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Arid Land Geography >

2024 , Vol. 47 >Issue 6: 980 - 992

DOI: https://doi.org/10.12118/j.issn.1000-6060.2023.224

Biology and Environment

Spatial and temporal variation characteristics of comfort index of human body in Xizang Plateau

  • Jihong LI , 1 ,
  • Kanshe ZHOU , 2 ,
  • Dongdong ZHANG 2 ,
  • Duoji PUBU 2 ,
  • Weihua ZHANG 2 ,
  • Jiqing SHI 2
Expand
  • 1. Nagqu Meteorological Bureau, Nagqu 852000, Xizang, China
  • 2. Tibet Autonomous Region Climate Centre, Lhasa 850000, Xizang, China

Received date: 2023-05-16

  Revised date: 2023-06-19

  Online published: 2026-03-11

Fold

Abstract

Based on daily meteorological data from 38 meteorological stations from 1981 to 2020 and climate data with a spatial resolution of 30 seconds (approximately 1 km2) from 1970 to 2000 in the Xizang Plateau, China, we analyzed the temporal and spatial variation characteristics of the comfort index of human body (ICHB) and comfort index of human body in plateau (PICHB). The results showed that: (1) Over the past 40 years, the ICHB in Xizang showed a noticeable upward trend. The overall increase rate of ICHB in the Xizang Plateau was 0.76·(10a)-1, with regional increase rates ranging from 0.57·(10a)-1 to 0.98·(10a)-1. (2) The annual and seasonal increase rates in ICHB followed the order, west>north>northeast>southeast>central and southern edge, and winter>autumn>spring>summer. (3) The PICHB indicated a cold and extremely uncomfortable environment, with severe plateau reactions mainly distributed in the mountains of the northern, western, and northeastern regions of the Xizang Plateau. Cold, uncomfortable, and severe plateau response areas were mainly distributed on the northern, central, and southern mountain edges. The cold, uncomfortable, and moderate plateau response areas were mainly distributed at lower altitudes on the northern, central, and southern margins. Cool, uncomfortable, and mild plateau response areas were mainly distributed southeast and east of the southern edge. Areas that were neither cold nor hot, felt comfortable, and had no plateau reactions were mainly distributed in southern Cona County and southern Medog County. In general, with the warming and humidifying climate trend in the Xizang Plateau, the ICHB significantly increased, and the PICHB shifted to a more comfortable state.

Key words： high altitude reaction index in plateau; comfort index of human body; comfort index of human body in plateau; Xizang Plateau

Cite this article

Jihong LI , Kanshe ZHOU , Dongdong ZHANG , Duoji PUBU , Weihua ZHANG , Jiqing SHI . Spatial and temporal variation characteristics of comfort index of human body in Xizang Plateau[J]. Arid Land Geography, 2024 , 47(6) : 980 -992 . DOI: 10.12118/j.issn.1000-6060.2023.224

