文章信息：Huilin Du, Wenfeng Zhan, Bingbing Zhou, Yang Ju, Zihan Liu, Ariane Middel, Kangning Huang, Lei Zhao, TC Chakraborty, Zhihua Wang, Shasha Wang, Jiufeng Li, Long Li, Fan Huang, Yingying Ji, Xuecao Li, & Manchun Li. (2025). Exacerbated heat stress induced by urban browning in the Global South. Nature Cities. https://doi.org/10.1038/s44284-024-00184-9
整理人：闫甲祺，2024级硕士研究生
整理时间：2025年1月27日
Abstract: Cities in the Global South face dual pressures from intensifying heat stress and widespread urban browning. However, the specific trends in urban heat stress across these cities, alongside those induced by urban browning, remain inadequately quantified, hampering effective urban planning and intervention strategies. Here we present a data-driven methodology to generate high-resolution (1 km) summertime Heat Index (HI) maps for over 2,300 Global South cities (2003–2020). This dataset recalibrates HI-based warming rates, revealing a mean trend (KHI) of 0.41 ± 0.01 °C per decade (mean ± standard error) across these cities. Urban browning exacerbates heat stress significantly, with KHI increases surpassing 0.05 °C per decade in cities such as those in Nigeria, contrasting starkly with greening-induced cooling observed in many Global North cities. Our analysis pinpoints cities in dire need of intervention, such as those in Botswana and Côte d’Ivoire facing browningdriven HI increases without commensurate economic growth. Contrastingly, Chinese and Indian cities exhibit a paradoxical cooling trend, potentially linked to greening initiatives amid economic development. Our findings highlight key action imperatives for South–South knowledge exchange to develop targeted governance strategies for achieving urban sustainability.
摘要：南方国家的城市面临着热应激加剧和城市普遍褐变的双重压力。然而，这些城市的城市热应激的具体趋势以及城市褐变引起的趋势仍然没有得到充分量化，阻碍了有效的城市规划和干预策略。在这里，我们提出了一种数据驱动的方法，可为 2,300 多个全球南方城市（2003-2020 年）生成高分辨率（1 公里）夏季炎热指数 (HI) 地图。该数据集重新校准了基于 HI 的变暖速率，揭示了这些城市每十年 0.41 ± 0.01 °C 的平均趋势 (KHI)（平均值 ± 标准误差）。城市褐变显着加剧了热应激，尼日利亚等城市的 KHI 每十年升高超过 0.05 °C，这与许多北方城市观察到的绿化引起的降温形成鲜明对比。我们的分析指出，城市迫切需要干预，例如博茨瓦纳和科特迪瓦的城市，它们面临着布朗宁驱动的居民收入增加，但经济却没有相应增长。相比之下，中国和印度的城市呈现出矛盾的降温趋势，这可能与经济发展过程中的绿化举措有关。我们的研究结果强调了南南知识交流的关键行动必要性，以制定有针对性的治理战略，以实现城市可持续发展。
1. 研究背景
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全球南方的城市面临着日益加剧的热应力和广泛的“城市褐化”（即植被损失）的双重压力。然而，目前对于这些城市中热应力的具体趋势，以及由城市褐化引发的变化，仍缺乏足够的量化研究，这阻碍了有效的城市规划和干预策略的制定。
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全球南方的城市化速度快，且面临更严峻的气候挑战，但相关研究和数据资源相对匮乏。传统的城市热应力评估主要依赖于地表气温（SAT）和土地表面温度（LST）数据，但这些方法存在局限性，无法准确反映人类实际感受到的热应力。
2. 研究意义
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本研究通过开发高分辨率（1公里）的热指数（Heat Index, HI）数据集，量化了全球南方超过2300个城市在2003年至2020年间的夏季热应力变化趋势，揭示了城市褐化对热应力的显著加剧作用。
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研究结果强调了全球南方城市在应对热应力时面临的独特挑战，并为制定针对性的治理策略提供了科学依据，有助于推动南南知识交流，实现城市可持续发展。
3. 研究方法
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数据集构建：研究者整合了来自地面观测站的小时级气温和相对湿度数据、MODIS卫星数据（包括地表温度、植被指数等）以及ERA5-Land再分析数据，利用随机森林算法构建了高分辨率的夏季HI数据集。
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热应力趋势分析：通过线性回归分析HI数据，量化了城市热应力的变化趋势（KHI），并分析了不同地理区域、人口密度和经济水平城市的热应力变化。
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城市褐化影响评估：采用最小二乘法统计归因方法，分离出背景气候变化、城市化过程和城市植被变化对城市热应力的贡献，特别关注城市褐化对热应力的影响（βHI）。
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城市干预优先级评估：结合物理、生理和社会经济因素，通过四象限图分析确定了最需要干预的城市和国家，以应对由城市褐化引起的热应力问题。
4. 研究主要结论
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热应力变化趋势：全球南方城市平均KHI为0.41±0.01°C/十年，表明这些城市的热应力在过去二十年中显著增加。城市核心区域的白天和夜间KHI分别为0.43±0.01°C/十年和0.39±0.01°C/十年。
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城市褐化的影响：城市褐化显著加剧了热应力，平均βHI为0.022±0.002°C/十年。特别是在尼日利亚、博茨瓦纳和马来西亚等国家的城市，βHI超过0.05°C/十年。
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城市干预优先级：研究识别出博茨瓦纳、科特迪瓦等国家的城市由于城市褐化导致的HI增加显著，但缺乏相应的经济增长，这些城市迫切需要干预。而中国和印度的城市则表现出与经济发展相伴随的绿化趋势，可能与积极的城市绿化计划有关。
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全球南方与全球北方的差异：与全球北方城市普遍的绿化趋势相比，全球南方城市普遍存在植被损失，导致热应力加剧，这进一步凸显了全球南方城市在应对热应力时的独特挑战。
5. 研究展望
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数据改进与方法优化：未来研究可以进一步整合更多环境参数（如辐射、风速等）来更全面地评估城市热应力。同时，改进植被类型和结构的考虑，以更准确地评估城市褐化对热应力的影响。
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政策与实践应用：研究结果为全球南方城市提供了针对性的干预建议，特别是在资源有限的情况下，如何优先选择需要干预的城市。此外，研究强调了南南合作的重要性，鼓励全球南方城市之间进行知识交流和经验分享，以实现更可持续的城市发展。
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社区与区域层面的细化研究：尽管本研究聚焦于城市层面，但未来研究可以进一步探索城市内部不同社区之间的热应力差异，以及如何通过社区层面的绿化和规划来缓解热应力。
6. 研究主要图表
01 关于褐变引起的整个全球南部城市褐变引起的城市供暖的三个相互联系的问题
02 2003年至2020年之间的2341个全球南部城市的夏季城市热应激趋势
03 全球南部城市城市褐变引起的KHI
04 褐变引起的城市热应激趋势与城市绿色趋势，HI和经济增长在整个全球南部城市的经济增长，通过国家的三部分类型
原文链接：https://www.nature.com/articles/s44284-024-00184-9
原文转引：https://mp.weixin.qq.com/s/U-kiRTSu-Vtyoa_BoX3Tsg
