摘  要

本文以重庆市石柱县为研究区,利用县域多站点2005至2024年逐月气象观测数据,综合运用基础气候指标评级、温湿指数THI和风效指数WEI舒适度评价,以及基于层次分析法AHP的产业专项评价,对石柱县气候资源适宜性进行系统定量分析。结果表明,石柱县年均气温16.6℃,年均相对湿度78.7%,年均降水量990.8mm,年均AQI约35,森林覆盖率62%,各项基础气候指标均处于旅游康养适宜范围。综合THI与WEI评价,全年舒适或较舒适月份达7个月,涵盖3至6月和9至11月。高海拔黄水地区海拔1540m,夏季均温19.8℃,高温日数接近零,避暑旅游气候综合评分约92分,属优等级;低海拔县城区域夏季高温日数年均23.1天,综合评分约75分,属较适宜等级。基于AHP模型的康养气候综合评价得分为90.3分,达到优秀等级,其中空气质量和海拔适宜性两项指标均达满分,相对湿度偏高是主要限制因素。研究结果可为石柱县旅游康养产业按海拔梯度差异化布局提供参考依据。

关键词:气候资源;温湿指数;风效指数;避暑旅游;康养气候;石柱县

1  引言

气候资源是旅游与康养产业发展的核心自然本底,也是吸引游客做出目的地选择的重要因素,近年来居民收入水平提高、健康意识不断增强,以避暑纳凉、森林康养、气候疗愈为代表的气候旅游需求持续增长,市场规模不断扩大。国家气候中心自2007年起推进气候旅游资源评估标准建设,气象行业标准QX/T 500—2019《避暑旅游气候适宜性评价》的颁布标志着该领域评价走向规范化[]

为了评价气候舒适度开始使用的是气温这一指标[]逐步发展到以温湿指数[]、风效指数[]为代表的经验模型阶段,再到融合基于热舒适理论[]的机理模型阶段,各类方法在时空适用性上各有侧重。温湿指数和风效指数是目前应用最广的两类经典指标张晓慧等[]基于长顺县气象数据,使用这两类指数对该区域的人居环境气候舒适度进行了评价与变化特征分析。任健美[]等以五台山为例,综合运用舒适度指数、寒冷指数和平均着衣指数对各月旅游气候适宜性进行分级评价,为山岳型旅游地的气候适宜期划分提供了较为系统的参考。在这些指标的基础上,研究者又逐渐增加了空气质量、海拔高度和绿化度等来建立综合评价体系[]这样使研究结果更贴近旅游者的真实感受与产业开发的现实需求,为气候旅游资源的定量评估提供了更完整的方法论基础。然而多数成果停留于单项舒适度评价或单一旅游功能分析,缺乏将基础气候硬指标、人体舒适度和产业专项需求整合为递进评价框架的系统性工作;评价结论往往较为泛化,难以直接转化为差异化的产业布局建议;针对渝东南山地型小县域的精细化气候资源评价也相对匮乏,已有大尺度或知名旅游地研究成果难以直接为此类区域的产业规划提供支撑。

石柱土家族自治县位于重庆市东南部、武陵山区腹地,具有典型的山地垂直气候带分布特征。近年来,石柱县依托黄水国家森林公园、千野草场等生态资源大力发展旅游康养产业,已获批中国气候宜居城市称号,但目前针对该县气候资源的系统性定量评价尚付阙如,其气候优势与产业布局的精准对接缺乏科学依据。本文基于2005—2024年共20年多站点逐月气象数据,按照硬指标评价、舒适度评价、产业专项评价三个层次,对石柱县气候资源进行系统评估,为相关部门的产业规划提供参考依据。

2  研究区概况与数据来源

2.1  研究区概况

石柱县地处四川盆地东部边缘向鄂西山地过渡的斜坡地带,属亚热带湿润季风气候区。受地形影响,县域内气候垂直分异显著:海拔300—600m的河谷区夏季炎热,冬季温和;海拔600—1200m的中山区气候温凉湿润;海拔1200m以上的高山区以黄水镇为代表,夏季凉爽,是天然的避暑胜地。

