高原寒區(qū)氣候特征與人體保暖需求-2019年文檔

高原寒區(qū)氣候特征與人體保暖需求高原寒區(qū)是指海拔高且氣候寒冷的地區(qū)，在我國(guó)主要是指青藏高寒區(qū)，其中包括西藏、青海、川西等地區(qū)。這些地區(qū)低壓缺氧、地理環(huán)境復(fù)雜、氣候條件十分惡劣，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生缺氧的刺激，使人對(duì)熱能有特殊的需求。了解高原寒區(qū)氣候，并有針對(duì)性的分析人體保暖需求，對(duì)于高原寒區(qū)服裝保暖具有十分重要的意義。一、高原寒區(qū)氣候特征概述一般來(lái)說(shuō)，海拔每升高100米，氣溫下降約0.6℃。高原寒區(qū)海拔均在3500米以上，氣候寒冷，冬季最低氣溫達(dá)-4O℃以下，夏季夜間氣溫也在-6℃左右。由于高原地區(qū)空氣稀薄，所以大氣對(duì)地面的保溫作用差，使得該地區(qū)晝夜溫差較大，可達(dá)10～15℃。同時(shí)，氣溫降低，空氣中的水蒸氣含量也隨之減少，到海拔7000米左右，空氣濕度接近零。由于日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射強(qiáng)，蒸發(fā)量一般大于降水量3倍左右，最高達(dá)917倍，氣候非常干燥，空氣平均相對(duì)濕度為29%。一般風(fēng)速年平均在2～3m/s，最大達(dá)34m/s。冬春季（10～5月）多大風(fēng)，有的地區(qū)幾乎每日必有風(fēng)，時(shí)常夾帶沙粒。1971～2000近30年，我國(guó)冬季常見(jiàn)天氣平均天數(shù)城市排行中，拉薩居第四，大風(fēng)日為6.9天。大風(fēng)是指瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)17m/s的風(fēng)，拉薩全年平均大風(fēng)日為27.6天，然而，西藏的四個(gè)風(fēng)區(qū)中，藏北地區(qū)屬于重度危險(xiǎn)區(qū)，拉薩地區(qū)僅為中度危險(xiǎn)區(qū)，那曲、昌都等地區(qū)近30年（1971-2000）的全年平均大風(fēng)日要高出拉薩很多，那曲地區(qū)為99天。大風(fēng)常起于午后，至傍晚始停。所以高原寒區(qū)的氣候特點(diǎn)是溫度低、晝夜溫差大、干燥、空氣稀薄且風(fēng)速大。初到高原地區(qū)，在安靜狀態(tài)時(shí)，借助于許多生理功能的代償作用，多數(shù)人不會(huì)出現(xiàn)異常癥狀，但是稍微增加體力負(fù)荷，不少人就會(huì)出現(xiàn)氣喘、心跳加速、頭痛、頭暈等癥狀，這是由于高原地區(qū)空氣稀薄，人吸入的空氣中氧分壓降低，引起缺氧反應(yīng)的緣故。在低溫環(huán)境中，為了御寒，人體代謝產(chǎn)熱量增加，因此氧消耗量增多，這與吸入氣中的氧分壓降低是一個(gè)很大的矛盾。綜上所述，高原寒冷是缺氧和低溫聯(lián)合作用。二者聯(lián)合作用使寒冷應(yīng)激加重，耐受時(shí)間顯著縮短，更容易發(fā)生凍傷和凍僵。由于缺氧和寒冷聯(lián)合作用的復(fù)雜性，使得高原寒冷程度不易判斷，人體的耐受限度不容易確定。二、冷環(huán)境下人體的生理特性（一）人體熱平衡原理人體熱舒適最基本的條件是維持人體熱平衡，即人體自身產(chǎn)熱和向環(huán)境散熱之間能量交換的平衡。人體與周圍環(huán)境能量交換的基本熱力學(xué)過(guò)程可用下式描述：S=M-R-C-E-W式中：S為熱平衡差；M為人體代謝產(chǎn)熱量；R為輻射散熱；C為對(duì)流散熱：E為蒸發(fā)散熱；W為人體對(duì)外做功消耗的能量。