土地利用/覆被与人为热排放影响下的高温归因死亡风险分析

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kongct_2006
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IPCC第五次评估报告指出1880年至2012年间气温线性增温速率为0.85℃/10a,全球增温已成为无可争议的事实。大量研究表明自上世纪以来,人类活动因素已成为全球变暖的主要驱动因素。人类活动因素主要包含三个方面:温室气体排放、土地利用/覆被变化与人为热排放。在城市或局地范围内,土地利用/覆被变化与人为热排放被认为是主要的升温驱动因子。土地利用/覆被变化特别是城市化过程,通过改变地表反照率、地表粗糙度、地表比热容等物理性质来改变城市气候特征。人为热排放则直接改变城市能量收支量来改变城市气候特征。  全球变暖导致极端气温事件发生的频率及强度均增强,由此导致的高温热浪死亡风险成为危害人群健康、制约经济发展的重要影响因素之一。城市与郊区居民高温耐受程度差异性不明显,但城区人群高温归因死亡人数远高于郊区,可能的原因是城市区域由储热能力强、比热容小的非渗透地表所覆被,而降温能力较好的植被、水体等景观类型多聚集于郊区,且城市区域人为热排放等能量排放较多,此种景观类型与人为热排放特征使城市区域居民遭受更强的高温暴露,导致城市区域人群高温归因死亡高于郊区。因此,景观特征及人为热排放是高温归因人群死亡风险形成与演变的重要影响因素。但现有研究多聚焦于气温与人群死亡率、发病率之间的统计关系,较少关注景观特征与人为热排放对高温归因死亡风险的影响。  基于此,本研究将科学问题锁定为:土地利用/覆被变化与人为热排放是否对高温归因死亡风险存在潜在影响?若存在潜在影响,其影响是否存在地理空间差异性?  基于以上科学问题,本研究以广州市为研究区域,集成遥感数据、气象数据、空气污染数据以及广州市人群死亡数据,综合利用DLNM模型、WRF情景模拟等方法,首先定量表达了2010-2015年广州市气温-人群死亡数之间的曲线关系,基于此曲线评估了广州市2010年高温热浪期间高温归因死亡人数,通过WRF情景模拟的方法辨析了土地利用/覆被变化与人为热排放对高温归因人群死亡数的影响程度。以上研究结果表明:  (1)广州市2010-2015年非意外死亡病例存在社会属性与时空差异性。广州2010-2015年非意外死亡人群具有以下社会属性:高龄人群占比最大(≥70岁);初中及以下教育程度人群所占比例最高;心脑血管疾病与呼吸系统疾病死亡病例人数占比最大。广州市2010-2015年非意外死亡病例主要集中于春冬两季,其中1月份、12月份为每年死亡病例最多的两个月份;广州市2010-2015年非意外死亡病例“热点”区域集中于增城区、从化区西南部、天河区、花都区东北部以及白云区北部。  (2)广州市2010-2015年非意外死亡病例与气温存在V型曲线关系。广州市2010-2015年气温-人群死亡剂量关系表现为V型曲线;人群最低死亡风险值对应的气温值为17.4℃;气温每下降1℃,人群低温归因死亡风险约上升4.55%,气温每上升1℃,人群高温归因死亡风险约上升2.9%;气温对非意外死亡病例数存在滞后影响效应,3天滞后时影响最明显。  (3)广州市2010年第一次高温热浪期间高温归因死亡病例存在空间分布差异性。广州市2010年第一次高温热浪期间高温归因死亡总人数为59.9人,占非意外死亡病例总数的17.08%;高温归因死亡病例在空间上表现为中心城区>郊区>城市边缘区。  (4)土地利用/覆被变化是改变城市气温特征的重要影响因素,其在高温热浪期间对高温归因死亡人数存在潜在影响。当城市建设用地被农田替换时,广州市热浪期间逐日平均气温降幅介于0.55~5.25℃之间,高温归因死亡病例数减少16.61人,减幅在空间上表现为中心城区>郊区>城市边缘区。  (5)人为热排放通过改变城市能量平衡改变城市气温特征,其在高温热浪期间对高温归因死亡人数存在潜在影响。广州市2010年人为热排放总量为10.858×1017J;其分布具有空间差异性,工业人为热排放主要集中于白云区、荔湾区与越秀区;生活排放集中于越秀区、荔湾区与海珠区;交通排放集中于越秀区、荔湾区、海珠区与天河区。当去除人为热排放时,广州市2010年第一次热浪期间逐日平均气温降幅介于-0.04~0.46℃之间,高温归因死亡病例数减少了1.39人,减幅在空间上表现为中心城区>城市边缘区>郊区。  (6)城市绿地扩张通过改变下垫面的物理结构特性改变城市气候特征,其也是缓解高温归因死亡风险的有效手段之一。城市绿地扩张后,广州市城市气温均呈现下降态势,降幅中心城区>城市边缘区>郊区;城市绿地扩张后高温归因死亡人数减少,其减少的人数中心城区>城市边缘区>郊区。
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