譚凱炎,閔慶文

(1.中國氣象科學(xué)研究院,北京 100081;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101)

農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地不僅其農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀具有巨大的游憩價(jià)值，其古老的農(nóng)業(yè)文明和農(nóng)村生活體驗(yàn)也對旅游者具有很大吸引力[1-2]。發(fā)展農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)旅游被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)動態(tài)保護(hù)的重要途徑之一[3]，在農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地開展生態(tài)文化旅游為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了新的增長點(diǎn)，不但可以有效保護(hù)農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)，而且可以促進(jìn)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村脫貧致富、提高居民生活質(zhì)量[4-5]。近十多年來，中國學(xué)者圍繞農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)地旅游資源評價(jià)與利用開展了較多的研究，相關(guān)研究主要集中在景觀資源評價(jià)與保護(hù)性旅游發(fā)展規(guī)劃方面[6-9]。眾所周知，天氣氣候條件是左右人們旅游出行的重要因素，它顯著影響著人們對旅游目的地的選擇以及當(dāng)?shù)芈糜渭竟?jié)的長短與時(shí)期。在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地旅游資源潛力與適宜性評價(jià)中，雖然將天氣氣候條件作為眾多影響因素之一考慮了其作用，但權(quán)重很小[6,9-10]，尚未看到從氣候角度分析農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地旅游發(fā)展適宜性的研究報(bào)道。在以往景區(qū)旅游氣候適宜性研究中，旅游氣候指數(shù)(TCI)、溫濕指數(shù)(THI)和風(fēng)效指數(shù)(WEI)等指數(shù)模型被廣泛用于計(jì)算綜合氣象條件下的旅游舒適度，尤其后2個(gè)指數(shù)在國內(nèi)學(xué)者開展旅游氣候評價(jià)時(shí)應(yīng)用最多[11-14]。TCI雖然針對性很強(qiáng)，并考慮了幾乎所有氣象要素的影響，但其對要素作用的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)和分級賦值方法降低了評價(jià)的準(zhǔn)確性和客觀性，比較適合用于大尺度宏觀分析[15]。THI和WEI等指數(shù)模型存在固有的不足，其分級指標(biāo)也不完全適用于中國，對一些天氣的舒適性評價(jià)表現(xiàn)出較大的偏差[16]。這些指數(shù)模型的輸出結(jié)果是等效溫度或熱量交換值，不便于直接進(jìn)行時(shí)空統(tǒng)計(jì)與比較[17]?；谥袊鴼夂蛱卣骱腿巳簾崾孢m感受規(guī)律的室外天氣舒適指數(shù)(OWCI)在一定程度上克服了上述方面的不足，其分級指標(biāo)也更適合中國國情[16]。筆者以分布于不同區(qū)域的中國稻作梯田農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地作為研究對象，嘗試應(yīng)用OWCI分析各地氣候舒適性特征，揭示當(dāng)?shù)貧夂蚴孢m性年內(nèi)變化規(guī)律，精細(xì)分析旅游活動的適宜時(shí)段與氣象風(fēng)險(xiǎn)，旨在為農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地充分利用旅游資源、科學(xué)規(guī)劃旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究方法與資料來源

1.1 氣候舒適指數(shù)及其分級指標(biāo)

室外天氣舒適指數(shù)(OWCI，IOWC)應(yīng)用日平均氣溫、最高氣溫、濕度、風(fēng)速和日照時(shí)數(shù)5個(gè)要素值來綜合描述天氣舒適性，OWCI指數(shù)舒適等級劃分指標(biāo)見表1。OWCI指數(shù)計(jì)算公式為

(1)

式(1)中，C為常數(shù)；A、M、m1、m2、H、h、W、F、f為系數(shù)；Ta為日平均氣溫，℃；Tmax為最高氣溫，℃；RH為日平均相對濕度，%；V為日平均風(fēng)速，m·s-1；S為日照時(shí)數(shù)，h。

