研究概要：
在全球变暖背景下，城市化使得城市地区极端高温事件日益频发，对人群健康、能源系统等构成重大挑战。过去研究多聚焦在平均城市热岛效应（UHI）对城市地区气温升高的影响上，较少关注气温本身变率和迟滞性的综合作用。本文通过将温度均值、方差和迟滞性统一纳入统计建模框架，系统剖析了导致城市极端热事件高发的原因。该研究创新性地提出并验证了“标准化城市热岛强度”这一关键指标对于城市极端热事件预测的主导作用，并进一步量化了温度迟滞性对连续多日极端热事件的影响。
研究发现：城市地区单日极端热事件相较郊区的发生概率增加，94%以上可以由标准化城市热岛强度的变化进行解释。传统认知普遍认为，热岛效应越强的城市，其发生极端高温事件的风险越高。然而本研究发现，这一推断并不总是成立，因为城市是否更频繁地经历极端热事件，不仅取决于城市比郊区更高的温度均值，还取决于该地区温度本身的波动性。研究引入“标准化城市热岛强度”这一核心指标，利用郊区温度标准差对城市热岛强度进行标准化处理，从而兼顾了温度均值与变率的双重影响。结果表明，城市热岛效应越强，同时温度变率越小的城市，即标准化城市热岛强度越大的城市，更容易发生极端热事件。这一发现补充和拓展了以往“热岛强＝热暴露强”的简单判断，为极端高温风险评估提供了更具物理依据的判断标准。对于持续两天或三天以上的极端热事件，温度的迟滞性也是关键影响变量，该变量的引入能够显著提升城乡间发生极端热事件概率差异的预测精度。在城乡间温度迟滞性差异大的区域，引入城市-郊区的温度迟滞性差异能将预测误差最多降低30%以上。这说明对于热惯性显著增强的城市，必须单独考虑城市的温度迟滞性以准确预测其热暴露。
综上，仅靠削弱平均热岛效应可能无法全面降低城市热暴露风险。在强热岛强度背景下，温度的变率和迟滞性也需被纳入到城市地区极端热事件的预测当中，具有更强平均热岛强度、较小温度波动性以及较高热惯性的城市，更应将缓解极端高温影响作为优先任务。
城乡间发生单日极端热事件概率差异与标准化城市热岛强度的关系
不同温度迟滞性假设下城乡间发生连续多日极端热事件概率差异的估算误差
核心PI
廖威林 |
中山大学
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廖威林，中山大学地理科学与规划学院副教授，硕士生导师。2018年毕业于中山大学地理科学与规划学院获博士学位，博士期间曾去往美国波士顿大学访问，毕业后留校作博士后研究工作，2021年聘为副教授。曾获中山大学优秀班主任、全国城市气象学术论坛优秀论文奖、全国高校GIS教学成果特等奖等荣誉。
1、国家自然科学基金面上项目：“精细三维城市冠层参数支持下的体感温度变化模拟与归因研究”（主持，在研，项目编号42271419，2023/01-2026/12）；
2、广州市青年科技人才托举项目：“粤港澳大湾区城市三维扩张模拟及其热效应归因研究”（主持，已结题，项目编号QT-2023-010，2023/01-2024/12）；
3、广州市科技计划项目：“粤港澳大湾区人体热舒适度的城市化影响研究”（主持，已结题，项目编号2023A04J1515，2023/04-2025/03）；
4、中山大学创新人才培育计划：“基于人体感温的城市极端热效应归因研究—以粤港澳大湾区为例”（主持，已结题，项目编号23lgbj014，2023/01-2024/12）；
5、国家自然科学基金青年科学基金项目：“全球变暖与城市化叠加效应下的中国东部城市地区极端高温归因研究”（主持，已结题，项目编号41901327，2020/01-2022/12）；
6、国家自然科学基金气象联合基金项目：“超级城市及城市群天气气候模式关键物理过程研究”（课题骨干，在研，项目编号U2342227，2024/01-2027/12）；
7、国家重点研发计划子课题：“全球城镇化趋势及其对气候变化的影响”（课题骨干，已结题，项目编号2019YFA0607203，2019/11-2023/10）；
8、国家重点研发计划子课题：“城市群地理要素智能识别技术”（课题骨干，已结题，项目编号2019YFB2103102，2020/01-2022/12）；
9、国家自然科学基金面上项目：“非均一地形上城市边界层结构对热浪的响应及其热收支定量化研究”（合作单位负责人，在研，项目编号42075070，2021/01-2024/12）；
刘小平 |
中山大学
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简介：
刘小平，中山大学地理科学与规划学院教授、博士生导师，中山大学“百人计划”引进人才。2022年国家杰出青年基金获得者，2015年入选“长江学者奖励计划”青年学者，2013年获得国家优秀青年基金。担任Frontiers of Earth Science、地理科学、热带地理等期刊副主编。团队研发的GeoSOS、FLUS模型被认为是国际著名的土地利用模型，被大量应用于国土空间规划、城镇开发边界划定、生态格局优化等，FLUS已成为国际上使用最多的土地利用模型。领导研发国产可控的新一代三维GIS数字孪生基础平台GooDGIS，在国土空间规划及智慧城市领域得到广泛应用和商业落地。连续多年入选科睿唯安“全球高被引科学家”和爱斯维尔“中国高被引学者”。
研究及招生方向：
主要科研项目：
未公示；
文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《Nature Cities》。中山大学廖威林副教授为文章第一作者，中山大学刘小平教授、英国南安普顿大学禅铎助理教授与美国波士顿大学李丹副教授为文章共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学基金项目、面上项目等支持。
论文发表：
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