紅河州氣候康養資源時空分布特征分析與效應評估

李 剛,李文平,趙盛彬,蔣欣蕓,施元浩

(1.云南省紅河哈尼族彝族自治州氣象局,云南 蒙自 661199;2.云南省紅河縣氣象局,云南 紅河 654400)

0 引言

隨著國民生活水平的不斷提升,人們對健康和長壽的愿望更加強烈,與健康、養生相關的休閑旅游(旅居)活動順應當今潮流[1],康養產業迎來黃金發展期[2]。健康需要有舒適的環境,而舒適與否與氣象條件息息相關,早在20世紀60年代,Terjung[3]就提出氣候舒適性指數的概念,Oliver[4]進一步探討了氣象要素對人體舒適度的影響,其他學者也相繼提出了諸多表征人體舒適度的方法,如體感溫度、炎熱指數、風寒指數以及人體舒適度指數等[5]?；谌翊蠼】祽鹇詫嵤┖蛻獙θ丝诶淆g化的需要,2017年國家五部委聯合發布《關于促進健康旅游發展的指導意見》,對健康旅游(康養旅游)加以規范和指導。

根據《養生氣候類型劃分》[6],對人體有益的氣候類型包括四季溫和、夏令避暑、冬令避寒、日光療養、濕潤滋養等,由此對應的氣溫、相對濕度、日照、風速等氣象要素均可認為是氣候康養資源的表征要素或要素組合。國外學者依據相關氣候數據,將全球劃分為不同的旅游適宜區[7],張運等[8]根據陜西省商洛市不同季節各縣區氣候舒適日數的多寡,提出了最優的康養旅游建議。另有研究顯示,夏季潮濕天氣易引發人體骨骼和肌肉疼痛[9],冬季嚴寒天氣導致心肌梗死發病率最高[10],因此效仿候鳥冬避嚴寒、夏避酷暑,隨季節變化而動態旅居的養生方式深受老年群體青睞[11]。還有學者將森林、高山、海濱環境納入康養資源的范疇[12],指出森林漫步和短期居住可緩解人們精神壓力[13],“森林浴”能夠輔助治療心理和精神類相關疾病,氣候景觀的開發和預報也能提升旅游氣象服務品質[14]。

云南省是國內旅游大省,四季氣候舒適度排名前10位的城市幾乎都在云南[15]。紅河州位于云南省東南部,因紅河(元江)穿境得名,下轄13個縣市(其中紅河縣與州同名),屬低緯高原濕潤型季風氣候區,近年來紅河州接待游客人數穩居全省第二位,已經成為云南旅游的新方向。全州主要涵蓋了北亞熱帶、中亞熱帶、南亞熱帶和北熱帶等4個氣候帶[16],是全省乃至全國氣候康養資源最為豐富的地區之一,具備冬無嚴寒(冬季南下冷空氣受到橫斷山脈重重阻隔),夏無酷暑(紅河州90%的地區海拔在1000 m以上)的氣候資源優勢。優異的氣候條件帶來了優異的生態環境和人居條件,比如高森林覆蓋和高負氧離子,讓紅河州成為繼浙江省麗水市之后,全國第二個獲得“中國天然氧吧城市”稱號的地區。在此基礎上,以探究紅河州氣候康養資源的時空分布特征為主,挖掘其生態旅游資源為輔,并對其康養效應進行評價已勢在必行,其研究結果可為外來游客擇機、擇時到紅河州進行康養旅游(居)提供重要參考依據。通過研究,推動紅河州“中國天然氧吧城市”的品牌打造以及“大健康產業”的高質量發展,無疑具有重要的現實意義和科學價值。

1 數據與方法

1.1 數據和資料

采用紅河州13個國家氣象站30 a氣候平均值(1991—2020年),包括年、月、日平均溫度,最高最低氣溫,相對濕度,風速,云量,降雨量和日照時數,以及各縣市的居民平均期望壽命、老齡人口數據、疾病數據等,其中衛生健康數據來自州衛健委。圖1、圖2涉及的行政邊界基于國家測繪地理信息局標準地圖服務網站下載的審圖號為GS(2019)3333號的標準地圖制作。

圖2 紅河州各縣市近30 a平均年舒適天數及變化率Fig.2 Average annual comfort days and variability in Honghe Prefecture in recent 30 years

1.2 算法及標準

1.2.1 季節劃分 按照《氣候季節劃分》[17](QX/T 152-2012),計算30 a日平均氣溫,統計5 d滑動平均來判別劃分四季,具體標準是:春季、秋季為≥10 ℃和<22 ℃、≥22 ℃為夏季、<10 ℃為冬季。

1.2.2 人居環境舒適度 按照GB/T27963-2011《人居環境氣候舒適度評價》標準[18],計算小氣候對人體影響的生物氣象指標[19],主要用溫濕指數(Thermal humidity index,HI)來衡量,計算公式為:

