评估极端高温下可及性与功能需求作为人类移动因素

《Journal of Transport Geography》：Evaluating access and functional needs as human mobility factors under extreme heat

　　

摘要

本研究探讨了不同的出行与功能需求（AFN）如何影响社区对极端高温的必要服务和非必要服务的出行反应。我们使用移动设备位置数据来衡量人类出行，并根据兴趣点（POI）类别区分出行目的。聚焦于研究不足的美国中西部地区，我们分析了密苏里州圣路易斯地区2023年的热浪，捕捉了高温引起的出行中断的两个不同维度：出行减少和出行延迟。结果表明，非必要出行——如前往艺术、娱乐和休闲服务的出行——下降幅度最大。AFN负担较重且社会经济地位较低的社区在热浪期间减少出行的灵活性较差，更可能将出行调整到较凉爽的时段。相比之下，AFN负担较轻的社区表现出更强的减少非必要出行的能力。我们没有发现树冠覆盖率或路网密度在缓解与高温相关的出行中断方面存在统计学显著的证据。这些发现凸显了极端高温下异质性的出行适应策略，并强调了在制定公平的高温韧性交通和城市规划时考虑出行与功能需求的重要性。

引言

极端高温对人类健康、生产力、日常活动和整体福祉构成广泛威胁。在众多影响中，人类出行已成为理解高温影响的一个关键研究领域（Gu等人，2024；Zhang和Li，2022）。人们每天都会在各种空间之间穿行，目的包括通勤、跑腿、社交、休闲活动以及公民或政治参与。因此，出行对于连接人们与社会空间、机会、资源和基本服务至关重要。极端高温通过使出行变得不适或不安全，严重干扰人们的出行模式（Zhang等人，2019）。这些中断的程度和持续时间还揭示了基础设施系统和灾害风险降低方面的缺陷或不足，突出了需要改进的领域（Haraguchi等人，2022）。此外，高温适应具有重大公共卫生影响，因为出行减少可能阻碍获得医疗服务、降温中心或支持网络，尤其是对高温脆弱人群而言（Berisha等人，2017；Duan等人，2025b）。

此前研究极端天气事件引起的人类出行扰动的研究主要聚焦于热带气旋（Chen等人，2020；Duan等人，2025a；Zhang和Li，2022）、冬季风暴（Wang等人，2017；Zhang等人，2019）和洪水（Cai等人，2024；Gong等人，2024）。研究一致表明，极端天气造成了人们日常出行模式的显著扰动，影响了出行流量、位移和移动范围等关键维度（Chen等人，2020；Gong等人，2024；Wang等人，2017；Zhang和Li，2022）。此外，出行中断表现出基于基本基础设施和服务可达性的空间异质性。具体而言，这些中断在经济发展较少、交通网络稀疏以及休闲和商业设施可达性较低的地区更为明显（Cai等人，2024；Zhang等人，2019；Zhang和Li，2022）。此外，以往研究表明，根据社会人口因素，不同社区的出行中断程度存在差异（Gu等人，2024；Zhang和Li，2022）。例如，女性在台风和暴风雪期间在访问地点数量、访问频率和等待时间增加方面承受的出行扰动更大（Zhang和Li，2022）。

尽管已有大量研究探讨了极端天气与人类出行的关联，但大多数研究侧重于快速发生的天气事件的影响（Gong等人，2024；Zhang和Li，2022）。这些事件通过不可控制的外部力量——危及生命的高风险、受损的基础设施和无法通行的交通路线——来干扰出行，人们往往被迫非自愿且集体性地移动。相比之下，极端高温往往以更微妙、多样和个性化的方式影响出行。人们通过自发的微调来适应出行模式，如避免户外活动、减少步行和公共交通使用、增加驾车出行、将出行调整到一天中较凉爽的时段以及寻找附近的降温资源（Duan等人，2025b）。他们能够在多大程度上实施这些行为适应，取决于其潜在的社会和结构性条件，如获得空调环境的能力、工作时间的灵活性、可靠的交通选择、降温或遮阴空间的可用性，以及社区基础设施和服务（Batur等人，2024；Hsu等人，2021；Voelkel等人，2018）。

