英国伦敦哈克尼区社会脆弱性与极端高温空间共定位揭示的复合城市热风险研究

本研究针对气候变化下城市热浪加剧导致的健康风险，通过主成分分析(PCA)构建热脆弱性指数(HVI)，结合2022年英国热浪期间气温建模数据，首次在哈克尼区输出区域(OA)尺度揭示社会脆弱性与高温灾害的空间耦合规律，为精准制定热健康干预策略提供科学依据。

　　

随着全球气候变化加剧，热浪已成为威胁人类健康的"沉默杀手"。2022年英国创纪录的40°C高温导致近3000例超额死亡，凸显城市热风险研究的紧迫性。伦敦作为典型的寒冷气候城市，其建筑设计与基础设施难以应对日益频繁的极端高温事件，而城市热岛效应(UHI)更使得城区温度显著高于周边地区。尤其值得关注的是，热浪的健康影响存在显著空间异质性——老年人、低收入群体和残障人士等脆弱人群往往集中在特定区域，形成"热风险热点"。

为破解这一难题，Emma Roberts团队在《Sustainable Cities and Society》发表研究，首次在伦敦哈克尼区(面积19km²，28万居民)开展精细尺度的热风险评估。研究创新性地将2021年人口普查数据与Landsat 8卫星遥感数据融合，通过主成分分析(PCA)构建包含15项指标的热脆弱性指数(HVI)，并耦合表面城市能量与水交换模型(SUEWS)模拟的2022年热浪期间气温数据，在输出区域(OA，795个统计单元)尺度揭示社会脆弱性与高温灾害的空间耦合规律。

关键技术方法包括：(1)基于Bartlett球形检验和KMO检验验证PCA适用性；(2)采用Varimax旋转提高主成分解释性；(3)运用Getis-Ord Gi*热点分析识别空间聚类；(4)使用SUEWS模型模拟2m高度气温(T₂)，网格分辨率700m；(5)通过Kendall's Tau检验评估HVI与温度相关性。数据源涵盖英国国家统计局2021年人口普查数据和2022年8月8日Landsat 8影像(空间分辨率30m，云量0.1%)。

3.1. 主成分分析生成三个衍生组分

PCA将15个原始变量降维为3个主成分(PC1"年龄与教育效应"、PC2"年龄与能力效应"、PC3"密度与住房效应")，累计解释方差65.26%。值得注意的是，绿色空间覆盖率(NDVI)对各主成分贡献度最低，暗示植被分布与社会经济因素无显著关联。

3.2. HVI评分呈现空间变异

HVI评分(0-10分)呈正态分布，均值4.93。空间格局显示：南部/西部靠近伦敦市中心区域脆弱性较高，北部/东部相对较低。地理面积较小的OA(通常人口密度更高)普遍得分较高，验证了密集建成环境对热风险的放大效应。

3.3. 高低HVI评分簇群显著

热点分析(p<0.05)识别出南部显著热区与东北部冷区，但中心区域呈现混合格局。这种聚类模式与伦敦城市扩张历史和社会经济空间分异高度吻合，部分区域形成"脆弱性-高温"双重压力区。

3.4. HVI与2022热浪气温空间耦合

2022年7月热浪期间(10-25日)，研究区平均气温21.74°C(范围20.37-22.84°C)。空间叠加分析显示西南部同时具备高HVI评分(≥7)与高温(≥22°C)特征，Kendall's Tau检验证实两者弱正相关(τ=0.1943, p<0.05)，揭示典型的复合风险区域。

这项研究开创性地在行政区尺度构建了开放数据驱动的热风险评估框架，其方法论创新体现在三个方面：首先，采用2021年最新人口数据(而非常用的2011年数据)准确反映后疫情时代的社会经济格局；其次，将分析单元从常见的低层超级输出区(LSOA)细化至输出区域(OA)，空间分辨率提升4-8倍；第三，首次将历史热浪建模数据与社会脆弱性指数空间关联，突破传统HVI研究仅关注静态脆弱性的局限。

研究结果对城市规划具有直接指导价值：南部Stamford Hill等热点区域应优先部署降温设施(如喷雾站、遮阳廊道)，而北部Lea Valley等"高温度-低脆弱性"区域则需防范未来人口结构变化带来的风险升级。作者建议后续研究应整合建筑过热特性数据、室内温度监测及医疗急救记录，以提升HVI的预测效能。随着全球城市持续面临气候挑战，这种"社会-环境"双维度的风险评估范式，为制定精准化、空间显式的热适应策略提供了重要科学基础。