人体热量平衡模型及其在人体舒适度预报中的应用

人对外界冷热的调节和舒适感,不能根据气温或其他单一的气象要素来评价.要真正全面表述环境对人体的影响必须运用人体热量平衡模型,人体热量平衡模型全面考虑了所有相关的气象要素、行为参数(活动和服装)和人体参数.运用上海有限域数值天气预报和热量平衡模型计算了体感温度,以衡量人体在环境中的热舒适状况.     

人体舒适度研究现状及其开发应用前景

人体舒适度指标是当前城市气象服务的主要内容之一。文中归纳当前国内外有关人体舒适度的研究和发展动态，重点介绍由美国著名生物气象学家Steadman提出的以人体热量平衡为基础的体感温度模型以及北京市气象局和上海市气象局正在应用的舒适度模型，在此基础上讨论了人体舒适度理论的应用前景，为建立我国的城市环境气象服务体系提供思路和依据。     

气象参数对人体舒适度的影响研究

为研究气象参数对人体舒适度的影响,用慕尼黑人体热量平衡模型(MEMI)分析了南京舒适感的概率分布、年际、月际变化以及气象参数和生理等效温度(PET)的相互关系。结果表明:各舒适感觉出现的频率差别较大,在年际分布上有波动,月际分布上很不均匀。PET随温度线性增加,在多云天气1m/s风速时增幅最大;PET和平均辐射温度之间也是线性增加关系,温度较高时增幅大;PET随着风速的增加呈现先快后慢的非线性减小关系,低温时降幅明显,高温阴天时降幅最小;相对湿度在高温时可使PET显著增加。     

人体舒适度指数

人体舒适度指数是为了从气象角度来评价在不同气候条件下人体的舒适感，根据人体与大气环境之间的热交换而制定的生物气象指标。 人体的热平衡机能、体温调节、内分泌系统、消化器官等人体的生理功能受到空气温度、湿度、气压、光照、风等多种气象要素的综合影响。实验表明：当气温适宜时，湿度对人体的影响不太明显。     

南宁市“人体舒适度”预报系统

人体舒适度,它能反映人对大气环境气象要素的感受。为了使人民群从能及时了解环境气象条件对人体影响的程度,开展南宁市人体适宜气象条件预报服务研究,根据南宁市气候特点,选择影响人体舒适的气象要素的相关气象因子,用温湿指数公式计算,得出相应的舒适指数值,然后根据人们对自然环境可能产生的各种生理感受,将人体舒适度分为９级并制定各级指标;同时提示人们如何利用气象因子来调节生理,适应环境以及如何防范冷热突变。     

贵阳地区人体舒适度指数变化特征分析

该文利用贵阳市8区县国家级地面观测站1987—2016年的逐日地面观测资料,运用统计分析、相关分析、通径分析等方法分析了贵阳地区的气温、相对湿度、风速等气象要素的气候特征,并对人体舒适度指数的时空分布特征进行了分析,探讨了各气象要素与人体舒适度指数之间的相关关系。结果表明:(1)贵阳地区的气温分布存在南北差异,南部最高,中部次之,北部最低;贵阳各地每月的平均相对湿度都比较大,均在75%以上;月平均风速在1. 5～2. 5 m/s之间,空间分布差异不大。(2)4—10月,到贵阳各地旅游都较为舒适,尤其是在夏季(6—9月),最为舒适。从空间分布来看,人体舒适度指数分布为南部中部北部。(3)人体舒适度指数与气温呈明显的正相关关系,与相对湿度、风速为负相关关系。其中气温对人体舒适度指数的影响最为显著。     

贵阳地区人体舒适度指数变化特征及分析

本文利用贵阳市8区县国家级地面观测站1987-2016年的逐日地面观测资料,运用统计分析、相关分析、通径分析等方法来分析了贵阳地区的气温、相对湿度、风速等气象要素的气候特征,并对人体舒适度指数的时空分布特征进行了分析,探讨了各气象要素与人体舒适度指数之间的相关关系。结果表明：(1)贵阳地区的气温分布存在南北差异,南部最高,中部次之,北部最低;贵阳各地每月的平均相对湿度都很大,均在75%以上;月平均风速在1.5-2.5m/s之间,空间分布差异不大。(2)4月到10月,来贵阳各地旅游都较为舒适,尤其是在夏季(6-9月),最为舒适。从空间分布来看,人体舒适度指数分布为南部＞中部＞北部。(3)人体舒适度指数和气温为明显的正相关关系,与相对湿度、风速为负相关关系。其中气温对人体舒适度指数的影响最为显著。     

