气温对呼吸和循环系统疾病影响及未来变化预估研究综述

魏晓钰，龙怀聪，尹 立，孙 羽，张 莹，王式功*，张磊磊

（1.成都信息工程大学大气科学学院/环境气象与健康研究院，四川 成都610225；2.四川省医学科学院/四川省人民医院老年医学科，四川 成都610072；3.攀枝花市中心医院气象医学研究中心，四川 攀枝花617000；4.海南省第二人民医院气候医学临床研究中心，海南 五指山572299）

以全球变暖为主要特征的气候变化是21 世纪人类面临的最大挑战[1]。政府间气候变化委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次评估报告指出，2014 年以来，热浪、极端降雨、热带气旋、干旱等极端天气发生的频率和强度都进一步上升，这与气候变化密切相关[2]。极端天气气候事件既属于严重的气象灾害，也会给相关人群带来巨大健康风险[3]，不适宜气候（如高温热浪、低温寒潮等）及其气象要素的大幅度变化可诱发或加重某些常见疾病。中医将气候归纳为“六气”，指风、寒、暑、湿、燥、火六种要素，《素问·至真要大论》曰：“夫百病之生也，皆于风寒暑湿燥火，以之化之变也”，说明“六气”反常，易引发相关疾病，此论述彰显了古人关于天气、气候变化对人类健康影响的认知[4]。

气温既是反映气候变化的主要气象要素，也是影响人体健康的关键因素[5]。不适宜气温每年导致中国约59.39 万人超额死亡，是致死人数仅次于空气污染的环境类危险因素[1]。通常将与气象条件密切相关的疾病称为气象敏感性疾病，呼吸和循环系统疾病是两大主要的气象敏感性疾病[6]。大量研究结果表明，气温与呼吸和循环系统疾病密切相关，不适宜温度将增加呼吸、循环系统疾病的发病风险[7]。在全球气候变暖的背景下，极端温度事件发生频率增多，强度增强，将对人群健康产生更大的威胁。

Gasparrini 于2011 年提出的分布滞后非线性模型（the Distributed Lag Nonlinear Model，DLNM），能够恰当反映气温与疾病之间的非线性关联，应用于近年来的研究中。但大多数基于此方法的研究在中国和东南亚等国家进行[8]，并且已有研究对2017 年之前气温对疾病影响的相关研究进行综述[9]。基于此，本文主要梳理了国内外气温对（中国地区以及2017 年之后中国以外地区）呼吸、循环系统疾病影响的相关研究，归纳总结气温影响这两类疾病的一般特征。在全球气候变暖的大背景下，未来中国的气温仍将持续升高，极端高温事件发生频率还将增加。为了科学应对气候变化的不利影响，降低呼吸、循环系统疾病的死亡风险，除了从“避害”的角度，提出相应的防范措施，还从“趋利”的角度，提倡有条件的人群选择候鸟式的康养旅游（居），有效冬避严寒、夏避酷暑，为健康中国战略实施提供科学依据。

1 气温对呼吸和循环系统疾病影响的研究

气温与死亡率的联系已经被许多研究证实，平均温度与死亡率之间呈现近似“U”型、“V”型或反“J”型的关系，受当地气候、污染物浓度等因素的影响而有所不同[10]。

1.1 气温对呼吸系统疾病的影响

老年人为呼吸系统疾病的易感人群[11-12]，《素问·上古天真论》提到“五八肾气衰，发坠齿槁……”，老年人正气渐虚，更容易因为气象条件的变化，引发或加重病情[13]。对不同性别影响的差异还没有一致的结论。近年来，由于极端温度事件增多，人们生活节奏加快，呼吸系统疾病的发病率与死亡率呈现出年轻化态势[14-15]。

呼吸系统疾病季节变化明显，发病人数呈现春、冬季多，夏季少的特点[16]。在7—8 月还有一个发病小高峰，是由于7—8 月暑期气温较高且变化大，人体容易受外界热伤风刺激所致[17]。我国南方8—9 月气温仍较高，发病小高峰现象较为明显[6]，北方地区多数只有冬季的单峰型年变化特征。另外，温度的影响还存在空间差异，不同地区的人具有不同的气候生态位，其对高、低温的适应程度不同。全球最低死亡率对应日均气温在14.2～31.1 ℃，随着纬度的增高而降低，表明高纬度地区的人群对低温有更强的适应力[18]。

