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长江流域旱涝急转演变特征及其社会经济暴露度

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水力发电学报 2024年第4期43卷 34-49页

作者：孟长青董子娇王远坤张余庆钟德钰华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 淮阴师范学院城市与环境学院江苏淮安223300 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084

旱涝急转是指干旱和洪水之间的快速转变,对农业生产和人类安全造成巨大威胁。本研究基于月尺度的旱涝急转量级指数,分析了长江流域历史和未来四种旱涝急转事件,并通过滑窗法构建了旱涝急转量级的时变函数,揭示了未来旱涝急转风险变化。... 详细信息

旱涝急转是指干旱和洪水之间的快速转变,对农业生产和人类安全造成巨大威胁。本研究基于月尺度的旱涝急转量级指数,分析了长江流域历史和未来四种旱涝急转事件,并通过滑窗法构建了旱涝急转量级的时变函数,揭示了未来旱涝急转风险变化。同时,结合共享社会经济路径量化了人口和经济受旱涝急转风险变化影响的程度。结果显示,历史时期长江流域中下游旱涝急转事件频发,旱–涝和涝–旱事件每10年发生10~12次,而旱–涝–旱和涝–旱–涝事件每10年发生3~4次。未来旱–涝–旱和涝–旱–涝事件预计大幅增加,其中长江上游部分地区增长了约7倍。对于历史基准期50年一遇的旱涝急转事件,未来发生概率将增加5~10倍,给长江流域的人口和经济带来重大影响。

关键词：旱涝急转标准化降水蒸散指数第六次国际耦合模式比较计划人口暴露长江流域

面向地震设防风险的未来中国城乡人口情景及暴露特征

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气候变化研究进展 2022年第6期18卷 707-719页

作者：张化李汶莉李雪敏董琳杨有田张国明许映军北京师范大学国家安全与应急管理学院北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学民政部教育部减灾与应急管理研究院北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875

中国城镇和乡村住房建筑地震设防水平差距较大,暴露在低设防农村与高密集城镇下的人口因此面临较高的地震风险,面向地震设防风险分析未来城乡人口及暴露特征具有重要意义。本文基于地震烈度区划图和人口-发展-环境(PDE)模型,模拟分析了... 详细信息

中国城镇和乡村住房建筑地震设防水平差距较大,暴露在低设防农村与高密集城镇下的人口因此面临较高的地震风险,面向地震设防风险分析未来城乡人口及暴露特征具有重要意义。本文基于地震烈度区划图和人口-发展-环境(PDE)模型,模拟分析了5种共享社会经济路径(SSPs)情景下的未来城乡人口地震灾害时空暴露。结果表明:(1)除SSP3下城镇人口数量持续增加外,其他SSP情景下各地区城镇人口数量均先增后降,农村人口数量受城镇化影响呈持续下降趋势;(2)城镇与农村地震灾害高、较高人口暴露等级空间分布相似,集中在华北、西南与东部沿海地区;(3)相较于有设防的城镇地区,无设防农村地震人口暴露等级偏高,高暴露、较高暴露等级的数量偏多,未来城镇人口暴露等级有所上升,而农村人口暴露等级逐渐降低。

关键词：人口暴露城乡差异设防水平地震灾害共享社会经济路径(SSP) 气候变化

基于GRACE数据的中国地下水储量时空变化研究

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水生态学杂志 2024年

作者：张亮林柯鹏振南京大学地理与海洋科学学院湖北省生态环境厅咸宁生态环境监测中心

研究中国长时间序列地下水储量变化，识别地下水储量下降区域及该区域人口暴露情况，可为水资源可持续利用提供重要的科学参考。利用GRACE卫星数据和GLDAS数据，根据水量平衡原理分析了中国地下水时空变化特征。结果表明：(1)中国地下... 详细信息

研究中国长时间序列地下水储量变化，识别地下水储量下降区域及该区域人口暴露情况，可为水资源可持续利用提供重要的科学参考。利用GRACE卫星数据和GLDAS数据，根据水量平衡原理分析了中国地下水时空变化特征。结果表明：(1)中国地下水的丰水区主要分布在长江流域以南和青藏高原区，缺水区主要分布在华北地区与西北地区；中国地下水稳定性存在显著的空间差异，华北地区、西北地区和青藏高原区的稳定级别为差；(2)中国地下水等效水高在2013―2020年呈下降的变化趋势，贡献区域主要集中在北方区域；多年平均等效水高为-10.91 mm/a，整体以减少为主；地下水等效水高由2003年的-0.83 mm下降至2020年-39.55 mm，18年间共下降38.72 mm，下降率为2.15 mm/a；(3)人水矛盾突出区域主要集中在华北平原，空间上南方区域比北方更安全。2020年中国市域地下水下降暴露人口平均>500人/km2的区域集中分布在华北平原及周边区域，暴露总量最高的3个行政区为北京、天津、保定。

