《BUILDING AND ENVIRONMENT》:Outdoor thermal comfort at a ski resort in a severe-cold region: Child–adult differences in neutral PET and reported thermal responses
编辑推荐:
•现场调查比较了454名儿童和443名成人的热响应。•在所调查的滑雪场,儿童报告的凉感更强、舒适度更低。•在采用的PET框架内,儿童的拟合中性PET比成人高出4.66°C。•经共同情境校正后,儿童仍保持较低的热感觉投票。•观测数据不支持稳健的80%热可接受范围。引言在寒冷户外
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现场调查比较了454名儿童和443名成人的热响应。
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在所调查的滑雪场,儿童报告的凉感更强、舒适度更低。
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在采用的PET框架内,儿童的拟合中性PET比成人高出4.66°C。
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经共同情境校正后,儿童仍保持较低的热感觉投票。
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观测数据不支持稳健的80%热可接受范围。
引言
在寒冷户外环境中保持热舒适对于人类健康、活动体验以及冬季休闲娱乐场所的安全运营具有重要意义[32]。在滑雪场,低气温常与风暴露、雪面辐射以及高度变化的太阳辐射并存,形成复杂的户外热环境[9,14,25]。此类环境中的热不适可能降低活动体验,且在长期暴露下会增加过冷、冻伤或失温等与寒冷相关的健康风险[12]。北京2022年冬奥会为中国推广冰雪运动参与(包括儿童参与)创造了机遇[1]。因此,了解真实滑雪场所环境中的户外热舒适不仅对热舒适研究具有意义,也对年龄敏感型空间设计和运营管理具有相关价值。
一个关键问题是儿童与成人对寒冷户外热环境的反应是否相似。先前研究表明,由于体型、代谢特征、服装调节、活动模式及行为自主性等方面的差异,儿童在热感觉和适应性行为方面可能与成人不同[5,8,21]。然而,关于儿童热舒适的现有证据大多来自室内环境、学校建筑或相对温和的户外场所[29]。在寒冷户外娱乐环境中直接比较儿童与成人的现场证据仍然有限。滑雪场为这种比较提供了一个尤为相关的场所,因为儿童和成人在同一滑雪场接受调查,但可能经历不同的局部暴露,且通常在滑雪技能、活动强度、等候时间、服装调整以及对教练或监护人的依赖方面存在差异。城市户外场所的研究表明,材料反照率、植被和街道朝向影响局部热条件和行人舒适度[26,27]。这些发现促使在比较滑雪场不同功能区的年龄组时关注空间暴露差异。
户外热舒适通常使用综合热指数进行评估,如生理等效温度(PET),该指数综合了气温、辐射、风速、湿度、服装隔热和代谢活动的影响。PET已被广泛应用于户外热舒适研究,包括寒冷气候研究,为跨环境和跨人群比较热响应提供了有用基础[6]。尽管如此,基于PET的中性温度估计值可能因气候、活动类型、暴露情境和人群组别而异[28]。在动态变化的滑雪场环境中,热响应不仅可能受微气候条件影响,还可能受服装隔热[35]、代谢率、滑雪技能及活动水平等个人和行为因素影响[24]。因此,有必要在考虑年龄组关联的同时,对记录的环境和行为差异进行校正后考察PET-响应关系。
先前综述强调,应将儿童视为独立的热舒适人群,而非仅将年龄作为背景协变量[10,36]。教育环境中的现场研究也表明,热响应和适应能力可能因年龄组和学校阶段而异[18,31]。然而,来自寒冷户外娱乐场所的证据仍然有限。学校研究考察了热期望和适应性行为[21],室内实验直接比较了儿童与成人[4,5]。哈尔滨的户外儿童调查在公园环境中使用了UTCI[13]。滑雪场运营期间的直接年龄组比较将此证据拓展至活动、服装和局部暴露异质的场所。同时,在此情境下PET-based结果(包括中性PET、热舒适度和热可接受度)是否表现出一致的年龄相关差异仍不清楚。机器学习模型也被用于户外热响应的辅助预测[11,19]。在此,预测是次于校正后的年龄组比较的,且未用于推断机制。填补这些空白有助于确定基于成人的户外热舒适参考是否充分代表儿童在寒冷娱乐环境中的热体验。
