高度的影響，其溫濕指數(shù)的權重系數(shù)大，超過0.300。

表2 綜合旅游氣候指數(shù)公式系數(shù)參考

續(xù)表2 綜合旅游氣候指數(shù)公式系數(shù)參考

2.2.3 舒適度劃分規(guī)則

采用陳力等[14]在評價洛陽市旅游氣候舒適度中的分級標準，對溫濕指數(shù)，風寒指數(shù)和著衣指數(shù)進行了如表3的分級和賦值。對紫外線指數(shù)的劃分規(guī)定，采用中國氣象局規(guī)定，按表4對紫外線指數(shù)進行分級及賦值。根據(jù)表3和表4，對綜合旅游氣候指數(shù)進行舒適度的劃分，規(guī)則如表5所示，其中ITCI為綜合旅游氣候指數(shù)。

表3 溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)的分級標準[14]

表4 紫外線指數(shù)分級標準

表5 舒適度劃分規(guī)則

3 結果與分析

通過對青海省東北部地區(qū)的綜合旅游氣候舒適度指數(shù)計算得知，青海省東北部全年綜合旅游氣候指數(shù)為5～18，夏季6-9月綜合旅游氣候指數(shù)較高，青海省東北部旅游氣候舒適度等級總體由東向西依次降低。

3.1 青海省東北部主要旅游城市氣候適宜期分析

3.1.1 青海省東北部地區(qū)綜合旅游氣候舒適度時間變化

利用公式(1)和表2，在溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)、著衣指數(shù)和紫外線指數(shù)的賦值基礎上，通過各指標權重大小，計算得出青海省東北部市縣的綜合旅游氣候指數(shù)，計算結果如表6所示。由表6可知，青海省東北部旅游城市的旅游舒適期為5月份到9月份，夏季是旅游的舒適期，絕大多數(shù)地區(qū)計算得到的ITCI指數(shù)值均達到15，而冬季的3個月是旅游的較不舒適月，ITCI值基本為7、8、9。青海省東北部全年綜合旅游氣候指數(shù)呈“單峰”型(圖 2)，高峰集中在夏季。

表6 青海省東北部綜合旅游城市氣候指數(shù)

圖2 青海省東北部代表性站點和站點平均

3.1.2 青海省東北部綜合旅游氣候指數(shù)分析

綜合旅游氣候指數(shù)自青海省東北部的西區(qū)向東區(qū)增加，與青海省東北部海拔高度走向相反。對照表2發(fā)現(xiàn)，受到海拔高度和青海湖的影響，在天峻和剛察的綜合旅游氣候指數(shù)公式中，溫濕指數(shù)權重比較大，致使這兩個地區(qū)沒有達到“舒適月”標準的月份，但夏季還是以“較舒適”為主。由于海拔高度較高，位于青海湖附近的海晏只有7月份是“舒適月”，其溫濕指數(shù)權重最大，其次為著衣指數(shù)。循化在7月舒適度等級為“較舒適”，而5、6、8、9月份為“舒適月”，可能由于循化海拔高度較低，其著衣指數(shù)所占權重較大，為0.288。循化7月份的溫濕指數(shù)對應為“暖”，風寒指數(shù)對應為“暖風”，著衣指數(shù)對應為“輕便的夏裝”，紫外線指數(shù)對應為“強”，因此7月份的舒適度等級為“較舒適”。民和海拔高度較低，在7月份的舒適等級為“較舒適”，其溫濕指數(shù)所占權重較大，達0.284，對應為“暖”，風寒指數(shù)對應為“暖風”，著衣指數(shù)對應為“輕便的夏裝”，紫外線指數(shù)達“強”，綜合影響使民和7月份舒適度等級為“較舒適”。貴德7月份的舒適等級為“較舒適”，其溫濕指數(shù)、著衣指數(shù)和紫外線指數(shù)的權重大小相當，風寒指數(shù)權重最小。貴德7月份溫濕指數(shù)對應為“暖”，風寒指數(shù)對應為“暖風”，著衣指數(shù)對應為“襯衫和常用便服”，紫外線指數(shù)對應為“強”，綜合作用下，7月份舒適度等級為“較舒適”。西寧、樂都、平安和同仁達到“舒適月”的月份最多，達到5個月。由于海拔不高，其各指標較為平均，月指標均達到非常舒適或舒適等級，綜合作用的結果，“舒適月”較長，達5個月。