关键词：重力恢复和气候实验(GRACE) 地下水人口暴露时空特征中国

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21世纪中国高温人口暴露及其健康风险预估

21世纪中国高温人口暴露及其健康风险预估

作者：张海燕西北师范大学

学位级别：硕士

在气候持续变暖背景下,人口暴露在极端高温事件中的频率、强度和持续时间将大幅度增加,从而对人体健康造成巨大的威胁。作为受高温影响最严重的国家之一,随着气候变化,中国未来高温具有怎样的特征?高温人口暴露会发生怎样的变化?气候与... 详细信息

在气候持续变暖背景下,人口暴露在极端高温事件中的频率、强度和持续时间将大幅度增加,从而对人体健康造成巨大的威胁。作为受高温影响最严重的国家之一,随着气候变化,中国未来高温具有怎样的特征?高温人口暴露会发生怎样的变化?气候与人口在不断变化的高温暴露中分别扮演了怎样的角色?中国未来哪些地区高温人口暴露带来的健康风险最高?以上关键问题的研究与探讨对我国适应气候变化,应对气候风险具有重要意义。目前综合气温和湿度要素考虑未来极端高温–人口暴露–健康风险的耦合分析尚且较薄弱。因此本文选用集合温度与湿度的热应力指数–湿球黑球温度(WBGT)定义高温,基于耦合模式相互比较项目第6阶段(CMIP6)中SSP2-4.5情景下与SSP5-8.5情景下的气温与相对湿度模拟结果,预估了21世纪不同等级高温日数、强度和最大持续时间的变化特征。然后结合未来预估人口数据,量化分析了21世纪中国高温人口暴露度变化及其影响因素的贡献。最后运用固定效应面板模型评估中国高温人口暴露度与死亡人数之间的关系,并对21世纪中国高温人口暴露度变化引起的健康风险进行了预估。得到如下主要结论:(1)21世纪总高温日数、强度和最大持续时间都随时间变化增加,更高的排放情景下,趋势更显著。其中,大部分地区未来T90-95p(日平均WBGT超过参考期内第90个百分位而不超过第95个百分位)与T95-99p(日平均WBGT超过参考期内第95个百分位而不超过第99个百分位)日数、强度和最大持续时间相比参考期(1985—2014年)小幅度减小,而>T99p(日平均WBGT超过参考期内第99个百分位)日数、强度和最大持续时间显著增加。空间上,高温日数与最大持续时间相比参考期的变化总体上从南向北递减,在西南与华南变化最大,华东、华中与西北次之,东北和华北最小。高温强度的变化幅度总体上自南向北递增,在东北和华北较大,在西南和华南较小。(2)参考期,中国总高温人口暴露度为437.35亿人·d。SSP2-4.5情景下(SSP5-8.5情景下),总高温人口暴露度在近期(2021—2050年)与远期(2071—2100年)分别是参考期的1.92(2.01)与2.16(2.35)倍。增幅在华南最大,在华东和华中次之,在东北和西北较低。局部地区如东北总高温人口暴露度会下降。T90-95p与T95-99p的人口暴露度变幅相对较小,部分地区呈减小趋势,且呈减小趋势的范围和幅度在远期增加。>T99p的人口暴露度空间变化与总高温人口暴露度一致。人口因子是T90-95p与T95-99p人口暴露度变化的主导因素,而气候因子对大部分地区>T99p人口暴露度变化的贡献最大。(3)高温人口暴露对人口死亡具有显著的加剧作用。T90-95p、T95-99p与>T99p人口暴露度增加1亿人·d会使死亡人口数增加1002(95%CI:570～1434)人、2926(95%CI:1783～4069)人与2635(95%CI:1345～3925)人。高温人口暴露与人口死亡数之间的关系是稳健的。(4)21世纪高温人口暴露引起的健康风险显著增加,增幅在更高的排放情景下更大。相比参考期,中国总高温人口暴露相关死亡人口在SSP2-4.5(SSP5-8.5)情景下的近期和远期分别平均增加122.66(95%CI:63.41～181.92)[135.75(95%CI:69.26～202.23)]与158.85(95%CI:78.69～239.02)[189.01(95%CI:92.30～285.72)]万人,相关死亡率分别增加0.86‰(95%CI:0.45～1.28‰)[0.99‰(95%CI:0.50～1.47‰)]与1.25‰(95%CI:0.62～1.89‰)[1.85‰(95%CI:0.90～2.79‰)]。其中,相比参考期,T90-95p人口暴露健康风险在未来降低;T95-99p人口暴露健康风险在近期增加,在远期降低;>T99p人口暴露健康风险则显著增加。空间上,未来总高温人口暴露健康风险的增幅在华南最大,在华东和华中次之,在东北和西北较低。局部地区如东北总高温人口暴露健康风险会小幅度下降。综上所述,相比参考期,21世纪中国高温日数、强度和持续时间显著增加,高温人口暴露度及其造成的健康风险也会随时间推移和排放情景升高而变大,这主要是极端高温增加引起的。气候变化是影响人口暴露度增加的主要原因,各城市未来高温人口暴露预防过程中应加强对气候变化的控制。此外,未来中国华南、华东和华中等地区由于高温人口暴露增加将会面临更大的健康风险。

