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诸多生理疾病和心理疾病的发生都与气候条件密切相关。优越的气候环境，可以加快病症康复、疗养身心，还能通过积极刺激性气候训练，增强自身机能韧性，提高人体免疫力[1-2]。气候康养是指以特定的气候条件为依托，使人体从有害的气候环境中转移到有益的气候环境，接受新的气候刺激，并配套相关产品和服务，从而使机体功能向好的方向转化，提高对疾病的抵抗力，达到治疗的目的[3]。中国的气候康养服务起步较晚，1985年王衍文等[4]首次研究了影响心肌梗塞的气象因子，并根据逐日天气形势图来进行预报，随后许多机构开展了气象因子对疾病的影响研究，发现与人体健康密切相关的气候要素主要包括气温、相对湿度、气压、日照及负氧离子等[5]，如气温对体温调节、关节性疾病等有重要影响，适宜人体康养的气温在18～26 ℃ [6]；相对湿度在气温异常时对人体热平衡和温热感有较大的影响，适宜康养的相对湿度在55%～75%之间[7]；气压的变化会引起人体内肺泡氧分压及动脉血氧饱和度的变化，适度的低氧环境可改善呼吸机能，辅助治疗高血压、糖尿病、心脏病等慢性病[8-10]；阳光辐射能够起到促进生长和杀菌消毒的作用[11-12]；负氧离子能够改善呼吸功能、心脏功能，增大肺活量，被称作“长寿素”和“空气维生素”[13]。由此可见，适宜的气候环境能够调节和改善人体健康状况。卢山等[14] 基于“黄金分割法”的人体舒适度指数，在云南省丽江市、贵州省习水市和锦屏县3个旅游城市构建了体感温度计算公式并进行等级划分，探究其气候康养效应。徐静等[15]通过调整计算气候舒适度指数，分析秦皇岛地区的气候舒适度变化趋势，为到秦皇岛康养的群体提供生活和出游气象服务指导。朱保美等[16]采用温湿指数、风效指数、穿衣指数和综合舒适度指数对比分析了青岛和济南的气候舒适度差异。孔钦钦等[17]采用通用热气候指数(UTCI) 对我国气候舒适度时空变化进行了分析。综上所述，以往的研究大多单纯地分析气候条件对人体健康，而气象要素之外的气候康养影响要素研究相对不足。
海南具有独特的气候、生态、清洁空气等资源优势，这些优势资源的气候康养作用如何，如何综合评估各市县气候康养条件，哪个月份、哪些市县的康养气候条件最佳，其在全国的地位和优势如何，是亟需分析的科学问题。本研究在考虑气候条件、空气质量、生态环境等与气候康养密切相关的自然环境资源条件的基础上，构建气候康养指数，开展海南省康养气候条件评估及其与国内主要城市康养气候条件的对比分析研究，得出海南最佳康养地和康养旅居时间，为来海南进行气候康养的人群提供参考。
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海南省2016—2019年18个国家气象站和北京、太原、长春、哈尔滨、上海、杭州、黄山、福州、青岛、郑州、长沙、广州、深圳、珠海、南宁、北海、重庆、攀枝花、贵阳、昆明、西双版纳、西安、兰州等国内23个主要城市国家气象站逐日气象观测数据，包括平均气温、最低气温、平均风速、相对湿度等要素，来自海南省气象局和国家气象科学数据中心；海南省18个市县2016—2019年逐月环境空气质量综合指数，来源于海南省环境监测中心站发布的海南省环境空气质量月报；归一化植被指数（NDVI）来源于美国航空航天局（NASA，
http://reverb.echo.nasa.gov ）提供的MOD13Q1数据，时间尺度为2016年1月至2019年12月，时间分辨率为16 d，空间分辨率为250 m。通过Modis Reprojection Tools软件对MOD13Q1数据进行投影和格式转换[18]，然后采用最大合成法（MVC）得到月平均NDVI数据[19]。 -
从气候环境康养角度出发，综合考虑气候条件、空气质量、生态环境等方面的影响，选取人体舒适度指数、环境空气质量综合指数、归一化植被指数作为评价指标，采用加权指数求和的方法构建了气候康养指数（CRI）：
式中，HBI为人类生物学家提出的城市人体舒适度指数[20]，该指数反映了人体对空气的温度、湿度、风等气象要素的感受，提示人们根据气象因子来调节生理，适应环境以及防范冷热突变。本研究利用该指数代表某地的气候条件。AQCI为描述城市环境空气质量综合状况的环境空气质量综合指数，无量纲，其值随着污染程度的加重而增大[21]。本研究利用该指数评价某地环境空气质量。NDVI为归一化植被指数，是目前评估植被状况最有效的参数之一[22]，能够反映出植物冠层的背景影响，范围为-1～1。可用NDVI判断植物生长状态，值越大，表明植物长势越好。植被的状况决定着生态环境的质量，本研究利用NDVI代表某地生态环境质量。a、b、c为各项指数的权重，在咨询相关专家的基础上，采用层次分析法获得，各项指标权重均为1/3。
