气候变暖、城市热岛与高温热浪及其健康影响研究

【摘要】： 气候变暖、城市热岛加之城市人口老龄化,城市高温热浪及其健康问题得到越来越多的关注。本论文重点通过卫生统计学和流行病学研究方法,结合数值模拟,揭示全国主要省会城市高温热浪的时空分布特征,并以上海作为典型城市研究城市热岛、高温热浪及其人体健康的影响,开发和完善高温热浪与人体健康影响的预警技术。研究表明: (1)长江流域地区是我国连续5天以上长时间的热浪过程频发区。全国主要省会城市历年高温日数变化趋势,自东南向西北呈现出的这种“增-减-增”的趋势,但近年来绝大多数城市呈现增温趋势。不同地域的高温呈现不同的季节内分布特征,高温出现的早晚和强度有明显差别。 (2)上海夏季平均、极端最高温度和热日城区和郊区各站点均表现出增加趋势,城区站点增加趋势明显大于郊区站点。城市热岛效应引起的增温已经超过了区域气候变暖幅度,城市热岛效应使中心城区比近郊区和远郊区具有更多的热日天数、更高的极端最高气温、更长的高温持续时间,但是大范围的高温比例并没增加。 (3)人体与环境的热量平衡模型,全面考虑人体和环境之间的热物理和热生理过程,由热平衡模型导出的体感温度从理论上来说更能够衡量人体在环境中的热舒适状况。体感温度和人群超额死亡率有着密切联系,人体在“很热”环境下时间越长,经历的热胁迫程度越高,人体越易遭受热浪的侵袭而导致超额死亡。 (4)超额死亡的高低与热浪期间的最高温度、最低温度和热浪过程的持续时间有关,还与热浪发生的季节早晚有联系。热浪期间死因序位发生了变化,各死因别超额死亡数和超额死亡率都有增加。循环系统疾病、呼吸系统疾病、中风、心脏病和慢性肺病等被普遍认为是与热有关的疾病。热浪期间市区超额死亡率要远大于郊区,超额死亡率的地区分布特征和城市热岛强度指数有着密切的联系。1998年和2003年两次超强热浪过程的比较发现,高温仍是夏季死亡增加的主要影响因素,热浪期间污染水平比非热浪过程期间只有轻微的增加。生活条件的改善,如空调的使用、居住条件的改善,有助于降低人群易感程度,减少死亡。 (5)最高温度、热指数、体感温度和不适指数各种指数与超额死亡率均表现为显著相关性,可以用作研究热浪与健康关系的热指标。考虑了人体对于热环境长期和短期适应性,引入的相对界限温度和有效累积温度可以更好地衡量热环境与健康的关系。新开发的几种热浪与健康预警方法(ReTmax,RePET,SSC New)的预警效果都比最早使用的天气气候分类方法有了非常明显的改进。 (6)建立一个精细的三维城市边界层数值模式,利用高分辨率TM地表分类遥感数据计算不同下垫面的动力热力参数,对城市边界层气象要素(特别是城市热岛)进行精细化数值模拟,并计算相应的体感温度分布,可以为城市高温热浪分片预警提供技术基础。 【关键词】：城市热岛 高温热浪 超额死亡 相对界限温度 热浪与健康预警系统
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X16
【目录】：

