本文是一篇在职研究生论文，本文以降低城市高温热浪灾害风险为出发点，以高温热浪的风险评估为研究对象，结合城市规划、气象学、遥感科学、地理学、统计学等科学，以典型山地城市——重庆为例，研究重庆市高温热浪灾害风险时空特征，构建高温热浪风险评估体系、评估方法和流程，确定风险等级、绘制风险地图，并对热浪风险评估结果及主导因子进行分析，提出重庆市中心区高温热浪灾害应对策略。
1. 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 气候变暖与高温热浪灾害频发
近年来，不断有证据表明地球表面温度正在呈现长期增长的趋势，气候变暖对城市的经济、社会、生态以及居民健康等都产生了严重威胁。2014年，全球气候变暖政府间气候变化专业委员会（Intergovernmental Panel Climate Change, IPCC）发布第五次评估报告，报告指出：“全球地表温度在1983-2012年平均上升了0.85℃，且这30年可能是1400年来最温暖的30年[1]”。2021年8月，IPCC发布的第六次评估第一工作组报告《Climate Change 2021: The Physical Science Basis》显示：人类影响的全球变暖，反应在极端高温事件、海洋热浪和强降水频率和强度的增加，一些地区的农业和生态干旱，强烈热带气旋发生概率的增加，以及北极海冰、积雪和冻土的减少等[2]（如图 1.1、图 1.2）。
在全球变暖的大背景下，极端气候事件在全球范围内发生的频率激增。以高温热浪灾害为代表的极端气象事件所产生的影响正在逐步扩大。世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）在2019年6月举行的世界气象大会上指出，其最新统计的全球自然灾害影响排名中，极端高温在洪水、风暴、地震之后，列第四位[3]。2019年夏季，仅在7月份，我国广东、新疆、辽宁、山西等地的共61个观测站发生了极端高温事件，其中有3个观测站的日最高温度达到了历史新高。如何采取措施，应对高温热浪等极端气候灾害已成为全世界面临的共同挑战。
1.2 国内外研究进展
通过中国知网搜索关键词“热浪”，搜索结果如图 1.3所示。可以看到1980-2021年与热浪相关的国内外研究的发文数量从21世纪开始持续增加，近两年由于疫情的影响，相关研究热度与成果数量有所下降。现阶段，对高温热浪的研究涉及气象学、灾害学、环境科学、城市规划与医药卫生等多学科交叉的研究领域，其研究方向涵盖了热浪形成原因分析、高温热浪时空特征研究、热浪对人体健康影响的分析、高温热浪风险评估研究、应对高温热浪的策略研究与实践等。
1.2.1 高温热浪的定义与标准
高温热浪对人体产生影响和危害的程度是高温热浪的主要认定依据。由于世界各国地理位置、人口密度、城市规划、经济发展水平等的不同，国际上尚且没有一个通用的标准来定义高温热浪（表 1.1）。
中国《高温热浪等级》标准中对热浪的定义为：气温高、湿度大且持续时间较长，使人体感觉不舒适，并可能威胁公众健康和生命安全、增加能源消耗、影响社会生产活动的天气过程[10]。中国气象局规定，日最高气温≥35℃称为一个高温日，连续3天以上的高温日称为一次高温热浪[11]。中国气象局还规定各省市可以根据各地区不同的气候特点制定自己的高温热浪标准，如甘肃省气象局规定，河西地区日最高气温≥34℃，河东地区日最高气温≥32℃即定为一个高温日[12]。
世界范围内各国家和组织对高温热浪的定义和标准也不尽相同：WMO将日最高气温>32℃，且持续时间大于等于3天的天气过程定义为高温热浪[13]；美国、加拿大、以色列等国家利用温度和相对湿度来综合构建热指数来发布高温预警，如美国发布高温热浪预警的标准是：白天热指数连续两天各3小时超过40.5℃或预计热指数在任一时间超过46.5℃时，发布高温预警[14]；荷兰皇家气象研究所将日最高气温大于25℃，且持续时间大于5天，5天中至少有3天或3天以上的日最高气温达到30℃的天气过程称为高温热浪[15]。
2. 重庆市高温热浪时空特征研究
2.1 分类、指标与方法
根据气象数据类型的不同，将高温热浪时空特征的研究分为两类：以气象站点数据为源数据的时空特征研究和以气象卫星影像数据为源数据的时空特征研究。以气象站点数据作为数据源的时空特征研究，因为数据在时间上的连续性，有利于分析区域内高温热浪的时间变化特征；但因为气象站点在空间上的不连续，所以以此类数据为基础的热浪空间分布研究的精度有限。以高空卫星图像为数据源的时空特征研究，因为卫星图像的空间连续性，有助于分析区域内热浪灾害的空间分布特征；但因为时间上不具有连续性，且此类数据的处理过程较为复杂，所以以此数据为基础的热浪时间特征研究较为困难