关键词：高温人口暴露健康风险未来预估中国

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基于随机森林的京津冀地区臭氧精细时空预测

时空信息学报 2024年

作者：董瑾崔荣国程立海张迎新宋文婷自然资源部信息中心

近年来，臭氧是我国大气污染防治的重要对象，京津冀地区是我国目前臭氧污染较为严重的区域，针对京津冀地区进行臭氧时空预测能够帮助了解臭氧的变化规律和主要影响因素。本文选取随机森林方法，对京津冀地区2021年臭氧最大8小时浓度进... 详细信息

近年来，臭氧是我国大气污染防治的重要对象，京津冀地区是我国目前臭氧污染较为严重的区域，针对京津冀地区进行臭氧时空预测能够帮助了解臭氧的变化规律和主要影响因素。本文选取随机森林方法，对京津冀地区2021年臭氧最大8小时浓度进行1km尺度的精细时空预测，分析影响臭氧浓度的主要因素及季节特征，评估京津冀地区臭氧浓度的人口暴露水平，得到以下结论：（1）随机森林方法精确预测了京津冀地区的高空间分辨率臭氧分布，在全年和季节尺度均表现出稳定、可靠的性能，通过将本研究的预测精度与已有研究的预测精度进行对比发现，本研究在空间分辨率和建模精度方面得到较好结果；（2）影响臭氧浓度的主要气象因素为气温和太阳辐射，其中冬季受风速影响较大；（3）臭氧浓度在季节时间上呈现波动特征，从高到低分别是夏季>春季>秋季>冬季，空间分布存在明显季节特征，春、夏、秋三季呈现东南高、西北低的特点，而冬季则完全相反；（4）臭氧超标天数高值区集中于东部和南部，保定市、北京市、石家庄市、张家口市等城市有较多人口集中在臭氧浓度较高的区域，廊坊市有较多人口集中在臭氧浓度较低的区域。综上，研究结果可以大量降低臭氧监测成本，为开展污染防治提供科学依据。

关键词：臭氧高分辨率时空预测随机森林人口暴露

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京津冀大气污染的时空分布与人口暴露

环境科学学报 2020年第1期40卷 1-12页

作者：赵辉郑有飞张誉馨王占山南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 香港科技大学理学院香港999077 北京市环境保护监测中心北京100048

经济的快速发展和城市化导致京津冀地区的空气质量不断恶化,已经引起学术界广泛的关注.为了揭示近年来京津冀地区大气污染状况,本研究基于中国空气质量在线监测分析平台发布的PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3_8 h_max长期监测数据,采用... 详细信息

经济的快速发展和城市化导致京津冀地区的空气质量不断恶化,已经引起学术界广泛的关注.为了揭示近年来京津冀地区大气污染状况,本研究基于中国空气质量在线监测分析平台发布的PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3_8 h_max长期监测数据,采用统计学的方法分析了2014—2018年京津冀13个市这6种污染物的时空变化特征,结合各城市人口数据,评估了在此背景下该地区PM2.5和O3_8 h_max的人口暴露风险.结果表明:京津冀地区PM2.5、PM10、SO2、CO和NO2近年来整体上呈下降趋势,而O3_8 h_max则呈上升趋势.总体而言,PM2.5、PM10、SO2、CO和NO2表现为冬季最高、春秋季次之、夏季最低的特征,而O3_8 h_max则表现为夏季>春季>秋季>冬季的特点,并在月变化上呈倒“V”型,从1月份开始逐渐上升,在6月份达到峰值,而后又逐渐下降.空间上,PM2.5、PM10、SO2、CO和NO2呈现南高北低的分布特征,而O3_8 h_max在2014—2016年呈现北高南低的分布特征,但在2017—2018年则呈现南高北低的分布特点.此外,京津冀北部地区PM2.5的来源主要是一次气溶胶,而二次气溶胶是中部地区PM2.5的主要来源.除秦皇岛、承德和张家口外,其他城市细粒子在颗粒物中占的比重较大.随着近年来PM2.5浓度的降低,暴露于高浓度的PM2.5中的人口比例逐年减少,但距离年平均浓度限值还相差很远.除2014年外,暴露在O3浓度超标情况下的人口在2015—2017年逐渐上升.

