基于居民健康的城市高温热浪灾害脆弱性评价——研究进展与框架

随着全球气候变化和城市热岛效应增强,近年来城市高温热浪灾害在世界各地频繁发生,给城市居民健康和社会经济带来了极大的负面影响。目前,国内已有的高温热浪灾害研究大多关注热浪强度、发生频率、持续时间等灾害特征,以城市居民健康作为承灾体的城市高温热浪灾害脆弱性研究尚不多见,相关的评价框架和方法亟待梳理和完善。本文从高温热浪灾害脆弱性的研究主题、脆弱性框架和定量化方法三个方面系统梳理了高温热浪灾害脆弱性国内外研究进展;在广义脆弱性概念框架的基础上完善了基于"暴露—敏感—适应能力"的高温热浪灾害脆弱性评价概念框架,并梳理了相应的指标体系;强调通过自然环境、社会经济、居民感知等多角度的定性、定量数据综合表征城市居民高温热浪灾害脆弱性,以期为高温热浪灾害脆弱性评价提供理论与方法支持,并为规避高温热浪灾害风险、响应高温热浪紧急事件及适应气候变化等提供科学指引。     

基于多源遥感数据的北京市高温热浪风险综合评估

高温热浪风险评估对于预防和应对高温热浪灾害具有重要意义。综合运用多源遥感数据提取北京市高温热浪期间的气温与人口空间分布,结合其它来源空间数据计算高温热浪危险性、暴露性和脆弱性因子,通过主客观赋权法构建高温热浪风险评估指标体系,生成精细的高温热浪风险空间分布图,对北京市进行高温热浪风险评估。结果表明,北京市西部和北部山区风险等级比较低,主城区的高温热浪风险很高,尤其是二环与四环之间的区域。在乡镇尺度上,朝外、香河园等街道具有非常高的高温热浪风险。本研究能够为北京市高温热浪防治提供数据支撑,并为其它区域开展高温热浪风险遥感综合评估提供参考。     

耦合适应力的福州市高温脆弱性评估

全球气候变化导致极端高温发生区域不断增加,高温给自然环境和人类社会带来的负面效应不断扩大,严重影响了城市复合人地系统的脆弱性。适应是应对极端高温的重要行动,耦合适应力因素的城市高温脆弱性研究已成为国际热点和研究前沿。本文以中国代表性高温城市福州为例,利用专家评估、AHP法、地理空间分析技术,结合实地问卷调查和有序多分类Logistic回归分析等方法,重构耦合适应力的城市高温脆弱性空间评价指标体系,通过对福州市高温脆弱性和适应力的影响因素、空间分异特征、热点地区和尺度间依赖进行研究,系统评估了福州市高温脆弱性。结果表明：① 年龄、住房面积、外出纳凉频率、健康状况、医疗便利程度和政府缓解高温力度等6个指标对福州市居民高温适应力水平具有显著影响;② 福州市高温脆弱性、暴露性和适应力的空间分布均呈现“核心—外围”空间结构,高温脆弱性呈现“半包围式”的“外高内低”的空间特征;③ 在城市区域高温暴露性和易损性相同的背景下,从个体人到社区和城市层面的主动适应高温的能力,将显著改变城市高温脆弱性的空间分布。研究结果以期推动城市高温脆弱性研究的理论发展,并为福州市及同类型高温城市的高温脆弱性评估、调控和适应提供决策参考。     

国内高温热浪研究进展及其人文转向

作为气候变暖的突出表征,高温热浪对中国的国民经济、民众生活工作与健康构成严峻的挑战。文章系统地回顾与展望了21世纪以来国内高温热浪的研究进展,并探讨其人文"转向"特征。首先,梳理高温热浪的概念界定与测度、事实与趋势、影响、原因与机理等领域;其次,归纳了近年来国内高温热浪的人文"转向",包括在机理研究中纳入城镇化因素、人为适应成为主要应对策略、风险感知成为热点议题、人文学科交叉渗透等,并展望了主动性适应、脆弱性评估、社区与农户、脆弱性群体等未来研究热点。文章为后续研究以及有效应对高温热浪提供有益借鉴。     