HI=T-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(1)

式中,T為某一評價時段平均氣溫 (單位:℃),RH為對應時段的平均相對濕度(單位:%),當溫濕指數在17.0～25.4區間時,人體感覺比較舒適,具體等級劃分見表1。

表1 人居環境舒適度等級劃分表Tab.1 Habitat environment comfort rating scale

1.2.3 度假氣候指數 度假氣候指數(Holiday climate index,HCI)可以反映旅游適宜期。HCI值范圍為0～100 之間,由4個因子按照不同比例構成,分別是:熱舒適因子TE,占40%權重;審美因子A(用云量的多寡來評定)占20%權重;降水量因子(R)和風速因子(V),分別占30%和10%權重。每個因子滿分為10分,得分根據評分表(略)得出。具體計算公式如下:

TE=Ta-0.55×(1-RH)×(T-14.4)

(2)

式中,Ta為日最高溫度,RH為日平均相對濕度。

HCI=TE×4+A×2+(R×3+V×1)

(3)

按照旅游適宜期評價標準[20],HCI得分60～69為“適宜期”,70～79 為“很適宜期”,80～89 為“特別適宜期”,90～100 為“理想狀況”。

1.2.4 體感溫度 依據《避暑旅游氣候適宜度評價方法》(QX/T 500-2019)[21],體感溫度算法如下:

(4)

式中,TS為評價時段內的體感溫度值 (單位:℃),T、Ta、Ti分別為日平均氣溫、日最高氣溫值、日最低氣溫值 (單位:℃);RH為相對濕度(單位:%),V為風速值(m·s-1);體感溫度一共劃分為4級(表2)。

表2 體感溫度等級劃分表Tab.2 Body temperature classification

2 氣候康養資源分布特征

2.1 舒適性時空分布特征

圖1為紅河州各縣市近30 a平均氣溫分布(色斑圖)及變化趨勢(等值線),可直觀發現紅河州自北向南大致劃分北亞熱帶(瀘西),中亞熱帶(彌勒、屏邊、綠春、個舊),南亞熱帶(蒙自、開遠、建水、石屏、金平、紅河)和北熱帶(元陽、河口)。從30 a氣溫增溫速率來看,全州平均達到0.25 ℃·(10 a)-1,增溫極大值區域位于石屏和彌勒,達到0.34 ℃·(10 a)-1,增溫極小值區域在州中南部個舊、金平區域,在0.22 ℃·(10 a)-1以下。

根據人居環境舒適度等級劃分標準,3級為舒適,計算各縣市30 a年均舒適日數和年代際變率,如圖2所示。全州平均舒適天數為204.7 d,其中最長的開遠市達到240 d(約8個月),最少的是瀘西,為165 d,元陽、河口屬于河谷偏熱型氣候,個舊氣候偏涼,以上4個縣市舒適日數<200 d(藍色字體),其余縣市均在200 d以上(黃色字體)。從30 a舒適日數變化程度看(綠色字體),全州平均舒適天數增加了1.3 d·(10 a)-1,但有3個縣市(元陽、河口、紅河)為減少趨勢,均是由于炎熱日數增多,導致舒適天數減少?？傮w來看,除了北熱帶地區,其余縣市在氣候變暖的大背景下,偏冷的日數顯著減少,帶來了舒適性的提升,綠春、金平、屏邊3個南部縣由于高森林覆蓋率以及低工業化水平,受氣候變化影響較小,舒適天數變化也較小。

體感溫度也能在一定程度上反映人體舒適性好壞,由表2可知,1級體感溫度范圍較窄(僅22～24 ℃區間),嚴苛程度超過了人居環境舒適度的3級標準,屬于最適宜的舒適水平。以此類推,2級為偏熱或偏冷,3級為較熱或較冷。圖3為紅河州各縣市1～3級體感溫度總天數,由圖可知1級體感溫度日數最長的是金平,達到150 d,因此該縣也是紅河州百歲老人最多的縣(共84人),并于2019年被認定為云南首個“長壽之鄉”,當地氣候舒適對人群的康養效應由此得到佐證。1級和2級累計天數超過150 d的除金平外,還有石屏縣、蒙自市、彌勒市、建水縣、綠春縣、開遠市,表明這些地區全年舒適期較長。

圖3 紅河州各縣市1～3級體感溫度平均天數分布情況Fig.3 Distribution of 30 years average annual days of 1～3 grade body temperature in counties and cities of Honghe Prefecture