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们更加关注生存环境对生产和生活造成的影响，生存环境对人体的影响如果超出忍耐的范围则感觉不舒适。气象要素是影响人体舒适度的主要因子，其中温度、湿度、风、辐射以及气压等对人体舒适度的影响最为重要[1-2]。人们可根据舒适度来调节生理、适应环境和防御冷热[3]，同时人体舒适度与衣着有很大关系。人体舒适度指数是从气象角度来评价在不同气候条件下人的舒适感，根据人类机体与大气环境之间的热交换而制定的生物气象指标。当外界温度高时，人体通过排汗释放热量；当外界温度低时，则要穿上保暖衣服来抵御寒冷，防止热量散失。空气湿度主要通过对水汽传输来影响人体的热感觉，空气温度较高时人体就会出汗，使得皮肤表面的湿度增大，如果此时空气湿度较低，汗液会很快蒸发降低身体温度，人体反而感觉比较舒适，感觉为干热；如果此时空气温度较高，空气湿度也大，人体感觉不舒适，感觉为闷热；相反寒冷季节会出现干冷和湿冷2种感觉。风的大小、风的温度对人体热感觉产生影响，研究发现人体感觉最舒适温度为17~25 ℃，适宜相对湿度为60%~70%，最适宜风速为2 m·s-1。
关于人体舒适度的研究，Yaglou[4]根据人体在不同气温、湿度和风速条件下所产生的热感觉指标提出了实感气温；Thom用干球温度和湿球温度构建了不舒适指数[5]。后来相继提出了体感温度舒适指数、风寒指数（风效指数）、炎热指数等评价模型[6⇓-8]。Steadman等[9⇓⇓-12]分别利用气温、辐射、风、相对湿度建立了室内、室外有遮蔽、室外无遮蔽条件下的体感温度模型，并得到广泛应用。20世纪80年代，国内学者在人体舒适度模型应用方面开展了卓有成效的研究，其中以温湿指数、风效指数、有效温度指数等应用研究最多。陆鼎煌等[13]利用环境卫生学的方法，全面考虑温度、相对湿度、风速对人体舒适度的影响，提出了综合舒适度指标；冯定原等[14]根据感热温度理论，定量研究了我国各地四季感热温度的分布变化。也有学者根据评价模型结合天气预报开展了舒适度指数预报，其中吕伟林[15]根据Houghton和Jaglou等提出的体感温度经验公式结合天气预报对体感温度进行预报；王远飞等[16]根据人体不适指数、温湿指数、风寒指数等，结合上海市的气候特点，利用温度、相对湿度、风速及日照时数等气象要素建立了上海市的人体气象舒适度指数，并开展了人体舒适度指数预报。高超等[17]运用热气候指数模型、灰熵优化的加权灰色关联度模型对高温不舒适日数进行了研究；曹云等[18]以温湿指数、风效指数、着衣指数及其综合指数对京津冀区域气候舒适度的时空变化特征进行了研究。谭凯炎等[19]利用白天平均气温、最高气温、湿度、风速及日照等气象要素构建了室外天气舒适指数，并在湿度、风速和日照子项中体现了温度对各要素作用的影响，认为该室外天气舒适指数能较客观、准确地反映白天各种天气气候条件下人群对室外天气舒适度的主观评价。吴兑[20]认为现有描述人体舒适度指标均以温湿指数为基础，其中温度是起决定因素的指标，湿度是重要指标，风速与辐射是不能忽视的因素。随着旅游产业发展的需要，评价旅游地的舒适度备受关注，温湿度指数和风寒指数等被引进旅游地舒适度评价，各地也陆续开展了舒适度区划和评价[2,21⇓⇓⇓-25]。
综上所述，常用的舒适度评价指数有体感温度、炎热指数、风寒指数、人体舒适度指数（Comfort index of human body，ICHB）、综合舒适度指数等，但这些方法主要着重于人体对各种环境中温湿度感觉的研究，虽然多数研究中考虑了辐射、风等因子的影响，但仅限于这些因子对舒适度感觉的影响。在青藏高原关于人体舒适度和旅游气候适应性方面已经有一些有效探讨[26⇓⇓-29]，但大都只关注温度、湿度、风速等对人体舒适度的影响，高原反应对人体舒适度影响的研究鲜见报道。近几十年来西藏高原气候变化显著[30-31]，未来还将发生明显变化[32]，西藏高原不同地区人体舒适程度存在较大差异，必将随着气候变化发生响应。由于西藏高原地域辽阔、地形复杂、气候多样、高海拔缺氧等实际地理状况，建立一个基于海拔的人体气候舒适度指数模型，结合人体高原反应情况开展高原人体舒适度评价具有非常重要的现实意义。本文拟采用层次编码法来构建高原人体舒适度指数，可为高原人体舒适度评价提供科学方法，为居住适宜性评价及高原旅游气候资源开发利用等提供参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

西藏高原是青藏高原的主体，平均海拔4000 m以上，是一个集高原、山地、河谷、盆地、湖盆、冰川等多种地貌兼有的地区，大致可分为南部喜马拉雅山区、喜马拉雅北麓湖盆区、雅鲁藏布江中游谷地、藏北高原湖盆区和藏东高山峡谷区[33]；植被水平地带性从东南到西北，垂直地带性从低海拔到高海拔依次分布半常绿雨林、常绿阔叶林针阔混交林、亚高山暗针叶林、高山灌丛、高山草甸、高山草原、荒漠草原、草原化高山垫状植被、高山亚冰雪稀疏植被等[34]。从东南到西北依次出现了11个气候类型[35]。整体具有辐射强烈、日照多；气温低，昼夜温差大，积温少；降水少，季节性明显，夜雨率高；干季时间长，多大风，夏季多冰雹多雷暴等气候特征[36]。

1.2 数据来源

本文所用资料为西藏高原38个气象站1981—2020年的逐日气象观测资料，包括日平均气温、日平均相对湿度和日平均风速3个气象要素，数据来源于西藏自治区气象信息网络中心，已经过质量控制；IPCC5发布的1970—2000年的气候数据（空间分辨率30 s，约1 km2），包括月平均气温、月平均风速、月平均水气压栅格数据及30 m分辨率地理高程数据（https://www.worldclim.org/data/index.html）。按上年12月—当年2月为冬季，3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季生成逐季序列。本文将在已有ICHB研究的基础上考虑人体高原反应情况来构建高原人体舒适度指数，首先根据西藏高原气候特征将研究区域分成西部、北部、中部、南部边缘、东北部、东南部6个典型气候区[37]；整体上站点分布相对合理，具有较强的代表性，并根据气象站地理位置进行站点分类（图1），再利用气象观测资料对典型气候区的不同时间尺度（日、月、季、年等）的人体舒适度指数时空变化特征进行研究。
图1 气象站点地理区域分布及主要气候类型