印尼雅万高铁沿线区域高温热浪风险

利用多源遥感数据,选取危险性、脆弱性、区域综合防范能力因子构建风险评估指标体系。通过H-AHP方法（犹豫层次分析法）确定指标权重,利用图层叠置法评估模型计算得到高温热浪风险等级空间分布。结果表明：雅万高铁沿线区域高温热浪风险具有明显的空间差异。总体而言,北部地区风险高于南部地区,西部地区风险高于东部地区。高风险区域主要集中在印尼首都雅加达,中高风险区域主要分布在雅加达边缘郊区、勿加泗市和万隆市,中部地区风险相对较低,形成典型的两边高、中间低的“V”型分布。该区域高温热浪风险整体处于中等水平,中等级风险面积占比将近50%,除雅加达市、勿加泗市、万隆市和芝马墟市外,其余各县均有一半甚至超过一半的区域处于中等级风险水平。低风险水平区域面积占比最少,仅为8.10%,主要分布在靠近爪哇海的卡拉旺县北部地区,以及森林覆盖度较高的万隆县西南部和万隆西县西南部地区。文章提出了一种基于遥感进行高温热浪风险评估的方法,可为“一带一路”沿线国家高温热浪风险评估提供新思路。     

近20年福建省沿海与内陆城市高温热浪脆弱性比较

高温热浪作为一种常见的气象灾害,对人们的生产、生活、健康产生很大的影响。为探索福建省沿海与内陆城市高温热浪脆弱差异性及其形成机制,本文构建了包含暴露性、敏感性、适应性3个维度的高温热浪脆弱性评估模型(Vulnerability Scoping Diagram, VSD)。利用1994-2013年逐日极端高温数据和经济社会统计数据,分别对处于沿海和内陆的福州和南平市辖区进行高温热浪脆弱性及其3个维度(暴露性、敏感性、适应性)的评估与比较,并试图解释分析福州市辖区与南平市辖区高温热浪脆弱性的差异及其原因。结果显示：由于地理环境与社会经济系统的显著差异,近20年来,沿海地区高温热浪的脆弱性低于内陆地区,但随着经济发展导致的敏感性增加,前者不断攀升的脆弱性可能会超越后者;内陆地区的人类活动对环境的干扰程度相对较弱,其敏感性不断降低而适应性有所上升,使得其高温热浪的脆弱性不断降低。降低高温热浪脆弱性的关键在于同时增强区域适应性与降低敏感性,这对制定适应性措施具有积极的现实意义。     

中国城市高温特征及社会脆弱性评价

极端高温对人类健康与城市社会发展影响显著,如何衡量城市高温特征及其社会后果是地理学人地关系研究的新命题。将社会脆弱性分析工具应用到该命题研究中,以中国296个城市为研究对象,采集各城市日最高气温数据、社会经济统计数据和人口普查数据,建立了高温日数、高温强度、热浪频次、热浪持续时间和热浪强度等表征城市高温特征的量化指标,对1960—2016年中国主要城市高温特征进行了系统分析;基于城市高温社会脆弱性分析框架,从暴露度、敏感性和适应能力3个维度构建中国城市高温社会脆弱性评价指标体系,并开展社会脆弱性评价,划分社会脆弱性等级,分析城市社会脆弱性致脆原因。结果表明：① 中国极端高温和热浪事件的分布主要集中在南方城市,尤其是在华东和华中地区,尽管北方城市高温热浪事件较少,但高温强度较为突出。② 中国城市高温暴露度指数具有明显的空间集聚特征,而各城市的敏感性指数和适应能力指数分布较为分散。③ 中国高社会脆弱性指数城市主要集中在华东和华中大部分地区,以及西南和华北少部分地区;高、中、低社会脆弱性指数城市比例分别为25.3%、46.3%和28.4%。④ 社会敏感致脆型城市数量最多（46.9%）,其次为高温暴露致脆型（44.3%）,适应能力不足致脆型城市数量最少（8.8%）,在高社会脆弱性城市中,暴露度指数贡献度最大,中、低社会脆弱性城市中敏感性指数贡献度最大,适应能力指数对城市高温社会脆弱性的贡献度较小。本研究可在灾害-社会关系研究、城市高温特征的量化表达与高温社会脆弱性评价等方面提供借鉴和启示。     

