利用城市气候-流行病学模型评估室内过热导致中暑死亡的缓解情景

《Sustainable Cities and Society》：Assessment of mitigation scenarios for heatstroke mortality due to indoor overheating using urban climate–epidemiological models

　　整合城市气候与健康模型评估夜间室内中暑风险- 墙面绿化和凉屋顶是降低室内中暑风险的有效措施。- 墙面绿化可将夜间室内温度降低最高1.5°C。- 在最大效果情形下，墙面绿化可将室内中暑死亡风险降低58%。- 结合墙面绿化和凉屋顶可将死亡风险降低最高71%。- 建筑立面改造可保护脆弱人群免受夜间过热的侵害。## 引言极端热浪在全球范围内造成大量中暑发病率和死亡率。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6），在SSP5-8.5（最坏情况）情景下，全球平均温度预计在2041年至2060年间相较于1850年至1900年的工业化前基线水平上升2.4°C（IPCC，2023）。与此同时，全球65岁及以上人口比例预计将从2020年的9.4%增加到2060年的18.7%（联合国，《世界人口展望》，2022），这将显著增加对高温脆弱且中暑风险更高的人群比例。到21世纪末（2081年至2100年），如果没有采取热适应措施，日本65岁以下人群的中暑死亡率预计将比1995年至2014年增加4.26倍，65岁及以上人群增加3.63倍（Oka等，2025）。到2100年，65岁以下人群因热相关急救转运量预计将超过2000年水平的三倍，65岁及以上人群超过六倍（Fujimoto和Nishiura，2022）。因此，保护老年人免受热相关疾病侵害是个体、社会乃至全球层面的关键挑战。城市居民因城市热岛（UHI）效应而面临更高的中暑风险，该效应由人工表面和人为热排放所驱动（Tong等，2021；Alexandra和Philip，2025）。对热缓解策略效果的估计表明，多种干预措施可以在减少热相关健康负担的同时，为健康和福祉带来更广泛的好处（Heaviside等，2017）。例如，Herath等（2021）通过改变城市表面参数，包括植被类型、建筑覆盖比、建筑高度、绿色屋顶和凉屋顶，发现屋顶改造可以有效降低澳大利亚墨尔本城区的室外气温，降幅超过1°C。分析性方法，包括统计建模、气象模拟和机器学习，已被广泛用于评估降低中暑发病率和死亡率的策略（例如Vargo等，2016；Liu等，2020；Kim等，2025；Ohashi等，2025；Phung等，2025）。Foroutan等（2025）使用可解释人工智能（AI）确定了热相关疾病的关键决定因素，而Wang和Liu（2026）提出了季节性自适应机器学习方法来减少热暴露中的不平等现象。这些研究强调了整合多面向数据对于准确评估风险的重要性。近期研究还量化了特定热缓解策略在降低中暑死亡率和发病率方面的效果。Wu等（2025）估计了绿化程度增加对全球热相关死亡率的影响，并报告称植被指数（EVI）增加10%至30%可以降低全球人口加权平均温暖季节温度，并防止0.86万至1.16万例热相关死亡。在城市尺度上，Macintyre等（2021）表明凉屋顶减少了英国城市地区夏季热相关死亡率，在更温暖的未来气候下可能特别有效。Santamouris等（2020）使用澳大利亚悉尼的健康数据和中尺度气象模型，评估了八种缓解情景，包括增加反照率、增植树木、增强蒸散发、绿色屋顶以及这些措施的组合。结合增植树木、增加蒸散发和绿色屋顶的组合情景将超额死亡率降低了最多每10万人1.39例。类似地，中尺度数值模拟表明，在英国城市地区广泛实施凉屋顶可将热浪期间平均UHI强度降低23%，将UHI归因的热相关死亡率降低25%（Macintyre和Heaviside，2019）。然而，热浪期间大多数与热相关的死亡发生在私人住宅内（Fouillet等，2006；Wheeler等，2013），人们在室内度过大部分时间，老年人尤其如此，且可能不使用空调（Hampo等，2024）。