文献阅读 | 极端高温和非极端高温情景下与城市热岛效应相关的死亡率:2010-2019年香港案例研究

Original 赵梦丹能源环境经济与政策研究

题目

Urban heat island effect-related mortality under extreme heat and non-extreme heat scenarios: A 2010–2019 case study in Hong Kong

作者

Janice Y.Ho, Yuan Shi, Kevin K.L. Lau, Edward Y.Y. Ng, Chao Ren, William B. Goggins

期刊

Science of the Total Environment

时间

2023年2月

一作

单位

Jockey Club School of Public Health and Primary Care, The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong, China

链接

http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159791

研究背景

近年来，气候变化现象加剧，导致了更多极端高温和热浪等气候影响，虽然过去十年是有记录以来最热的年份，但未来几十年热浪的频率和持续时间将继续增加。在全球范围内，高环境温度与死亡率和发病率等不良健康结果有关，虽然文献中的大多数研究评估了不同城市温度与死亡率之间的整体关系，但也有研究开始解决整个城市温度与死亡率之间的城市内(城市内)变化。

城市热岛(UHI)效应是一个重要方面，被定义为城市地区比周围农村地区气温更高的地方，当城市建筑环境比自然环境吸收和保留更多的热量，并且在夜间冷却较慢时，就会产生UHI效应。城市在温度-死亡率效应方面存在异质性，也是城市化规划不佳的“威胁性现象”，热浪事件期间，特别是在高密度城市的城区，城市热岛效应进一步加剧。

然而，尽管对UHI现象有充分的记录，但关于UHI效应的死亡率研究通常分为两种方法。一种方法估计了热浪事件期间发生的城市内超额死亡率，特别是历史上重大的高温事件。如2003年欧洲热浪，这些研究报告称，在热岛高发地区，热浪期间的死亡风险增加，高达50%的热死亡率可归因于热岛效应。然而，这些一次性的极端事件无法支持对UHI效应的持续监测，也无法追踪不同温度下的死亡率效应。另一种方法评估总体温度-死亡率关系，但使用整个夏季作为城市内UHI变异性的参考。虽然热死亡风险有时在高UHI地区被发现更大，这些使用整体夏季UHI模型的研究没有考虑热浪期间UHI效应的加剧，尤其是在高密度城市和沿海城市。此外，整个夏季UHI模型没有考虑到热浪期间UHI放大在整个城市可能不是同质的这一事实。

在热风险评估，特别是温度-死亡率研究中，需要一个既考虑长时间热浪的UHI效应又考虑热浪空间变化的UHI模型。热浪既可能影响UHI效应的空间变化，也可能根据热浪持续时间产生死亡率的复合效应。本研究考察并比较了2010年至2019年香港极端高温和非极端高温UHI情景对温度与非外部死亡率之间关系的影响修正。本研究基于之前在香港进行的评估整个夏季UHI影响的研究。由于过去10年是有记录以来最热的年份，这项研究的发展知识将增加我们对城市内与热相关的死亡风险变化的理解，并支持城市层面的热行动计划的制定。研究结果可为其他亚热带高密度城市提供参考。

研究方法

本研究中采用了城市热岛度小时(UHIdh)的新概念来评估热健康影响，因为它综合衡量了所选气象站的持续时间和温差，并参考了具有代表性的农村站。UHIdh由香港天文台管理的22个气象站在2000-2018年5-9月夏季计算的。

本研究进行了回顾性时间序列分析，以估计2010年至2019年炎热季节在四种不同城市热岛度小时(UHIdh)情景下生活的地区的人口的温度与非外部死亡率之间的关系。采用惩罚样条分布滞后非线性模型(DLNM)和准possion分布广义加性模型(GAMs)相结合，分析了四种极端高温/非极端高温情景下每个UHIdh水平温度与非外部死亡率之间的关系。

