河南省(31°23′-36°22′N，110°21′-116°39′E)，位于中国中东部，属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，同时还具有自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的特征，气候温和，四季分明，年平均气温在12~16 ℃，年降水量500~1 400 mm，年日照时数1 740~2 310 h。

河南省17个气象站点(图 1)1960-2020年逐日气温、风速和相对湿度数据来自中国气象科学数据共享服务网(http://data.cma.cn)中国地面气候资料日值数据集。根据河南省的气象特点，四季划分为：3-5月为春季，6-8月为夏季，9-11月为秋季，12月至次年2月为冬季。

舒适度计算采用我国气象站台常用的，同时考虑了温度、湿度和风速的人体舒适度指数(Comfort Index of Human Body，CIHB)经验公式，计算公式为^[26]：

式中：C_CIHB为人体舒适度指数；t为平均温度(℃)；hu为相对湿度(%)；v为风速(m/s)。

我国气象局的统一标准将CIHB指数分为9个等级(表 1)，其中，1-3级为冷不舒适等级，4-6级人体感觉舒适，为舒适等级，7-9级为热不舒适等级，舒适日数为4-6级的天数。

此外，采用线性回归分析河南省舒适度指数和气候要素的时间变化特征；采用Mann-Kendall趋势检验法^[27]对序列趋势进行显著性检验；采用EOF和REOF分解法^[28]对河南省舒适日数空间变化特征进行分析。

1960-2020年河南省年平均气温、风速和相对湿度变化如图 2所示，由图 2a可知，近61 a河南省年平均气温为13.68~16.00 ℃，多年均值为14.84 ℃，2019年最高，1984年最低。从变化趋势来看，近61 a来河南省年平均气温以0.22 ℃/10 a的倾向率呈波动上升趋势。1960-1984年河南省平均气温偏低，平均为14.48 ℃，1985年后，平均气温为15.09 ℃，较之前上升0.61 ℃。1960-2020年河南省年平均风速为2.36 m/s(图 2b)，1969年最大为3.17 m/s，2012年最小为1.72 m/s。近61 a河南省平均风速变化总体呈现下降趋势，倾向率为-0.17 (m·s^-1)/10 a，其中1969-1989年和2004-2012年河南省年平均风速下降趋势明显，风速逐渐减小，2012年以来平均风速略有回升。

1960-2020年河南省相对湿度为62.93%~77.91%，平均为68.93%，1964年最高，2012年最低。近61 a河南省相对湿度大致呈波动下降趋势，倾向率为-0.59%/10 a。1960-1966年河南省相对湿度波动较为剧烈，平均为69.04%，1967-2003年相对湿度较大，平均为70.15%，2004年以来相对湿度较小，平均为66.24%。

1960-2020年河南省人体舒适度指数和舒适日数如图 3所示，由图 3a可知，近61 a人体舒适度指数为55.36~59.14，1969年最小，2017年最大，多年均值为57.34。依据人体舒适度分级标准，河南省人体舒适度指数属于第5等级，即大部分人感觉很舒适。近61 a河南省舒适日数多年均值为189.23 d，1967年最少为162.35 d，2008年最多为216.41 d。从变化趋势来看，近61 a河南省人体舒适度指数和舒适日数均呈波动上升趋势，倾向率分别为0.37/10 a、2.42 d/10 a。

河南省人体舒适度指数和舒适日频率四季变化如图 4所示，河南省舒适度指数在夏季最高，为74.83，之后依次为秋季(57.96)、春季(57.32)和冬季(38.93)。从舒适日频率来看，近61 a全省年舒适日数平均为189.23 d，舒适日频率为51.67%，其中秋季和春季的舒适日频率相对较高，分别为77.08%、76.19%，夏季为50.68%，冬季最低，为2.72%。

1960-2020年河南省舒适日数Mann-Kendall突变检验曲线如图 5所示，近61 a来河南省舒适日数正序列UF曲线整体呈波动上升趋势，反序列UB曲线呈下降趋势，二者相交于2001年，突变点在信度线内，确定其突变点为2001年，突变发生前河南省舒适日数平均为185.92 d，突变后为196.03 d，较突变前增加了10.11 d。

1960-2020年河南省舒适日数空间分布情况如图 6所示，河南省舒适日数为181.97~202.22 d，大体呈自西向东依次递减趋势，西部地区三门峡、孟津和西峡等站舒适日数在198.40 d以上，中部地区许昌和驻马店等站为184.92~188.64 d，东部地区永城和商丘等站在184.91 d以下。

河南省舒适度指数与风速、相对湿度及平均气温的相关关系和回归系数如表 2所示。由表 2可知，舒适度指数与平均气温的相关系数为0.962(p＜0.01)，表现为正相关关系，通过回归系数可以看出，随着温度上升，舒适度指数渐趋升高，平均温度每上升1 ℃，舒适度指数提高1.49。舒适度指数与风速、相对湿度的相关系数分别为-0.562(p＜0.01)和-0.598(p＜0.01)，表现为负相关关系，风速每提高1 m/s，舒适度指数下降1.49，相对湿度每上升1%，舒适度指数下降0.19。综合来看，在3个气象要素中，平均气温与人体舒适度的相关系数最大，说明河南省人体舒适度主要受平均气温的影响。