根据不同地区的研究结果，气温与呼吸系统疾病死亡风险之间呈“U”型、“V”型或反“J”型关系。最低发病风险对应的气温阈值，其死亡率也最低，偏离此气温后，随着气温的升高或降低，风险都将增长[19]，过冷或过热都可引发或加重疾病，相较而言，冷效应的作用更大。北京市2009—2011 年平均气温与呼吸系统疾病就诊人数关系呈“U”型，12 ℃为阈值，每降低1 ℃，就诊人数增加2.26%；每上升1 ℃，就诊人数增加0.92%[20]。西班牙1997—2014 年温度与呼吸系统疾病死亡率呈“V”型关系[21]。东莞市2013—2017 年温度与64 岁以上老年人群呼吸系统疾病发病风险呈反“J”型关系[22]。以上研究都体现出明显的冷效应。此外，低温的影响普遍存在滞后性，可持续影响2 周甚至3～4 周；而高温导致的发病风险是即时的，仅在当日或临近几天之内产生影响[23-24]。不同地区气温的影响存在差异[25]，因此有针对性的研究更能反映当地的实际情况，有效指导当地的相关疾病预防工作。

气温对呼吸系统的影响还受到其他气象要素的调节，如在冷空气活动过程中，气压与湿度会发生变化，变压、变湿与死亡人数呈显著相关[26]。气温与相对湿度具有协同作用，低温低湿与高温高湿都对呼吸系统疾病的影响更显著[20]，其中，低温低湿对中老年人群的影响较大，高温高湿的协同作用对少儿的影响更大[27]。

1.2 气温对循环系统疾病的影响

循环系统疾病以心脑血管疾病为主，心脑血管疾病包括心血管疾病和脑卒中等，是全球导致残疾和死亡的主要原因[28]。心血管疾病及缺血性脑卒中都表现为男性在低温下死亡风险较高，女性在高温下死亡风险较高的特点[29]。死亡率有明显的年龄和城乡差异，心脑血管病是老年人的常见病，对65 岁以上人群的危害更大；城市缺血性心脏病发病率较高，其余循环系统疾病则在农村高发[30]。由于城市医疗和生活水平相对较高，循环系统疾病死亡率明显降低，并出现了农村死亡率高于城市的现象[31]。因此，加快乡村振兴战略实施，促进城乡共同发展，改善农村地区的医疗条件，将有利于降低农村循环系统疾病死亡率。

循环系统疾病死亡人数总体上春、冬季较多，夏季较少[6，32]。气温与循环系统疾病死亡风险呈现近似“U”型、“V”型或反“J”型关系[33-34]，不同地区的研究，其结果有差异，但都表现为低温滞后性、高温即时性[35]。一项Meta 分析结果显示，高温是导致心血管疾病的一个重要风险因素，温度每升高1 ℃，心血管疾病死亡率的总体风险增加2.1%[36]。2009—2011 年中国6 个大城市（哈尔滨、北京、天津、南京、上海和广州）温度与院外冠状动脉死亡风险之间呈近似“U”型或反“J”型关系，高、低温下死亡风险都显著增加[37]。西班牙1980—2016 年心血管疾病死亡率与温度呈现非对称的“U”型或“V”型曲线，热效应的曲线斜率较陡峭，冷效应的总体占比更大[38]。盐城2013—2018 年温度与急性冠状动脉综合征住院人数相对风险呈现反“J”型关系，低温的影响持续时间更长[39]。湘潭市2015—2017 年循环系统疾病死亡率在25 ℃最低，以此为分界点，低温滞后4 d 死亡风险最高，高温表现为即时性，两者都存在累积效应[40]。