研究结果

极端高温/非极端高温情景的描述性统计

四种极端高温/非极端高温情景显示了不同的UHIdh加热空间模式，整个城市有不同的“热点”区域[图1a-d]。在UHIdh_EH(连续2D3N)极端高温情景中，高UHIdh分布在新界近郊的多个“新市镇”。相比之下，其他地图(no2D3N, HDHN或noHDHN)，高UHIdh包括更多的九龙和港岛市区。

图1. 极端高温和非极端高温情景下UHIdh水平的空间图

极端高温情景下的死亡率相关性

在UHIdh_EH(2D3N)情景的三个水平下，温度与死亡率之间存在显著差异。生活在低UHIdh_EH地区的人在高温期间死亡率没有增加，中等和高UHIdh_EH地区的死亡率在高温期间显著更高(图2)。图3a显示了中等和高UHIdh_EH地区之间的死亡风险对比。对于那些生活在高UHIdh_EH地区的人，非外部死亡率的第99百分位相对风险(RR)(相对于27.7℃的MMT)为1.08 (95%CI:1.03,1.14)。这几乎是中度UHIdh_EH(相对于MMT 28.4°C)的第99百分位RR的两倍，后者为1.05 (95%CI:1.01,1.09)。

在非癌症死亡率结果中发现了更强的热效应。对于那些生活在中度UHIdh_EH地区的人，第99百分位RR (vs.MMT 28.3℃)为1.06 (95% CI:1.01,1.11)，而第99百分位RR (vs. MMT 28.3℃)为1.06 (95% CI:1.01,1.11)。在高UHIdh_EH地区，MMT(28.1℃)达到1.11 (95% CI:1.04,1.19)。在高UHIdh_EH中，尽管MMT高于非外部死亡率，但非癌症死亡率的增长率更高。

图2. 在极端高温情景下，低中高UHIdh水平的温度与死亡率的相关性

图3. 在不同的极端高温/非极端高温情景下，中高UHIdh的温度-死亡率相关性：A)极端高温2D3N，B)非2D3N，C) HDHN和D) noHDHN

其他情景的高温-死亡率相关性比较

虽然极端高温(2D3N)情景下的结果表明，生活在中度和高度UHIdh地区的人的相对风险几乎翻了一番，但其他三种情景下的对比没有发现相同的差异。图3生动地展示了每种非外部死亡率情景中中度和高度UHIdh地区之间的差异。图4说明了老年人死亡率的相同情况。在比较中、高UHIdh区域的结果时，No2D3N、HDHN、noHDHN方案大多存在0-2%的相对风险差异。例如，中度地区的非外部死亡率的第99百分位RR为1.05，而高地区的非外部死亡率仅为1.06。这与三种情况下的其他结果相似。

HDHN情景的结果更接近于最初的2D3N情景，特别是75岁及以上的非外部死亡率，中度和高度UHIdh地区的RR差异为4%。然而，这在其他结果中并不一致。与此同时，no2D3N和noHDHN情景在高UHIdh区域发现了较温和的90百分位RR的不显著关联。

图4. 在不同的极端高温/非极端高温情景下，75岁及以上中高UHIdh老年人的温度-死亡率相关性

讨论与研究结论

研究发现，在极端高温情景(UHIdh_EH)中，根据城市热岛效应分类，中等和高UHIdh_EH地区在高温下的死亡风险显著增加，而低UHIdh_EH地区没有发现温度与死亡的关联。高UHIdh_EH地区的风险几乎是中等UHIdh_EH地区的两倍，死亡风险也开始得更早，且最低死亡阈值更低(高UHIdh_EH与中等UHIdh_EH: MMT 27.7℃vs.28.4℃)。其他非极端高温情景，考虑了不同的变化或没有极端高温天数，并没有像极端高温情景那样显示出中等和高UHIdh水平之间的巨大差异。这些发现表明，不仅要考虑整个夏季的城市热岛效应，而且要特别考虑极端高温事件期间的城市热岛效应。

研究结果表明，UHI和温度死亡率的影响主要来自75岁以上的老年人口。低高生育率地区的老年人死亡率不显著，但与中度高生育率地区相比，高高生育率地区的老年人死亡率更为严重。

编辑&排版：赵梦丹