WBGT 指标在开平旅游舒适度评价的应用初探

时间：2024-07-28

徐卫星，王成，陈思，郭光

（1.开平市气象局,广东开平 529300；2.惠东县气象局, 广东惠东 516001；3.斗门区气象局, 广东珠海 519100）

1 引言

随着人民生活水平的提高，出行旅游人次越来越多，旅游给开平市带来的收入也逐年增长。2017年开平市人民政府办公室印发了《关于印发开平市进一步推进国家全域旅游示范区创建工作方案的通知》，表明旅游业已成为开平市未来大力发展的产业之一。因此，科学分析开平市旅游气候资源，确定合理的旅游舒适度评价标准是有必要的。目前使用比较广泛的标准为《人居环境气候舒适度评价》（GB/T 27963-2011），该标准适用于全国范围人居环境舒适度评价，如刘金利等[1]使用该标准对珠海人居环境进行了特征分析。而针对旅游舒适度资源的分析，目前还没有国标可参考，但大多学者[2-5]使用GB/T 27963-2011 标准中的温湿指数、风效指数等进行分析评价。

开平市属亚热带季风气候区，冬季年平均日数仅5 d，夏季年平均日数长达212 d[6]。温湿指数、风效指数的计算仅涉及气温、湿度、风速及日照要素，而实际旅游活动中，户外人群的舒适度体感会直接受到太阳辐射的影响，且开平是比较典型的夏季型旅游区，太阳辐射因素显然是舒适度评价中不可或缺的项。为此，本文引入含有太阳辐射照度的WBGT 指标，尝试分析该指标在开平旅游舒适度评价中的可行性。

2 数据与方法

2.1 数据

本文使用的气象观测资料来自开平国家气象观测站的逐小时数据。

2.2 方法

2.2.1 WBGT 指标

Yaglou 和Minaed 为研究军事训练中的热伤亡，修正有效温度CET 提出了WBGT 指标[7]。目前，该指标已通过ISO7243 标准认证[8]。

WBGT=0.7Ts+0.2Tg+0.1Ta （有太阳辐射）

或：WBGT=0.7Ts+0.3Tg （无太阳辐射）

其中，Ts 为空气自然湿球温度；Tg 为黑球温度；Ta 为空气干球温度。由于黑球温度测量过程复杂，不易计算，本文采用张磊等[9]简化后的WBGT 计算公式：

其中，Ta 为空气干球温度；RH 为相对湿度；SR为总太阳辐射照度。 WBGT 舒适度分级（GB/T 17244-1998）见表1。

表1 WBGT 指数的舒适度分级表

由于开平国家站无总太阳辐射照度采集仪器，采用尚凯峰等[10]利用地表温度对太阳辐射照度的拟合公式，该公式的决定系数R2均在0.972 以上，能比较真实地反映平均日内太阳辐射与地表温度的随动性变化规律：

公式（1）、（2）分别为上午、下午时段地表温度与太阳辐射关系式。其中ts·τ，为任意时刻地表温度(℃)；Iτ为任意时刻太阳辐射照度(W/m2)；a、b、c 为拟合常量，详细数值见表2。

表2 地表温度与太阳辐射关系式参数

由于该关系式仅适用于夏季地表温度与太阳辐射的拟合，且必须为晴天，因此后文仅针对夏季晴天进行分析。

2.2.2 温湿指数

《人居环境气候舒适度评价》（GB/T 27963-2011）规定了人居环境气候舒适度的术语、等级指标和评价方法，适用于全国范围人居环境气候舒适度评价，其中设置的温湿指数和风效指数也常常用于旅游舒适度评价。当两种指数不一致时，冬半年使用风效指数；夏半年使用温湿指数。本文仅适用温湿指数：

其中，I 为温湿指数，保留1 位小数；T 为某一时刻平均温度，单位为摄氏度（℃）；RH 为某一评价时段平均空气相对湿度（%）。温湿指数舒适度分级见表3。

表3 温湿指数的舒适度分级表

2.2.3 指标评价办法

由6 名旅游业从业者、2 名医务工作者、6 名气象专家、5 名市民代表组成评价小组，对旅游舒适度评价方法进行评价。

3 典型个例分析

3.1 个例样本的选取

本文选取开平市2017年符合地表温度与太阳辐射关系式（公式1、2）应用条件的13 个个例（表4）作为舒适度评价的样本。

表4 典型个例表

3.2 WBGT 指标及温湿指数的分布特征

图1 为WBGT 指标及太阳辐射照度平均值在各时次的分布。可见，WBGT 指标及太阳辐射照度均大致呈现出“单峰”型分布，峰值均出现在12 时，即早晨、傍晚数值相对较低，午间数值相对较高，且二者增减趋势有较好的对应，大致呈同位相的关系。

图1 WBGT 指标及太阳辐射照度平均值在各时次的分布

图2 为温湿指数及温度、空气相对湿度平均值在各时次的分布。可见，温湿指数及温度均大致呈现出“单峰”型分布，峰值均出现在15 时，早晨数值较低，午间及午后表现为较高数值，傍晚数值有少许回落；而相对湿度为“单谷”型分布，谷值出现在14 时，早晨数值较高，午间及后期均较低；其中，温湿指数与温度表现为同位相关系，而与相对湿度表现为反位相关系。

图2 温湿指数及温度、空气相对湿度平均值在各时次的分布

3.3 不同判定标准下舒适度等级分布特征

图3 为基于WBGT 指标判定的舒适度等级在各时次的分布。可见，在WBGT 指标下，不舒适等级（热、较热）集中分布在11-15 时，其中13 时出现“较热”1 次。而在温湿指数判定标准下（图4），不舒适等级（热、闷热）在各时次均有所表现，且多出现在10-18 时。

图3 基于WBGT 指标判定的舒适度等级在各时次的分布

图4 基于温湿指数判定的舒适度等级在各时次的分布

可见，两种不同的判定标准下，舒适等级的判定并不一致。其中，温湿指数较WBGT 指标表现的更“严苛”，即温湿指数判定标准下，“舒适”等级仅为总样本的2.8%，而WBGT 指标下为88.8%。

4 判定指标的优化

从两种指标/指数的影响因子构成来看，由于开平属于明显的夏季型旅游区，仅考虑温度、湿度对人体舒适度体感的影响显然不妥，太阳辐射对旅游人群的直接影响不可忽视。因此，选择综合多种影响因子的WBGT 指标，既能客观评价游客所处的热环境，又能评价旅游本人的热感受，摆脱了温湿指数依据单一气温、湿度等气象参数来评价热舒适度的不足，使评价结果相对更完善，更实用。但为合理应用WBGT 指标，有必要对该指标下舒适度判定标准进行适当调整。

目前，日本、澳大利亚等国家已将WBGT 标准引入体育赛事的热环境评价[11]。如日本体育运动协会为预防中暑给出的预警标准，其安全标准为WBGT＜21℃，显然与GB/T 17244-1998 中的舒适标准（WBGT≤30 ℃）有较大差异。国际马联也根据WBGT指数对马匹影响程度进行了分级，其安全标准为WBGT＜28 ℃。

由于旅游行为较体育活动的新陈代谢产热量明显偏低[12]，同时结合陈睿智等[13]的研究，将WBGT 指标的判定阈值适当上调，作为开平市旅游舒适度判定依据，并对游客及景点管理方提出相关意见（表5）。

表5 优化后的WBGT 指数舒适等级划分表