表1 OWCI分級溫度指標(biāo)及其指數(shù)值

根據(jù)每日舒適指數(shù)值劃分舒適等級，以旬為時(shí)間單位統(tǒng)計(jì)舒適指數(shù)和各等級天數(shù)氣候平均值。

1.2 旅游氣候適宜性評價(jià)方法

旅游氣候適宜性是指從人體熱舒適感受角度，綜合氣候條件評價(jià)開展旅游活動的適宜程度，氣候越舒適，旅游氣候適宜性越高。旅游氣候適宜性可以用平均氣候舒適度或適宜旅游期長度來體現(xiàn)，以適宜旅游期長度及其分布來表示更加明確和直觀。適宜旅游期是指大多數(shù)人感覺天氣舒適或冷暖程度在可以忍受范圍內(nèi)，期間不會出現(xiàn)極不舒適天氣而嚴(yán)重降低旅游質(zhì)量，甚至發(fā)生中暑或凍傷等安全危險(xiǎn)的時(shí)段。為了使分析精細(xì)化并符合中國人的習(xí)慣，以旬為單位進(jìn)行適宜旅游期分析。

根據(jù)上述適宜旅游期定義，1 a內(nèi)適宜旅游期可能分為幾個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段的邊界條件應(yīng)該是在一旬里有一部分天數(shù)天氣舒適，同時(shí)不出現(xiàn)極不舒適天氣。為了直觀表示，用旬舒適天氣保證率作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。由旬平均指數(shù)值與旬極不舒適天氣百分率的統(tǒng)計(jì)關(guān)系(圖1)得出，當(dāng)旬平均舒適指數(shù)小于6.5時(shí)，極不舒適天氣百分率大于0。

圖1 旬平均極不舒適天氣百分率與旬平均指數(shù)值的關(guān)系

旬平均舒適指數(shù)值6.5對應(yīng)的舒適天氣百分率為35%(圖2),因此將舒適天氣百分率35%作為適宜旅游期劃分閾值，即舒適天氣百分率≥35%的時(shí)段為適宜旅游期。同時(shí)以舒適天氣百分率≥85%的時(shí)段為舒適旅游期,而舒適天氣百分率低于35%或不舒適天氣百分率大于65%的時(shí)段為不適宜旅游期。

圖2 旬平均舒適天數(shù)百分率與旬平均舒適指數(shù)的關(guān)系

1.3 資料來源與數(shù)據(jù)處理方法

各農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地氣象條件用臨近氣象站資料來代表，所用氣象站1991—2020年逐日平均氣溫、最高氣溫、空氣濕度、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)與降水量資料來自中國氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)，其中元陽站于1997年將站址從海拔1 000 m搬遷到海拔230 m的河谷，所用資料年代為1998—2020年。采用Fortran 2011語言編程進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，用Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 天氣舒適性年內(nèi)變化特征

各站天氣舒適指數(shù)年內(nèi)各旬變化特征如圖3所示，據(jù)此將分布在全國各地的10個(gè)稻作梯田農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地的氣候舒適特征劃分為3種類型：春秋舒適型、冬半年舒適型和全年舒適型。這里既可以看出明顯的地域差異，同時(shí)也反映出海拔高度的影響。

圖3 旬平均天氣舒適指數(shù)(OWCI)年內(nèi)變化

春秋舒適型中夏季舒適度均較低，冬季舒適度較高。云和夏季酷熱，而冬季舒適度多在舒適閾值以上；崇義與其相似，兩者實(shí)際可稱為春、秋、冬3季舒適型，漢陰冬季舒適度最低，但夏季炎熱程度輕于其他各地；紅河、元陽與尤溪為冬半年舒適型，其中元陽整個(gè)夏半年酷熱，而紅河較接近全年舒適型，只有5—6月舒適度較低；金平與綠春為全年舒適型，唯有冬季舒適度稍低。紅河、元陽、金平與綠春各站直線距離約50 km，紅河站海拔約1 000 m，金平站海拔1 260 m，綠春海拔1 640 m，與梯田所處高度(1 400～2 000 m)基本一致，而元陽站位于海拔230 m的干熱河谷，這是導(dǎo)致元陽站與其他3個(gè)站夏半年氣候舒適性大相徑庭的根本原因，元陽氣象站的數(shù)據(jù)沒有反映梯田高度的氣候條件，只是表明紅河梯田具有很大的立體氣候差異。

