引言

武汉市是湖北省的省会，辖三镇13个区，人口约为831万人(2005年末)，是华中地区最大的都市。因地处长江中游，每年夏季常受副热带高压控制，气流下沉增温，云量稀少，辐射强烈，时有南洋风，会出现几段持续性的晴热天气，人们会感到酷热难受，故素有“火炉”之称。随着全球气候变暖^[1-4]和热岛效应加强^[5]，武汉市暑热不但日益加强，而且呈现出新的特征，如夜间温度显著上升，自1990年代以来，日最低气温≥30℃的情况频繁出现；高温出现早，结束迟，炎热时间持续时间长，自1994年以来有3年在9月出现高温热浪；2003年8月1日出现了1951年以来的最高气温(39.6℃)；2006年则出现了1951年以来多个平均气温最高值记录，包括夏季、5—9月及年平均气温，武汉市居民度过了56年来最暖年和最热夏¹⁾。

1) 武汉区域气候中心.2006年湖北省气候影响评价，2007年1月

所谓高温热浪过程，是指日最高气温连续3~5天在某一临界温度以上(中纬度为35~37℃)并造成中暑发生的一段炎热期(hot spell)^[6]。按照该标准，武汉市每年夏半年都会有几段高温热浪过程。如2006年夏季，武汉市共出现5次高温热浪过程：6月17—22日、6月26日至7月4日、7月12—22日、8月13—15日，8月27日至9月4日，据不完全统计，共造成158人中暑，4人死亡。

根据IPCC的4次评估报告^[2-3]，在未来很长时间，气温将继续升高，高温威胁将更严峻，定量评估这种极端气候对人体健康的影响，建立定量高温中暑评估或预报模型，对今后科学适应和应对气候变化，保障人民身体健康十分必要。早在1999年，有人根据武汉市1994—1998年逐日中暑人数和同期气象资料建立了中暑指数及等级^[7]，在2000年又根据1994—2000年逐日中暑死亡人数和同期气象资料建立了暑热危险度及等级^[8]，并通过媒体发布高温中暑气象预报，对预防高温中暑危害起到了积极的作用。

尽管空调使用更广泛，但随着城市规模的膨胀，人口的老龄化，生活压力的增加，以及夏季气温的升高和职业病上报制度的完善，武汉市近几年居民中暑人数显著增加。1994—2002年每年中暑人数在86人以下，1997年只有3人，而2003—2007年中暑人数在113人以上，2003年达561人。利用最新中暑个例资料，在更多气象因子范围内寻找关键因子，研制新一代高温中暑评估模型，重新划分中暑指数等级，并增加了中暑发生天数的推算，使成果的适用性更强。

1 资料与方法 1.1 资料

2003—2007年逐日中暑人数(Y)来源于武汉市职业病防治院。同期气象资料来源于湖北省气象档案馆，气象因子主要参考文献[5-7]，其中当天因子11个，前期因子22个：

x₁：当日最高气温，x₂~x₅:当日及前1~4天的平均最高气温(℃)

x₆：当日最低气温，x₇~x₁₀:当日及前1~4天的平均最低气温(℃)

x₁₁：当日平均气温，x₁₂~x₁₅:当日及前1~4天的平均气温(℃)

x₁₆:当日平均相对湿度，x₁₇~x₂₀:当日及前1~4天的平均相对湿度(%)

x₂₁~x₂₆:当日前若干天日最高气温持续≥32、33、34、35、36、37℃的累积温度。

x₂₇:当日平均风速(m/s)

x₂₈:当日降水量(mm)

x₂₉:当日最小相对湿度(%)

x₃₀:当日平均气压(hPa)

x₃₁:当日日照时数(hr.)

x₃₂:当日总云量(成)

x₃₃:当日低云量(成)

将2003—2005年每年高温热浪期集中发生的时段合并，即2003年7月1日到8月30日、2004年6月28日到8月15日、2005年6月12日到8月16日共176天，以逐日中暑人数y为因变量，对应气象因子x_i(i=1, 2, ……, 33)为自变量，构成完整的时间序列。

1.2 方法

计算y和x_i之间的单相关系数，筛选出相关系数高，生理意义明确、便于运用的气象因子，通过逐步回归建立中暑人数与气象因子的关系模型，制订中暑指数等级标准，计算出2003—2005年各级总天数(d_i，days))，再结合各级实际发生中暑总天数和总人数资料，计算出各级中暑天数发生几率(m_i，无量刚或%)、各级平均每天中暑人数(n_i，人/天)。

另外设计了逐年中暑发生天数(D)的推算公式：

$ D = \sum\limits_{i = 1}^5 {\left( {{m_i} \times {d_i}} \right)} $

(1)

