2000–2025 年人口老龄化重塑中国老年人极端制冷需求压力的增长模式与归因

《Sustainable Cities and Society》:Population aging reshapes the growth pattern and attribution of elderly extreme cooling-demand pressure in China, 2000–2025

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月26日 来源:Sustainable Cities and Society 13.3

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   摘要人口老龄化正在通过增加对极端高温期间制冷需求更高的热脆弱老年人口数量,从而重塑制冷需求压力。然而,中国老年极端制冷需求压力(EECD)的时空演变及归因仍缺乏量化研究。我们开发了一个 EECD 指标,整合极端制冷度日(CDD)、人口规模和老年人口比例,以评估 2000–20

  

摘要

人口老龄化正在通过增加对极端高温期间制冷需求更高的热脆弱老年人口数量,从而重塑制冷需求压力。然而,中国老年极端制冷需求压力(EECD)的时空演变及归因仍缺乏量化研究。我们开发了一个 EECD 指标,整合极端制冷度日(CDD)、人口规模和老年人口比例,以评估 2000–2025 年期间的趋势、空间集中度和特定因素的贡献。EECD 显著增加,城市、农村和所有站点的趋势分别为 1.24、0.07 和 0.36 × 105 人·°C·天·十年?1。这种增长在空间上是不均匀的:在网格尺度上,EECD > 1 × 104 人·°C·天的份额从 21.74% 扩大到 26.15%,高 EECD 和大幅增长均集中在华东地区。城市站点表现出显著增长,其中 91.30% 的站点增加了 > 1 × 104 人·°C·天,上海、天津、北京、金华、西安和常熟等站点的近期 EECD 和 EECD 增长量均位居全国前十。加性 LMDI 分解显示,在 EECD 增加的站点中,老龄化带来的平均贡献最大,而在排除老龄化的“高温 - 人口”基准中,人口带来的平均贡献最大。在空间上,老龄化主导的城市站点主要集中在东北,而人口主导的城市站点主要集中在东南。这些差异意味着评估优先级不同:东部城市 EECD 热点地区需要详细评估关注老龄化的制冷准备;当前 EECD 较低但老龄化迅速的地区需要更早进行监测,并将与老龄化相关的制冷需求纳入住房、社区服务和社区适应规划。

引言

老年人被广泛认为是极易受极端高温影响的人群之一(Weinberger et al., 2021; Falchetta et al., 2024; Lee and Vicedo-Cabrera, 2026)。老龄化与体温调节能力下降以及慢性疾病(特别是心脑血管疾病)患病率升高有关(Cleland et al., 2023; Foster et al., 2024),这可能会加剧对高温极端情况的敏感性,并增加可靠制冷对于维持安全的室内热环境的重要性(Teyton et al., 2022; Zhou et al., 2025)。因此,人口老龄化不仅代表一种人口结构转变(Yang et al., 2022),也是一个可能重塑制冷需求压力和能源相关制冷需求空间分布的过程,这对峰值负荷准备具有启示意义。
制冷度日(CDD)被广泛用作基于温度的制冷需求压力代理指标(Miranda et al., 2023; Jiang and Wei, 2024)。通过量化超过参考阈值的温度情况,CDD 已被广泛应用于电力需求(Guo et al., 2025)、建筑能耗(Verichev et al., 2023)和能源相关适应规划(Tomrukcu and Ashrafian, 2024)的研究中。最近的研究强调了极端高温的重要性,因为短期的异常高温会导致电力负荷峰值(Sigauke and Nemukula, 2020),挑战供应可靠性(Shen et al., 2024),并增加家庭制冷需求(Barreca et al., 2022)。对于老年人而言,这种短时间极端情况尤其具有影响,因为保护性制冷需求和系统级峰值负荷压力可能同时加剧(Jay et al., 2021)。与季节性或年平均 CDD 相比,极端 CDD 指标能更好地捕捉严重高温期间短时间内的制冷压力,此时峰值负荷和保护性制冷需求最为迫切(Siau et al., 2026)。
然而,极端高温期间的制冷需求不仅受高温强度(Larsen et al., 2020)影响,还受需要制冷的种群规模和人口构成影响(Chen et al., 2025)。同时,老年人的制冷需求在社会和空间背景下各不相同(Vasconcelos et al., 2024; Wrotek et al., 2025),变暖可能会进一步加剧制冷需求压力的空间差异(Alizadeh et al., 2022)。因此,老年人制冷需求压力的增加可能通过三种途径产生:更强烈的极端高温、人口变化或老年人口比例上升。如果不分离这些途径,观察到的增加可能主要归因于高温加剧或人口集中,而与人口老龄化相关的独特贡献仍然被掩盖。因此,需要一个更清晰的分析框架来区分高温强度、人口规模和人口老龄化对老年人制冷需求压力的贡献。
中国为考察这些相互作用过程提供了关键场景,因为高温加剧、人口老龄化、城市化(Ren and Zhou, 2014)和制冷能源挑战正在同时发生。作为一个气候多样的大国,中国包含大片受夏季强烈高温影响的地区(Zhang et al., 2023),而快速城市化和高人口密度使制冷需求压力集中在主要城市群(Jiang et al., 2020; He et al., 2022)。最近的国家尺度研究也记录了中国人口暴露于极端高温的情况日益增加,强调了考察这种暴露如何与人口老龄化和制冷需求压力相交的重要性(Yang et al., 2021; Jia et al., 2024; Wang et al., 2024; Zhang et al., 2024; Zhou et al., 2025)。
同时,中国正经历加速的人口老龄化(Chen et al., 2022),增加了在极端高温期间可能需要可靠制冷的老年人的规模和份额(Xi et al., 2024; Yao et al., 2025)。这些过程本质上具有空间性:热环境在不同地区间存在差异(Manoli et al., 2019),人口分布不均,人口老龄化(Jarzebski et al., 2021)在空间上也可能展开不均。极端制冷条件、人口分布和老龄化之间的空间不匹配提出了一个问题:老年人制冷需求压力的增加主要是由高温加剧、人口变化还是人口老龄化驱动的。澄清这个问题对于确定这种压力在何处加剧以及支持关注老龄化的制冷准备至关重要。
尽管对极端高温、制冷需求和能源适应的兴趣日益增加,但在极端高温下的制冷需求压力评估中,人口老龄化的作用受到的关注相对较少。现有研究已广泛考察了老年人的高温暴露、高温健康风险和热脆弱性(Choi et al., 2023; de Schrijver et al., 2023; Kohon et al., 2024; Zhou et al., 2024; Healy et al., 2026)。然而,从制冷需求和归因角度来看,仍有三个缺口未得到充分解决。首先,人口老龄化对潜在制冷需求压力的规模和相对贡献尚未得到充分量化。其次,明确纳入人口老龄化如何改变相对于常规高温 - 人口框架的制冷需求压力归因结构仍不清楚。第三,关于老年人制冷需求压力的空间演变证据有限,特别是增长方面的城乡差异以及压力较高地点的集中情况。
为填补这些空白,本研究将老年极端制冷需求压力(EECD)概念化为一种基于 CDD 的老年人潜在制冷需求压力指标,整合极端 CDD 强度、人口规模和老年人口比例。EECD 侧重于能源相关的潜在制冷需求压力,而非实际电力消耗、室内热条件或制冷获取,从而补充了现有的热风险、热暴露和热健康指标。它还使得能够明确量化 EECD 增长中的人口老龄化组成部分。在此基础上,我们开发了一个空间显式框架,以表征中国 2000 年至 2025 年 EECD 的时空演变,并将其在网格和站点尺度上的变化分解为极端 CDD、人口和老龄化的贡献。
因此,本研究解决了三个问题:EECD 在中国各地的时空演变情况;其增长在城乡之间是否存在差异以及高 EECD 集中在何处;以及极端 CDD、人口和老龄化如何贡献于这些变化。我们进一步将 EECD 分解与排除老龄化的“高温 - 人口”基准进行比较,以确定明确纳入老龄化如何改变归因结构。研究结果旨在为持续变暖和快速人口老龄化背景下的关注老龄化的制冷需求筛查、地方评估和准备提供信息。