2.2 旅游氣候適宜性

2.2.1適宜旅游期分布

根據(jù)各旬舒適天氣百分率氣候平均值，以舒適天氣百分率達(dá)到35%以上為適宜旅游期，各地的適宜旅游期分布如表2所示。通常情況下，適宜旅游期起始和結(jié)束階段的舒適天氣保證率低于中間階段。表2顯示，各地適合開展旅游活動的時(shí)期均較長，除元陽外其他各地都超過9個(gè)月以上，紅河、綠春和金平全年適游，考慮到元陽梯田與紅河梯田海拔高度相當(dāng)，其梯田的適游期實(shí)際上與其他3處相似，這表明稻作梯田農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地普遍具有較優(yōu)越的發(fā)展旅游業(yè)的氣候條件。

表2 農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地適宜旅游期分布

2.2.2舒適旅游期分布

舒適旅游期是1 a中旅游出行的最佳時(shí)段，在該時(shí)段，舒適等級以上的天氣保證率在85%以上。各地舒適旅游期如表3所示。10個(gè)稻作梯田農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地的舒適旅游期長度差異顯著，綠春和金平通年為舒適旅游期，紅河的舒適旅游期為夏、秋、冬3個(gè)季節(jié)，元陽河谷地帶只有冬季為舒適旅游期，其他遺產(chǎn)地舒適旅游期均分布在春、秋季。

表3 農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地舒適旅游期分布

2.2.3不適宜旅游時(shí)段

如表2所示，除紅河、綠春和金平外，其他農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地在1 a中都有不適合旅游活動的時(shí)段。受其他因素的影響，這期間的旅游活動并不會停止，當(dāng)遭遇極端寒冷或炎熱天氣時(shí)，不僅游憩效果不好，人體健康還可能受到影響。為了解每個(gè)地方不適游時(shí)期的安全風(fēng)險(xiǎn)，對不適游時(shí)段中的極不舒適天氣發(fā)生頻率和極不舒適程度進(jìn)行了分析。如表4所示，各地不適游時(shí)段主要出現(xiàn)在夏季，元陽和尤溪的持續(xù)時(shí)間較長，云和的極不舒適天氣最大頻率最高(52.7%)，不適游期遭遇極不舒適天氣概率最大，同時(shí)其各年最低指數(shù)平均值僅低于元陽，表示云和在不適游期開展旅游活動風(fēng)險(xiǎn)很高。其次是尤溪和新化，這些地方夏季不適游時(shí)段開展旅游活動需要預(yù)防游客和工作人員出現(xiàn)中暑的情況。龍勝雖然有不適游時(shí)段，但期間極不舒適天氣出現(xiàn)頻率較低(最大8.2%)，炎熱程度也較低(-1.2)。元陽的多年平均舒適指數(shù)極值最低(-10.3)，顯示干熱河谷內(nèi)春季酷熱程度極高，但這不影響在梯田處的游覽。新化和漢陰存在冬季不適游時(shí)段，但其極不舒適天氣出現(xiàn)概率很低(6.4%和2.5%)，多年平均舒適指數(shù)極值剛達(dá)到極不舒適閾值，表明不適游時(shí)段少有嚴(yán)寒，繼續(xù)開展旅游活動的風(fēng)險(xiǎn)較低。

表4 農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地不適游時(shí)段分布及極不舒適天氣概率和不舒適程度