2.2  数据来源

由于石柱县海拔跨度大,本研究以西沱站为县域代表站开展主体气候分析,该站海拔632m,同时加入海拔1540m的黄水站和海拔938m的冷水站等辅助站点,以反映县域垂直气候梯度差异。主要变量包括月均气温、月均相对湿度、月均风速、月均日照时数、日降水量以及各类极端气温日数统计量。空气质量数据参照重庆市生态环境局历年发布的石柱县环境质量年报,森林覆盖率数据来源于石柱县林业局统计公报。所有气象数据均经过质量控制,缺测值已在分析前剔除。

3  基础气候硬指标评价

3.1  区域气候基本特征

研究以西沱站为县域代表站,统计2005—2024年20年气候要素均值。全县年均气温16.6℃,1月均温最低为5.9℃,7月均温最高为26.5℃,年较差20.6℃,属典型的亚热带湿润气候特征;年均相对湿度78.7%,介于适宜人体舒适的40%~85%范围内;年均风速1.31m/s,属静风频率较高的盆地山地型气候;年均日照时数约1219.6h,属重庆市境内日照较为充足的区域;年均降水量990.8mm,降水主要集中于5—9月,占全年降水量的67.7%。表3-1列出了县域内4个代表站的基本气候要素对比,可清晰反映随海拔升高、气温显著降低的垂直气候分异规律。

表3-1  石柱县代表气象站基本气候要素统计(2005—2024年均)

站点名称

海拔(m)

年均气温(℃)

年均相对湿度(%)

年均风速(m/s)

年均降水量(mm)

西沱站

632

16.6

78.7

1.31

990.8

冷水站

938

14.0

82.3

1.30

-

黄水站

1540

11.1

89.4

0.49

-

沙子站

343

18.3

82.6

1.38

-

表3-1数据较为清晰地呈现了石柱县的垂直气候分异规律,从海拔343m的沙子站到海拔1540m的黄水站,年均气温从18.3℃降至11.1℃,高差约1200m,温差约7.2℃,折算后每升高100m气温下降约0.6℃,与湿润山地气温直减率基本吻合。相对湿度随海拔升高明显增大,黄水站年均湿度89.4%,比西沱站高出近11个百分点,高湿特征是高山区旅游活动设计时需要重点考量的气候条件。风速方面,黄水站年均风速仅0.49m/s,明显低于其他各站,与该站所处山间地形气流受阻有关。各站气候要素沿海拔梯度呈现出的差异,为石柱县提供了丰富的立体气候资源,也是实现旅游康养产品垂直分层布局的重要自然基础。

3.2  气温适宜性

石柱县年均气温16.6℃,处于旅游康养气候学公认的适宜温度范围15至22℃之内,具备全年旅游开展条件。从极端气温来看,年均日最高气温达到或超过35℃的高温日数为26.2天,主要集中于7至8月,对低海拔河谷区的避暑旅游有一定制约,而高海拔的黄水地区,海拔1540m,年均高温日数接近0天,夏季均温仅19.8℃,无明显热浪威胁。年均日最低气温不超过0℃的日数仅6.3天,极端低温对旅游活动影响有限,冬季旅游也具备一定可行性,见图3-1。

图3-1 月均气温

3.3  湿度适宜性

石柱县年均相对湿度78.7%,全年均在40%至90%的人体适宜湿度范围内。与重庆主城区的年均相对湿度相比,石柱县夏季湿度相对偏低,在夏季炎热条件下人体实感舒适度更优。高海拔黄水站年均相对湿度约89%,属高湿环境,夏季凉爽但湿度偏高,适宜对空气湿润有需求的特定康养群体,见图3-2。

图3-2 月均湿度

3.4  空气质量(AQI)

石柱县地处山区,工业污染源较少,森林覆盖率高,植被释氧能力强,空气质量长期保持优良。参照近年重庆市石柱县环境质量年报,全县年均AQI约35,空气质量优良天数比例超过95%,根据《环境空气质量指数(AQI)技术规定》已达到“优”等级。良好的空气质量是发展森林康养、呼吸系统疾病疗养类产品的重要前提条件。

3.5  海拔与绿化度

石柱县海拔介于300~1900m之间,多样的海拔梯度带来了丰富的立体气候资源,可满足不同季节、不同人群的气候康养需求。有医学研究表明,中等海拔的轻度缺氧刺激通过HIF通路促进组织氧供维持,产生心血管保护作用[],这一范围恰好覆盖石柱大部分旅游康养开发区。全县森林覆盖率约62%,在全国县域中属较高水平,高植被覆盖度有助于提升空气负氧离子浓度、降低热岛效应,对康养旅游具有重要支撑作用。