章节摘要

气象数据与极端制冷度日计算

每日气象观测数据来自中国气象局(CMA)运营的 2,415 个国家级站点(图 S1)。数据集包括每日最高温度(Tmax)和每日最低温度(Tmin)。本研究使用的 CMA 观测数据经过了常规质量控制程序,包括内部一致性检查和异常值筛查(Dou et al., 2008)。为进一步减少与站点相关的非气候不连续性

EECD 的时间增长与空间强化

从 2000 年到 2025 年,EECD 及其三个组成部分在城市、农村和所有站点显示出不同的时间轨迹(图 1)。极端制冷度日在城市站点的增加速度快于农村站点(0.50 与 0.28°C·天·十年?1),随时间推移扩大了匹配的城市 - 农村差异。在所有站点中,极端制冷度日以 0.36°C·天·十年?1 的速度增加。人口增长显示出更强的城乡对比,城市、农村和所有站点的趋势分别为 3.07、0.04 和 0.43 × 104 人·十年?1

EECD 的范围与解释

随着气候变暖导致夏季极端高温加剧(Humbal et al., 2023),家庭需要更频繁和持续的制冷以维持可居住的室内条件(Salata et al., 2023),增加了电力消耗、峰值制冷负荷和对电力系统的压力(Amonkar et al., 2023)。这种压力不仅受气候强度(Reisinger et al., 2025)影响,还受制冷需求如何在人口和定居点中分布的影响。在极端高温事件期间(

结论

本研究通过在一个空间显式框架内整合极端 CDD 强度、人口规模和人口老龄化,量化了中国 2000–2025 年期间 EECD 的时空演变和归因。在国家尺度上,EECD 显著增加并表现出显著的城市放大效应,城市、农村和所有站点的趋势分别为 1.24、0.07 和 0.36 × 105 人·°C·天·十年?1。
在空间上,EECD 增长不均匀,高 EECD 和大幅增加

未引用参考文献

Zhou et al., 2025

CRediT 作者贡献声明

Shaojing Jiang: 写作 – 审阅与编辑,写作 – 初稿,方法论,调查,形式分析,数据整理,概念化。 Zhongwang Wei: 写作 – 审阅与编辑。

竞争利益声明

作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系,这些利益或关系可能会影响本文中报告的工作。

致谢

本研究由国家自然科学基金(**)(批准号 42401***)和**大学**研究所后期研究资助计划(批准号 2026D**)资助。我们要感谢编辑和匿名审稿人对原稿提出的有益评论。
Shaojing Jiang|Zhongwang Wei
地理与遥感学院,东海学院,浙江土地与海洋空间利用与治理研究协同创新中心,宁波大学,中国宁波,315211
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