区域人地耦合系统脆弱性及其评价指标体系

从概念界定与目标定位入手,以气候变化和系统结构要素为分析框架,建立了包括敏感性、暴露性和适应性等三类指标要素和本底脆弱性、潜在脆弱性和现实脆弱性等三个评价层次的区域脆弱性评价系统,并以南方丘陵地区为例,针对泥石流、滑坡、干旱与洪涝等区域自然灾害,构建了水土流失敏感区的人地耦合系统脆弱性评价指标体系。作者认为,区域人地耦合系统脆弱性主要是针对全球气候变化扰动下与自然灾害有关的脆弱性,敏感性与易损性是其脆弱性的本质属性,敏感性、暴露性和适应性是脆弱性的系统要素。自然灾害频率指标可以作为反映灾害空间集聚性的区位暴露性指标,现实灾害度可以提供脆弱性评价因子厘定、指标权重确定、模型建立与阈值分析的结果验证。     

区域土地生产潜力对全球气候变化的响应评价——以中国北方农牧交错带中段为例

由于气候变化的不确定性,尤其由于区域对气候变化响应评价工作直接关系到区域气候变化对策的制定和区域发展,进行针对气候变化的响应研究比气候变化的影响评价研究更具现实意义。气候变化对区域土地利用会产生一系列的影响,这种影响作用下的区域的反应-相应的变化、必要的适应性调整和适应能力-即是对气候变化的响应。以敏感度和适应能力度量的脆弱性作为衡量区域对气候变化响应的指标,增强了不同研究工作的比较性,正在日益为有关学者接受,并在全球开始研究工作。本文对应用脆弱性理论进行区域气候变化响应研究做了有益的探索。选择气候变化的时间、空间变化明显的中国北方农牧业交错带的中段作为研究案例,分别对农牧业土地生产潜力相对气候变化的敏感度和区域对气候变化的适应能力进行了定量和半定量的计算与评价,从这两个方面给出脆弱性的表述作为对研究区域土地生产潜力对全球气候变化的响应评价。     

中国综合气候变化风险区划

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。     

Climate extremes in the United States: recent research by physical geographers

This paper reports our review of research on domestic climate extremes conducted by US physical geographers over the past 15?years. Sections cover extremes in wind, precipitation, lightning, and temperature, as well as derivative climate extremes (droughts, floods, and storm surges). Themes considered include: the spatial and temporal distribution of the climate extreme; its implications for our understanding of the physical processes that produce it; the spatial and temporal distributions of the extreme’s economic and human costs; lessons for assessment, policy, and management; and scale. We conclude that most of the works reviewed inadequately address the human basis of vulnerability to climate extremes, and encourage physical geographers to work with colleagues from the other subfields of geography and the social sciences to develop the holistic understanding of vulnerability needed to effectively adapt to the more extreme climate projected under climate change.     

Climate change and multi-dimensional sustainable urbanization

Global large-scale urbanization and climate change have become indisputable scientific facts yet are unresolved issues, and are a common concern for mankind. The relationship between these two topics is unclear and it is not known how to deal appropriately at the scientific level with climate change in the process of urbanization. Further exploration of the science, management and practice, are needed to achieve global and regional sustainadevelopment. This paper first considers the basic facts concerning mass urbanization and climate change and summarizes the interactions and possible mechanisms of urbanization and climate change. Urbanization leads to the heat island effect, an uneven distribution of precipitation and extreme weather, together with a local-regional-global multi-scale superposition effect, which aggravates the consequences of global climate change. The impact of climate change on urbanization is mainly manifested in aspects such as changes of energy consumption, mortality, and the spread of infectious diseases, sea level rise, extreme weather damage to infrastructure, and water shortages. This paper also briefly reviews relevant international research programs and action coalitions and puts forward an analysis framework multi-dimensional sustainable urbanization which can adapt to and mitigate climate change, from the perspective of the four key dimensions—population, land use, economy, and society. It is imperative that we strengthen the interdisciplinary activities involving the natural and social sciences, take urbanization and other human activities into consideration of the land-atmosphere system, and explore the human-land-atmosphere coupling process. The adaptation and mitigation from the perspective of human activities, as represented by urbanization, might be the most critical and realistic way to deal with climate change.     