注：该图基于西藏自治区自然资源厅测绘管理处提供的标准地图服务中审图号为藏S(2022)004号的地图制作，底图边界无修改。下同。

Fig. 1 Geographical distribution and main climatic characteristics of meteorological stations

1.3 研究方法和评价指标

1.3.1 西藏高原人体舒适度指数计算和等级划分

本文采用我国大多气象台站常用的人体舒适度指数经验公式[38⇓-40]，具体如下：
ICHB=1.8T-0.55(1.8T-26)×(1-RH)-3.2×V1/2+32
式中：T为温度（℃）；RH为相对湿度值；V为风速（m·s-1）。
中国气象局规定的ICHB统一标准一般分为9个等级，本文结合西藏高原实际，在中国气象局常规标准的基础上增加了2个等级，共计11个等级，等级符号分别为-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5；根据体感温度分成冷、凉、舒适、热、酷热5个级别（表1）。
表1 ICHB分级及人体反应特征

Tab. 1 ICHB classification and human response characteristics

等级 ICHB 级别 人体反应特征
-5 ICHB≤0 冷 极冷，极不舒适、极易冻伤
-4 0<ICHB≤25 冷 寒冷，特不舒适，有冻伤危险
-3 25<ICHB≤38 冷 冷，不舒适，注意防寒保暖
-2 38<ICHB≤50 凉 凉，较不舒适，需注意保暖
-1 50<ICHB≤55 凉 凉爽，较舒适
0 55<ICHB≤70 舒适 不冷不热，感觉很舒适
1 70<ICHB≤75 舒适 暖和，较舒适
2 75<ICHB≤80 热 热，较不舒适，需适当降温
3 80<ICHB≤85 热 炎热，不舒适，需注意防暑降温
4 85<ICHB≤90 酷热 酷热，特不舒适，易中暑，需注意防暑降温
5 90<ICHB 酷热 极其酷热，极不舒适，极易中暑

注：ICHB为人体舒适度指数。下同。

1.3.2 高原反应指数构建和等级划分

根据医学及调查研究将人们的高原反应程度用海拔高度来衡量。本文将海拔高度10000 m作为极限高度标准，所处地理位置的海拔高度除以10000 m获得的无量纲化数据定义为高原反应指数（High altitude reaction index in plateau，P），依据P对海拔高度进行高原反应等级划分；以0级为无高原反应，9级为极度高原反应，将西藏高原分成10级（表2）。
表2 高原反应指数分级

Tab. 2 Classification of high altitude reaction index in plateau

高原反应
等级		 高原反应指数（P） 海拔/m 反应
级别		 反应等
级描述		 人体反应及建议
0 P≤0.20 ≤2000 无反应 无反应 无高原反应
1 0.20<P≤0.27 2001~2700 轻度 轻微度 极少数人轻微高原反应
2 0.27<P≤0.30 2701~3000 轻度 中轻度 部分人有微弱高原反应、有危急性疾病的人勿入
3 0.30<P≤0.33 3001~3300 轻度 重轻度 多数人有轻度高原反应，个别人中度反应，有慢性病或身体特别虚弱的人勿入
4 0.33<P≤0.36 3301~3600 中度 轻中度 大部分人有轻中度持续性高原反应，部分人中度反应，身体虚弱的人勿入
5 0.36<P≤0.40 3601~4000 中度 中中度 绝大部分人有中度以上高原反应，身体较差的人慎入
6 0.40<P≤0.50 4001~5000 中度 重中度 都有中度以上高原反应，身体一般的人慎入
7 0.50<P≤0.60 5001~6000 重度 轻重度 重度高原反应，绝大部分人不适应，谨慎冒险
8 0.60<P≤0.70 6001~7000 重度 中重度 生命禁区，行动和用脑困难，禁止冒险
9 P>0.70 >7000 重度 极重度 身体不能正常代谢，为高山死亡带，只允许专业登山运动员进入

1.3.3 高原人体舒适度指数构建和等级划分

本文采用公式（1），并在人体舒适度指数的基础上增加了高原反应指数，综合构建了高原人体舒适度指数（Comfort index of human body in plateau，PICHB）。考虑了人体正常舒适度（低海拔地区）和高海拔缺氧对人体造成的威胁性质不同，该评价指数由一个两位数构成，十位（前半部分，包括正负号）代表ICHB，分11个等级，与表1一致；个位（后半部分，正数）代表高原反应等级，分10个等级，与表2一致，这样就构建了一个同时代表ICHB和P的PICHB（表3）。
表3 高原人体舒适度指数（PICHB）分级

