瑞典住宅建筑存量主要设计用于冬季热性能,但在2014年、2018年和2022年创纪录的热浪之后,其越来越多地暴露于夏季极端高温之下。尽管热风险强度预计加剧且瑞典住宅建筑中几乎完全没有机械冷却设备,但此前尚无研究在市级尺度上,通过整合危害(Hazard)、暴露(Exposure)和脆弱性(Vulnerability)进行全国性的、基于指标的复合风险评估。本研究通过建立一个涵盖瑞典所有290个市镇的综合框架来填补这一空白,该框架结合了基于地理信息系统(GIS)的气候数据处理、用于实证指标选择的标准化泊松回归(Poisson regression),以及在代表性浓度路径(RCP)2.6、4.5和8.5情景下直至2040年的元胞自动机-马尔可夫链(CA-Markov)土地覆盖预测。热危害通过源自UERRA-HARMONIE再分析数据和瑞典气象水文研究所(SMHI)区域预测的最暖季度最高气温、连续夏季日数和热带日频率来表征;脆弱性由七个人口统计学、社会经济和建成环境指标构建;暴露则由瑞典统计局(SCB)的市镇人口预测表示。该综合指数通过与2018年所有290个市镇观测到的夏季超额死亡率进行外部验证,其中等权重设定优于主成分分析(PCA)和回归β权重替代方案(伪R² = 0.117,p = 0.007);该指数被解释为空间优先排序工具,而非死亡率预测模型。2040年的预测被构建为一个反事实压力测试,将预测的热力强迫应用于固定的社会人口基线。结果揭示了显著的南-北风险梯度,在所有情景下,斯德哥尔摩(Stockholm)、哥德堡(Göteborg)、马尔默(Malmö)、伯勒夫(Burlöv)和索尔纳(Solna)始终被归类为高风险地区。到2040年,290个市镇中有超过230个被重新分类为中等风险或以上,这主要是由已确定的人口老龄化驱动,而非排放路径;RCP 2.6和RCP 8.5情景产生的风险分布模式几乎相同。老年人口比例(Elderly fraction)、低收入人口比例(Low-income share)、建筑密度(Building density)和植被邻近度(Vegetation proximity)成为显著的死亡率预测因子,为以绿色-蓝色基础设施、注重公平的制冷可及性和差异化热健康预警系统为中心的针对性空间适应提供了证据基础。
**研究背景与意义**
瑞典的住宅建筑存量主要设计用于冬季保温,但近年来,2014年、2018年和2022年创纪录的夏季热浪使其越来越多地暴露于极端高温之下。政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测,人为气候变化将导致极端天气事件的频率和强度大幅增加。在瑞典,全球和区域气候模型均表明,气候变化的影响在未来50年将日益显著。虽然像瑞典这样的高纬度国家历史上被认为不易受极端高温影响,但近年来的事件挑战了这一假设。2018年的热浪是现代瑞典历史上最严重的热浪之一,日最高气温长时间超过30-35°C,导致了大规模野火、基础设施中断和数百例超额死亡。关键的是,由于人口热适应能力有限、住宅建筑主要为保热而非散热设计,以及主动冷却技术的普及率极低,30-35°C的温度在瑞典比在南欧同等温度下更具生理和社会破坏性。这些结构性条件放大了对极端高温事件(EHEs)的脆弱性。然而,尽管热风险预计加剧,瑞典住宅建筑中机械冷却设备几乎完全缺失,但此前尚无研究在市级尺度上,通过整合危害、暴露和脆弱性进行全国性的、基于指标的复合风险评估。本研究旨在填补这一空白,为城市规划、基础设施发展、适应策略和公共卫生管理提供信息。
**研究内容与方法**
研究人员建立了一个综合框架,旨在评估并预测直至2040年瑞典各市镇的热应激风险。该框架的核心理论基础是联合国减少灾害风险办公室(UNDRR)的风险评估框架,将风险(R)概念化为危害(H)、暴露(E)和脆弱性(V)的函数。研究方法整合了多种技术手段:首先,利用地理信息系统(GIS)处理来自瑞典气象水文研究所(SMHI)的UERRA-HARMONIE区域再分析数据集,获取历史与未来气候情景下的热危害指标;其次,针对2018年夏季在96个市镇观测到的超额死亡率数据,采用泊松回归进行实证指标选择,以确定与热相关死亡率显著相关的危害和脆弱性指标;再次,利用元胞自动机-马尔可夫链(CA-Markov)模型,基于2000年至2018年的欧洲环境署(EEA)CORINE土地覆盖(CLC)数据,预测2040年的土地利用/土地覆盖变化,用于评估建成环境密度和植被邻近度;最后,将选定的指标按照等权重、主成分分析(PCA)权重和泊松回归β权重三种方案组合成复合风险指数,并使用2018年所有290个市镇的观测超额死亡率数据对指数进行外部验证。该研究的数据来源包括SMHI的气候数据、瑞典统计局(SCB)的人口、社会经济和住房数据,以及EEA的土地覆盖数据。研究样本覆盖瑞典全部290个市镇。