人體溫度一般恒定在37℃左右，人體感覺(jué)最舒適的環(huán)境溫度為20～28℃，而對(duì)人體健康最理想的環(huán)境溫度在18～20℃之間，為了保持機(jī)體溫度與外界的氣溫的平衡，人體的產(chǎn)熱與散熱必需跟外界環(huán)境協(xié)調(diào)，人的熱代謝是一個(gè)復(fù)雜的生理過(guò)程。（二）人體散熱方式冷氣候環(huán)境條件下，人體的散熱方式主要是傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。傳導(dǎo)主要是熱量通過(guò)某些靜止的中間介質(zhì)向外界傳播，其傳導(dǎo)速度取決于這些靜止的中間介質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)。介質(zhì)的傳導(dǎo)系數(shù)大則人體熱量散失快，反之則人體熱量散失慢；對(duì)流主要是熱量通過(guò)某些流動(dòng)的介質(zhì)向外界傳播，由于介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)而將人體的熱量帶出體外。熱量傳導(dǎo)速度的快慢取決于介質(zhì)的流動(dòng)速度。介質(zhì)的流動(dòng)速度快則熱量散失快，反之則熱量散失慢。輻射主要是熱量以熱波的形式透過(guò)人體的遮蔽層向外傳輸熱量。人體向外輻射熱量的大小主要取決于人體遮蔽層對(duì)熱紅外線的反射和阻擋能力。同樣如果遮蔽層的防輻射能力強(qiáng)則人體熱量損失慢，反之就快。同時(shí)，氣溫越低，人體體表的皮膚溫度與外界環(huán)境溫度相差就越大，人體進(jìn)行輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流散熱就快，對(duì)體熱的平衡影響也就越大。當(dāng)這種影響超過(guò)一定的范圍，人的生理機(jī)能就會(huì)出現(xiàn)障礙，如出現(xiàn)感覺(jué)麻木、反應(yīng)遲鈍、消耗體力、加快疲勞等生理性反應(yīng)，給野外活動(dòng)帶來(lái)困難。（三）風(fēng)和濕度的致冷作用此外，冷氣候條件下風(fēng)和濕度對(duì)人體的體溫調(diào)節(jié)也有一定影響。其中風(fēng)對(duì)人體有致冷作用，可加快人的體熱散失。在氣溫相同的情況下，有風(fēng)與無(wú)風(fēng)，風(fēng)大與風(fēng)小，人的冷感有很大差別。風(fēng)可以加重人對(duì)寒冷的感覺(jué)，相當(dāng)于風(fēng)有降溫的作用，稱之為“風(fēng)降溫”。而濕度的影響一般是濕冷大于干冷，濕度大的環(huán)境能加速人的體熱散夫，即加快人的蒸發(fā)和傳導(dǎo)散熱。同時(shí)，濕度大容易造成局部的凍傷。從物理學(xué)角度來(lái)看，服裝的對(duì)流散熱和傳導(dǎo)散熱隨著濕度的增大會(huì)相應(yīng)增加。三、冷環(huán)境下服裝的防護(hù)功能及高原寒區(qū)對(duì)服裝的要求（一）服裝的氣候調(diào)節(jié)作用在冷氣候條件下，人體借助服裝的作用與反作用，在人體周圍造成一個(gè)溫暖、干燥、舒適的微氣候環(huán)境，維持體溫的相對(duì)恒定，這種作用就是服裝的氣候調(diào)節(jié)功能。從外界氣候環(huán)境對(duì)人體的生理影響，服裝對(duì)人體的保護(hù)以及對(duì)環(huán)境影響的反作用來(lái)看，服裝的氣候調(diào)節(jié)表現(xiàn)為調(diào)溫、調(diào)濕和調(diào)氣三個(gè)方面。