Policy-relevant indicators for mapping the vulnerability of urban populations to extreme heat events: A case study of Philadelphia

The recent global increase in extreme heat events linked to climate change is projected to continue. The additive effect of urban heat islands from impervious surfaces and urban heat emissions (e.g., from transportation and building cooling) exacerbates extreme heat events in urban areas, exposing dense populations to extreme heat with implications for human health. Ground- and satellite-based data on urban and suburban temperatures and vegetation over a historical period can help identify temporal and geospatial trends in heat exposure. A set of indicators has been developed to map the exposure, social sensitivity, and vulnerability of urban populations to heat wave health impacts. Guided by an Advisory Group of local planners in the pilot city of Philadelphia, localized trends of increasing urban extreme heat events using MODIS Land Surface Temperature (LST) data, confirmed with urban and non-urban temperature monitor data were identified. For the Philadelphia study area, the number of heat-event days in the urban setting has increased from approximately 4 days in 1980 to almost 12 days in 2013, while the non-urban setting has consistently experienced 5 days of heat events per year across the time period. Warmer micro-climates with limited vegetative cooling and elevated LSTs were also identified. The exposure indicator was combined with areas of high social sensitivity (e.g., low-income and elderly) to create a vulnerability indicator, showing significant overlap between highly exposed and highly sensitive populations. As a measure of the adaptive capacity of local governments to reduce the urban heat island, evidence of targeted vegetation increases or reduced localized temperatures linked to urban greening and cooling programs were sought, though none were of a scale to be identified by the 1 km satellite data utilized. The indicators have helped local decision makers to understand patterns of vulnerability, and may be used in the future to target adaptation actions and measure results (LST reduction or vegetation increase) from existing adaptation actions.     

全球变化背景下脆弱性研究进展与应用展望

基于国内外脆弱性研究文献资料的回顾,对脆弱性研究的演进过程、研究现状与进展、面临的挑战进行了梳理与分析,指出了脆弱性研究对于推动地理学人地系统研究的借鉴意义。作为当前全球环境变化及可持续性科学领域的一种新的研究视角,脆弱性研究得到了地理学以及相关学科的广泛关注,呈现出跨学科、综合集成的研究趋势,在概念体系、分析框架、评价方法等方面研究进展丰富,但尚未在学科交叉融合的基础上形成独立完善的理论与方法论体系。随着脆弱性研究越来越关注人文与自然要素综合作用下的耦合系统脆弱性过程与机制,脆弱性研究在分析人地相互作用的尺度嵌套问题、促进人地系统研究的综合集成与学科交融、增强人地系统研究的实践指导方面具有重要的应用价值。     

极端高温胁迫下中国城市脆弱性格局与影响因素

以中国280个城市市辖区为研究对象,从暴露度、敏感性、适应能力3个维度构建城市高温脆弱性评价指标体系,利用气象观测数据、人口普查数据、社会经济统计数据等,量化城市高温脆弱性指数,揭示1990、2000和2010年中国城市高温脆弱性格局,并探讨其影响因素。结果显示：1）在时间维度上,1990－2010年中国城市高温暴露度呈升高趋势,敏感性先升高后降低,而适应能力呈缓慢降低趋势;空间维度上,暴露度整体呈南高北低的集聚态势,敏感性与适应能力分布则较分散。2）1990－2000年,中国城市高温脆弱性格局变化较小,2010年中国城市高温暴露度和敏感度均升高,适应能力却有所下降,导致高脆弱性城市数量骤增,分布范围呈由南向北扩大趋势,1990、2000、2010年高脆弱性城市占比依次为24%、28%、62%。3）区域气候条件、自然环境和城市发展水平的差异是影响城市高温脆弱性的重要因素,夏季月平均气温、热岛强度对城市高温脆弱性具有显著正向影响,人均地方财政收入、夏季月平均降水量、第二产业产值占GDP比重、高程、最大风速和人均固定资产投资额对城市高温脆弱性具有显著负向影响。气温对于城市高温脆弱性正向效应远大于城市社会经济条件的负向效应,城市高温脆弱性主要受区域温度环境的影响。     