对任一年，即使没有中暑资料，也可利用式(1)推算该年高温中暑天数(D)，利用回归模型推算该年中暑总人数(P)以及各级总天数(d_i)。

2 结果分析 2.1 相关分析

表 1为3年176天逐日中暑人数与气象因子的单相关系数，由表可知：

(1) 日中暑人数与各项气温、气压、日照时数显著正相关，与相对湿度、低云量显著负相关，与当日风速、降水量、总云量等因子未见相关。

(2) 中暑人数与考虑气象因子前期累积效应后相关系数有所增大。

(3) 日中暑人数与日最高气温≥32℃~37℃累积温度的相关系数有随气温增高逐渐增大趋势，但与≥36℃累积温度的相关系数最大，也是所有因子中最大的，比1990年代的临界温度上升1℃，最大相关系数也从0.62提高到0.72^[6]。

以上结果说明：高压控制、云量稀少、日照强烈、持续高温是中暑发生的致关重要的环境条件，而云量增多、湿度增大导致闷热，且湿度达到极端时往往意味着转折，即发生降雨，高温暑热会得到缓解，则往往少见中暑事件发生。

2.2 改进的高温中暑气象预报(评估)模型的建立

通过逐步回归共得到3个优化模型：模型1：Y=8.873+2.73X₂₅-0.105X₃₂

$ \left( {R = 0.749, F = 111.118} \right) $

(2)

模型2：Y=-19.754+2.68X₂₅+0.71X₁₁

$ \left( {R = 0.734, F = 101.901} \right) $

(3)

模型3：Y=1.189+2.88X₂₅

$ \left( {R = 0.720, F = 188.264} \right) $

(4)

可见，当日前若干天日最高气温持续≥36℃的累积温度(X₂₅)对中暑发生致关重要；湿度仍然未能进入模型；3个模型的效果都很好。考虑到日均总云量的定量预报还不成熟和方程的稳定性，推荐使用模型2。本次进入模型的累积温度临界值为36℃，比1990年代模型提高了1℃。

2.3 改进的中暑指数等级标准的制订

为了便于开展预报服务和综合评估，需要制订一套高温中暑等级标准。以武汉市一日内发生中暑人数≤1作为最低级(1级)，一日内中暑人数≥7作为最高级(5级)，其间进行等间隔等级划分，如表 2所示。

它与原标准^[6]的差别主要在各级临界值均有所提高，名称也有改变，并增加了预警色标。

2.4 等级标准效果检验

应用模式2及表 2的高温中暑指数等级标准，对武汉市2003—2005年每年6月1日至8月31进行逐日中暑指数及等级进行了回代计算，结合实际中暑天数和中暑人数，可确定式(1)、(2)待定系数m_i、n_i(见表 3)，检验等级划分是否合理。结果表明：中暑天数发生几率(m_i)和平均每天中暑人数(n_i)各级之间差别明显，从1级到2级，均约增加1倍；但从2级到3级，增加1.5到4倍；从3级到4级，增加2到3倍；从4级到5级，m_i增加0.5倍，n_i则增加了5倍。84.4%的中暑天数和96.0%的中暑人数发生在4级以上，而4级天数只占总天数的46.0%，表明从3级到4级(或5级)，气象条件对人体的危害发生了质的变化。

同样，对2006—2007年两年6月1日至8月31日的逐日中暑指数及等级进行了计算，进一步检验等级划分的适用性(见表 4)。结果表明，各级别间有关评判指标差别明显，如从3级到4级，平均每天中暑人数增加了2.3倍，从4级到5级，平均每天中暑人数增加了2.4倍。大部分中暑事件发生在4级以上，62天有中暑发生，占全部中暑天数的76.5%，中暑人数242，占全部中暑人数的90.3%；中暑等级众数为4级，明显向高等级偏移，说明这个夏天很酷热。

以上分析充分说明表 2的等级划分合理、可操作性强。

2.5 推算效果评估

对每年6月1日至8月31日，根据式(1)推算出中暑总天数(D)，根据模式2推算出中暑总人数(P)，并与实际情况进行比较分析。

可见，逐年中暑天数、中暑人数的推算效果较好，如推算的中暑天数与实际中暑天数最多只差7天，2007年完全一致；推算的中暑人数与实际中暑人数，前2年误差极小，仅差1~2人，但后3年有所高估，主要是因为2003年的严重高温后，政府采取了大量有力措施，抗御高温危害，有效地减少人员伤亡。

2003年8月1日出现了1951年以来的极端最高气温39.6℃，日中暑人数达到131人，次日最高气温38.9℃，日中暑人数达到112人，前后几天中暑人数均在20~67人之间。而2006年高温开始得早，结束晚，危害时间长，期间有5次高温热浪过程，推算的中暑人数也是2006年多，但极端高温程度比2003年轻。

3 讨论

武汉市抗御高温危害的经验是十分宝贵的，如在高温期间，政府出资设置大量临时降温场所，安装空调，免费提供给老人、民工、流动人员；实施江湖连通，打通冷气流通道，降低城区温度；实施“冬暖夏凉”工程提速，通过集中供应凉水，建筑节能，已惠及几十万人；人们的防范意识加强。但有效的人工干预将使预测或评估难度加大，今后应考虑这些因子的影响，或建立动态模型，保证最新资料进入模型，提高预测或评估精度。