2.2 季節分布特征

計算紅河州各縣市全年四季時長分布如圖4。紅河州總體屬于四季不分明區[17],按照氣候季節劃分,4個縣屬于“常春區”,5個縣屬于“無夏區”,11個縣屬于“無冬區”。州中南部的綠春、個舊、金平、屏邊4個縣市全年既無冬、也無夏,是典型的春秋型舒適氣候區,為四季“常春縣”,再加上全年無夏的瀘西,這5個縣市均適宜避暑。根據相關評價方法[21],這些縣域適宜等級在1級(很適宜)和2級(適宜)之間,具有很好的避暑旅游開發潛力。而北部的瀘西、彌勒全年冬季日數分別占比19%和2%,其中瀘西冬季為12月5日—次年2月12日,彌勒為12月末。

圖4 紅河州各縣市四季時長分布散點圖Fig.4 Distribution of four seasons days in Honghe Prefecture

在“無夏區”中根據常年氣溫最高日作為分界,劃分春季和秋季,發現春季最長的是綠春縣,達到193 d,其“綠水青山、四季如春”特點,正好反映了當年周恩來總理確定該縣縣名的由來;秋季最長的是“山水型宜居城市”個舊市,達192 d,個舊也是全州唯一獲得過住建部“中國人居環境范例獎”的城市。

夏季最長的是處于紅河河谷地區的元陽縣、河口縣,均超過了6個月,屬“長夏無冬型”氣候,特別是當地12月—次年2月日平均氣溫達到17 ℃,是內陸地區稀缺的避寒宜居地。紅河州蒙自市、建水縣、石屏縣、彌勒市、開遠市、紅河縣為“四季溫和”型養生氣候,冬無嚴寒、夏無酷暑,夏季日平均氣溫<25 ℃,冬季日平均氣溫>10 ℃,具備發展全季旅游的氣候資源優勢。

2.3 旅游適宜期評價

皮小雯等[22]研究發現各月氣候舒適性與游客數量具有較好的相關關系,郭曉超等[23]提出了日內分時段的最佳旅游體驗建議,圖5分析了全州4個氣候帶所屬縣市平均HCI逐月變化?？梢钥闯?紅河州各個區域HCI均高于60,全年總體適宜旅游。除了北亞熱帶(瀘西)外,其余區域全年有2個旅游適宜高值區,分布在2—4月及9—11月,特別是南亞熱帶和中亞熱帶在這幾個月當中HCI>80,達到了“特別適宜”的等級。北熱帶區域由于夏季高溫,所以7—8月HCI達到了極小值,較不利于外出活動,其余3個氣候帶在6—8月也存在一個谷值,是云南主汛期降水和云量較多所致。值得說明的是12月—次年1月雖然屬于相對低溫期,但3個氣候帶HCI均在70以上,反映了這些區域在冬季仍然很適宜旅游。

圖5 紅河州各氣候帶旅游適宜期分布圖Fig.5 Tourism suitable period distribution map of each climate zone in Honghe Prefecture

3 氣候舒適性的康養效應分析

3.1 春秋季節康養效應分析

研究表明,舒適的氣候有利于人們的健康長壽,CHEN[24]研究發現,中國南方人的壽命至少比北方人長5歲,“溫度即壽命”;ANTONIO[25]曾指出“偏離最適宜溫度”導致的死亡超過了交通事故等常見因素,特別寒冷是導致死亡人數增加的一個重要氣象因子[26];WANG[27]發表在美國心臟協會雜志上的研究成果表明,居住在海拔1000 m時,心血管疾病的風險最低。紅河州總體具有益于居民健康長壽的舒適氣候,因此,采用居民平均期望壽命作為反映當地人群健康水平的因子,圖6是北部縣市平均期望壽命和常年春秋季總時長之間的關系圖(南部地區平均壽命受制于當地經濟發展水平及醫療條件,這里不作分析)。發現平均期望壽命總體上隨當地春秋季總日數的減少而下降,平均期望壽命排在前三位的瀘西、個舊、彌勒春秋季節天數都在280 d以上,帶來了更低的疾病風險和更高的壽命;石屏縣、建水縣春秋日數>200 d,平均期望壽命也高于全州平均水平(75.7歲),說明氣候越舒適,人體代謝率、能量消耗量、常見病發病率就越低,越有利于健康長壽。

圖6 紅河州中北部縣市平均期望壽命與四季時長關系圖Fig.6 Relationship between average life expectancy and seasons time in central and northern Honghe Prefecture

3.2 人居環境舒適度的效應分析

心腦血管疾病是導致死亡率最高的疾病。相關研究顯示,低溫會引起血管收縮,血流阻力增大,血壓升高,易導致心腦血管疾病發生[28-29]。因此急性心肌梗塞病例發病多在冬半年,有2個峰值時間段:高峰為11月—次年1月, 次峰在3—4月。相比于冬季,日平均氣溫在15～25 ℃之間的月份死亡人數是最少的[30],而當溫度達到30 ℃時,人體心臟負荷加重,病情容易惡化[31],因此冷效應和熱效應都會導致疾病死亡人數的增加[32]。低溫、低濕、大風等產生的冷效應也是誘發上呼吸道感染的關鍵因素[33]。