关键词：大气污染 PM2.5 O3 时空特征人口暴露京津冀

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城市地区危险气体扩散与人口暴露模拟

深圳大学学报（理工版） 2013年第3期30卷 287-293页

作者：郑茂辉金敏韩新同济大学上海防灾救灾研究所上海200092

以伦敦中心城区示踪气体扩散试验为例,对城市建筑群中危险气体的迁移扩散以及周边人口暴露风险进行数值模拟分析.通过计算流体力学模型和暴露模型的耦合,模拟街区尺度近地面气云扩散过程,结合地理信息系统和建筑物数据库估算受影响的人... 详细信息

以伦敦中心城区示踪气体扩散试验为例,对城市建筑群中危险气体的迁移扩散以及周边人口暴露风险进行数值模拟分析.通过计算流体力学模型和暴露模型的耦合,模拟街区尺度近地面气云扩散过程,结合地理信息系统和建筑物数据库估算受影响的人口及其潜在的暴露水平,求解建筑物周围的时变质量浓度和暴露剂量分布.近地面的质量浓度时间序列表明,气云扩散受建筑物和道路布局影响显著;泄漏停止后部分建筑物背风向和狭窄街段内质量浓度稀释滞后,可能对人群健康构成潜在威胁.

关键词：大气污染城市环境安全危险气体人口暴露数值模拟时变浓度流体力学地理信息系统建筑物

高分辨率人口空气污染暴露GIS空间区划研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2013年第3期38卷 334-338页

作者：邹滨彭芬焦利民翁敏中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室地球科学与信息物理学院长沙市410083 武汉大学资源与环境科学学院武汉市430079

集成大气污染扩散模型、GIS空间分析及人口动态制图模型(PDMM)实现了高空间分辨率空气污染浓度和人口空间分布模拟,通过构建人口空气污染暴露相对风险评价模型实现了人口空气污染暴露程度的空间格局划分。研究结果显示,空气污染浓度与... 详细信息

集成大气污染扩散模型、GIS空间分析及人口动态制图模型(PDMM)实现了高空间分辨率空气污染浓度和人口空间分布模拟,通过构建人口空气污染暴露相对风险评价模型实现了人口空气污染暴露程度的空间格局划分。研究结果显示,空气污染浓度与人口空气污染暴露相对风险评价模型两种方法生成的人口空气污染暴露评估结果差异较大。研究结果揭示,前者在区域人口空气污染暴露评估中存在缺陷的同时(如无人居住的SO2高浓度区被误判为人口SO2污染暴露高风险区),也肯定了基于后者得到的人口空气污染暴露空间区划结果在区域空气污染暴露风险调控政策制定过程中的重要理论意义与实践价值。

关键词：空气污染人口暴露风险评估空间分析

基于LUR模型的大气PM2.5浓度分布模拟与人口暴露研究——以湖北省为例

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华中师范大学学报（自然科学版） 2019年第3期53卷 451-458页

作者：宋万营杨振王平平丁启燕李星明华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079 华中师范大学可持续发展研究中心.武汉430079 湖北省发展和改革委员会/华中师范大学武汉城市圈研究院武汉430079

大气细颗粒物是严重危害人体健康的主要污染物之一.该文以湖北省为例,采用LUR(土地利用回归)模型对各监测站点的PM-浓度进行空间化模拟,并考察污染暴露强度的空间分异特征,为PM2.5污染分区防控提供参考依据.结果表明:1)湖北省各站点PMz,... 详细信息

大气细颗粒物是严重危害人体健康的主要污染物之一.该文以湖北省为例,采用LUR(土地利用回归)模型对各监测站点的PM-浓度进行空间化模拟,并考察污染暴露强度的空间分异特征,为PM2.5污染分区防控提供参考依据.结果表明:1)湖北省各站点PMz,5浓度差异较大,平均浓度高于环境空气质量二级标准,浓度大小受到站点风速、气温、海拔与3km缓冲区内绿地面积等因子的显著影响.风速升高会加重污染,后3个因子增加则有利于降低污染.2)基于LUR模型的空间化结果显示,PM,.5浓度在省域尺度上呈现出明显的“中部髙、东部低、西部最低”的梯度差序特征,其中武汉城市圈、江汉平原与襄阳部分地区污染较重,鄂西地区普遍较低.3)构建顾及人口分布疏密的PM2.5暴露强度指数,发现PM?“暴露强度与人口密度大小存在校高的空间相关性.全省超过90%的人口和面积处于中等及以下暴露强度,总体健康风险较低.暴露高值区相对分散,主要集中在以武汉城市圈为核心的中东部地区.

关键词： PM2.5 LUR 分布模拟人口暴露湖北省