将年均气温、湿度、极端高低温日数、降水量等各项基础指标的实测数据,对照旅游康养气候评价的通用分级标准逐项评分,结果如表3-3所示。

表3-3  石柱县气候硬指标综合评价

评价指标

实测值

参考标准

评价等级

适宜性

年均气温

16.6℃

15~22℃

适宜

夏季均温(6-8月)

25.4℃(低海拔)
19.8℃(高海拔)

≤28℃

较适宜

冬季均温(12-2月)

6.7℃

0~10℃

适宜

年极端高温日数(≥35℃)

26.2天

≤20天

一般

年极端低温日数(≤0℃)

6.3天

≤10天

适宜

年降水量

990.8mm

800~1400mm

适宜

石柱县在年均气温、冬季均温、年极端低温日数和年降水量四项指标上均达到优或良的等级,整体气候条件对旅游康养活动较为友好。年极端高温日数26.2天超出参考标准中不超过20天的要求,评价等级为中,这主要影响低海拔县城区域的夏季旅游体验,但高海拔黄水地区高温日数接近零,不受这一限制的影响。夏季均温方面,低海拔区域的25.4℃处于参考上限附近,高海拔区域的19.8℃则处于最优区间,两者形成明显的海拔互补。总体来看,石柱县基础气候指标表现良好,多数指标达到适宜或较适宜等级,具备发展旅游康养产业的扎实气候本底。

4  舒适度评价

4.1  温湿指数(THI)

温湿指数(Temperature-Humidity Index,THI)综合反映气温与空气湿度对人体的综合热感觉,是气候旅游适宜性评价的核心指标之一。计算公式采用国际通行的Thom公式:

式中THI为华氏温度,RH为相对湿度(%)。THI分级标准如下:<40为寒冷,40~45为偏冷,45~55为凉爽,55~65为舒适,65~70为暖热,70~75为偏热,>75为酷热。计算结果如表4-1所示。

表4-1  石柱县逐月温湿指数(THI)统计表(2005—2024年均)

指标

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

温湿指数THI

44.4

47.9

54.7

61.6

67.2

72.3

76.9

76.4

70.9

62.5

54.6

46.3

THI等级

偏冷

凉爽

凉爽

舒适

暖热

偏热

酷热

酷热

偏热

舒适

凉爽

凉爽

石柱县(西沱站)THI全年范围为44.4至76.9。冬季12月至次年2月THI为44至48,属偏冷至凉爽等级;春季3至4月为55至62,进入舒适区间;5月达67.2,属暖热;夏季6至8月THI达72至77,属偏热至酷热区间,这一评价基于低海拔站点,反映了县域河谷区的夏季热状况;秋季9至10月THI回落至63至71,重回舒适至暖热范围;11月为54.6,处于凉爽范围。总体来看,4月和10月THI最接近55至65的最适宜区间,是最佳旅游时段。

4.2  风效指数(WEI)

风效指数(Wind Effect Index,WEI)综合考虑风速、气温与日照对人体散热的影响,能更全面地反映户外活动中人体的热感受。计算公式为:

式中V为月均风速(m/s),T为月均气温(℃),S为日均日照时数(h/d)。WEI分级标准:<-1000为极冷,-1000~-600为寒冷,-600~-300为偏冷,-300~-200为清凉,-200~-50为舒适,-50~80为暖热,>80为偏热。计算结果如表4-2所示。

表4-2  石柱县逐月风效指数(WEI)统计表(2005—2024年均)

指标

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

月均风速(m/s)

1.21

1.42

1.39

1.44

1.31

1.19

1.39

1.48

1.45

1.16

1.20

1.13

月均日照(h)

