文章图片

人体热应力研究新成果
为应对气候变化影响研究提供支撑
人体热应力反映高温环境对人体产生的热负荷 。 近日 ， 一份覆盖东亚和南亚地区的1981-2019年高空间分辨率人体热应力数据集（简称HiTiSEA）研究成功就在Nature集团旗下数据期刊《Scientific Data》上发表 。
据了解 ， 该数据集具有空间分辨率高、涵盖热应力指数全、经过更全面的数据有效性检验、源代码完全公开等特点 。 该项成果为研究东亚和南亚地区气候变化对公众健康和经济社会的影响提供了重要数据支撑 。

文章图片

图1 创建HiTiSEA数据集的技术流程
东亚和南亚占全球人口的二分之一以上 ， 但由于经济水平存在显著的区域差异 ， 一些人口密集的欠发达地区仍缺乏应对极端热应力的配套设施和医疗条件 ， 使该地区成为全世界受热胁迫最严重的地区之一 。
闫业超表示 ， 建立高时空分辨率、具有广泛适用性的人体热应力数据集有利于在更精细的尺度上研究人体热应力的时空演变及其对公众健康、旅游、劳动效率和电力气象负荷等方面的影响 。
此前 ， 欧洲中期天气预报中心在2020年1月也曾发布具有广泛影响力的人体热舒适指数数据集 ， 尽管其空间范围覆盖全球 ， 但分辨率只有0.25°×0.25° ， 且所提供指数仅适用于室外无遮蔽的环境条件 。 HiTiSEA则以最新的ERA5-Land为主要数据源 ， 具有更高的空间分辨率（0.1°×0.1°） ， 能够在更精细的空间尺度上研究人体热应力对气候变化的响应 。

文章图片

图2 数据集部分指标示例
该团队成员除计算出适用于室外无遮蔽条件的通用热气候指数（简称UTCI）以外 ， 还通过控制模型变量 ， 计算出了适用于室外有遮蔽和室内环境条件的UTCI 。 此外 ， 一些基于经典经验模型、具有广泛应用基础的热应力/舒适指数也包含在该数据集中 ， 这使得该数据集成为目前涵盖人体热应力指数最全面的数据产品 ， 能满足不同气候区域、不同季节、室内和室外、有遮蔽和无遮蔽等多种环境条件下的应用需求 。
“为了检验和控制数据质量 ， 我们使用了东亚和南亚范围1200多个气象站的数据来检验产品 。 ”闫业超说 。 此外 ， 团队成员还分析了误差的时空分布特征 ， 有助于用户更好地了解误差的季节和地区差异 ， 进而减少数据使用过程中的不确定性 。 同时 ， 研究团队也公开了创建整套数据集的python源代码 。 这意味着用户除了可以直接下载覆盖东亚和南亚地区的人体热应力日值格点数据以外 ， 还可通过源代码和再分析数据计算全球任意其他区域逐小时的人体热应力指数 。

文章图片

图3 该数据集HiTiSEA（右）与ECMWF发布的ERA5-HEAT产品（中）在典型区域的对比
据悉 ， “人体热应力”是指一定环境条件下人体所承受的净热负荷 。 为了维持相对恒定的体温 ， 人体需要根据内、外环境的变化调整机体的产热和散热过程 ， 体温调节的强度越大 ， 人体感觉越不舒适 。 当热应力强度超过人体体温调节系统所能承受的程度 ， 就会引发多种疾病 ， 甚至造成死亡 。 同时 ， 受气温、湿度、辐射和风速等局地气象因素的影响 ， 人体热应力具有很强的时空变异性 。