心脑血管病发病与气温变化密切相关。天气过程或月份之间的温差过大，高血压的发病相应会增加，因此冬季心脏病死亡人数较多[41]。尤其是冷空气活动剧烈所造成的明显降温，还会增加心肌梗塞、脑卒中的发病率[42]。气温变化对老年人的影响更大[43]。

1.3 气温对两类疾病影响的差异和预防措施

气温对人体呼吸和循环系统疾病的影响均以冷效应为主，但两者仍有一定的差异。马盼等[44]对气象数据及中国北京市三家医院呼吸、循环系统疾病的急诊数据作傅立叶分解和谐波分析，结果表明，对于呼吸系统疾病，发病率与气温年变化有较强的响应，季节变化特征与长期的气候状态一致，表现为气候敏感性为主，天气敏感性为辅。循环系统疾病年变化规律弱于呼吸系统疾病，其发病率与天气过程时间尺度密切相关，表现为天气敏感性为主，气候敏感性为辅的特征。干冷空气对呼吸系统疾病的发生有很大的影响，表现出明显的冷效应；循环系统疾病受气温剧烈变化的影响更大[45]。另有研究表明，呼吸系统疾病医疗费用统计在春、冬季最高，循环系统疾病医疗费用在季节转换期间较高[46]。气温波动虽然对呼吸系统疾病也有影响，但只在“冷”天气下显著，对心血管疾病的影响在强“冷”和“热”天气都很显著[47]。

低温对呼吸系统疾病的影响有两个方面：一是低温以其物理属性直接作用于人体呼吸系统，低温环境下，鼻黏膜受损，鼻腔分泌的免疫球蛋白减少，肺泡巨噬细胞的吞噬能力减弱，使细菌或病毒易于侵入到人体呼吸系统[48]；二是低温对某些呼吸系统致病微生物的存活、繁衍提供了适宜的环境[20]。低温、干燥的环境增加病毒在气溶胶以及呼吸道的存活率，有利于其附着在气溶胶上传播。高温、高湿则利于病毒在物体表面附着生长，并增加飞沫传播的存活率，从而利于其通过接触传播[49]。

低温及气温日较差对循环系统疾病的影响主要表现为低温刺激人体肾上腺素分泌增多，心律加快，心脏输出血液增加，导致血压升高[50]。低温还会造成人体血小板积聚，容易形成血栓，引发心肌梗塞；当人体血管的舒、缩难以适应外界的气温变化时，动脉血管变脆、变细，容易诱发脑卒中[51-52]。

呼吸、循环系统疾病冬、春季高发。此季节要特别注意低温天气过程。季节交替时段，温度变化较大，应做好心血管疾病预防工作。另外，低温的影响具有滞后性，对低温天气的疾病预防措施应持续2周或以上，不应随着低温天气过程的结束，其防范就戛然而止[53]。

我国已进入人口老龄化阶段，老年人机体调节能力下降，常见疾病发病率和死亡率都较高，应加强对老年群体的关爱和疾病干预[31，54]。对于个人而言，规律作息、合理膳食、适度锻炼以及保持良好的心情至关重要。对于公共气象服务应建立健全高温、寒冷天气预警系统，及时提醒公众做好相应的避暑、御寒工作。低压冷锋、低压气旋和寒潮大风等冷空气活动与心脑血管疾病发病关系密切，当预报出现该类天气时，要及时提醒相关民众减少户外活动，加强保暖[55]。医疗部门向公众普及呼吸、循环系统疾病的预防及家庭护理知识，让公众科学预防疾病的发生或加重。社区应为老年人群提供定期血压测量服务、为公园等场所配备适合不同年龄层次的健身器材、在公共场所加强禁烟力度等[15，54]，都有助于疾病预防。

1.4 适宜温度对两类疾病的康养效应

在气温对呼吸和循环系统疾病死亡风险的分析中发现，气温过冷或过热都会增大死亡风险，两者之间的过渡温度范围为呼吸和循环系统疾病死亡的低风险区间。相关学者对13 个国家的首都最低死亡风险温度的分析[24]显示，各国首都人群死亡风险最低所对应气温基本在19～26 ℃，且大部分都在22～23 ℃。将温度从4 ℃升高到较为舒适的25 ℃，可以降低呼吸道的损伤[56]。龙天渝等[57]利用豚鼠实验，观察不同环境温度下豚鼠的血液流变特性，结果显示，温度为19～28 ℃时，豚鼠的血液流变指标较好，同样反映了适宜温度对生理指标的良性作用。