Tab. 3 Classification of comfort index of human body in plateau (PICHB)

ICHB 等级 等级（海拔/m）
0（≤2000） 1（2001~
2700）		 2（2701~
3000）		 3（3001~
3300）		 4（3301~
3600）		 5（3601~
4000）		 6（4001~
5000）		 7（5001~
6000）		 8（6001~
7000）		 9（>7000）
ICHB<0 -5 -50 -51 -52 -53 -54 -55 -56 -57 -58 -59
0<ICHB≤25 -4 -40 -41 -42 -43 -44 -45 -46 -47 -48 -49
25<ICHB≤38 -3 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39
38<ICHB≤50 -2 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29
50<ICHB≤55 -1 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19
55<ICHB≤70 0 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09
70<ICHB≤75 1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
75<ICHB≤80 2 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
80<ICHB≤85 3 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
85<ICHB≤90 4 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
90<ICHB 5 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

2 结果与分析

2.1 人体舒适度指数（ICHB）时空变化特征

2.1.1 ICHB的日变化

将西藏高原38站1981—2020年日平均气温、日平均相对湿度和日平均风速气象数据带入公式（1）获得每个气象站日ICHB序列，对6个气候区40 a的平均人体舒适度日变化进行研究发现（图2），春季西部、北部和南部边缘大部分时段为冷不舒适期，季末达到凉较不舒适期；东北部季中进入凉较不舒适期，东南部和中部季初就进入凉较不舒适期，季末进入凉爽较舒适期；夏季北部和南部边缘处在凉较不舒适期，东南部处在舒适期，其他区域处在凉爽较舒适期；秋季是舒适度变化最剧烈的季节，东南部从季初的舒适期到季中的凉爽较舒适期，季末进入凉较不舒适期，中部从季初的凉爽较舒适期至凉较不舒适期，其他区域在季中期完成了从凉较不舒适期到冷不舒适期的转变；冬季所有区域处在冷不舒适期或寒冷特不舒适期，其中东南部、中部和东北部均处在冷不舒适期，而西部、北部和南部边缘大部分时段处在寒冷特不舒适期。从图2可知，西藏高原各区域舒适度从年初（1月中旬）开始上升，春季表现比较明显，几乎以线性趋势升高；夏季是雨热同季的主要时段，也是植被生长最好的时期，各气候区舒适度最高；秋季开始舒适度又以线性的趋势下降，比春季变化更加明显；冬季各气候区大约在1月中旬到达最低点，到达时间略有不同，均呈先升后降的“单峰”变化特征。从时间上来看，日ICHB变化的季节性非常明显。
图2 1981—2010年西藏高原不同气候区平均日ICHB年内变化

注：ICHB为人体舒适度指数。下同。

Fig. 2 Variation of average daily ICHB in different climatic regions of Xizang Plateau from 1981 to 2010

2.1.2 日ICHB变化空间分布

通过对西藏高原不同气候区1981—2020年日ICHB的计算和分类，按照本文ICHB分级标准，西藏高原寒冷特不舒适天数平均为29 d，日数较多的区域主要分布在北部、南部边缘和西部，分别达到71 d、54 d和48 d，分别占全年的19.5%、14.8%和13.2%。主要特征是冷不舒适天数和凉较不舒适天数最多，且区域性差异较大，西藏高原冷不舒适天数平均为133 d，其中冷不舒适天数西部、北部、南部边缘和东北部较多，分别为147 d、155 d、169 d和158 d；中部和东南部较少，分别为92 d和74 d。西藏高原凉较不舒适平均天数为139 d，其中中部、东南部和南部边缘较多，分别为161 d、149 d和142 d；西部、北部和东北部相对较少，分别为120 d、139 d和125 d。西藏高原凉爽较舒适平均天数为49 d，凉爽较舒适天数在中部最多，为112 d；东北部居中，为82 d；西部和东南部较少，均为50 d；北部和南部边缘无凉爽较舒适天数。西藏高原舒适平均天数为15 d，其中只有东南部为92 d，其他气候区无舒适天数（表4）。单从ICHB角度来看，西藏高原凉爽较舒适或舒适的天数较多的区域为东南部和中部，其次为东北部，其他气候区相对要少很多或没有，这一分布特征也对当地的居住人口数量、经济发展起到决定作用。事实也证明中部是西藏高原人口最多、人口密度最大，经济最发达地区；东南部是人体感觉最舒适、自然植被最好、生物多样性最丰富的地区，但地形、交通、气候和森林覆盖等原因限制了当地的人口数量和经济发展。因具有多年观测资料的气象站数量稀少和站点地理分布不均，根据目前有人值守气象站数据研究结果显示：西藏高原不存在日ICHB为极冷极不舒适及暖和较舒适的区域，但根据地理经纬度和气候特征分布情况来看，在极其寒冷的羌塘自然保护区或南部边缘的极高海拔地区一定存在极冷极不舒适区域；在东南部的墨脱县、错那县和察隅县的低海拔区域一定也存在暖和较舒适区域，甚至还存在热较不舒适或炎热不舒适区域。
表4 1981—2020年平均气候态下日ICHB的等级天数及占比