對氣候舒適度的疾病效應進行分析,采用逐步回歸的方法,挑選出高溫日數(日最高氣溫≥30 ℃)和低溫日數(日最低氣溫≤5 ℃)作為疾病影響因子,表3為2018—2020年全州各縣市60歲以上老年人心腦血管疾病發生率與高低溫日數和舒適日數,高溫和低溫日數累計為不適日數,占比越多,氣候舒適性越低。對數據進行了均一化處理,得到回歸方程如下:

表3 紅河州各縣市氣候不適度與疾病發生率關系Tab.3 Climate inappropriate days and disease incidence in counties and cities of Honghe Prefecture

y=0.98+2.97x1+1.8x2

(5)

式中,x1為低溫日數,x2為高溫日數,y為疾病發生率,根據關系模型可以得出高溫和低溫天數的增加都會導致疾病增多的結論,特別是低溫所占權重更高,帶來的影響更大,較好地驗證了文獻的觀點。擬合值與實際值的相關系數通過了95%顯著性檢驗。

從社會發展和氣候舒適度2個維度分別進行討論,7個北部縣市人口聚集程度較高,總體心腦血管疾病發生率高于南部,平均達到3.6%;而南部心腦血管疾病平均發生率僅為2.3%,特別是綠春縣、元陽縣、紅河縣發生率不到1.5%,這也有氣候生態環境優越的貢獻。從不同氣候帶類型來對比分析,河口縣與元陽縣同為北熱帶氣候,但河口年均舒適天數低于元陽,帶來了更高的心腦血管疾病發生率;北部地區較涼的個舊市和瀘西縣比較,發生率同樣也與氣候舒適天數呈負相關;而南部地區舒適天數最少的屏邊縣,發生率達到3.6%,也明顯高于除河口縣外的其他4個南部縣(金平、綠春、元陽、紅河)。彌勒市、蒙自市、開遠市、建水縣、石屏縣、金平縣、紅河縣均為中南亞熱帶氣候,不適宜天數最多的彌勒市發病率也為最高,達到5.3%,北部7個縣市不適宜天數與心腦血管疾病發生率的相關系數達到了0.48,在一定程度上反映了氣候不適是導致疾病發生的重要因子。

4 結論及建議

(1)紅河州氣候康養特征呈空間差異化分布,其中,金平縣、個舊市、綠春縣、瀘西縣、屏邊縣均全年無夏,適宜避暑為主的康養;而河口縣、元陽縣、開遠市、紅河縣全年無冬,且冬季月份氣溫較高,適宜避寒為主的康養;蒙自市、建水縣、彌勒市、石屏縣則為四季溫和型氣候,四季康養皆宜。

(2)從舒適天數和體感溫度分析,紅河州大部分縣市平均年舒適天數達200 d以上,總體氣候都比較舒適;其中有10個縣市的體感溫度較舒適天數(1～3級)能夠達到半年以上。從旅游適宜期看,紅河州全年都適宜旅游,屬四季全域旅游目的地,特別是2—4月及9—11月為特別適宜旅游期。

(3)氣候舒適性高的地方長壽人群也多,北部期望壽命排在前三位的瀘西、個舊、彌勒3個縣市,其春秋季節天數都在280 d以上,均屬于春秋型養生氣候區。

(4)疾病發生率與氣候舒適性呈現明顯的關聯性,全州各縣市60歲以上老年人心腦血管疾病發生率與氣侯舒適性呈負相關關系,氣候舒適天數較少的地區心腦血管疾病發生率也較高。其中,舒適天數較少的彌勒市發病率最高,而氣候舒適天數最多的紅河縣,其發病率也最低,僅為1.2%。

基于以上研究結果和紅河州立體氣候資源豐富的特點,針對不同目標人群提出以下氣候康養建議:對于長期定居,可考慮到海拔1000～1500 m,無明顯嚴冬和酷暑的春秋型氣候城市生活;對于外來短期康養游客,可綜合考慮選擇紅河州氣候舒適、養生資源和觀賞資源豐富的地區作為康養旅游目的地,特別是到森林多的地方,可以獲得最大化的康養旅游體驗;對于患有慢性疾病的老年人,可采取“季節性候鳥式養生”方式,夏季到紅河州適當海拔高度、氣候涼爽的金平縣、個舊市、綠春縣、瀘西縣、屏邊縣避暑康養,冬季可選擇到河口縣、元陽縣、開遠市、紅河縣的河谷地區避寒康養,能獲得最佳的康養體驗。