2.4 不利天氣現(xiàn)象對旅游活動的影響

天氣舒適指數(shù)從氣象條件影響旅游者人體舒適度的角度反映了旅游出行的氣候適宜性，同時(shí)一些天氣現(xiàn)象也會對旅游出行和感受產(chǎn)生明顯的影響。在比較常見的天氣現(xiàn)象中，大霧既可能妨礙人們出行，但也可以是一種氣象景觀資源，大雪也有同樣的屬性，難以明確評價(jià)其對旅游活動的綜合影響，而達(dá)到一定強(qiáng)度的大風(fēng)和降雨明顯不利于旅游活動。根據(jù)風(fēng)力等級國家標(biāo)準(zhǔn)[18]，≥5.5 m·s-1的風(fēng)速會產(chǎn)生揚(yáng)塵，同時(shí)參考旅游氣候指數(shù)(TCI)中對降雨影響的評價(jià)[15]，將日平均風(fēng)速5.5 m·s-1和日降水量5 mm作為不利天氣現(xiàn)象閾值，對各農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)地分季節(jié)統(tǒng)計(jì)了出現(xiàn)大于閾值的日數(shù)。如表5所示，除紅河外各遺產(chǎn)地均極少出現(xiàn)日平均風(fēng)速≥5.5 m·s-1的大風(fēng)天氣，大風(fēng)對紅河的影響也可以忽略不計(jì)。各遺產(chǎn)地日降水量達(dá)5 mm以上的日數(shù)都較多，降雨對旅游出行的影響比較明顯。金平與綠春雖然全年氣候舒適，但春夏秋3季降水日很多，雖然其中部分降水可能發(fā)生在夜間，或者屬于陣性降水，但與其他地點(diǎn)相比，旅游活動受降水的影響不可忽視，這也是旅游規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)考慮的問題。夏季氣溫高，降雨對出行的妨礙較小，主要需要預(yù)防由降水引起的水文和地質(zhì)災(zāi)害的影響；其他季節(jié)的降水除妨礙出行外，還可能影響人體熱舒適性，長時(shí)間連續(xù)降雨非常不利于室外活動。同時(shí)，各地春季雨日數(shù)明顯多于秋季，考慮到降雨的影響，雖然春秋季都是遺產(chǎn)地最舒適的旅游季節(jié)，但春季旅游氣候適宜性應(yīng)低于秋季。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

該研究首次采用室外天氣舒適指數(shù)(OWCI)來衡量旅游氣候適宜性，用日氣象資料計(jì)算每天的舒適指數(shù)并劃分舒適等級，在此基礎(chǔ)上再統(tǒng)計(jì)旬、月和年的舒適指數(shù)氣候平均值及各等級天氣出現(xiàn)的頻率，這樣比以月為單位用氣象資料月平均值來評價(jià)旅游適宜性的方法[11,14,19]更精細(xì)化一些。在現(xiàn)有旅游氣候適宜性研究中還沒有形成一種成熟通用的適宜旅游期劃分方法和標(biāo)準(zhǔn)，對適宜旅游期沒有明確定義，一般以月或旬的舒適指數(shù)值介于舒適閾值范圍內(nèi)的時(shí)段作為適宜旅游期[20-21]。以旬平均指數(shù)值與旬舒適天氣百分率的關(guān)系(圖1)可以推出，舒適閾值對應(yīng)的舒適天氣保證率約在50%左右，筆者以舒適天氣保證率35%作為適宜旅游期的閾值指標(biāo)，由此得出的適宜旅游期要長于用舒適指數(shù)閾值劃線的結(jié)果，這樣的劃分方法是否合理還需要在應(yīng)用中檢驗(yàn)。此外，此閾值指標(biāo)來自于該研究涉及的10個(gè)農(nóng)遺產(chǎn)地的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，其代表性有限，為了得到一個(gè)各地通用的指標(biāo)，需要對不同地域大量的站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表5 農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地各季節(jié)日平均風(fēng)速≥5.5 m·s-1和日降水量≥5 mm日數(shù)