Tab. 4 Graded days and annual percentage of daily ICHB under average climatic conditions from 1981 to 2020

区域 天数及
占比		 舒适度等级
-5（极冷极不舒适） -4（寒冷特不舒适） -3（冷不舒适） -2（凉较不舒适） -1（凉爽较舒适） 0（舒适） 1（暖和较舒适）
西藏
高原		 天数/d 0 29 133 139 49 15 0
占比/% 0 7.9 36.3 38.2 13.4 4.2 0
西部 天数/d 0 48 147 120 50 0 0
占比/% 0 13.2 40.2 32.9 13.0 0 0
北部 天数/d 0 71 155 139 0 0 0
占比/% 0 19.5 42.4 38.1 0 0 0
中部 天数/d 0 0 92 161 112 0 0
占比/% 0 0 25.2 44.1 30.7 0 0
南部
边缘		 天数/d 0 54 169 142 0 0 0
占比/% 0 14.8 46.3 38.9 0 0 0
东北部 天数/d 0 0 158 125 82 0 0
占比/% 0 0 43.3 34.2 22.5 0 0
东南部
 天数/d 0 0 74 149 50 92 0
占比/% 0 0 20.3 40.8 13.7 25.2 0

2.1.3 月ICHB和季ICHB的年际变化

西藏高原年平均气温升高趋势明显，大部分区域降水呈波动增加趋势，风速也在发生变化。本文利用38个气象站1981—2020年月平均气温、月平均风速和月平均相对湿度对各月和四季的ICHB进行研究。
从春季ICHB变化趋势来看，春季ICHB与4月ICHB变化曲线的相似度最高，3月ICHB与5月ICHB的差异比较大，从3—5月实现了从冷不舒适到凉较不舒适等级的跨越。各月ICHB在2000年后均明显增加，其中3月增加的尤为明显（图3a）；夏季ICHB集中在48~54，处在凉爽较舒适等级，其中大部分年份7月ICHB是夏季和全年最高的月份，大部分年份6月ICHB是夏季ICHB最低的，月份之间差异相对较小（图3b）；秋季中10月ICHB曲线与秋季ICHB曲线非常接近，10月ICHB几乎能够代表整个秋季的平均状态；各月ICHB差异大，ICHB从9月到11月实现了从凉较不舒适到冷不舒适等级的跨越（图3c）；冬季ICHB在大部分年份2月最大，12月最小，12月ICHB也是一年中最小的月份，年际之间波动比较大（图3d）。研究发现夏季ICHB最大，冬季ICHB最小，各季ICHB均呈显著的升高趋势；季ICHB存在年际间波动，春季、夏季、秋季、冬季的ICHB升高率分别为0.59·(10a)-1、0.53·(10a)-1、0.79·(10a)-1、1.03·(10a)-1，均通过了显著性检验（P<0.001），季ICHB升高率表现为冬季>秋季>春季>夏季，基本表现为冷季大于暖季的特征。
图3 1981—2020年西藏高原四季及各月ICHB变化趋势

Fig. 3 Variation trend of ICHB in four seasons and months in Xizang Plateau form 1981 to 2020

2.1.4 各气候区年ICHB的年际变化及空间分布

从图4可知，各气候区年ICHB年际变化趋势线几乎平行，区分明显，说明各气候区ICHB差异明显，年ICHB基本表现为东南部>中部>东北部>西部>南部边缘>北部（图4a），其中西部、南部边缘和北部属于冷不舒适，为注意防寒保暖的区域；东南部、中部和东北部属于凉较不舒适，为需要注意保暖的区域。2008年以来，北部年ICHB有超过南部边缘的趋势。随着气候的变化，各区域舒适度发生着相应的变化，这种舒适度的区域分布格局也可能随之改变。春季ICHB基本表现为东南部、中部>东北部>西部>北部、南部边缘。春季ICHB与年的表现基本一致，其中东南部、中部和东北部比较高（38~50），属于凉较不舒适等级；西部、北部和南部边缘比较接近，均比较低（30~38），为冷不舒适等级（图4b）。夏季ICHB表现为东南部>中部>东北部>西部>北部>南部边缘，东南部大部分年份处在55~58，属于不冷不热，感觉很舒适等级；中部和东北部比较高（50~55），属于凉爽较舒适等级；西部、北部和南部边缘比较低（38~50），为凉较不舒适等级，其中西部自20世纪90年代后期以来已大于50，进入凉爽较舒适等级（图4c）。秋季ICHB表现为东南部>中部>东北部>西部>南部边缘>北部（图4d）。秋季各区域ICHB与年ICHB特征较为一致，其中东南部最大，北部最小，从南到北呈现凉较不舒适到冷不舒适的空间分布格局。冬季ICHB（图4e）与春季ICHB空间变化特征相似，东南部和中部接近，东北部居中，西部、北部和南部边缘较低，均属于寒冷特不舒适或冷不舒适等级，2005年以来多为冷不舒适等级，冬季ICHB增大较为明显。
图4 1981—2020年西藏高原各区域年ICHB和季ICHB变化趋势