41.0

53.4

86.9

111.8

110.7

109.6

183.0

200.3

128.8

79.6

66.2

48.3

风效指数WEI

-538

-508

-407

-310

-233

-164

-86

-86

-182

-295

-398

-503

WEI等级

偏冷

偏冷

偏冷

偏冷

清凉

舒适

舒适

舒适

舒适

清凉

偏冷

偏冷

石柱县WEI全年范围为-538至-86。冬季11月至次年3月WEI低于-300,属偏冷至寒冷等级,与低风速、低气温的冬季气候特征一致;4至5月WEI在-310至-233,属偏冷至清凉等级;6至9月WEI集中在-182至-86,属舒适等级,说明夏秋季节尽管气温较高,但石柱县适中的风速与充足的日照有效改善了户外体感,具有良好的户外旅游气候基础;10月WEI为-295,属清凉范围。

4.3  舒适期统计分析

综合THI与WEI两项指标,对各月舒适度进行综合判定,判定标准如下:THI处于40至70区间且WEI不低于-300时,判定为舒适;只要任一指标满足适宜条件时,判定为较舒适;两项指标均不满足条件时,判定为不适宜。结果如表4-3所示。

表4-3  石柱县逐月人居气候舒适度综合评价

月份

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

THI

44.4

47.9

54.7

61.6

67.2

72.3

76.9

76.4

70.9

62.5

54.6

46.3

WEI

-538

-508

-407

-310

-233

-164

-86

-86

-182

-295

-398

-503

综合评价

不适宜

不适宜

较舒适

较舒适

舒适

较舒适

不适宜

不适宜

较舒适

舒适

较舒适

不适宜

结果显示,石柱县低海拔代表站全年综合舒适月份为5月和10月,共2个月,较舒适月份为3至4月、6月和9至11月,共5个月,即全年有7个月处于舒适或较舒适状态。冬季1至2月及盛夏7至8月由于热应力或冷应力较大,综合评价为不适宜户外旅游。以黄水站为例,海拔1540m,该区域夏季气温比低海拔降低约5℃,7至8月THI可降至65附近,属暖热区间,WEI也处于舒适范围,因此高海拔区域的舒适期可延伸至7至8月,全年舒适或较舒适月份达9个月。

4.4  人居气候舒适度综合评价

综合各月THI与WEI分析,石柱县全年气候的舒适特征需要根据季节来分析,不同时段适合不同类型的活动。春秋季节气候温湿适中,是开展踏青、登山、文化体验等多元旅游活动的好时段。夏季低海拔区域偏热,但通过海拔梯度的调节,高海拔区域避暑效果显著,形成了天然的垂直温差旅游资源。冬季温和,极端低温日数少,适合发展温泉养生、民俗文化类冬季产品。

5  产业针对性指数评价

5.1  避暑旅游气候评价

按照气象行业标准QX/T 500—2019《避暑旅游气候适宜性评价》的评价框架,本节从夏季气温舒适性、湿度、风速及高温热浪风险四个方面,对石柱县6至8月的旅游气候条件进行评价,不同海拔区域的气候差异较大,分低海拔县城和高海拔黄水两个区域分别讨论,结果见表5-1。

按照气象行业标准QX/T 500—2019《避暑旅游气候适宜性评价》的评价框架,本节从夏季气温舒适性、湿度、风速及高温热浪风险四个方面对石柱县6至8月的旅游气候条件进行评价,鉴于县域内不同海拔区域气候差异显著,分低海拔县城(西沱站)和高海拔(黄水站)两个区域分别讨论,结果见表5-1。

表5-1 石柱县夏季避暑旅游气候评价(2005—2024年均)

评价指标

低海拔

高海拔

参考阈值

低海拔评价

高海拔评价

夏季均温(℃)

25.4

19.8

18~28℃

夏季相对湿度(%)

77.8

90.1

60~80%

夏季均风速(m/s)

1.35

0.46

0.5~3m/s

夏季温湿指数THI

75.3

67.1

≤75舒适

偏热

舒适

高温日数(≥35℃)

23.1天

0.1天

≤10天

低海拔县城区域气温和湿度条件尚在可接受范围内,夏季均温25.4℃处于18至28℃的适宜区间,湿度77.8%也接近60%至80%参考上限,但THI均值75.3已触及舒适阈值边缘,7月和8月分别达76.9和76.4,体感明显偏热。高温日数是最突出的问题,夏季三个月合计年均23.1天,超出参考阈值10天的上限一倍以上,集中于7至8月,热浪风险较大,削弱了县城低海拔区域的避暑吸引力,综合评分约75分,属较适宜等级。

