按年龄和地理位置分层的东京都地区因城市热岛效应导致的预计温度相关死亡率

《Environment International》：Projected temperature-related mortality attributable to the urban heat island effect in the Tokyo Metropolitan Area stratified by age and geographical location

高温相关死亡率显著上升，低温相关死亡率下降，老龄化加剧高温风险，城市核心区影响更甚，需针对性适应策略。

　　在城市化进程不断加快的背景下，城市热岛效应（Urban Heat Island Effect, UHI）已成为影响公众健康的重要因素。随着全球气候变暖的加剧，UHI效应不仅放大了城市的热暴露，还减少了寒冷相关的健康风险，进而改变了温度相关健康风险的分布。这一现象在东京都市圈（Tokyo Metropolitan Area, TMA）尤为显著，因为该地区不仅拥有极高的城市密度，还面临着快速的人口老龄化趋势。本文通过结合气候预测与不同的人口发展情景，评估了未来UHI对TMA地区健康风险的影响，揭示了其在高排放情景下可能带来的严重后果，并提出了针对性的适应策略。

### 城市热岛效应的加剧与健康风险的演变

城市热岛效应是指城市地区的气温普遍高于其周边乡村区域的现象，这一效应主要由城市中大量不透水表面、缺乏植被以及人类活动产生的热量积累等因素引起。在TMA地区，这种现象在过去的十年中已经显著影响了温度相关健康风险的分布。根据研究数据，TMA地区的平均气温在2010年至2019年间达到了16.1°C，比非城市区域的15.4°C高出约0.7°C。这种温度差异不仅在整体上加剧了热相关死亡率，还在城市内部不同区域之间形成了更为复杂的健康风险格局。

随着全球气候变暖的持续，UHI效应的强度预计将进一步增加。特别是在高排放情景（SSP5-RCP8.5）下，到2090年代，TMA城市地区的平均气温将上升至20.5°C，而非城市区域则将达到19.8°C，这表明UHI效应在高排放情景下可能达到约0.65°C的温差。相比之下，在低排放情景（SSP1-RCP2.6）下，城市与非城市区域的温差变化较小，仅为0.636°C左右。这一结果表明，即使在较低排放情景下，UHI效应仍可能对健康产生显著影响。

在人口结构方面，TMA地区的老龄化趋势也对健康风险产生了深远影响。根据预测，到2070年，TMA中65岁及以上的人口比例将从23.5%上升至超过40%。这一变化意味着，随着老年人口比例的增加，UHI对热相关死亡率的贡献也将进一步扩大。例如，在2010年代，TMA城市地区热相关死亡人数为4,100人，而到2090年代，这一数字预计将上升至11,270人。与此同时，寒冷相关死亡人数则预计从17,454人减少至12,655人。这表明，尽管UHI效应会加剧热相关健康风险，但也会在一定程度上减轻寒冷相关风险，这种复杂的相互作用需要在适应策略中加以考虑。

### 城市内部差异与健康风险的空间分布

研究还发现，UHI对健康风险的影响在城市内部存在显著的空间差异。在高排放情景下，城市中心区域的热相关死亡率增长速度明显高于外围区域。这一趋势可能与城市密度、地理位置以及局部气候条件密切相关。例如，TMA地区的沿海城市区域由于缺乏足够的绿地和水资源，其UHI效应可能更为严重，而内陆城市则可能因植被覆盖较多而受到一定程度的缓解。然而，随着城市化进程的推进，人口向城市核心区域集中，这种趋势可能会进一步加剧UHI效应。

在TMA地区，城市核心区域的热相关死亡率预计将显著上升，而寒冷相关死亡率则会因气温升高而减少。这种变化在年轻群体（<65岁）和老年群体（≥65岁）之间也有所不同。虽然年轻群体的热相关死亡率相对较低，但其绝对值仍不可忽视，尤其是在夏季高温天气下，从事户外工作或运动的年轻人口可能面临更高的健康风险。而对于老年群体，由于其身体机能下降，对极端高温的适应能力较弱，因此热相关死亡率的上升将更加显著。这一发现强调了在制定适应策略时，必须考虑不同年龄群体的差异性。