Fig. 4 Variation trends of annual ICHB and quarterly ICHB in different regions of Xizang Plateau form 1981 to 2020

2.1.5 各气候区年ICHB和季ICHB的年际变化趋势

对不同气候区年ICHB和季ICHB变化进行研究发现，年ICHB和季ICHB升高趋势显著，均达到极显著水平（P<0.001）（表5）。整个西藏高原年ICHB升高率为0.76·(10a)-1，各气候区年ICHB升高率为(0.57~0.98)·(10a)-1，其中西部、北部分别达到0.98·(10a)-1和0.91·(10a)-1，整体上年ICHB升高率西部>北部>东北部>东南部>中部、南部边缘。西藏高原春季ICHB升高率为0.59·(10a)-1，各气候区升高率为(0.45~1.05)·(10a)-1，其中西部最大，南部边缘最小；夏季ICHB升高率为0.53·(10a)-1，各气候区升高率为(0.38~0.65)·(10a)-1，夏季ICHB升高率明显小于其他季节，其中除中部和南部边缘较小外，其他气候区比较接近；秋季ICHB升高率为0.79·(10a)-1，各气候区升高率为(0.64~1.04)·(10a)-1，表现为西部、北部最大，东北部和东南部居中，中部和南部边缘最小；冬季ICHB升高率为1.03·(10a)-1，各气候区升高率为(0.84~1.36)·(10a)-1。整体上来说，西藏高原和各气候区均为季节上冬季ICHB升高率为最大；年ICHB和季ICHB升高率空间上均表现为西部、北部>东北部、东南部>中部、南部边缘。
表5 1981—2020年西藏高原各气候区ICHB及其变化倾向率

Tab. 5 ICHB and its change tendency rate in different regions of the Xizang Plteau form 1981 to 2020

时段 指数变化 西藏高原 西部 北部 中部 南部边缘 东北部 东南部
年 ICHB 39.6 37.7 34.1 44.2 34.7 41.3 45.4
倾向率/(10a)-1 0.76* 0.98* 0.91* 0.57* 0.57* 0.80* 0.72*
春季 ICHB 39.3 36.9 34.3 44.5 33.8 41.2 44.8
倾向率/(10a)-1 0.59* 1.05* 0.58* 0.47* 0.45* 0.62* 0.64*
夏季 ICHB 50.3 50.1 45.5 53.6 44.5 52.3 55.8
倾向率/(10a)-1 0.53* 0.60* 0.65* 0.42* 0.38* 0.65* 0.56*
秋季 ICHB 40.5 39.0 34.8 44.8 35.9 41.7 46.6
倾向率/(10a)-1 0.79* 1.04* 1.04* 0.64* 0.65* 0.79* 0.77*
冬季 ICHB 30.2 26.1 24.5 36.5 26.2 31.8 36.0
倾向率/(10a)-1 1.03* 1.35* 1.36* 0.70* 0.84* 1.13* 0.87*

注：n=40，*表示达到0.001著性水平。

2.2 高原反应等级（P）空间分布

对西藏高原各气候区和行政区域进行高原反应等级划分，按照气候区研究发现，除东南部、南部边缘的东部及其他区域河谷地带人体感觉无高原反应或轻微高原反应外（PG为3级以下等级），其他地区均易发生高原反应。从气候区来看，0~2级在西部、北部、中部、东北部不存在或面积极小，在南部边缘、东南部分别可达到23.53%和20.49%；3级、4级在南部边缘和东南部占比较大，其他区域均很小；6级、7级在各气候区占比都很大，8级以上在各气候区都很小，其中9级只在南部边缘出现，因为该气候区分布了很多8000 m以上的著名高峰（如珠穆朗玛峰等）。总体上南部边缘和东南部地形最为复杂，分级数量最多，地形高差最为明显（表6）。按照行政区域研究发现，3级以下等级的国土面积山南市和林芝市较多，拉萨市、日喀则市、昌都市较少，阿里地区和那曲市没有；6级以上等级的国土面积阿里地区、那曲市、日喀则市较多，其他区域较少。研究发现，西藏高原0级、1级、2级、3级的面积分别只占到国土面积的2.72%、1.18%、0.62%和0.79%，4级、5级的面积分别只占到国土面积的1.17%和3.09%，6级和7级的面积占到国土面积的89.94%，8级、9级的面积分别只占到国土面积的0.48%和0.01%。
表6 高原反应各等级国土面积及占国土面积比例

