基于生物气候指数评估加纳热相关健康风险：UTCI与Humidex的时空分析

本研究针对加纳极端高温健康风险被低估的问题，通过UTCI和Humidex生物气候指数开展全国范围的热健康风险评估。研究发现全国普遍变暖，苏丹和几内亚草原区热应激风险最高，3-4月及11:00-17:00为高风险时段。成果为制定区域性热健康预警系统提供了科学依据，对保护脆弱人群具有重要公共卫生意义。

　　

在全球气候变暖的背景下，极端高温事件日益频繁，对人类健康构成严重威胁。位于西非的加纳作为热带国家，长期面临高温高湿气候的挑战，然而该国对热相关健康风险的系统评估却相对缺乏。现有研究多依赖主观感知而非科学验证的生物气候指数，且存在地理局限性，难以全面反映全国不同农业气候区的风险分布特征。这种认知缺口使得加纳在制定有效的公共卫生干预措施时缺乏精准的科学依据。

为了填补这一空白，由加纳库马西科技大学气象与气候科学系Mary J. Adjei、Edmund I. Yamba等研究人员开展了一项开创性研究，利用两种国际公认的生物气候指数——通用热气候指数(UTCI)和湿度指数(Humidex)，对加纳全国范围内的热相关健康风险进行了全面评估。该研究近期发表在《Scientific African》期刊上，为热带地区的热健康风险管理提供了重要科学参考。

研究人员采用欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据集(ERA5)的1991-2020年每小时温度和相对湿度数据，通过气候数据操作软件进行日度和月度重采样。研究覆盖加纳全部五个农业气候区：沿海区、森林区、过渡区、几内亚草原区和苏丹草原区。主要技术方法包括：运用Mann-Kendall非参数检验和Sen斜率估计器分析气候变量长期趋势；基于Masterton和Richardson公式计算Humidex指数；利用Havenith和Fiala开发的UTCI模型评估综合热应激；通过时空分析揭示热风险的区域差异和季节模式。

温度与相对湿度趋势

研究显示，加纳所有气候区均呈现显著变暖趋势，最低温度(夜间升温)比最高温度和平均温度上升更快。森林区变暖速率最高，最高温度以每年0.0274°C的速率上升。相对湿度在几内亚、苏丹和森林区呈下降趋势，而沿海区则呈现上升趋势。这种温湿度变化组合表明热应激正在加剧，夜间升温尤其令人担忧，因为它减少了人体从白天高温中恢复的机会。

Humidex与UTCI的时空变化

空间分析表明，11月至5月期间Humidex值最高，2-4月达到极端水平。苏丹草原区风险最高，Humidex值可达40.5°C，其次为几内亚草原区、森林区，沿海区风险最低。UTCI分析揭示了类似的季节模式，但在旱季(12-2月)呈现南高北低的分布特征，3-6月则转为北高南低格局。3-5月全国UTCI值达到峰值，苏丹和几内亚草原区极端温度达34°C。

年度趋势分析

1991-2020年间，所有气候区的Humidex和UTCI均呈现显著上升趋势。苏丹草原区Humidex以每年0.0333°C的速率增长，森林区UTCI以每年0.0260°C的速率上升，增幅最为显著。这种趋势表明加纳正从适度热不适向严重热应激状态转变，即使传统上较凉爽的地区也面临日益增长的热健康风险。

小时尺度变化

分析显示，热应激呈现明显的日变化规律：清晨6时值最低，下午3时左右达到峰值，随后逐渐下降。2-5月期间，苏丹和几内亚草原区Humidex全天维持在30°C以上，峰值时段(12-18时)可达43°C。沿海地区日变化相对平缓，温度在27-31°C之间波动。UTCI值在11-17时之间最为严重，苏丹和几内亚草原区在2-5月间可达35-45°C。

研究结论强调，加纳正面临日益加剧的热健康风险，其中苏丹和几内亚草原区风险最高，3-4月及每日11:00-17:00为最关键的高风险时段。讨论部分指出，这种升温趋势与土地利用变化、城市化进程和植被减少密切相关，特别是夜间升温加剧了人体热应激的累积效应。湿度变化与健康风险的关系较为复杂——在大多数地区湿度下降加剧了蒸发冷却需求，可能导致脱水风险增加；而沿海地区温湿度同步上升则会削弱汗液蒸发效率， impairing thermoregulation。

该研究的重要意义在于首次为加纳提供了全国尺度的热健康风险评估科学依据，填补了基于生物气候指数的客观评估空白。研究成果可直接支持公共卫生政策的制定，包括区域特异性热健康预警系统开发、 occupational health guidelines建立以及 climate-resilient cooling infrastructure规划。特别是对户外劳动者、老年人和慢性病患者等脆弱人群的保护提供了精准的时空指引。研究揭示的昼夜和季节性风险模式为制定适应性工作休息制度、 shading infrastructure建设和公众健康教育提供了关键科学依据，对增强加纳及类似气候区国家的公共卫生韧性具有重要实践价值。