对河南省17个气象站点近61 a的舒适日数进行EOF分析，前4个特征值及方差贡献率如表 3所示。第1个模态方差贡献率为79.09%，远大于其他模态，第2至第4个模态方差贡献率依次为5.19%、2.90%和2.21%，第4个模态之后的其他模态贡献率相对较小。前4个模态的累积方差贡献率达到了89.39%，因此这4个特征值所对应的特征向量可以很好地解释1960-2020年河南省舒适度日数的分布类型。其EOF特征向量场分布及对应的时间系数如图 7所示。

第1模态的方差贡献率为79.09%，为决定性模态，可以表征河南省舒适日数空间分布的主要类型。全省第1模态特征向量表现出一致的正值(图 7a)，表明近61 a河南省舒适日数的变化趋势具有高度一致性，河南省舒适日数受相似的天气系统和大气环流控制，全省舒适日数一致偏多或偏少。河南省西南部和南部地区南阳、西峡、信阳等站载荷值较大，为0.26~0.29，是舒适度日数变化最敏感区域。结合第1模态时间系数发现(图 7b)，其线性系数为1.01，表明近61 a河南省的舒适日数有所上升。近61 a中1967、1985、1989、1996、2004、2008、2014年的时间系数绝对值最大，说明这7年的舒适度空间一致性分布最典型，其中1989、2004、2008、2014年系数为正，舒适日数偏多，1967、1985、1996年为负，舒适日数偏少，从时间系数的年代际变化来看，21世纪00年代、21世纪10年代舒适日数明显偏多，20世纪60、70、90年代舒适日数偏少。

模态2方差贡献率为5.19%，呈现出河南省舒适日数南部偏少而北部偏多的南—北相反型分布模式，体现了河南省南部舒适日数较少(多)时，北部就较多(少)的分布特征。正值中心位于新乡、安阳和三门峡等站，载荷值为0.33~0.35；负值中心在河南省南部地区信阳、固始和桐柏等站，载荷值为-0.44~-0.22(图 7c)。结合模态2的时间系数发现(图 7d)，1967、1995、2019年的时间系数绝对值较大且为正值，为正位相代表年份，其间全省北部舒适日数偏多，南部地区偏少；1991、1992、1994年的时间系数为负值，且绝对值较大，为负位相代表年份，其间全省南部舒适日数偏多，北部地区偏少。此外，河南省舒适度日数还存在着东—西相反型等分布模式(图略)。

河南省舒适日数的EOF分析表明，河南省舒适日数的空间格局既有全区一致的分布特征，也存在南—北相反型、东—西相反型等空间分布类型。为能更精确地描述河南省舒适日数的分布特征，在舒适日数EOF分析的基础上，对其前5个主分量(累计方差贡献率91.41%)进行方差最大正交旋转，根据前5个旋转向量空间模态的高载荷空间分布，将河南省划分为5个气候分区。分区方法采用“最小分类值法”^[28]，相邻区域无重叠，结果如图 8所示。

Ⅰ区涵盖郑州、开封、许昌等6个气象站点，主要包括河南省东部地区，载荷向量场高值中心在许昌、开封等站；Ⅱ区涵盖南阳、信阳和驻马店等5个站点，主要包括河南南部地区，载荷向量场高值中心在驻马店、南阳等站；Ⅲ区涵盖三门峡、孟津和西峡3个站点，主要分布在河南省西部地区，载荷向量场高值中心在孟津和西峡等站；Ⅳ区涵盖安阳和新乡2个气象站点，主要分布在河南省北部地区，载荷向量场高值中心在安阳站；Ⅴ区涵盖宝丰1个站点，主要在河南省中部地区，载荷向量场高值中心在宝丰站。分区域计算各区舒适日数发现，Ⅰ-Ⅴ区的平均舒适日数分别为185.02、187.99、201.69、186.43、188.92 d，Ⅲ区最多，Ⅰ区最少。

河南省各分区舒适日数时间变化如图 9所示。近61 a Ⅰ区舒适日数呈波动上升趋势(图 9a)，舒适日数整体在20世纪60年代和70年代偏少，以1967年最为明显，舒适日数最少，80年代舒适日数有所增加，90年代减少，21世纪00年代以来舒适日数偏多，以2004、2008、2014年最为明显。

Ⅱ区舒适日数整体呈增加趋势(图 9b)，舒适日数整体在20世纪60年代和70年代偏少，以1967年最为明显，舒适日数最少，20世纪80年代和90年代舒适日数有所增加，21世纪以来舒适日数偏多。

Ⅲ区舒适日数整体呈增加趋势(图 9c)，1967、1981、1984、1991、1994、1996、2012、2018年舒适日数出现明显的低谷，舒适日数较少，1968、1977、1990、1992、2020年出现峰值，舒适日数偏多。