調(diào)溫作用就是指通過(guò)服裝的作用形成一個(gè)人體感到舒適的溫度環(huán)境。人體穿著服裝后，由于服裝的隔熱性，阻擋了熱量以輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流等方式散失，使冷環(huán)境下人體的散熱減少，同時(shí)也降低了外界冷氣候?qū)θ梭w的直接致冷作用，體熱散失減緩，從而起到調(diào)節(jié)體熱、穩(wěn)定體溫的作用。服裝進(jìn)行調(diào)溫作用的同時(shí)也伴隨著調(diào)濕和調(diào)氣的作用，并相互影響。人體運(yùn)動(dòng)或氣溫升高時(shí)，一般有出汗這個(gè)生理過(guò)程。汗液中含有很多雜質(zhì)和污物，如果這些物質(zhì)完全滯留在皮膚或服裝氣候中，不僅影響皮膚衛(wèi)生，造成皮膚炎癥，而且也影響服裝的調(diào)溫作用。寒冷條件下這些物質(zhì)的存在，會(huì)加大服裝氣候內(nèi)的濕度，從而加快人體的體熱散失，使人感到更冷。實(shí)際上，由于服裝的調(diào)濕調(diào)氣作用，這些物質(zhì)不可能完全滯留在皮膚上或服裝氣候中。服裝的調(diào)濕調(diào)氣作用是通過(guò)服裝的透氣性、吸散濕性來(lái)實(shí)施具體調(diào)節(jié)的，通過(guò)這兩方面的作用，可以獲得一個(gè)人體感到舒適的氣濕和氣流環(huán)境。（二）服裝的保暖機(jī)理服裝保暖機(jī)理的研究，實(shí)際上是對(duì)人體通過(guò)服裝與環(huán)境進(jìn)行熱交換的過(guò)程及規(guī)律性的探討。人體的產(chǎn)熱與散熱的平衡是生命正常延續(xù)的必要條件，產(chǎn)熱取決于體內(nèi)的生理生化過(guò)程，散熱則是通過(guò)對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射及體液蒸發(fā)等途徑進(jìn)行的。散熱的快慢與周圍環(huán)境的氣溫、風(fēng)速、日照、濕度等因素有關(guān)，而服裝成為人體散熱過(guò)程中的重要因素，尤其是在低溫環(huán)境中，服裝可以減少人體熱量的散失，它的這種功能就是服裝的保暖功能。要保持身體的溫度，取決于以下三個(gè)方面：（1）環(huán)境的溫度，（2）服裝的保暖能力，（3）自身的產(chǎn)熱能力。由于環(huán)境條件難以改變，同時(shí)在服裝的穿著人員又相對(duì)固定的情況下，要減少人體熱量的散失達(dá)到防寒保暖的目的，很明顯，最容易的方式就是增加服裝的保暖能力，通過(guò)服裝的穿著來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。服裝的保暖性能是三個(gè)部分的綜合效應(yīng)：Rt=Rc+Ri+Ro式中：Rt-服裝總熱阻，Rc-服裝自身熱阻，取決于服裝材料的熱阻，Ri-人體與服裝問(wèn)空氣層熱阻，Ro-服裝表面滯留的空氣層熱阻。Rc即服裝材料的熱阻是服裝保暖力的主體，也是最能主觀調(diào)節(jié)的服裝功效因素.服裝材料是一種或幾種纖維與空氣的集合體，材料的保暖力實(shí)際上就是這個(gè)集合體的綜合熱阻。（三）高原寒區(qū)的服裝要求通過(guò)對(duì)高原寒區(qū)氣候特征和人體在冷環(huán)境下的生理反應(yīng)的分析和對(duì)服裝保暖原理的研究，針對(duì)我國(guó)高原寒區(qū)氣候的特點(diǎn)，對(duì)服裝有如下要求：①高海拔、缺氧，因此要求服裝具有質(zhì)量輕的特點(diǎn)，以減輕人體負(fù)重帶來(lái)的不便，減少人