气候变化和空气污染是目前和未来面临的关键环境挑战。全球极端高温事件变得越来越频繁和强烈，2023年的人口平均每年因气候变化而面临超过50天的极端高温（Thompson等人，2022年；Tuholske等人，2021年；Wang等人，2024年）。这导致65岁以上成年人因高温相关的年度死亡人数增加了167%（Romanello等人，2024年）。在中国，破纪录的热浪导致相关死亡率增加了309%（Cai等人，2024年）。同时，气候变化与温暖季节高浓度臭氧污染事件的增加有关（Fiore等人，2015年；von Schneidemesser等人，2015年）。2000年至2019年间，由于臭氧暴露导致的全球死亡率增加了46%，其中城市地区的死亡比例从35%上升到37%（增加了54,000例死亡）（Malashock等人，2022年）。
极端高温和空气污染的共存可能比单独的任何一种事件都带来更严重的气候风险。它们的健康影响并非完全独立，因为它们的相互作用放大了不良影响。在极端高温期间，呼吸频率的增加会导致空气污染物的吸入量增加，从而加剧呼吸系统的损害，尤其是在儿童等脆弱人群中（Niu等人，2025年）。大量证据证实了空气污染和高温对全因死亡率、心血管健康和呼吸系统结果的协同效应（Anenberg等人，2020年；Shi等人，2020年；Stafoggia等人，2023年）。随着气候变化的进展和人口老龄化，这些复合极端事件的影响预计将加剧。对高温和空气污染共存的研究为理解环境危害的多方面影响开辟了新的途径，成为人口暴露风险评估的关键组成部分（Zscheischler等人，2020年）。在欧洲，对2003–2020年数据的分析显示，在涉及温度极端和空气污染的各种复合事件中，只有高温和臭氧的共存显著增加，影响了超过2.35亿人（Chen等人，2025年）。在中国京津冀城市群也观察到了类似的趋势，此类复合事件的发生率每十年增加了4.7天（Xiao等人，2022年）。然而，对中国多样化的城市景观进行全面、细尺度的热-臭氧共存评估仍然缺乏。
快速的城市化改变了地表覆盖，导致城市变暖和风速降低（Chen等人，2020年；Wang等人，2021年）。这种条件促进了光化学臭氧的形成，并阻碍了污染物的扩散，显著增加了高温和臭氧事件共发的风险（Chang等人，2022年）。先前的研究表明，城市形态在很大程度上决定了这些复合事件的空间分布（Li等人，2023年；Luo等人，2023年；Zhou等人，2017年）。虽然紧凑的城市形态可能会加剧热岛效应和污染，但它们也通过缩短通勤距离促进了更绿色、更积极的出行方式，提供了潜在的环境和健康双重效益（Hankey & Marshall，2017年；Hong等人，2024年；Zhang等人，2022年）。因此，明确城市形态、城市热岛效应和空气污染之间的相互作用对于城市规划者和政策制定者至关重要。为此，我们采用了局部气候区（LCZ）方案作为分类城市形态的统一框架。通过标准化城市描述，该框架简化了对城市形态如何影响复合污染的定量评估，并支持系统性的城市间比较（Anjos等人，2020年；Guo等人，2025年；Li等人，2025年；Taubenböck等人，2020年）。
为了填补细尺度国家评估的空白，本研究在246个中国城市（2003–2022年）建立了全面的分析框架，分辨率为1公里。我们系统地描述了复合极端高温和臭氧（HOC）事件的频率、强度和持续时间的时空演变。通过将局部气候区（LCZ）方案与可解释的机器学习方法（XGBoost–SHAP）相结合，我们量化了多维城市形态因素对复合风险的具体贡献。通过明确将HOC动态与特定城市形态联系起来，我们的发现为制定空间差异化的适应策略和实现空气质量和气候的双重效益提供了关键见解。