兰州市人体舒适度预报系统开发研制

利用兰州市197l-2000年气象资料，统计分析各气象要素的变化规律，并探讨其对人体舒适度的影响。在国内外人体实验和有关研究方法基础上，结合本地特殊的气候状况，建立了与人体舒适度有关的8个指数的计算方法和相应的预报等级，并在预报实践中进行了效果检验和参数订正，可以满足兰州市气象指数预报业务的需要。     

甘肃省人体舒适度地域分布特征研究

人体舒适度是人居环境中的最重要指标之一。根据甘肃省80个气象观测站1961～2008年日照时数、风速、气温、相对湿度等气象要素的日平均值,计算了全省各站人体舒适度指数的各级日数年分布值及平均值。结果表明,全省表现为冷到舒适的平均舒适度水平,冷感日数占60%,舒适日数占40%,没有热不舒适时间。除甘南高原外,甘肃省各地人体舒适度都比较高,大部分地方适宜居住时间都接近6个月,其中舒适度较高的地区为陇东南南部的武都、文县及北部的天水,其次为陇东地区、陇中中部地区及河西走廊。     

南宁市"人体舒适度"预报系统

人体舒适度,它能反映人对大气环境气象要素的感受。为了使人民群众能及时了解环境气象条件对人体影响的程度,开展南宁市人体适宜气象条件预报服务研究。根据南宁市气候特点,选择影响人体舒适的气象要素的相关气象因子,用温湿指数     

Spatial variability of chilling temperature in Turkey and its effect on human comfort

Summary Air temperature, absolute humidity and wind speed are the most important meteorological parameters that affect human thermal comfort. Because of heat loss, the human body feels air temperatures different to actual temperatures. Wind speed is the most practical element for consideration in terms of human comfort. In winter, due to the strong wind speeds, the sensible temperature is generally colder than the air temperature. This uncomfortable condition can cause problems related to tourism, heating and cooling. In this study, the spatial and temporal distributions of cooling temperatures and Wind Chill Index (WCI) are analyzed for Turkey, and their effect on the human body is considered. In this paper, monthly cooling temperatures between October and March in the years 1929 to 1990 are calculated by using measured temperature and wind speed at 79 stations in Turkey. The influence of wind chill is especially observed in the regions of the Aegean, west and middle Black Sea and east and central Anatolia. The wind chill in these regions has an uncomfortable effect on the human body. Usually, the WCI value is higher in western, northern and central Anatolia than in other regions.     

热气候指数在人体舒适度预报中的适用性

为进一步提高夏季舒适度预报质量,该文根据国际生物气象研究学会制定的体感指标计算软件和国内现行指标的计算方法,引进并修正了热气候指数(UTCI),根据对2009年8月21—25日在南京信息工程大学205名军训大学生开展的问卷调查资料,对比验证了国内外多种指标,结果表明:国内指标基本能够表征人体热感觉,但仍需进一步完善;热气候指数较其他体感指标能更好地表达人体实际热舒适度,结合天气数值预报结果和SolAlt模型预报的太阳辐射,非常适宜作为南京市人体舒适度的预报指标。热气候指数的建立,提高了南京市的公共气象服务质量。     

巩乃斯避暑旅游气象指数分析与评价

根据巩乃斯、和静站2009—2018年6—8月的逐日平均气温、最高气温、相对湿度、风速等气象观测资料,采用对比分析、通径分析及模糊综合评价等方法对巩乃斯地区夏季避暑旅游气象资源优势进行分析和评价。结果表明:巩乃斯夏季气候凉爽、湿度适宜、风速不大,人体感觉凉爽、舒适,适合避暑旅行。人体舒适度与空气温度呈显著正相关,与相对湿度、风速呈负相关,且气温对人体舒适度指数的影响最为明显。夏季总体气候舒适度较好,7月舒适指数最高,8月次之,6月最低。对巩乃斯地区避暑旅游气象指数的研究,可为旅游气候资源的综合开发、避暑旅游活动的合理开展以及避暑旅游品牌的打造提供科学依据。     