Tab. 6 Land area of high altitude reaction index in each level and its proportion in land area in Xizang Plateau

气候区 面积及占比 等级
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
西藏高原
 面积/103 km2 33.43 14.55 7.60 9.69 14.31 38.01 628.81 476.01 5.95 0.02
占比/% 2.72 1.18 0.62 0.79 1.17 3.09 51.19 38.75 0.48 0.01
西部
 面积/103 km2 0.00 0.00 0.00 0.08 0.22 1.39 170.41 194.69 3.95 0.00
占比/% 0.00 0.00 0.00 0.02 0.06 0.37 45.98 52.51 1.06 0.00
北部
 面积/103 km2 0.00 0.00 0.00 0.02 0.05 0.45 220.74 154.47 0.44 0.00
占比/% 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.12 58.68 41.06 0.12 0.00
中部
 面积/103 km2 0.00 0.00 0.00 0.07 1.01 7.22 73.21 70.73 0.56 0.00
占比/% 0.00 0.00 0.00 0.05 0.66 4.73 47.91 46.28 0.37 0.00
南部边缘
 面积/103 km2 17.44 5.40 1.68 1.62 1.77 3.62 43.25 27.80 0.84 0.01
占比/% 16.74 5.18 1.61 1.56 1.70 3.47 41.57 26.68 1.48 0.01
东北部
 面积/103 km2 0.00 0.00 0.08 0.63 2.02 8.23 54.34 8.85 0.03 0.00
占比/% 0.00 0.00 0.12 0.85 2.72 11.10 73.25 11.92 0.04 0.00
东南部
 面积/103 km2 16.01 9.14 5.84 7.27 9.24 17.11 66.85 19.47 0.13 0.00
占比/% 10.59 6.05 3.85 4.82 6.12 11.32 44.26 12.90 0.09 0.00

2.3 高原人体舒适度指数（PICHB）空间分布

对西藏PICHB研究发现（表7），年PICHB范围为-49~0，其中包含了从寒冷特不舒适到舒适的所有类型，其中-49、-44、-43、-42、-41、-40、-38、-30、-28、-27、-26、-25、-24的面积极小，没有1~9的等级。暖高海拔和冷低海拔2种高原人体舒适度类型在西藏高原不存在，即在西藏高原高海拔和高人体舒适度在地理位置上不存在，低海拔和低人体舒适度在地理位置上也不存在。年PICHB反映表现为寒冷特不舒适，重度高原反应的地区面积约为40.44×104 km2，占西藏高原国土面积约32.92%，主要分布在西藏高原北部、西部和东北部，这些地方主要为草原牧区或荒漠；寒冷特不舒适中度高原反应的地区面积为34.36×104 km2，占西藏高原国土面积约27.97%；寒冷特不舒适轻度以下高原反应的地区面积为0.001×104 km2，占西藏高原国土面积约0.0008%（表7，图5）。冷不舒适重度高原反应的地区面积为7.95×104 km2，占西藏高原国土面积约6.47%，主要分布在北部、中部和南部边缘的高山上；冷不舒适中度高原反应的地区面积为33.47×104 km2，占西藏高原国土面积约27.24%，主要分布在北部、中部和南部边缘的较低海拔区域；冷不舒适轻度以下高原反应的地区面积为1.62×104 km2，占西藏高原国土面积约1.32%。凉较不舒适重度高原反应的地区面积为0.0003×104 km2，占西藏高原国土面积约0.0002%；凉较不舒适中度高原反应的地区面积为0.03×104 km2，占西藏高原国土面积约0.02%；凉较不舒适轻度以下高原反应的地区面积为3.10×104 km2，占西藏高原国土面积约2.50%，主要分布在东南部和南部边缘的东部。无凉爽较舒适中度以上高原反应的地区；凉爽较舒适中度以下高原反应的地区面积为1.31×104 km2，占西藏高原国土面积约1.07%；不冷不热舒适无高原反应的地区面积为0.59×104 km2，占西藏高原国土面积约0.48%，主要分布在错那县南部和墨脱县南部。
表7 1970—2000年西藏PICHB不同等级国土面积及占比

Tab. 7 Land area of PICHB in each level and its proportion in land area in Xizang form 1970 to 2000

