【青年科学家| NATURE 文章导读 】湿球城市热岛引发健康风险

文摘   2024-10-11 08:24   中国香港  


文献引用(APT 7th)

Zhang, K., Cao, C., Chu, H., Zhao, L., Zhao, J., & Lee, X. (2023). Increased heat risk in wet climate induced by urban humid heat. Nature, 1–5. https://doi.org/10.1038/s41586-023-05911-1


本文共1396字,预计阅读时间为5分钟。

推荐「城市规划、气候学、流行病学、公共卫生背景」的学生阅读。



15 秒精华

最近的夏天越来越热!科学家们利用全球多站点观测数据、Community Earth System Model(CESM)城市气候模型模拟和流行病学分析相结合的方法,发现湿球城市热岛(UWBI)效应。目前有超过10亿人处于超过人类健康安全阈值的UWBI水平下,到本世纪中叶这个数字可能增加到40亿人


那么我们能采取什么措施呢?大家跟着THC研学所的Christine老师一起解读这项刊登Nature杂志上的研究。


 青年科学家 

 Christine

Inspiring minds, shaping dreams.

港新全奖博士毕业; 985 TOP20 高校任教;普林斯顿,新加坡国立大学访问;

发表 SCI 文章共计15篇;多个Q1 SCI期刊审稿人及特邀编委,比如Building and Environment, Urban Climate, Cities, Sustainable Cities and Society, Journal of Environmental Management等;

曾参与多项与城市气候相关的科研与实际相结合的产学研项目;




老师真知灼见

 开发更准确,复杂的模型  

未来的研究可以

  • 开发更准确、更高分辨率的气候模型。更好地捕捉城市化、温度、湿度和其他环境因素之间的复杂相互作用。

  • 开发更复杂的「流行病学模型」。可以更好地考虑个体层面的因素,如年龄、性别、社会经济地位和现有健康状况。

  设计多种干预措施 

未来的研究可以重点评估不同干预措施在减少UWBI及相关健康风险方面的有效性, 以减轻城市热岛效应,增强冷却机制,并促进热舒适性。比如:

  • 评估增加植被覆盖

  • 使用反射表面

  • 减少能源消耗

  • 绿色基础设施的实施

  • 城市形态与布局

  • 建筑设计策略和材料选择

  区域内微气候 

未来还可以

  • 模拟城市区域内的微气候,更好地了解UWBI的局部变化及其与不同城市设计要素的相互作用。

这可以帮助识别特定热点区域,分析各种干预措施的效果,并为特定社区或区域优化城市设计策略。



文章详读


背景介绍

BACKGROUND


  • 目前对城市湿热对健康的影响关注较少。以往对湿热的研究主要集中在干旱气候,对「湿润气候」的影响了解较少。该研究旨在研究南亚、热带非洲和亚马逊流域的城市湿热与人类健康之间的关系,以填补这一空白。


  • 这项研究为我们深入了解城市化对人类健康和福祉的影响提供了重要的见解。决策者可以利用这些信息来制定有效的干预措施,以降低这种健康风险并促进更可持续的城市发展实践。


主要结果

MAIN RESULTS

  • 该研究强调在评估城市地区人体热应激时需要考虑温度和湿度两个因素:

  1. 温带、寒带等气候区,温度和湿度对热胁迫的贡献相反,城市干岛效应要强于城市热岛效应;

  2. 高温高湿气候区,温度效应和湿度效应均加强城市热胁迫,导致每年城市热胁迫天数比乡村高2~6天


  • 该研究提出湿球城市热岛的概念,建立了计算“城市热岛”和“城市干岛”对城市湿热贡献的理论框架。包括:

  1. 湿球城市热岛强度的理论表达式

  2. 湿球温度变化和非绝热过程的关系

  3. 近地面大气层湿静能(moist static energy)的交换过程。



核心方法

CORE METHOD


收集数据


科学家们应用了一套统一的站点选择标准,收集了全球133对城市和农村气象站的观测数据。


  1. 选择的气象站在2009年至2019年之间的至少一个夏季,以每小时或每三小时为间隔,同时观测到温度和湿度。

  2. 选择标准还包括人口密度、土地利用、距离水体的距离、海拔高度和植被覆盖等因素。

  3. 所选站点位于人口从1万到超过1000万的城市,涵盖了六大洲


气候模型模拟


使用Community Earth System Model(CESM)的全球气候模型模拟了全球36,000多个城市群集的UWBI


  1. CESM的陆地组分被称为Community Land Model Version 5(CLM5),它使用五个土地单元或格子单元来表示子网格的空间异质性:冰川、湖泊、城市、有植被和农作物


  2. 同一个格子单元中的土地单元接收相同的大气驱动,但它们的物理状态和通量变量分别计算,并具有自己的参数化。


分离数据


UHI由人为热排放、蒸散减少和地表反照率增加等因素引起。UDI由土壤湿度减少、感热通量增加和潜热通量减少等因素引起。通过分离这两个组成部分,研究人员能够更好地了解不同因素对城市湿热的贡献。





THE END




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