本文利用重庆市1959-2020年12个气象站点的日最高气温数据，研究重庆市高温热浪的时间变化特征，并以这12个气象站点的热浪数据为基础对其进行空间插值，从而得出重庆地区高温热浪的空间分布特征，并对其进行分析。 本文主要分析高温热浪的3项关键指标——高温热浪频次、日数、强度。其中，“高温热浪频次”指某站点某年高温热浪的平均次数（次/a）；“高温热浪日数”指某站点某年高温热浪累计日数的平均值（d/a）；“高温热浪强度”采用有效积温（Effective Accumulated High Temperature, EAHT）的概念进行计算，指某站某年高温热浪期间日最高气温超过热浪阈值（35℃）的累计值（℃·d/a）。对以上频次、日数、强度三项指标分别进行统计，任何连续高温日（日最高气温≥35℃）大于等于3天的高温热浪过程都记为1次高温热浪。
2.2 数据来源与处理
本文选取由国家气象科学数据中心（http://data.cma.cn）“中国地面气候资料日值数据集（V3.0）”中的重庆市12个气象观测站的日最高气温数据，各观测站的位置与基本信息如图 2.2和表 2.1所示。
以上观测站中包括1个国家基准气候站和11个国家基本气象站：1个国家基准气候站即酉阳站（57633），此类等级的气象观测站是根据国家气候区划，以及全球气候观测系统的要求，为获取具有充分代表性的长期、连续资料而设置的气候观测站，是国家气候站网的骨干；11个国家基本气象站包括沙坪坝（57516）、合川（57512）、长寿（57520）、大足（57502）、江津（57517）、綦江（57612）、丰都（57523）、奉节（57348）、黔江（57536）、彭水（57537）、万州（57432），此类等级的气象观测站是根据全国气候分析和天气预报的需要所设置的地面气象观测站，大多担负区域或国家气象信息交换任务，是国家天气气候站网的主体。除以上两个等级的气象观测站外，重庆地区还包含第三等级站点，即国家一般气象站，此类站点获取的观测资料主要用于本省（区、市）和当地的气象服务，是国家天气气候站网的补充。
本文选取重庆市前两个等级的12个气象观测站数据作为数据来源。此12个站点的气象数据真实可靠，具有极高的可信性，其站点的分布也具有较强的合理性，能够真实地展现重庆市的气象状况。
3. 山地城市高温热浪风险评估体系 ................................. 41
3.1 风险评估因子的选择及分级方法 .................................. 42
3.1.1 风险评估因子的选择 ...................................... 42
3.1.2 风险数据的分级方法 ............................... 45
4. 重庆市高温热浪风险评估结果分析 ......................... 83
4.1 风险等级划分及风险地图绘制方法 ........................... 84
4.2 重庆市高温热浪危险性分析 .................................... 86
5. 重庆主城中心区高风险区域识别与应对策略 ........................ 115
5.1 街道与乡镇层面的高温热浪危险性与暴露度评估 ......................... 115
5.1.1 危险性评估 ..................................... 115
5.1.2 山地城市暴露度评估 .............................. 118
5. 重庆主城中心区高风险区域识别与应对策略
5.1 街道与乡镇层面的高温热浪危险性与暴露度评估
5.1.1 危险性评估
重庆市区县层面的高温热浪危险性评估包括热浪期间地表温度和年平均高温日数两项评估因子，但来源于重庆市气象局的2008-2020年重庆市各区县年平均高温日数数据因无法精细化到城市街道层面，且中心6区的高温日数数据均来自沙坪坝站气象站点，彼此之间缺乏差异性。所以，本章对中心6区内所有街道与乡镇的高温热浪危险性评估仅采用热浪期间地表温度这一项评估因子。
将重庆市高温热浪期间地表温度反演图，在ArcGIS软件中按照中心6区的行政区划进行剪切，剪切结果如图 5.2所示。在ArcG IS软件中对剪切后的中心6区地表温度图进行以街道和乡镇行政区划为单元的栅格统计，计算各单元内所有栅格所携带地表温度数值的平均值，中心6区各街道与乡镇的地表温度空间分布图如图 5.3所示。按照山地城市高温热浪风险评估体系，对中心6区的91个街道与乡镇的高温热浪危险性分别进行评估，依次进行危险性等级划分以及危险性地图绘制等步骤，评估结果如图 5.4和表 5.