PICHB -40 -41 -42 -43 -44 -45 -46 -47 -48 -49
面积/103 km2 0.002 0.005 0.001 0.001 0.050 1.185 342.369 397.706 6.637 0.059
占比/% 0.000 0.000 0.000 0.000 0.004 0.096 27.871 32.376 0.540 0.005
PICHB -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39
面积/103 km2 0.034 2.182 5.039 8.942 14.210 36.717 283.729 79.516 0.013 0.000
占比/% 0.003 0.178 0.410 0.728 1.157 2.989 23.098 6.474 0.001 0.000
PICHB -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29
面积/103 km2 14.797 12.395 2.622 0.845 0.185 0.096 0.014 0.002 0.001 0.000
占比/% 1.205 1.009 0.213 0.069 0.015 0.008 0.001 0.000 0.000 0.000
PICHB -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19
面积/103 km2 13.132 0.005 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
占比/% 1.069 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
PICHB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
面积/103 km2 5.889 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
占比/% 0.479 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

注：PICHB为高原人体舒适度指数。下同。

图5 1970—2000年西藏高原平均年PICHB空间分布

Fig. 5 Spatial distribution of annual PICHB in Xizang Plateau form 1970 to 2000

3 讨论

在低海拔的自然环境中，影响人体舒适度的主要气象因素为温度、湿度、风速、太阳辐射等气象要素，而高原上影响人体舒适度的因素除了气象要素外还有高原反应。西藏高原地理环境和气候条件十分复杂，以前关于高原人体舒适度的研究未涉及到高原反应问题或讨论的不够清晰[27,29]。本文在已有研究成果的基础上增加了高原反应等级，构建的高原人体舒适度指数提高了高原人体舒适度评价的客观性。基于研究结果与高原居住适宜性和旅游人体舒适度之间的相关性，建议在人体舒适度高、地势较平坦、农牧业发达、植被盖度较高、交通条件好的区域发展中型城市，其他地区以保护为主，进行限制和有限开发；北部地区和东北部地区发展草原风光、冰川大湖旅游；东南部和南部边缘地区发展登山探险和原始森林风光旅游；同时多考虑大江大河沿线的峡谷旅游资源的开发。本文利用40 a气候平均值数据（月、季、年的数据）研究人体气候适宜，忽略了对极端值的评价，往往极端值更能引起人体对舒适度的反应，建议在人体舒适度评价时多考虑极端值的影响，使评价更加准确客观。下一步，根据天气预报和PICHB评价模型预报PICHB变化或根据气候变化预估未来一段时期的PICHB也将成为高原生活气象和气候服务的一项重要内容。在高原上人们可以通过着装、防护、吸氧等手段改变热量平衡和缺氧状况，抵御不利环境因素的影响。今后的研究将考虑更多气象要素、空气质量、土地利用、植被类型、不同人群个体差异等多方面因素，建立更加科学合理的、针对不同人群的高原人体舒适度评价指标，更好地开展高原居住适宜性和旅游人体舒适度评价和预报等专业气象服务。

4 结论

（1） 1981—2020年西藏高原年ICHB呈现显著的上升趋势，升高率为0.76·(10a)-1。春季、夏季、秋季和冬季的ICHB升高率分别为0.59·(10a)-1、0.53·(10a)-1、0.79·(10a)-1、1.03·(10a)-1。整体上，各气候区秋ICHB、冬季ICHB升高的最为明显，表现出越冷凉的季节升高的越明显。一年中夏季ICHB最大，冬季ICHB最小，由于各季ICHB持续升高会使人居气候环境舒适度提高。
（2） 在不考虑高原反应的情况下，年ICHB西部、南部边缘和北部属于冷不舒适区域，注意防寒保暖；东南部、中部和东北部属于凉较不舒适区域，需要注意保暖。春季ICHB东南部、中部和东北部属于凉较不舒适等级；西部、北部和南部边缘为冷不舒适等级。夏季ICHB东南部属于不冷不热，感觉很舒适等级；中部和东北部属于凉爽较舒适等级；西部、北部和南部边缘属于凉较不舒适等级，其中西部自20世纪90年代后期以来已变为凉爽较舒适等级。秋季ICHB东南部最大，北部最小，从南到北呈由凉较不舒适到冷不舒适的空间分布格局。冬季ICHB东南部和中部接近，东北部居中，西部、北部和南部边缘较低。整体上年ICHB、季ICHB增大在北部和南部边缘表现得更为明显。
（3） 从空间分布来看，年PICHB平均表现为寒冷，特不舒适，有冻伤危险的区域一般均有6级以上高原反应，主要分布在西藏高原北部、西部和东北部，零星分布在南部沿喜马拉雅山一带的山脉上；年PICHB平均表现为冷，不舒适，注意防寒保暖的区域大部分为5~6级高原反应；年PICHB平均表现为凉，较不舒适，需注意保暖的区域主要分布在东南部和南部边缘的东部；凉爽、较舒适和不冷不热，感觉很舒适的区域主要分布在错那县的南部和墨脱县的南部。

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