从反映舒适度的各气象要素的作用来看，虽然多个要素共同影响人体冷、热感觉（体感温度）[27]，但气温仍然起主导作用。卢山等[58]研究了旅游地区的舒适度及其康养效应，云南丽江处于广义舒适期的月份，对应呼吸、循环系统疾病发病率明显较低，表现出良好的康养效应，且对呼吸系统疾病的康养效应更好。

海南五指山11 月—次年3 月人体舒适度等级基本都为舒适，适合冬季的避寒康养[59]。宁夏六盘山气候湿凉，但随着气候变暖提升了夏季气候舒适度，使当地夏季适宜避暑的日数显著增加[60]。1961—2014年中国大陆舒适等级空间分布，北方以冷不舒适为主，南方以热不舒适为主；春、秋季云南和四川盆地气候舒适；夏季云南、西北和北部的一些地区也比较舒适，适合夏季避暑康养；冬季海南岛和华南沿海地区最舒适[61]，适宜冬季避寒康养。

2 未来中国气候变化及其对两类疾病的影响

以气温上升为主要特征的气候变化，已经对人类社会造成了一系列影响，也包括人体健康。因此，对未来中国气候变化的研究进行梳理，预估未来气候变化对上述两类疾病的影响，提出合理的应对措施，可为我国应对未来气候变化提供科学依据。

2.1 未来中国气候变化趋势

气候模式是目前用于预测未来气候变化最有效的手段之一，根据其复杂程度，分为简单气候模式、耦合气候系统模式和中等复杂程度的地球系统模式[62]。 IPCC 根据不同的社会发展情况，先后发布了不同的排放情景，作为气候模式运行的输入，以预测不同情景下的气候变化。2000 年发布的《排放情景特别报告》（SERS）中常用的6 种情景包括：A1B、A1T、AIF1、A2、B1、B2，其中A1B、A1T、AIF1 情景又可合并为A1 情景[63]。此后，为了更准确地预估未来气候，于2011 及2017 年分别发布了典型浓度路径（Representative Concentration Pathways，RCPs）和共享社会经济途径（The Shared Socio-Economic Pathways，SSPs）[64-65]。

Cholaw 等[66-67]利用全球海—气耦合模式，研究A2、B2 情景下2070—2099 年东亚季风的变化，结果显示，全球变暖使得东亚地区夏季风增强，冬季风减弱，华北夏季降水明显增多。中国位于全球季风气候最显著的东亚季风气候区，受季风气候变化的影响很大。由于冬季风减弱，自1960 年中国冬季冷空气活动明显减少，再加上暖平流增强等，中国1909—2009 年平均增暖比全球更快[68-69]。

未来中国平均气温仍将持续上升，升幅将高于全球平均值，其中冬季升温更明显，升温由南向北逐渐增大[70]。姜大膀等[71]利用7 个气候模式，模拟在A2和B2 情景下21 世纪东亚气候的变化，指出中国东北、西部、华中地区年平均增温较大，且21 世纪后期高纬度地区的增温主要是冬季增温。对21 世纪气温上升的预测存在不确定性，这主要归结为气候模式本身、温室气体排放量估算的不确定性、以及自然变化的不确定性，如太阳辐射及火山喷发等[72]。但对于全球未来50～100 a 气候的预估，大体上都呈现气温持续升高、降水区域性增强的结果[62]。中国未来气温变化趋势与全球基本一致，呈上升趋势[73]。

2.2 气候变暖对两类疾病的影响及应对措施

在全球气候变暖背景下，高温热浪天气影响增强，由此所造成的死亡风险也随之增加。《柳叶刀健康与气候变化倒计时2020 年中国报告》显示，2019年中国与热浪相关的死亡人数达到26 800 人，较1990 年上升了4 倍[74]。未来高温天气的增加，将导致全球热相关超额死亡人数上升；冷相关超额死亡数会小幅下降，但总体呈现上升趋势[75]。