本研究在中国张家口崇礼的一个滑雪场进行了冬季现场调查,该地是具代表性的寒冷气候山地滑雪区域。现场微气候测量与儿童和成人的问卷响应相结合。本研究的目的是:
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在运营中的滑雪场,比较儿童与成人在热感觉、热舒适度和可接受度方面的响应,并考虑所记录的暴露和活动差异。
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在采用的PET框架内估计拟合中性PET作为参考,并评估观测数据是否支持稳健的舒适或可接受范围。
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使用校正回归模型考察与舒适相关结果相关的环境、个人和行为因素。
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作为补充分析,评估记录变量通过分组交叉验证对热感觉的预测能力。
本研究的主要贡献是在严寒地区滑雪场运营期间对儿童与成人进行直接现场比较。基于PET的估计和校正模型描述了所记录的环境和行为情境中年龄组的差异,随机森林提供了补充的预测证据。研究结果可为初级雪道、教学区、排队区和户外休息空间的年龄敏感评估提供参考。
章节摘要
研究地点与调查期间
现场研究在中国河北省张家口市崇礼区进行,该地区为寒冷气候山地区域,特征为冬季气温低、相对湿度低、风暴露强以及太阳辐射短期内变化显著。研究在冬季运营期间的户外滑雪场环境中开展,游客暴露于寒冷胁迫、风、雪面辐射及活动相关的代谢变化的共同影响下。
四个功能区(
参与者特征
数据核查后,最终分析样本包括897名参与者,其中儿童454人、成人443人。如表2所示,儿童与成人在若干人口学、人体测量和行为特征方面存在差异。儿童BMI低于成人,穿着隔热略高,代谢率和滑雪技能评分较低。两个年龄组在性别构成、活动水平和功能区分布方面也有所不同。
这些基线
讨论
本节对观测到的儿童—成人在热感觉、舒适度和可接受度方面的差异进行解读。讨论首先考虑该差异是否代表热响应的整体偏移或不同的PET-响应斜率。随后评估空间和行为的混杂因素,将PET结果与先前的寒冷气候研究进行比较,并考虑对滑雪场设计和运营的启示。生理和行为途径作为可能机制予以讨论。
结论
本研究利用来自寒冷气候滑雪场897份有效问卷(其中儿童454份、成人443份)调查了儿童与成人在户外热响应方面的差异。儿童报告的凉侧热感觉投票比例更高(44.1%对比26.6%),且热舒适度低于成人。在采用的PET框架内,其拟合中性PET为7.36°C(95% CI: 6.55–8.04°C),而成人为2.70°C(95% CI: 1.61–3.48°C),得出组聚类自助法儿童-成人
CRediT作者贡献声明
李磊:写作—审阅与编辑,获取资金。何建杭:写作—初稿,可视化,验证,软件,调查,数据整理。甄萌:方法论,写作—审阅与编辑。蒋龙:调查。吴萌:调查。舍晓怡:数据整理,可视化。所有作者均对稿件先前版本进行了评论。所有作者阅读并批准了最终稿件。
资金
河北省教育厅高校科学研究项目(编号QN2025873)。西安交通大学2025年第二批产教融合项目(项目编号25CXHZ031)。
数据与材料可用性
支持本研究结果的数据可在合理请求下向通讯作者获取。数据未公开,因为涉及儿童参与者的信息。
伦理批准与知情同意
本研究已获得西安交通大学红会医院伦理委员会的批准(批准号:2025-KY-129-01)。研究按照《赫尔辛基宣言》和相关伦理指南进行。所有参与者均被告知研究目的和程序。所有成人参与者在参与前签署了书面知情同意书,所有儿童参与者的父母或法定监护人在参与前签署了书面知情同意书。
CRediT作者贡献声明
李磊:写作—审阅与编辑,监督,获取资金。何建杭:写作—初稿,软件,数据整理。蒋龙:资源。吴萌:验证,监督,获取资金。舍晓怡:数据整理,概念化。甄萌:写作—审阅与编辑,获取资金,形式分析。
李磊 | 何建杭 | 蒋龙 | 吴萌 | 舍晓怡 | 甄萌