全球升温背景下高温对城市能源消耗和人体健康的影响研究

发布时间：2020-09-24 18:17

　　随着全球变暖,频繁发生的高温事件对人类社会经济的发展、人类健康和生态环境造成深远的影响。伴随中国城市化进程的迅速发展,城市热岛效应的存在会导致城市区域高温事件出现频数和强度进一步增加,城市人口的高度集中和能源消耗规模的扩大,导致高温事件下城市人类健康和能源安全的风险进一步增大。本文利用中国逐日最高气温观测资料、15个全球模式不同集合运行模式31套最高气温预估数据,结合电力消耗数据、高温病例数据和社会经济数据,对中国高温事件的演变特征及其对城市电力消耗和人体健康的影响进行研究。得到的主要结论如下:(1)基于社会经济、电力消耗、门诊病例数据和气象数据,根据高温对城市电力消耗和人体健康影响程度,得出电力高温事件、致病高温事件和致死高温事件的临界值。本文的研究将针对这3种高温事件展开;(2)1961-2015年,中国大部分地区的高温日数均增多,持续时间延长,强度增强,影响面积扩大。未来典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCP)情景下,高温事件会进一步加强,表现在持续时间延长,强度增大,影响面积扩大和高温日数增多。RCP2.6情景下,在2020-2040(近期)年高温事件显著增加,与RCP4.5和8.5之间无论增速还是绝对值都基本一致,在2041-2070(中期)和2071-2100(远期)基本保持不变或略有下降;RCP4.5情景在中后期依然呈增长趋势,增速比RCP2.6情景快,但比RCP8.5情景慢;RCP8.5情景在中远期依然保持高速增长。虽然高温事件都在增强,但增幅比例不完全一致,总体来看电力高温事件增幅小于致病高温事件,而致病高温事件增幅小于致死高温事件;(3)1986-2015年,暴露在高温下的人口数量呈明显上升趋势,三种高温情景下的波动大致一致,电力高温事件的年均增长率小于致病高温,同时也小于致死高温。从空间分布看,电力、致病和致死高温事件下的人口暴露度分布基本一致。1986-2015年,暴露在高温下GDP总量也呈明显上升趋势,变化与人口暴露度基本一致,电力高温事件的年均增长率小于致病高温事件,也小于致死高温事件;到21世纪末期,RCP2.6情景下暴露在高温下人口总量将增长1.6[1.1,2.8]倍,RCP4.5情景下将增长2.5[1.5,4.5]倍,RCP8.5情景下将增长4.4[2.3,8.0]倍,暴露在致死高温下人口增长幅度快于致病高温快于电力高温。RCP2.6情景下暴露在高温下GDP总量将增长3.5[2.1,7.2]倍,RCP4.5情景下将增长4.6[2.7,8.3]倍,RCP8.5情景下将增长6.2[4.3,10.0]倍,暴露在致死高温下GDP总量增长幅度快于致病高温快于电力高温;(4)到21世纪末期,RCP2.6情景下城市耗电量将达到当前的7.2[3.9,21.6]倍,RCP4.5情景下将达到现状的9.8[5.6,32.1]倍,RCP8.5情景下将达到现状的15.4[9.3,52.5]倍。同等经济路径下,RCP2.6情景是夏季高温耗电量最少的;同等气候情景下,综合考虑经济规模RCP2.6+SSP1路径是夏季高温耗电量相对较少的路径;(5)到21世纪末期,RCP2.6情景下致病人数将达到现状2.0[0.6,2.9]倍,RCP4.5情景下将达到现状3.2[1.2,4.6]倍,RCP8.5情景下将达到现状6.5[2.6,9.2]倍。综合考虑经济和人口规模,RCP2.6+SSP1是为夏季高温患病人数最少的路径;到21世纪末期,RCP2.6情景下死亡人数将达到现状2.4[0.5,4.0]倍,RCP4.5情景下将达到现状4.0[1.1,7.1]倍,RCP8.5情景下将达到现状9.5[4.4,14.2]倍。综合考虑经济和人口规模,RCP2.6+SSP1是为夏季死亡人数最少的路径选择;(6)对城市能源消耗影响而言,升温1.5℃耗电量比现状增加3.3[1.8,4.1]倍,升温 2.0℃增加 8.9[3,12.4]倍,升温 4.0℃增加 10.2[2.4,18.3]倍,同样升温 0.5℃,从1.5到2.0℃耗电量增加了 5.9[1.2,8.3]倍,控温1.5℃是优于控温2.0℃的。对城市人体健康而言,升温1.5℃患病人数比现状增加0.5[0.4,0.6]倍,升温2.0℃增加1.7[1.5,1.8]倍,升温 4.0℃增加3.5[3.1,4.1]倍;升温 2.0℃比升温 1.5℃增加0.7[06,0.8]倍,同样升温0.5℃,从1.5到2.0℃患病人数会大幅增加,从控制患病人数而言,控温1.5℃是优于控温2.0℃的。升温1.5℃死亡人数比现状增加0.6[0.6,0.7]倍,升温 2.0℃增加2.2[2,2.8]倍,升温 4.0℃增加5.3[4.7,6.2]倍;升温2.0℃比升温1.5℃增加1.0[0.9,1.0]倍,同样升温0.5℃,从1.5到2.0℃死亡人数会大幅增加,控温1.5℃是优于控温2.0℃的。
【学位单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R12
【部分图文】：

技术路线图,技术路线,人体健康

图１．２技术路线逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑论文章节安排逡逑第Ｉ章引言逡逑第２章研究区概况、数据和方法逡逑第３章中国高温事件演变逡逑第４章暴露在高温下的人口和经济变化特征逡逑第５章对城市未来能源消耗和人体健康的影响逡逑第６章全球升温阈值下高温对能源消耗和人体健康的影响逡逑第７章主要结论及展望逡逑

空间分布,站点,空间分布,气象站

资料通过了气候界限值检查、台站极值检查和内部一致性检查等３种质量检验和逡逑控制方法的检验（任芝花等，２０１２）。考虑到记录的完整性和可比性，挑选缺测时逡逑间小于５％的台站，气象站的分布如图２－１所示。可以看出，气象站点的空间分逡逑布不均，气象站大多集中在东部和中部地区，特别是东南沿海地区，而西北内陆逡逑地区站点密度则十分稀疏。考虑中国地形差异，采用距平逼近（Ａｎｏｍａｌｙ邋Ａｐｐｒｏａｃｈ）逡逑插值法，融合成０．５°邋Ｘ0．５°格点数据（图２－１）。逡逑１２逡逑

南昌市,用电量,气温,致病率

逦４０逡逑高气温ｒｃ）逡逑图２．３南昌市电力氋温临界值计算逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．３邋Ｔｈｅ邋ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ邋ｖａｌｕｅ邋ｆｏｒ邋ｐｏｗｅｒ邋ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ邋ｈｏｔ邋ｅｖｅｎｔ逡逑２．致病／致病高温临界值的确定逡逑２０１１－２０１３年宁波市夏季高温日平均致病率７．５（人ｍ／ｊ人）

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