几项研究进一步报告称，极端夜间高温——大多数人此时留在室内——与白天高温相比，死亡率风险更高（Royé等，2021；Kim等，2023）。尽管室内环境是危险热暴露的主要来源，但大多数热健康研究并未明确纳入有害的室内温度，而是从人群水平评估风险（O'Lenick等，2020）。近期研究还指出热浪期间室内过热问题及其未来可能加剧的可能性（例如Thapa和Zaki，2024；Morales等，2025；Chen等，2026）。多个城市的实地研究显示，在夏季夜间，实际住宅内的温度可能超过室外温度（Pathan等，2017；Zuurbier等，2021）。尽管这些研究大幅增进了对室外热暴露及相关社会脆弱性的理解（Wang和Liu，2026），但在直接量化建筑尺度物理适应措施——特别是城市建筑改造——如何影响室内热安全和随后的中暑死亡风险（HMR）方面仍存在关键空白（Hampo等，2024）。由于老年人中暑死亡中有很大一部分发生在室内，特别是在夜间，研究必须弥合建筑整合型城市气候建模（Kwok等，2022；Li等，2024；Azargoshasbi和Minet，2025）与流行病学证据（Sahani等，2022；Ho等，2025；Huang等，2025）之间的差距。前者主要研究热舒适度变化而不评估热相关死亡风险，后者则依赖于环境室外温度。因此，特定建筑尺度适应措施对脆弱人群室内过热的具体影响仍知之甚少。因此，本研究通过整合城市气候模型与流行病学模型，定量评估了基于建筑的物理适应情景是否能够缓解室内过热并降低室内中暑风险。研究结果对公共卫生、城市规划、建筑学及城市气候学具有重要启示意义。## 各节摘要### 研究区域东京的23个特别区是日本人口密度最高的地区。其名称和位置分别见表1和图1。这些区（以下简称东京）总人口约980万，占日本总人口的12%。这一庞大的城市人口为统计分析提供了坚实基础。图2展示了各区三种主要建筑类型的入住率：木质独栋住宅（HO）、防火公寓楼### 模型输出评估为验证模型，在大田区（图1中标注为"11"）的HO建筑中测量了室内热环境条件，居民通常夜间留宿于此。在五栋非空调住宅的地面层和一层测量数据中，排除了17栋因主动使用空调、数据不完整或无法解释的突然温度波动的房屋数据，然后对剩余数据取平均。模拟的室内温度和WBGT与观测结果吻合良好（图7）。然而，地面层IT### 结论本研究开发并应用了一种将城市气候模型（WRF-CM-BEM）与流行病学模型（病例时间序列设计）相结合的新型分析框架，定量评估了东京23个特别区在室内过热相关的HMR方面城市尺度气候适应策略的效果。基于对2018年热浪的分析，主要结论如下：- 在评估的四种适应情景中，WGR和CRF方案是最有效的策略### 未引用参考文献Huang等，2025### CRediT作者贡献声明**Ohashi Yukitaka：** 写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，项目管理，方法学，调查研究，资金获取，形式化分析，数据管理，概念化。**Nakajima Ko：** 资源提供，形式化分析，数据管理。**Takane Yuya：** 资源提供，资金获取，数据管理。**Ihara Tomohiko：** 调查研究，数据管理。**Nishihara Sawako：** 验证，数据管理。**Kikegawa Yukihiro：** 验证，数据管理。## 利益冲突声明作者声明不存在已知的财务利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。## 致谢作者感谢东京电力控股株式会社的Dr. Kazuki Yamaguchi对本研究提供的建议。死亡数据通过正式程序从日本厚生劳动省获取。资金由**日本学术振兴会**（资助编号：20H03949；26K03150；26K03155）及**环境研究和技术开发基金**（JPMEERF20231007、JPMEERF25S12433）通过环境省环境保全部提供。Yukitaka Ohashi | Ko Nakajima | Yuya Takane | Tomohiko Ihara | Sawako Nishihara | Yukihiro Kikegawa