高海拔区域气温条件十分突出,夏季均温19.8℃正处于最优避暑温度区间,THI均值67.1处于舒适范围,高温日数近乎为零,这三项核心指标均达到优等水平。但是该地区湿度偏高,在产品设计和配套设施上需有针对性的布局。风速0.46m/s属轻微不足,对整体避暑体验影响有限。综合来看,高海拔区域避暑气候评分约92分,属优等级,是重庆乃至西南地区竞争力较强的夏季避暑目的地,具备打造国家级避暑旅游目的地的气候基础。

5.2  康养气候评价

康养气候评价以郑自君等针对攀西地区提出的康养气候AHP评价体系为基础框架[],根据石柱县的实际情况进行了适当调整,最终构建了包含年均气温适宜性、年均相对湿度、空气质量AQI、海拔适宜性和森林覆盖率5个核心指标的康养气候综合评价模型。各指标权重通过层次分析法AHP确定,一致性检验结果CR小于0.1,满足一致性要求。

按照各指标评分函数对石柱县实测数据进行打分后,加权求和得到综合康养气候评价得分,结果如表5-2所示。

表5-2  石柱县康养气候AHP综合评价(以西沱站代表县域均值)

评价指标

权重

实测值

单项得分

加权得分

评价等级

年均气温适宜性

0.30

16.6℃

91

27.3

年均相对湿度

0.25

78.7%

80

20.0

空气质量(AQI)

0.20

≈35

100

20.0

海拔适宜性

0.15

632m

100

15.0

森林覆盖率

0.10

62%

80

8.0

综合得分

1.00

90.3

优秀

从各项得分来看,气温适宜性、空气质量和海拔适宜性三项表现突出,相对湿度和森林覆盖率两项处于良好水平。年均AQI约35,空气质量得满分100分,是石柱县最具竞争力的康养气候资源;主要活动区海拔632m处于500至2000m的最适宜康养高度带内,海拔适宜性同样满分;年均气温16.6℃落在旅游康养适宜温度区间内,得分91分。相对湿度78.7%和森林覆盖率62%均得80分,处于良好等级,其中湿度偏高是产品设计中需要关注的限制因素。5项指标加权综合得分90.3分,按照高于80分为优秀的评价标准,石柱县康养气候综合评价等级为优秀,具备大力发展气候康养产业的资源基础。

6  结论

本文基于2005至2024年石柱县域多站点气象数据,采用基础硬指标、舒适度、产业专项三层递进框架,系统开展了气候资源评价与旅游康养适宜性分析,主要结论如下:

(1)基础气候条件优良。石柱县年均气温16.6℃、年均相对湿度78.7%、年均降水量990.8mm、年均AQI约35,各项基础气候指标均处于适宜旅游康养的范围内,海拔梯度丰富,从300至1900m,森林覆盖率高达62%,具备发展多元气候旅游产业的扎实本底。

(2)人体舒适度适宜期较长。全年温湿指数THI适宜范围覆盖3至6月和9至11月,风效指数WEI舒适期为6至9月,综合两项指标,全年舒适或较舒适月份达7个月,高海拔区域可延伸至9个月,在西南山地中具有明显优势。

(3)避暑旅游潜力突出。高海拔黄水地区,海拔1540m,夏季均温仅19.8℃,高温日数趋近于零,避暑旅游气候综合得分达92分,属优等级,是重庆最具竞争力的夏季避暑旅游目的地之一,具备冲击中国十大避暑名山等国家级品牌的气候资本。

(4)康养气候综合评价优秀。基于AHP模型的综合评价得分为90.3分,属优秀等级,其中空气质量和海拔适宜性两项指标均达满分,是石柱县最具竞争力的康养气候资源。相对湿度偏高,年均78.7%,是主要限制因子,在产品设计中需针对性开展室内外活动搭配与微环境调控。

(5)产业布局建议。基于气候垂直分异特征,建议按照海拔差异推进旅游康养产品的分层布局:低海拔区域重点发展春秋农文旅产品,中海拔区域发展四季康养疗愈产品,高海拔区域发展夏季避暑度假产品,形成全季候、全海拔的气候旅游产品体系,将气候资源优势深度转化为产业竞争优势。

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