雖然OWCI指數(shù)中已包含了風(fēng)對人體熱舒適感的作用，但大風(fēng)的機(jī)械作用會導(dǎo)致人體不適，大風(fēng)造成的揚(yáng)塵和揚(yáng)沙嚴(yán)重影響旅游活動的感受。劉海洋等[22]在研究沙漠旅游氣候舒適度時(shí)以日最大風(fēng)速7.0 m·s-1為閾值作為起沙不適游的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，紅河、尤溪和漢陰1 a中日最大風(fēng)速達(dá)7.0 m·s-1以上的天數(shù)占比(2010—2019年的平均值)分別為91%、33%和35%，因此該指標(biāo)閾值偏低，顯著減少了適游日數(shù)，在非沙漠地區(qū)是不適宜的。研究嘗試將日平均風(fēng)速5.5 m·s-1以上作為不適宜旅游日，是否適宜也有待驗(yàn)證。降雨對人體舒適性感受的影響已經(jīng)體現(xiàn)在對氣溫和濕度的改變上[23]，但降雨還影響出行和室外活動自由度。如何評價(jià)降雨對旅游適宜性的直接影響，或以多大的日降雨量作為不適宜旅游指標(biāo)，目前相關(guān)研究還很少。在旅游氣候指數(shù)(TCI)中考慮了降雨對旅游的不利影響，按每日降雨量分區(qū)間給予等級值[15]，當(dāng)日降雨量5 mm時(shí)賦值為0，即不適合旅游，但降雨對旅游的影響比較復(fù)雜。有關(guān)降雨、大風(fēng)等不利天氣對旅游適宜性的影響還需要更深入的研究。

現(xiàn)在評價(jià)旅游氣候舒適度時(shí)通常是應(yīng)用景點(diǎn)臨近氣象站的氣象觀測資料，由于地形和海拔高度的差異，景點(diǎn)與氣象站的氣象條件可能相差顯著，用氣象站資料計(jì)算的天氣氣候舒適度并不一定能準(zhǔn)確反映景點(diǎn)的旅游舒適性，元陽便是一個(gè)典型例子。對于存在顯著立體氣候差異的景區(qū)，需要分析景觀資源高度與游客逗留住宿處天氣舒適度的互補(bǔ)性，以便客觀評價(jià)景區(qū)的旅游氣候適宜性。另一方面，有必要利用近年發(fā)展起來的加密自動氣象站觀測數(shù)據(jù)，以獲得更準(zhǔn)確的景區(qū)旅游氣候適宜性時(shí)空分布，為景區(qū)旅游規(guī)劃提供更詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持。筆者主要聚焦旅游發(fā)展的氣候適宜性，但旅游開發(fā)主要受到景觀季節(jié)變化和文化活動周期性的制約，關(guān)于旅游氣候適宜性與旅游資源的匹配問題應(yīng)是未來更深入研究的方向。

3.2 結(jié)論

中國不同地域稻作梯田農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地的氣候舒適性年內(nèi)變化可以分為春秋舒適型、冬半年舒適型和全年舒適型3種類型，大部分遺產(chǎn)地在1 a內(nèi)有10個(gè)月以上的適宜旅游期，而其中舒適旅游期長度差異明顯，分別為4個(gè)月至全年不等，氣候條件較少限制各遺產(chǎn)地的旅游發(fā)展。在各遺產(chǎn)地不適宜旅游期主要為夏季，部分遺產(chǎn)地在該階段開展旅游活動必須密切關(guān)注天氣信息，規(guī)避酷熱天氣對人體健康的危害。同時(shí)各遺產(chǎn)地在制定旅游項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)還需要考慮降雨對旅游的直接和間接影響。地處山區(qū)、景觀資源豐富的梯田農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地可以利用立體氣候差異充分發(fā)揮旅游資源的效益。