印度北方邦戈勒克普尔热脆弱区的地理空间评估：一种多准则地理信息系统与层次分析法方法

《Sustainable Cities and Society》：Geospatial assessment of heat vulnerability zones in Gorakhpur, Uttar Pradesh, India: a multi-criteria geographic information system and analytic hierarchy process approach

　　**摘要要点：**- 高和很高脆弱性覆盖了有效热脆弱性指数区域的43.63%。- 地表温度、归一化建筑指数和人口密度获得了最高的层次分析法权重。- 较高的脆弱性主要集中在戈拉克布尔的北部和东部。- 留一法得出的热脆弱性指数面与主要热脆弱性指数保持强相关性。- 全局莫兰指数和局部空间关联指数揭示了热脆弱性指数的显著空间聚类特征。**引言**极端高温已成为本十年中最具破坏性且加剧最快的气候灾害之一。世界气象组织确认，2015至2025年是有记录以来最暖的十一年，其中2025年位列全球第二或第三暖年，比1850至1900年工业化前平均水平高出约1.43°C。包括高温、洪水和野火在内的极端天气事件频率和严重程度也在增加，造成巨大的社会经济破坏。与突发性灾害不同，极端高温发展较为缓慢，但可产生严重的健康后果；仅2023年就有约178,486例超额死亡归因于高温，其中超过一半与人为气候变化有关。印度正处于这一全球趋势之中。2024年是印度有记录以来最热的一年，该国经历了自2010年以来持续时间最长的高温期。多个邦连续多日记录到超过40°C的气温，全国报告的热射病病例超过44,000例。此外，印度超过一半的区也被评估为面临高或很高的高温风险，尽管与高温相关的死亡估计仍存在相当大的不确定性。尽管如此，该国的高温行动计划仍不均衡。一项对印度各城市、区和邦高温行动计划的系统综述发现，几乎所有计划都难以识别和针对脆弱群体，仅有两个计划明确进行了脆弱性评估。一项针对八座城市级高温行动计划与世卫组织核心要素的基准研究同样发现，大多数计划在机构协调方面存在不足，仅少数资源较好的城市展现出较强的整合性。在北印度这一国家背景下占据重要地位。其人口密度高、夏季气温极端、农业用地广阔以及城市快速增长的组合，造成了相当大的高温暴露。然而，针对戈拉克布尔的气候研究主要集中在洪水、内涝及相关疾病暴发上，而非高温。这使得对区内高温脆弱性如何变化的认识十分有限，尤其是在主要城区之外的地区。近期的热脆弱性研究表明，指标选择、权重方法、空间尺度和时间设计都会对脆弱性模式产生重大影响。基于地表温度、植被和人口密度的等权重复合Z得分方法被用于评估阿加塔拉的高温胁迫脆弱性，提供了高温暴露空间变化的相对简单表征。相比之下，基于层次分析法的方法纳入了环境和医疗相关指标，并使用成对比较来反映各因素相对重要性的差异。家庭层面的证据进一步表明，高温脆弱性超越了物理暴露范畴，还受到敏感性和适应能力的共同影响，强调了社会经济因素和获取性因素的重要性。这些研究共同凸显了考虑多維脆弱性的重要性，并说明了指标选择、权重和分析尺度的差异如何塑造空间脆弱性的表征。时间维度在近期热脆弱性研究中也受到越来越多的关注。一项针对乔图格拉姆的高温脆弱性评估比较了2011年和2024年之间的环境、人口和社会经济状况，展示了考察脆弱性随时间变化的价值。近期的方法学综述同样强调了遥感、多传感器观测以及环境和经济社会指标整合在空间化高温健康评估中的日益广泛的应用。然而，这些方法在空间尺度、指标组成、权重策略和时间覆盖方面存在显著差异。印度的高温脆弱性研究也主要集中在主要大都市，对戈拉克布尔等区的关注相对有限。这一点很重要，因为戈拉克布尔既包括密集建成区，也包含农业用地、植被和地表水廊道，同时在人口集中度和医疗可及性方面存在相当大的空间差异。因此，仅关注城市热特征的框架可能会忽略暴露、敏感性和适应能力方面的重要差异。尽管先前的研究已经证明了地表温度、植被、建成密度及其他环境指标的相关性，但将热状况与人口分布和医疗可及性相结合的、具有空间明确性的区级评估仍然有限。鉴于以上背景，本研究利用八个参数，为戈拉克布尔开发了一个具有空间明确性的热脆弱性指数：地表温度、归一化建筑指数、归一化植被指数、地表反照率、土地利用与土地覆盖、人口密度、距水体距离和距医疗设施距离。该框架将空间详细的地面遥感指标与人口和医疗可及性变量相结合，并通过基于地理信息系统的层次分析法进行整合，使所选参数的相对重要性能够纳入综合指数。与主要基于等权重、纯城市热特征或多年度时间比较的方法不同，本研究关注基于2025年4月24日观测数据的空间变化。该方法识别出高温度暴露、热敏感地表条件、人口集中以及自然降温与医疗服务获取有限的区域重叠之处。其评估结果为识别较高高温脆弱性区域并支持戈拉克布尔有针对性的高温风险规划提供了空间依据。**各节摘要****研究区域**戈拉克布尔区位于印度北方邦东部，介于北纬26°27′36"至27°09′00"、东经83°03′00"至83°46′30"之间。该区面积约3,329平方公里，平均海拔78米，人口约450万。气候方面，戈拉克布尔处于半湿润亚热带区，在4月至6月的季风前期间经历高温，日最高气温可超过**输入参数的空间分布**戈拉克布尔区八个输入参数的空间分布基于2025年4月24日的卫星获取数据和相关空间数据集，如图3所示。戈拉克布尔区地表温度范围在27.52°C至59.99°C之间，全区均值为47.24°C（标准差=3.19°C）。剔除25至60°C范围之外的极端值后，地表温度栅格利用基于……的詹克斯自然断点法划分为五个脆弱性等级。**讨论**本研究通过地理信息系统层次分析法框架整合了八个生物物理和社会基础设施参数，为戈拉克布尔区开发了一个具有空间明确性的热脆弱性指数。总体而言，在2025年4月24日的评估中，高和很高脆弱性区域合计占有效热脆弱性指数分析总面积的43.63%。较高的脆弱性在区内北部和东部地区尤为突出，在中央和……地区也有额外的高和很高脆弱性斑块。**结论**本研究通过地理信息系统层次分析法框架整合了八个生物物理和社会基础设施参数，为戈拉克布尔区开发了一个具有空间明确性的热脆弱性指数。在2025年4月24日的评估中，高和很高脆弱性区域合计占有效热脆弱性指数分析总面积的43.63%。坎皮尔甘杰、巴塔特、奇尔加万和萨达尔纳加尔等地区观察到相当规模的高和很高脆弱性区域，反映了热脆弱性指数中所纳入指标的综合影响。**资助声明**本研究由印度医学研究理事会项目支持（项目编号：IIRPSG-2024-01-01285）。**作者贡献声明**Vinoth Rajendran：初稿撰写、验证、监督、资源、项目管理、调查研究、正式分析、概念构思。Subhojit Let：审阅与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件、方法论、正式分析、数据整理。Sridevi Gnanasekaran：初稿撰写、验证、概念构思。Vinothini Jayaraj：正式分析、概念构思。Geetha Mohan：验证、调查研究。U. Venkatesh：**利益冲突声明**作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争经济利益或个人关系。**致谢**作者感谢印度医学研究理事会在项目编号IIRPSG-2024-01-01285下提供的资金支持。