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为了消除各个指标量纲不统一给计算带来的不利影响，在不同指标进行加权之前，需对各指标进行归一化处理，采用极差标准化处理方法。
对于正向指标：
对于负向指标：
式中，Xi为无量纲化处理后第i个指标的均一化值，xmax和xmin分别为该指标的最大值和最小值。经过上述处理后，Xi范围为0～1。
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根据1.2中气候康养指数的研究方法，计算2016—2019年逐月的HBI、AQCI、NDVI和CRI，得到海南省（三沙除外）18个市县和长春、北京、杭州、福州、广州、西双版纳国内23个主要城市逐月的气候康养指数并进行了排名（图1）。从图1可见，在41个城市的排名中，海南省18个市县的气候康养指数排名在12个月中均处于前列。1−3月和12月，海南省18个市县均排在前20位，说明1月和12月在绝佳的人体舒适度、空气质量和生态环境下，海南全省康养气候条件优于全国其他城市，十分适合进行气候康养。4月海南有16个市县排在前20位。5月海南有11个市县排在前20位，5月海南中部和北部的大部分市县人体舒适度、空气质量和生态环境质量优越，康养气候条件仍优于全国大部分城市，此时随着气温升高，位于华东、华南和西南地区的部分城市人体舒适度水平提高，也适合进行气候康养。6、7、8月海南有8、13、11个市县排在前20位，夏季到来，大部分城市人体舒适度水平、空气质量和生态环境质量提高，全国从东北、华北、华东到西南地区，均有城市气候康养指数排在前20位，这些城市的康养气候条件也优于其他城市，适合进行气候康养。9月海南有10个市县排在前20位，主要为中部及西部沿海的市县，全国从东北、华北、华东到西南地区，仍有部分城市气候康养指数排在前20位，这些城市也适合进行气候康养。10月海南有13个市县排在前20位，随着秋季的到来，东北地区的城市的人体舒适度、生态环境质量下降，气候康养指数排名相对靠后，不再适合开展气候康养活动。11月海南有17个市县排在前20位，说明随着冬季的到来，海南热带气候条件优越性得到充分体现，人体舒适度、空气质量和生态环境均优于全国其他城市，全省各市县康养气候条件优于其他城市。
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由表1可见，冬季海南省18个市县全部排在前20位，春季和秋季分别有17和15个市县排在前20位。夏季海南除东北部和西南部的个别市县不适合进行气候康养外，大部分市县康养条件仍然优于其他城市，适合进行气候康养，有10个市县排在前20位。
春季 夏季 秋季 冬季 排名 城市 CRI 城市 CRI 城市 CRI 城市 CRI 1 五指山市 0.111 黄山市 0.104 五指山市 0.099 保亭县 0.072 2 琼中县 0.130 哈尔滨市 0.105 西双版纳 0.108 五指山市 0.076 3 白沙县 0.140 长春市 0.138 白沙县 0.122 白沙县 0.090 4 定安县 0.162 贵阳市 0.144 琼中县 0.148 三亚市 0.099 5 屯昌县 0.169 五指山市 0.170 儋州市 0.172 琼中县 0.110 6 万宁市 0.172 白沙县 0.182 保亭县 0.172 乐东县 0.111 7 琼海市 0.176 琼中县 0.182 乐东县 0.174 昌江县 0.132 8 保亭县 0.180 昆明市 0.185 黄山市 0.179 陵水县 0.138 9 乐东县 0.190 西双版纳 0.192 昌江县 0.180 屯昌县 0.141 10 临高县 0.194 定安县 0.211 屯昌县 0.189 琼海市 0.143 11 儋州市 0.197 屯昌县 0.214 福州市 0.190 万宁市 0.146 12 澄迈县 0.198 儋州市 0.228 陵水县 0.192 儋州市 0.150 13 西双版纳 0.202 保亭县 0.230 定安县 0.194 西双版纳 0.152 14 陵水县 0.205 昌江县 0.234 临高县 0.196 定安县 0.163 15 黄山市 0.205 万宁市 0.239 万宁市 0.200 澄迈县 0.163 16 海口市 0.211 琼海市 0.246 东方市 0.200 东方市 0.168 17 东方市 0.217 青岛市 0.248 澄迈县 0.204 临高县 0.181 18 昌江县 0.217 北京 0.250 南宁市 0.220 文昌市 0.182 19 文昌市 0.219 攀枝花市 0.250 海口市 0.220 海口市 0.218 20 福州市 0.225 乐东县 0.250 攀枝花市 0.221 福州市 0.276 21 南宁市 0.232 太原市 0.252 琼海市 0.222 北海市 0.295 