贵州普定县人居环境气候条件分析

利用普定国家气象观测站1971年1月1日-2022年2月28日逐日平均气压、平均气温、平均相对湿度、平均风速、降水量等气象资料以及普定县空气污染物日均浓度、空气质量指数（AQI）等资料,运用人体舒适度指数、气象要素与污染物浓度的相关性、人体舒适度与空气质量相关性分析方法,分析普定县近50a的人居环境气候条件。结果表明：普定县平均气温、平均风速以及日照时数呈增加趋势,相对湿度、降水量以及气压呈降低趋势。常年体感主要为凉（3级）～最舒适（5级）之间,全年体感无寒冷及酷热等级,且体感舒适（含凉舒适及最舒适）月份主要为4-10月,占全年58%。普定县气温上升、风速增大、气压下降的趋势有利于污染物浓度降低,空气质量好,而相对湿度降低、降水量减少的趋势不利于污染物浓度降低,影响空气质量。普定县空气质量以4-5月、7-11月为优,且其四季空气质量均为优,表明空气质量好,人体舒适度高,适宜人居。     

Thermal Energy Balance Analysis of the Tokyo Metropolitan Area Using a Mesoscale Meteorological Model Incorporating an Urban Canopy Model

The summer climate around the Tokyo metropolitan area has been analysed on an urban scale, and the regional characteristics of the thermal energy balance of a bayside business district in the centre of Tokyo (Otemachi) have been compared with an inland residential district (Nerima), using a mesoscale meteorological model incorporating an urban canopy model. From the results of the analysis, the mechanism of diurnal change in air temperature and absolute humidity in these areas is quantitatively demonstrated, with a focus on the thermal energy balance. Moreover, effective countermeasures against urban heat-islands are considered from the viewpoint of each region’s thermal energy balance characteristics. In addition to thermal energy outflux by turbulent diffusion, advection by sea-breezes from Tokyo Bay discharges sensible heat in Otemachi. This mitigates temperature increases during the day. On the other hand, because all sea-breezes must first cross the centre of Tokyo, it has less of a cooling effect in Nerima. As a result, the air temperature during the day in Nerima is higher than that in Otemachi.     

A model of the ground surface temperature for micrometeorological analysis

Micrometeorological models at various scales require ground surface temperature, which may not always be measured in sufficient spatial or temporal detail. There is thus a need for a model that can calculate the surface temperature using only widely available weather data, thermal properties of the ground, and surface properties. The vegetated/permeable surface energy balance (VP-SEB) model introduced here requires no a priori knowledge of soil temperature or moisture at any depth. It combines a two-layer characterization of the soil column following the heat conservation law with a sinusoidal function to estimate deep soil temperature, and a simplified procedure for calculating moisture content. A physically based solution is used for each of the energy balance components allowing VP-SEB to be highly portable. VP-SEB was tested using field data measuring bare loess desert soil in dry weather and following rain events. Modeled hourly surface temperature correlated well with the measured data (r ² = 0.95 for a whole year), with a root-mean-square error of 2.77 K. The model was used to generate input for a pedestrian thermal comfort study using the Index of Thermal Stress (ITS). The simulation shows that the thermal stress on a pedestrian standing in the sun on a fully paved surface, which may be over 500 W on a warm summer day, may be as much as 100 W lower on a grass surface exposed to the same meteorological conditions.     