较新的研究通过分析极端高温下人们出行模式的空间和时间变化，明确考察了这些适应性行为（Batur等人，2024；Gu等人，2024；Tian等人，2024）。尽管这些研究提供了宝贵的见解，但通常将出行视为统一的活动，而不区分不同的出行目的。这种区分至关重要，因为工作、跑腿、医疗或休闲出行的紧迫性、灵活性和高温暴露程度各不相同（Chen等人，2020；Cools等人，2010）。更关键的是，尽管已有大量关于极端天气对个人日常出行行为有害影响的证据（Gong等人，2024；Gu等人，2024；Xia，2024；Zhang和Li，2022），但减少这些影响的有效适应策略仍未得到充分探索。

本研究通过考察极端高温如何影响通常经历温带气候地区的日常出行模式，为该领域的文献做出贡献。它还旨在识别与广泛AFN相关的出行中断模式，以阐明极端高温如何限制他们的日常移动，从而为更具包容性的高温缓解和适应策略提供信息。此外，为了确定干预点，我们考察了潜在缓解策略在减轻高温对出行影响方面的作用，包括树冠覆盖率和交通可达性。

在实证研究方面，本研究调查了2023年密苏里州圣路易斯地区热浪期间人口普查区层面的人类出行模式。我们使用移动设备位置数据分析了前往该地区最常访问的四个兴趣点（POI）类别的出行情况。我们开发了两个指数来量化热浪期间的出行变化：出行减少指数（MRI），用于捕捉总体访问量的减少；出行延迟指数（MDI），用于反映活动时间的延迟。本研究旨在回答以下研究问题：(1) 哪些POI访问类别受热浪影响最大？(2) 哪些因素与热浪期间的出行减少相关？(3) 哪些因素与热浪期间的出行延迟相关？

章节片段

文献综述

极端高温可以通过多种方式显著干扰人们的日常出行。它增加了热相关疾病的风险，如热衰竭和中暑，使个人长时间在户外或参与体力活动变得危险（Kovats和Hajat，2008；Liss和Naumova，2019）。例如，研究表明，在超过90–95°F（约32–35°C）的温度下步行会急剧增加生理压力、脱水风险和心血管压力（Akerman等人

与高温相关的数据

我们从ERA5-Land数据集获取与高温相关的数据（如气温和露点）（Sabater，2019）。该数据集提供每小时全球网格化数据，专注于地表变量，水平分辨率约为9公里（0.1° x 0.1°），覆盖1950年至今的时期。我们使用该数据集中的2米气温和2米露点温度来计算热指数。

出行数据

我们通过DEWEY数据平台使用了ADVAN每周模式数据集的出行数据（Advan Research，2022）。

圣路易斯热浪期间

按照第3.2.1节的热浪标准，我们发现，在2023年夏季经历热浪的342个美国县中，有32个位于温带气候的中西部地区（图1）。在这一群体中，密苏里州相邻的两个县级行政区域——圣路易斯县和圣路易斯市——在2023年8月19日至8月25日期间经历了热浪。值得注意的是，圣路易斯市在已识别的32个县中具有最高的社会脆弱性指数（SVI），

讨论

在大量已广泛研究快速发生的极端天气事件如何影响出行模式的学术成果基础上，我们的研究将焦点转向缓慢发生的极端天气。具体而言，我们调查了极端高温如何影响出行行为，以及不同出行目的之间出行变化有何不同。与快速发生的极端天气事件相关的出行中断（如洪水、飓风和冬季暴风雪）相比，我们的发现表明

结论

随着全球变暖导致热浪变得更加频繁、持久和致命，理解其对城市日常出行的影响变得越来越紧迫。本研究通过区分出行目的并将社会经济和AFN指标纳入高分辨率出行分析，为这一努力做出了贡献。通过根据目的地功能区分必要和非必要出行，本研究提供了超越总体层面的更为细致的行为适应理解

CRediT作者贡献声明

Tianle Duan：写作—审阅与编辑，写作—初稿，可视化，验证，方法论，形式分析，数据整理。Fengxiu Zhang：写作—审阅与编辑，写作—初稿，方法论，概念化。Qingchun Li：写作—审阅与编辑，指导，方法论，概念化。

代码可用性

生成结果的代码可在要求时从通讯作者处获取。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。

Tianle Duan | Fengxiu Zhang | Qingchun Li

美国印第安纳州西拉法叶市普渡大学博恩建筑学院