22 三亚市 0.243 临高县 0.253 三亚市 0.225 深圳市 0.301 23 北海市 0.247 西安市 0.253 昆明市 0.226 南宁市 0.313 24 重庆市 0.255 东方市 0.254 北海市 0.237 攀枝花市 0.325 25 贵阳市 0.264 澄迈县 0.254 贵阳市 0.240 广州市 0.332 26 攀枝花市 0.265 重庆市 0.255 重庆市 0.249 昆明市 0.338 27 长沙市 0.278 陵水县 0.255 文昌市 0.252 黄山市 0.347 28 杭州市 0.289 海口市 0.259 杭州市 0.260 珠海市 0.356 29 深圳市 0.300 福州市 0.260 广州市 0.287 杭州市 0.430 30 昆明市 0.301 杭州市 0.279 长沙市 0.290 贵阳市 0.434 31 广州市 0.317 长沙市 0.282 深圳市 0.296 重庆市 0.440 32 珠海市 0.318 南宁市 0.283 珠海市 0.327 长沙市 0.470 33 西安市 0.351 三亚市 0.285 上海市 0.334 上海市 0.516 34 上海市 0.394 文昌市 0.286 青岛市 0.366 青岛市 0.587 35 郑州市 0.406 北海市 0.302 西安市 0.375 北京 0.597 36 青岛市 0.407 兰州市 0.339 北京 0.400 郑州市 0.653 37 北京 0.411 上海市 0.356 郑州市 0.417 西安市 0.657 38 哈尔滨市 0.470 珠海市 0.361 哈尔滨市 0.450 太原市 0.713 39 太原市 0.476 广州市 0.361 长春市 0.450 兰州市 0.730 40 长春市 0.512 郑州市 0.363 太原市 0.495 长春市 0.760 41 兰州市 0.518 深圳市 0.369 兰州市 0.528 哈尔滨市 0.819 -
根据各月气候康养指数，海南省全年各月康养气候条件最优的市县分别为：1月的白沙、五指山、保亭、三亚；2月的五指山和保亭；3月的白沙、五指山和琼中，气候康养指数均小于0.100；4月的五指山和琼中，气候康养指数在0.101～0.150之间；5−7月的五指山、白沙和琼中，气候康养指数在0.151～0.200之间；8月的五指山、白沙、琼中、屯昌和定安，气候康养指数在0.151～0.200之间；9月的五指山，气候康养指数小于0.100；10和11月的五指山、白沙， 12月的五指山、白沙、保亭、三亚最优，气候康养指数均小于0.100。根据四季气候康养指数，五指山、琼中和白沙的气候康养指数在春、夏、秋三季均排在全省前三名，保亭、五指山、白沙和三亚冬季的气候康养指数排在全省前三名，琼中冬季气候康养指数排在全省第五。总体上，各市县全年在人体舒适度、空气质量、生态环境等方面均具有良好的条件，气候康养指数均小于0.350，康养气候条件优良，适宜进行气候康养活动。相对而言，中部地区的五指山、白沙、琼中等康养气候条件更优。
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本研究从气候环境康养角度出发，不仅考虑了气候条件对康养效应的影响，还考虑了生态环境、空气质量等方面对气候康养的影响，在此基础上，采用加权求和的方法构建了气候康养指数，对全国41个城市的气候康养指数进行计算和对比分析。发现海南省18个市县月、季、年的康养气候条件均优于全国其他城市，在夏季，也有其他个别城市适宜进行气候康养。其中，海南各市县气候康养条件以中部五指山、白沙、琼中最好，其次为保亭、三亚。研究结果可为气候康养评估提供技术支撑。然而，在评估生态环境、空气质量时，由于资料获取的限制，选取的指标还相对较为简单。例如，在目前仅选用归一化指标指数来评估生态环境，还可增加水质达标率、氧平衡指标、大气相对含氧量指标等来丰富对生态环境的评价；在评估空气质量时还可增加空气质量优良天数占比、花粉过敏指数、飘絮指数等指标。此外，气候康养指数仅从气候、空气质量、生态等气候康养自然资源出发，未考虑医疗、经济、交通、住宿、文化等生活经济因素的影响，在今后的研究中需进一步完善。
Construction and evaluation of an index of climate suitable for health and wellbeing in Hainan
doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2022.04.013
- Received Date: 2021-09-23
- Accepted Date: 2022-05-27
- Rev Recd Date: 2022-03-25
- Available Online: 2022-05-30