• 中文摘要5-6
• 英文摘要6-12
• 第一章 概论12-36
• 1.1 高温热浪及其健康影响研究的意义和必要性12-15
• 1.2 高温热浪及其健康影响研究进展15-25
• 1.2.1 高温热浪对人体健康的影响15-19
• 1.2.2 高温热浪及其健康影响研究方法19-23
• 1.2.3 热浪与健康监测预警系统23-25
• 1.2.4 国内研究现状25
• 1.3 存在的问题25-26
• 1.4 本论文研究目标与研究内容26-36
• 1.4.1 研究目标26-27
• 1.4.2 研究内容27-36
• 第二章 资料与方法36-45
• 2.1 资料及来源36-38
• 2.2 研究方法38-45
• 2.2.1 高温日数和热浪过程38
• 2.2.2 高温的相对变率38-39
• 2.2.3 高温增加趋势系数39
• 2.2.4 百分位数39-40
• 2.2.5 热岛强度指数(UHI)的计算40
• 2.2.6 热指数40
• 2.2.7 不适指数40-41
• 2.2.8 天气气候分类(SSC分类)41-42
• 2.2.9 人体与环境热平衡模型42-43
• 2.2.10 城市边界层模型43-45
• 第三章 我国主要省会城市高温热浪时空分布特征45-58
• 3.1 引言45-46
• 3.2 50年来高温日数的时空分布46-51
• 3.2.1 年平均高温日数和热浪过程的空间分布46-50
• 3.2.2 年高温日数的相对变率50
• 3.2.3 年高温日数时间演变特征50-51
• 3.3 高温出现频率的季节内分布特征51-56
• 3.3.1 高温的季节分布特征51-55
• 3.3.2 高温形成的天气成因分析55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 夏季城市热岛演变特征及其健康影响58-74
• 4.1 引言58-59
• 4.2 资料与方法59-60
• 4.3 夏季城市热岛特征分析60-66
• 4.3.1 高温日的空间分布及其一致性60-62
• 4.3.2 城区、近郊、远郊增温趋势62-64
• 4.3.3 热岛强度指数的年月变化特征64-65
• 4.3.4 夏季热岛强度指数日变化65-66
• 4.4 城市热岛与超额死亡分布66-71
• 4.4.1 超额死亡地区分布66-67
• 4.4.2 超额死亡率与热岛强度指数67-68
• 4.4.3 超额死亡率与高温范围68-71
• 4.5 本章小结71-74
• 第五章 人体热量平衡模型与体感温度74-92
• 5.1 引言74
• 5.2 人体与热环境74-78
• 5.2.1 人体代谢产热76
• 5.2.2 对流热交换76
• 5.2.3 辐射热交换76
• 5.2.4 人体蒸发热损失76-78
• 5.2.5 外围血管舒缩过程78
• 5.2.6 颤栗产热78
• 5.2.7 热量平衡方程78
• 5.3 热量平衡模型及舒适度指标78-83
• 5.3.1 Fanger的舒适方程与PMV值78-79
• 5.3.2 MEMI模型与PET79-80
• 5.3.3 平均辐射温度计算80-82
• 5.3.4 舒适状况分级82-83
• 5.4 上海夏季热舒适状况83-86
• 5.4.1 热舒适状况的年际变化特征83-84
• 5.4.2 热舒适状况的月变化特征84-85
• 5.4.3 热舒适状况的日变化特征85-86
• 5.5 体感温度与超额死亡率86-89
• 5.6 本章小结89-92
• 第六章 城市热岛及体感温度的数值模拟92-111
• 6.1 引言92-94
• 6.2 城市边界层模式介绍94-98
• 6.3 地表类型反演98-101
• 6.4 数值模拟101-107
• 6.5 本章小结107-111
• 第七章 高温热浪对人体健康的影响111-129
• 7.1 引言111-112
• 7.2 资料与方法112-113
• 7.2.1 资料112
• 7.2.2 方法112-113
• 7.3 热浪过程超额死亡率的变化113-117
• 7.4 热浪死亡的年龄和性别分布特征117-119
• 7.5 高温热浪期间死因的分布特征119-121
• 7.5.1 热浪期间死因序位的变化119-120
• 7.5.2 热浪期间死因别超额死亡率和超额死亡数的变化120-121
• 7.6 两次超强热浪过程的比较121-125
• 7.7 本章结论与讨论125-129
• 7.7.1 主要结论125-126
• 7.7.2 讨论126-129
• 第八章 热浪与健康预警方法及其适用性129-150
• 8.1 引言129
• 8.2 资料与方法129-132
• 8.2.1 超额死亡数的计算129-130
• 8.2.2 热浪等级划分130-131
• 8.2.3 适用性评价方法131-132
• 8.3 几种热指标及其热浪健康效应评价132-137
• 8.3.1 最高温度132-133
• 8.3.2 热指数133-134
• 8.3.3 不适指数134-135
• 8.3.4 几种热指标的比较135-137
• 8.4 热浪与健康预警方法适用性分析137-148
• 8.4.1 基于最高温度的热浪与健康预警方法(ReTmax)137-141
• 8.4.2 基于体感温度的热浪与健康预警方法(RePET)141-142
• 8.4.3 基于SSC天气分类热浪与健康预警方法(SSC)142-145
• 8.4.4 高温热浪预警方法总体评价145-148
• 8.5 本章结论与讨论148-150
• 8.5.1 结论148
• 8.5.2 讨论148-150
• 第九章 结论与展望150-156
• 9.1 主要结论150-155
• 9.2 主要创新点155
• 9.3 问题与展望155-156
• 附录156-168
• 个人简介156-160
• 致谢160-162
• 附图162-168

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