**主要研究结果**
**热危害分析**:通过泊松回归和主成分分析,研究人员确定了三个关键的危害指标:连续夏季日数(CSD)、最暖季度最高气温(MAT)和热带日频率(TD)。其中,连续夏季日数是危害指数中主导性的死亡率预测因子(发病率比IRR = 3.27,p < 0.001),表明持续多日的热暴露是驱动市镇死亡率模式的主要因素。尽管在回归中呈现负系数(可能归因于城市人口混杂),但最暖季度最高气温和热带日基于理论依据仍作为正向危害指标纳入指数。危害地图显示,2018年高危害区域集中在斯德哥尔摩大都市区和布莱金厄(Blekinge)南部沿海地带。在RCP 2.6情景下,高危害区域向南移动;而在RCP 4.5和8.5情景下,高危害区域则逐步扩大,表明急性热风险的地理边界正向北和向西迁移。
**脆弱性与暴露评估**:脆弱性指标通过泊松回归筛选后,保留了老年人口比例(FE)、低收入人口比例(LI)、建筑密度(HD)、植被邻近度(SV)、婴儿比例(FI)、移民人口比例(MP)和租房比例(HO)。其中,老年人口比例(IRR = 3.27,p < 0.001)、低收入人口比例(IRR = 1.48,p < 0.001)、建筑密度(IRR = 1.29,p < 0.001)和植被邻近度(IRR = 0.78,p < 0.001)是统计显著的预测因子。脆弱性地图显示,2018年脆弱性在南部大都市走廊和北部诺尔兰(Norrland)部分市镇较高。到2040年,由于预测的人口老龄化,全国范围内的脆弱性显著上升,中等及以上脆弱性市镇数量大幅增加。暴露由市镇总人口表征。
**综合风险评估与预测**:等权重复合风险指数与2018年观测超额死亡率的外部验证表现最佳(伪R² = 0.117,p = 0.007)。2018年基线风险地图显示,中高和高风险市镇集中分布。2040年预测显示,在所有排放情景下,瑞典市镇的风险分布将发生近乎普遍的向上重分类:低和中低风险市镇数量从172个减少至不足55个,而中等及以上风险市镇超过230个。斯德哥尔摩、哥德堡、马尔默、伯勒夫和索尔纳在所有未来情景下始终被归类为高风险地区。关键发现是,到2040年,RCP 2.6和RCP 8.5情景下的风险空间分布几乎完全相同,表明在20年时间尺度上,已确定的人口老龄化轨迹主导了风险信号,其影响远大于近期的减缓力度。RCP 4.5情景的集合离散度(P10-P90)表明,气候模型不确定性主要在风险分布的边缘地带将市镇在相邻风险等级间移动,而非改变整体空间模式。
**研究结论与讨论**
本研究构建了一个市政尺度的前瞻性综合热应激风险评估框架,整合了热危害、人口暴露以及社会经济和建成环境脆弱性。研究结果揭示了一个持续且具有空间结构的风险格局。到2040年,复合风险分布将显著转变,超过230个市镇将被归类为中等或更高风险,这一变化主要由已锁定的人口老龄化趋势驱动,而非近期排放路径的选择。泊松回归识别出连续夏季日数、最暖季度最高气温、热带日、老年人口比例、低收入比例、建筑密度和植被邻近度为显著的预测因子,为适应性策略提供了明确的实证依据。
论文结论指出,本研究呈现了对瑞典全部290个市镇复合热应激风险的市政尺度前瞻性评估。结果揭示了一个持续且具有空间结构的风险景观。通过2018年基线和2040年预测情景的分析,研究确定斯德哥尔摩、哥德堡、马尔默和伯勒夫等城市是持续高风险地区。最重要的发现是,在2040年时间尺度上,不同排放路径(RCP 2.6与RCP 8.5)下的空间风险模式几乎一致,表明人口老龄化轨迹是驱动未来风险增加的主要力量。基于实证分析的适应性建议包括:在高密度住宅区优先部署绿色-蓝色基础设施,实施针对老年人口和低收入群体的差异化热健康预警和干预措施,以及将热适应策略全面纳入市政空间规划和住房政策。尽管存在一些局限性,如暴露指标较单一、市镇尺度可能掩盖城市内部差异等,但该框架为支持可持续发展目标(SDGs)中关于健康、可持续城市和气候行动的相关目标提供了重要证据基础。