- Publish Date: 2022-07-26
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Key words:
- climate /
- health and wellbeing /
- evaluation /
- comparative analysis.
Abstract: In order to evaluate quantitatively the climate conditions for health and wellbeing and their rank in Hainan, an index of climate suitable for health and wellbeing was constructed by using the weighted sum method. The index takes into account the natural resources closely related to climate suitable for health and wellbeing, such as climate conditions, air quality, ecological environment, etc. A statistical analysis was made of the monthly and seasonal index of climate suitable for health and wellbeing in 41 counties/cities including 18 counties/cities in Hainan province and other 23 major cities such as Beijing, Harbin, Guiyang, Xishuangbanna, Nanning and Kunming, etc. from 2016 to 2019. The results showed that the 18 counties/cities of Hainan ranked the top of the monthly index of climate suitable for health and wellbeing from January to December among the 41 counties/cities, especially from November to April. The climate conditions in the counties/cities of Hainan are better than those in other cities, especially in winter and spring. The climate conditions are the best in Wuzhishan, Qiongzhong and Baisha counties/cities, the central part of Hainan Island, in autumn, summer and spring, and the best in Wuzhishan, Baisha, Baoting, Sanya and Qiongzhong counties/cities of Hainan Island in descending order in winter. Baoting and Sanya are located in the south part of Hainan Island. In conclusion the climate conditions for health and wellbeing are optimum in Wuzhishan, Baisha and Qiongzhong counties/cities, the central part of Hainan Island.
| Citation: | ZHANG Jinghong, ZHANG Mingjie, ZHANG Yajie, YANG Jing. Construction and evaluation of an index of climate suitable for health and wellbeing in Hainan[J]. Journal of Tropical Biology, 2022, 13(4): 410-415. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.2022.04.013
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