3.1.3 青海省東北部旅游舒適度時空變化分析

圖3是青海省東北部地區(qū)典型代表月旅游舒適度等級的空間分布圖。比較可知 ，從時間來看，青海省東北部旅游舒適度等級呈 “單峰”型，夏季舒適度等級高，為“舒適”，冬季舒適度等級低，為“較不舒適”。3月份和11月份的空間上較為一致，僅在東部極小區(qū)域為“較舒適”等級，其余絕大部分地區(qū)為“較不舒適”等級；4月份和10月份的舒適度等級空間分布上也比較一致，天峻和剛察以北區(qū)域較不舒適，其余地區(qū)均較舒適；旅游城市及氣候敏感型景區(qū)在6月份至9月份舒適度等級都是 “較舒適”或“舒適”。位于青海湖附近天峻和剛察等地，由于受到青海湖和海拔高度的影響，各月份舒適度等級與周圍均有差異。從空間分布來看，舒適度等級總體由西向東增加，在天峻、剛察等地舒適度等級與周圍相比下降一個等級，這可能和青海省的海拔高度有關，青海省海拔高度由西部向東部遞減，并在天峻和剛察海拔較高。海拔高度影響該地區(qū)的氣溫、風速、太陽輻射等，這些氣象要素正是影響旅游氣候舒適度評價效果的因素。

圖3 青海省東北部地區(qū)逐月旅游舒適度等級分布

3.2 青海省東北部主要旅游城市氣候適宜期長度空間分布

圖4是青海省東北部旅游城市氣候舒適期長度的空間分布，其中舒適度指數(shù)達到“較舒適”和“舒適”就算為氣候舒適期。由圖3可以看出，天峻、剛察舒適期最短，為5個月；德令哈、烏蘭、都蘭、祁連和門源舒適期為7個月；海晏、共和、湟源、湟中、大通、西寧、互助、貴德和化隆舒適期為8個月；平安、樂都、民和、循化、尖扎和同仁舒適期為9個月。青海省東北部的旅游氣候舒適期長度由西向東增加，但在天峻和剛察附近，舒適期長度較短。天峻和剛察位于青海湖北岸，平均海拔高達3000～4000 m，氣候寒冷，晝夜溫差大，所以旅游氣候適宜期較短。

圖4 青海省東北部旅游城市氣候舒適期長度空間分布

4 結論與討論

4.1 結 論

本文使用青海省東北部22個站點的地面日平均氣溫、日地面最高氣溫、相對濕度、平均風速、云量和日照時數(shù)等資料，從青海省東北部主要旅游城市綜合旅游氣候指數(shù)、旅游舒適度時空變化等方面，對氣候適宜期進行了分析。

(1)青海省東北部全年綜合旅游氣候指數(shù)為5～18，夏季6-9月綜合旅游氣候指數(shù)較高，達15以上，冬季1月、2月、12月綜合旅游氣候指數(shù)較低，為5～10，其他季節(jié)綜合旅游氣候指數(shù)為10～15。其中，夏季的7、8月綜合旅游氣候指數(shù)最高，達到18；冬季的1月綜合旅游氣候指數(shù)最低，為5。從全年來看，綜合旅游氣候指數(shù)呈“單峰”型，高峰在夏季。

(2)青海省東北部旅游氣候舒適度等級總體由東向西降低，在天峻、剛察等地舒適度等級與周圍相比下降一個等級。旅游氣候舒適期長度由東向西減少，但在天峻和剛察附近，舒適期長度較短，這可能與天峻和剛察地處青海湖附近且當?shù)睾０胃叨容^高有關。青海省東部舒適期(包含較舒適月)最短有6個月，最長有9個月。

4.2 討 論

本研究選用綜合旅游氣候指數(shù)(ITCI)對青海省東部地區(qū)的旅游氣候舒適度進行了評價，該模型考慮到研究區(qū)與其他地區(qū)的氣候差異性，在應用廣泛的溫濕指數(shù)、風寒指數(shù)和著衣指數(shù)的基礎上，加入紫外線指數(shù)，通過熵值法確定各指數(shù)權重大小。在權重系數(shù)的計算方法方面，本研究使用熵值法進行權重系數(shù)計算，避免了專家打分法和層次分析的主觀隨意性。在部分站點云量缺測時，本研究使用晴空指數(shù)對天空的遮蔽程度進行劃分，有效地代替了云量缺失的情況。

對比本研究與他人的研究結果發(fā)現(xiàn)：本文對西寧地區(qū)的研究結果與楊昭明等[24]對1961-2015年青海省西寧市的旅游氣候舒適度的評價結果基本一致。與馬玉芳等[25]對青海省黃河谷地，即貴德縣，進行旅游氣候舒適度的評價結果略有差異。馬玉芳等研究認為貴德縣旅游氣候最舒適期為每年的6月到8月，較舒適期是5月和9月，舒適期在4月和10月，不舒適期為11月至次年3月。本文認為貴德縣旅游氣候適宜期(包括較舒適)為3月到11月，可能是由于考慮到紫外線指數(shù)的影響及舒適度劃分規(guī)則不同。與李春花等通過溫濕指數(shù)和風效指數(shù)對青海省河湟地區(qū)的旅游氣候舒適度的研究結果相比，二者差異較大。李春花等研究認為該地區(qū)舒適期為6-8月，沒有較舒適期，這可能與兩個研究選用的評價指標數(shù)存在差異有關。青海省海拔高，屬高原大陸性氣候，本研究缺少對海拔高度的考量和修訂，同時也缺少對干旱、暴雨等天氣災害對旅游氣候舒適度的影響，因此，更加精細化的旅游氣候舒適度的評價是今后研究的重點。