Ⅳ区舒适日数整体呈增加趋势(图 9d)，20世纪60、70、90年代舒适日数偏少，20世纪80年代和21世纪以来舒适日数偏多。1978、1985、1998、2010年舒适日数出现低谷，1976、1988、1996、2004、2014年舒适日数出现峰值，舒适日数偏多。

Ⅴ区舒适日数呈小幅下降趋势(图 9e)，1960-1966年舒适日数相对平稳，1966年后，舒适日数波动较大。1967、1978、1985、1996、2018年Ⅴ区舒适日数出现低谷，其中2018年舒适日数最少，1968、1981、1988、2008、2014年舒适日数出现峰值，其中1968年舒适日数最多。观察Ⅴ区舒适日数时间系数发现，正值年份为26 a，负值年份为35 a，说明近61 a来该区舒适日数整体偏少。

(1) 1960-2020年河南省人体舒适度指数平均为57.34，并以0.37/10 a的倾向率呈波动上升趋势，舒适日数平均为189.23 d，以2.42 d/10 a的倾向率呈波动上升趋势，Mann-Kendall检验表明河南省舒适日数于2001年发生突变，突变后舒适日数较突变前增加10.11 d。全省舒适日频率为51.67%，各季舒适日频率从高到低依次为：秋季(77.08%)、春季(76.19%)、夏季(50.68%)、冬季(2.72%)。

(2) 1960-2020年河南省平均气温为14.84 ℃，平均风速为2.36 m/s，平均相对湿度为68.93%，近61 a来河南省年平均气温呈波动上升趋势，倾向率为0.22 ℃/10 a，平均风速和相对湿度分别以-0.17 (m·s^-1)/10 a和-0.59%/10 a的倾向率呈波动下降趋势。河南省舒适度指数与平均气温呈正相关关系，相关系数达0.962，与风速、相对湿度均呈负相关关系，舒适度指数主要受平均气温的影响。

(3) EOF分析表明，近61 a河南省舒适日数空间分布主要为全局型，其方差贡献率达79.09%，为决定性模态，显示河南省舒适日数空间变化的一致性，此外还存在着南—北相反型、东—西相反型等空间分布类型。

(4) 采用REOF方法对河南省舒适日数进行分析，可将河南省分为5个区域，各区舒适日数从多到少依次为：Ⅲ区(201.69 d)、Ⅴ区(188.92 d)、Ⅱ区(187.99 d)、Ⅳ区(186.43 d)、Ⅰ区(185.02 d)。

近61 a河南省人体舒适度指数和舒适日数分别以0.37/10 a、2.42 d/10 a的倾向率呈波动上升趋势，这与全球变暖背景下，我国陕西省^[26]、京津冀^[30]、东部地区^[31]和甘肃省^[16]等地区舒适度指数和日数增加趋势一致。相关分析表明，河南省舒适度指数与平均气温相关系数达0.962，近61 a来河南省年平均气温以0.22 ℃/10 a的倾向率呈波动上升趋势，这在一定程度上导致了全省舒适度指数和舒适日数的上升。

1960-2020年河南省舒适日数于2001年发生了突变，突变后舒适日数增加了10.11 d，这与20世纪80、90年代中国极端气候事件突变集中发生情况一致^[32]，20世纪80年代中后期以来，全球气候状态发生转变^[33]，全球显著变暖，伴随区域气候要素的变化，区域舒适度指数和舒适日数发生了不同程度的变化。

近61 a河南省年舒适日数频率为51.67%，各季舒适日数频率从高到低依次为：秋季(77.08%)、春季(76.19%)、夏季(50.68%)、冬季(2.72%)。这是由于河南位于我国中东部，属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，随着春季气温回升，人体舒适度也逐渐开始提升；夏季由于受到季风的影响，暖湿气流从海洋吹向陆地，雨水天气增多，叠加高温天气的影响，舒适日数相对减小；秋季受东南季风的影响逐渐减弱，气候相对比较温和，舒适日数逐渐增加；冬季时深受西北风的影响，气温较为寒冷，舒适日数最少。

基于REOF方法，河南省舒适日数分为5个区域，Ⅲ区舒适日数最多达201.69 d，其他4个区域舒适日数差别不大，为185.02~188.92 d，Ⅲ区主要包括三门峡、焦作大部分地区、洛阳大部分地区和南阳西北部，该区为典型的山地丘陵地区，一方面区域海拔相对较高，使得该区夏季温度相对较低，舒适日数相对较多。另一方面，该区森林覆盖率高，生态环境较好，也在一定程度上有利于气候舒适。

本研究利用Mann-Kendall检验、EOF和REOF等方法对河南省人体舒适度时空特征进行了分析，未涉及舒适度变化对旅游业和健康等方面的影响，此外，降水和辐射等气候因素同样会影响人体舒适度，这些有待进一步研究。