舒适度算法及其应用软件开发

人体舒适度指数是为了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。舒适度指数评价不受季节变化的影响,具有普适性。本文对舒适度指数算法进行研究,结合测量数据对舒适度分级标准进行修正,得出适合不同地区的舒适度指数分级标准。通过开发舒适度应用软件,实现舒适度数据的采集、处理和产品应用。经过2年的试运行表明,该软件运行稳定,满足业务组网观测的需要。     

基于体感温度的中国户外高温风险分布研究

采用657个气象站点2000～2019年气象数据和遥感数据,基于体感温度（Apparent Temperature）指数,以人体热舒适为基础综合考虑气温、湿度、风速和辐射这些气象因素来讨论中国暖季（5～10月）的户外高温风险的分布情况,制成1 km分辨率的户外高温风险地图。与以温度为单一指标的高温分类结果对比,基于体感温度的高温风险区划分的更详细,更符合人的热感知,将帮助易受潜在高温风险影响的户外工作者做好自身防护。结果表明:热风险等级和天数基本符合从南向北,从东向西递减的规律。全国热风险等级最高和热风险天数最长的地区是长江中下游和广东—广西—海南地区,热风险天数可达140 d以上;华北地区在100～120 d之间,北方地区出现热风险的天数在50～90 d之间。其次,各省的热风险等级在6月、7月、8月达到峰值。另外,新疆吐鲁番地区、西藏南部河谷这些地区在整个暖季都面临着不同等级的热风险,属于局部热点地区。本研究充分考虑了影响户外热舒适度的几个要素,划定的风险等级和区域可以为户外工作者提供高温避险指导,使其最大程度的免受高温带来的伤害。还可以为我国不同地区制定更详细的高温补贴措施提供科学依据。     

Cabin air temperature of parked vehicles in summer conditions: life-threatening environment for children and pets calculated by a dynamic model

In vehicles that are parked, no ventilation and/or air conditioning takes place. If a vehicle is exposed to direct solar radiation, an immediate temperature rise occurs. The high cabin air temperature can threaten children and animals that are left unattended in vehicles. In the USA, lethal heat strokes cause a mean death rate of 37 children per year. In addition, temperature-sensitive goods (e.g. drugs in ambulances and veterinary vehicles) can be adversely affected by high temperatures. To calculate the rise of the cabin air temperature, a dynamic model was developed that is driven by only three parameters, available at standard meteorological stations: air temperature, global radiation and wind velocity. The transition from the initial temperature to the constant equilibrium temperature depends strongly on the configuration of the vehicle, more specifically on insulation, window area and transmission of the glass, as well as on the meteorological conditions. The comparison of the model with empirical data showed good agreement. The model output can be applied to assess the heat load of children and animals as well as temperature-sensitive goods, which are transported and/or stored in a vehicle.     

用标准有效温度和不舒适指标研究哈尔滨热舒适状况

为探讨哈尔滨市非采暖期自然热舒适状况,采用标准有效温度这一从人体生理角度得到的热舒适指标来进行研究.考虑到舒适感因人而异,在大多数实际环境条件下,即使对某一个人来说也并非尽善尽美,同时采用热不舒适指标来评价不舒适程度.以哈尔滨市2005年非采暖期(4月下旬至10月中旬)的逐时气温、相对湿度以及风速资料为基础,计算了该市春、秋季非采暖期(4月下旬至5月下旬、9月上旬至10月中旬)逐旬、夏季(6-8月)逐月每3小时的气温、相对湿度、风速平均值.假设夏季人们穿着的服装热阻为0.6clo(典型服装为长裤、短袖衬衫或裤、长袖衬衫),春、秋非采暖期服装热阻为0.9clo(典型服装为长裤,长袖衬衫,夹克衫),当人们活动量为1.0met时(如室内伏案工作),根据计算得到各气象要素平均值,对比热舒适图得到逐旬(月)的每3小时标准有效温度和不舒适指标.对比发现哈尔滨市非采暖期没有能够使80%的人感到满意的时间区域,大致只有5月下旬至9月上旬的10:00-18:00期间,能够达到70%的人感到满意.从4月下旬到5月上旬,平均来看一天中75%的时间感觉很冷,不舒适;而9月下旬至10月上旬,一天中有一半时间感觉很冷,不舒适.由这两个指标所得到的哈尔滨非采暖期热舒适状况比较符合实际,可以采用这两种指标作为人体舒适度研究的参考.