气候变化与多维度可持续城市化

全球大规模城市化和气候变化已是不争的事实,这是全人类需要共同面对和关注的突出问题。当前对于两者之间的复杂关系以及城市化进程如何科学应对气候变化并不清晰,从科学、管理到实践都需要进一步加强探究,以实现全球和区域可持续发展。本文首先给出全球大规模城市化和气候变化发生的基本事实,综述归纳城市化与气候变化的相互影响以及可能机制,城市化导致热岛效应、降水分配不均以及极端天气,并具有局地—区域—全球多尺度叠加效应,加剧了全球气候变化问题;气候变化对城市化的影响主要表现为能源消费变化、死亡率与传染病传播、海平面上升、极端天气对基础设施的破坏、水资源短缺等方面。简要梳理相关的国际研究和行动联盟,从城市化的4个关键维度：人口、土地、经济和社会视角出发,提出适应与减缓气候变化的多维度可持续城市化的分析框架。呼吁加强自然与人文学科交叉,将城市化等人类活动纳入地—气系统,探究人—地—气复杂耦合过程,从城市化为代表的人类活动角度的适应与减缓,或许是应对气候变化的最关键和最现实的路径。     

气候变化对工业经济系统的影响研究进展（英文）

全球气候变化导致全球海洋酸化、冰雪融化、气温持续升高、极端天气发生频率增多,进而对社会经济系统产生深远影响。随着气候变化的加剧,抵抗气候风险能力较强的工业领域也遭受了严重的损失。目前,工业领域的脆弱性不断加深,工业经济损失的绝对量也在不断增长,定量评估工业经济损失是制定应对气候变化政策的重要依据,通过梳理当前的研究进展,可以为工业经济的评估提供思路和方法。因此,本文对工业领域受气候变化影响的正负面效应进行概述,发现不同工业部门受到气候变化的影响略有不同,部分区域的采矿业对气温升高的响应为正向,但风暴、干旱以及降雨会破坏采矿业的正常生产经营活动;制造业大多是室内作业,抵抗极端气候的能力相对较强,部分产业反应机制复杂;建筑业的损失多集中在间接损失,通过电力成本提高等反馈;电力、热力及水的生产和供应业在遭受极端气候时会出现传输供应损失,且作为碳排放最大的行业,其减排成本短期内会影响该部门的经济增长。工业部门为了应对气候变化付出了较大的适应和减缓成本,因此通过模型量化评估工业经济的损失,有利于制定合理的政策,保证工业经济平稳有序的增长。     

城市空间形态对城市热岛效应的多尺度影响研究进展

随着全球城市化的快速发展和气候变暖及极端高温事件的加剧,城市热岛效应已成为了21世纪影响人类生存发展的重要环境问题。因此,阐明城市热岛强度时空变化特征,揭示多空间尺度下的形成机制是人文地理学和气候学研究的热点和前沿交叉科学问题。从街道峡谷微观尺度、城市街区局部尺度和城市宏观尺度全面总结和系统梳理了城市空间形态对城市热岛效应的多尺度影响和耦合机制,提出了未来通过定量表征城市热岛强度、城市空间形态的空间格局、时间演化特征及规律,构建空间关系分析模型,进而揭示城市空间形态在不同时空尺度对城市热岛强度的作用机制,为城市规划、宜居城市建设以及气候变化的响应与适应研究提供理论指导。     

The socio-spatial dynamics of extreme urban heat events: The case of heat-related deaths in Philadelphia

Heat is the number one weather-related cause of mortality in the United States; typically punctuated by extreme heat waves. This study examines the relationship between the spatial distribution of vulnerable populations, satellite-detected urban heat island (UHI) and heat-related mortality distributions during a 1993 extreme heat event in Philadelphia, PA. Geostatistical methods are used to compare spatial distributions of vulnerability and to determine concentration of mortality within surface UHI intensity levels. The results suggest the spatial distribution of urban poor is congruent with heat-related death. Additionally, deaths are concentrated in higher order surface UHI intensity levels. The findings suggest that surface UHI measures and population in poverty are important variables in spatially measuring risk from extreme heat events. Coupling surface UHI measures with socioeconomic indicators of vulnerability may enable creation of risk models with improved spatial specificity to assist public health professionals. This approach is demonstrated by developing a linear regression model of potential risk in Philadelphia for the 1993 extreme heat event.