本文来源：公众号知天象
人类活动对人口热暴露的影响远大于自然因素和土地利用变化：2020-2100年中国城市SSP-RCP情景分析
文章主旨
全球气候变化，特别是变暖，对人类健康具有重大影响。目前，基于土地利用类型的城市热环境 (UHE)变化归因和热暴露探索等方面的研究还存在空白。本研究提出了21世纪不同时期中国城市基于土地利用类型、自然因子(NAT)、土地利用变化(LUC)和其他人为活动(OANT)的UHE变化归因算法，在共享社会经济路径-代表性集中路径(SSP- RCP)情景下，进一步评估了极端高温条件下这三种因子的人口热暴露变化。预计未来每个时期的平均UHE变化为正。在同一时期和场景下，OANT的总贡献略高于NAT，但在大多数情况下，NAT的贡献强度大于OANT。土地覆盖变化的总贡献和强度将保持在较低水平。OANT的种群热暴露变化分别是NAT和LUC的15.46倍和15.21倍。本研究的结果将有助于指导未来情景下UHE变化的适应和减缓，并减少对人类健康的负面影响。
研究内容
研究在未来4个时期的4个SSP-RCP情景下，在中国城市尺度上进行分析。首先，利用CMIP6模式对未来土地利用变化、温度、人口和辐射率数据的预估，研究量化和归因了城市热环境变化，并区分了NAT的个体贡献。测量极端高温期间人群的NAT、LUC和OANT的热暴露变化，以达到将UHE变化的归因与人体健康联系起来的目的。研究要解决的具体问题：(1)在不同的SSP-RCP情景下，NAT、LUC和OANT分别对UHE变化有多大贡献? (2)在UHE变化的背景下，NAT、LUC和OANT在极端高温期间的人群热暴露变化有何显著差异?
研究数据及方法
土地覆盖数据：未来的土地覆盖变化预测来自中国科学院资源环境科学与数据中心提供(http://www.resdc.cn) 的1公里分辨率全球土地预测数据集，该数据集提供了每种情景下的2020年、2040年、2060年、2080年和2100年的数据。原始数据集包含七种土地利用类型:农田、森林、草地、水域、城市、荒地和永久冰雪。
未来情景下的温度来源于美国国家航空航天局(NASA)地球交换全球每日缩减预估数据集。采用北京气候中心(BCC)的BCC-CSM2-MR模式模拟的最高地表气温。地表温度(LST)和发射率数据来源于NASA (https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/search/)提供的中分辨率成像光谱仪(MODIS) Aqua 8天Level 3 LST全球MYD11A2产品，空间分辨率为1 km。
利用土地利用变化、地表温度和发射率，将算法计算的UHE变化与2005 - 2020年夏季白天UHE的观测值进行对比，来验证算法的准确性。结果表明Pearson相关系数为0.985 (r²=0.97；p < 0.01)。因此，认为该算法可靠，具有较强的UHE变化代表性，可以满足归因计算和分析的需要。
重要图表
图2未来情景下中国城市UHE变化(a) UHE平均变化趋势，阴影区域表示95%置信区间; (b)箱线图; (c)空间分布。
图3. NAT、LUC和OANT对未来情景下中国城市UHE变化的贡献总量(a−c) NAT (a)、LUC (b)、OANT (c)箱线图;(d−f)黑河-腾冲线东西两侧城市的平均总NAT (d)、LUC (e)和OANT (f)。
图4. 未来情景下中国城市UHE变化的NAT、LUC和OANT贡献强度(a)平均捐款强度的趋势;(b ~ d)黑河—腾冲线东西两侧城市的NAT (b)、LUC (c)和OANT (d)的平均贡献强度。
图5未来情景下中国城市极端高温期间人口热暴露的NAT、LUC和OANT变化(a)平均人口热暴露变化趋势，阴影区域显示95%置信区间;(b−d)黑河—腾冲线东西两侧城市平均人口热暴露变化(NAT (b)、LUC (c)、OANT (d))。
图6.未来情景下中国城市极端高温期间人口热暴露变化的空间分布(a)、LUC (b)和OANT (c)。
重要结论
各时段内中国城市平均城市热环境（UHE）变化的变化顺序为SSP1 ~ 2.6、SSP2 ~ 4.5、SSP3 ~ 7.0、SSP5 ~ 8.5，均大于0。与此同时，OANT的总贡献将略高于NAT。在大多数情况下，预计NAT的贡献强度大于OANT，特别是在SSP1- 2.6和SSP2-4.5下，NAT的贡献强度分别是OANT的2.48倍和2.28倍。预计土地覆盖变化的总贡献和贡献强度将保持在较低水平。
在日最高气温为35℃及以上的极端高温条件下，所有情景下OANT的平均人口热暴露变化分别是NAT和LUC的15.46倍和15.21倍。
人口热暴露变化的空间异质性相似，黑河—腾冲线东侧城市的平均水平高于西侧城市。因此，城市有必要加强生态规划，并采取措施，如建立有效的通风走廊，以应对UHE的变化；通过有效分配绿地减少NAT引起的UHE恶化；通过避免农田和建筑用地的热量积聚，建造绿色屋顶和绿色建筑，减少由OANT引起的UHE恶化; 并部署一个应对极端高温风险的医疗响应系统。
理论和应用价值
该研究成功地解决了两个科学问题，并在城市热环境（UHE）与人口热暴露的认识方面取得了理论和应用上的进展。明确了未来极端高温期间自然因素和人类活动对人口热暴露的影响，揭示了UHE变暖的健康风险。该研究结果将有助于提高我们对未来UHE变化特征、贡献者和人口热暴露变化的认识和理解。具体而言，市民和居民可以了解到UHE变暖的地区存在高健康风险，政策制定者可以关注城市规模的变化和城市气候行动计划。城市规划者和设计师可以合理配置和优化土地利用，城市管理者可以因地制宜地采用基于土地使用的解决方案，而医务人员和护士可以应对与热有关的疾病和症状。该研究提供的信息将为在整个21世纪适应和减缓全球气候变化及其相关的人口热风险提供支持。
小编说
该论文题目为 “Anthropogenic activities change population heat exposure much more than natural factors and land use change: An analysis of 2020−2100 under SSP-RCP scenarios in Chinese cities” 于2023年发表在《Sustainable Cities and Society》期刊（IF/JCR分区=11.7/Q1）。以中国土地利用类型的城市热环境变化归因和热暴露探索为目标，对21世纪不同时期中国的城市热环境变化进行了归因算法，研究结果可影响未来社会的经济发展方法，为制定城市可持续战略和气候行动计划提供指导，通过减缓和适应城市环境中的气候变化确保人类健康和安全。
引用信息：He, T., Wang, N., Tong, Y., Wu, F., Xu, X., Liu, L., ... & Qiao, Z. (2023). Anthropogenic activities change population heat exposure much more than natural factors and land use change: An analysis of 2020− 2100 under SSP-RCP scenarios in Chinese cities. Sustainable Cities and Society, 104699.
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2210670723003104?via%3Dihub
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
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