此外，研究还发现，UHI对寒冷相关死亡率的缓解作用在城市内部并不均匀。在沿海地区，由于城市热岛效应的影响，冬季的平均气温可能比内陆地区更高，因此寒冷相关死亡率的减少幅度也更为显著。然而，在内陆地区，由于气温变化较小，寒冷相关死亡率的减少幅度相对有限。这一现象表明，不同地理位置的城市区域在应对UHI效应带来的健康风险时，可能需要采取不同的措施。

### 人口变化与健康风险的交互作用

人口结构的变化也是影响UHI相关健康风险的重要因素。在TMA地区，随着年轻人口比例的下降和老年群体的增加，UHI对健康风险的影响可能变得更加复杂。一方面，人口老龄化会使得老年群体在热相关健康风险中的占比显著上升；另一方面，随着城市扩张和人口向城市核心区域的集中，UHI效应的强度也可能会增加。这种双重趋势将导致热相关死亡率的进一步上升，同时也会使得寒冷相关死亡率的下降幅度相对较小。

研究还发现，在低排放情景下，虽然UHI效应的强度变化不大，但人口结构的变化仍然会对健康风险产生重要影响。例如，在SSP1-RCP2.6情景下，尽管城市与非城市区域的温差变化较小，但人口老龄化仍会导致热相关死亡率的上升。这表明，即使在较为温和的气候情景下，人口结构的变化也会对健康风险产生显著影响。

### 适应策略与未来展望

为了应对UHI效应带来的健康风险，研究提出了一系列适应策略。这些策略包括增加城市绿化、推广绿色屋顶、改善建筑隔热性能、建立公共冷却设施等。此外，还建议加强老年人群体的健康防护措施，如提供更多的医疗资源、开展健康教育活动等。这些措施的实施将有助于缓解UHI效应对健康的影响，特别是在城市核心区域和老龄化严重的地区。

然而，当前的适应策略在某些方面仍存在不足。例如，许多现有的政策并未充分考虑老年群体的特殊需求，也没有充分关注城市内部不同区域之间的差异。因此，未来的适应策略需要更加精细化，针对不同年龄群体和不同地理位置采取差异化的措施。这不仅有助于提高适应效果，还能减少不必要的资源浪费。

### 未来研究方向与挑战

尽管本研究提供了重要的数据支持，但仍存在一些局限性。首先，使用的AMGSD和CCSGSD数据是基于统计插值和降尺度的，未能完全反映城市微气候的复杂性。因此，在未来的研究中，需要进一步引入高分辨率的城市气候模型，以更准确地模拟UHI效应的强度和空间分布。其次，研究假设UHI效应的强度在未来的气候情景下保持不变，这可能低估了城市扩张和土地利用变化对UHI效应的影响。因此，在未来的适应策略中，需要充分考虑这些潜在的变化。

此外，研究还指出，UHI效应与人口老龄化之间的相互作用可能尚未被完全揭示。例如，随着老年人口比例的增加，他们对极端高温的敏感性可能会进一步上升，而这一趋势在现有研究中尚未得到充分探讨。因此，未来的研究需要更加关注这一方面，以提供更全面的健康风险评估。

### 结论

综上所述，UHI效应在TMA地区的健康影响正在随着气候变暖和人口老龄化的加剧而变得更加显著。研究发现，到2090年代，热相关死亡率可能从4,100人上升至11,270人，而寒冷相关死亡率则可能从17,454人下降至12,655人。这一趋势表明，UHI效应不仅会加剧热相关健康风险，还可能在一定程度上减轻寒冷相关风险，但整体上仍会对公共卫生系统构成重大挑战。

为了应对这一挑战，需要制定更加精准的适应策略，考虑不同年龄群体和城市区域的差异性。同时，还需要进一步完善气候预测模型，以更准确地评估UHI效应的未来变化趋势。此外，加强公众健康意识、改善城市基础设施、推动绿色城市建设等措施，也将有助于减轻UHI效应对健康的影响。通过这些努力，可以有效降低未来UHI效应带来的健康风险，保障城市居民的健康安全。