相关研究[76]表明，高温热浪主要通过两种方式影响人体健康，一是人体长时间暴露于高温环境中直接引起中暑；二是加重人体的基础病而造成死亡，包括呼吸系统疾病、心血管疾病、糖尿病和肾脏疾病等。Chen 等[77]预估在2 个代表性浓度路径RCP4.5、RCP8.5 下，气候变化对中国江苏省热相关死亡人数的影响，2016—2065 年气温升高，将导致江苏省非意外死亡、心血管疾病、呼吸系统疾病等总死亡率升高。因此患有心血管、呼吸系统等疾病的人群，在高温期间将面临更高的死亡风险[78]。另外老年人因为体温调节功能衰退，也将面临更高的发病风险。与发病风险相比，心血管和呼吸系统疾病受热浪影响的死亡风险则更高[79]。除此之外，高温的影响还存在较大的地区差异[80]，到21 世纪末，生活在较温暖地区的人群，预计将承受更大的影响[81]。

对于气象敏感以及温暖地区的相关人群，很有必要提前采取措施，以降低未来高温天气带来的发病和死亡风险。中医有“风雨寒热，不得虚，邪不能独伤人”之说，指出自身抵抗力的重要性[82]。因此，疾病的预防和治疗，要顺应四季气候变化，提高人体适应自然变化的机能，如《灵枢·百病始生》所言“阴阳四时者，万物之终始也，死生之本也，逆之则灾害生，从之则苛疾不起”[13]。条件允许可以选择康养旅游（居），充分利用气候资源的康养效应。中医提倡“冬病夏治”，冬天容易复发的疾病，在夏季治疗和养护，可以达到事半功倍的效果。特别是老年人及呼吸、循环系统疾病患者，高温时节到气候舒适地区避暑康养，及时冬病夏治、冬病夏养，不仅可以降低高温所带来的健康风险，也可有效降低冬季时这两类疾病的发生或加重。

中国幅员辽阔，南北跨度大，气候条件多样，避暑、避寒资源丰富，拥有“候鸟式”康养旅游的自然条件基础[83]。同时，中医早在《黄帝内经》就有相关的理论基础，但中国现今的康养旅游产业发展较慢，尚处于起步阶段，还需要有更多的关注，以及更多的气候康养研究和理论，去指导康养旅游产业的高质量发展。

3 结论

（1）呼吸和循环系统疾病总体上冬、春季高发，夏季较少。老年人因为体温调节能力衰退，成为呼吸、循环系统疾病的易感人群。

（2）气温与呼吸和循环系统疾病之间呈现“U”、“V”或反“J”型的非线性关系，最低发病风险所对应的气温值，其所导致的死亡率也最低；以此为分界点，随着气温的升高或降低，死亡风险将呈一定的比例增长。不同地区的研究结果存在差异，因此有针对性的研究能更好地反映当地的实际情况，并正确指导当地的疾病预防工作。

（3）气温对呼吸和循环系统疾病的影响都以冷效应为主，热效应次之，即冷、热不适宜气温均可诱发这两类疾病乃至死亡，并且表现为低温滞后性，高温即时性的特点。不同之处在于呼吸系统疾病受气候变化影响较大，冷效应明显；循环系统疾病受天气过程中气温骤变的影响较大。

（4）适宜温度有利于降低呼吸、循环系统疾病的发病率，具有康养效应；基于此，居住地气温不适宜的时节，基于气候趋利避害的养生理念，建议有条件的相关人群到气温适宜的地方进行候鸟式旅居康养，这种空间上的气候趋利移动，可享受到候鸟式趋利避害的主动康养效应。

（5）未来中国平均气温变化与全球变化基本一致，呈上升趋势。在气温持续升高的影响下，未来高温天气发生的频率和强度增加，对老年人及呼吸、循环系统疾病患者将产生更大的影响。因此，候鸟式夏季避暑的康养行为，可有效降低未来高温给呼吸、循环系统疾病患者带来的健康风险。