贵阳地区气候季节变化对心脑血管发病人数占比的影响研究

瞿 冲，王式功，李河利，周 婕，郭 勇，丁立国，尹 立，贺前艳，陆美静

（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.黔西南布依族苗族自治州气象局，贵州 兴义562400；3.贵州省疾控中心，贵州 贵阳550004；4.贵州省社会组织服务中心 贵州 贵阳550004；5.贵州省气候中心，贵州 贵阳550002；6.攀枝花市中心医院气象医学研究中心，四川 攀枝花617000；7.贵州特殊教育中等职业技术学校，贵州 贵阳550000）

气候变化及其影响一直以来都是一个至关重要的热点问题，适应和应对气候变化是每个国家共同面临的巨大挑战，同时也逐渐成为各国的重要战略[1-4]。2021 年8 月，气候变化专门委员会（IPCC）发布的第六次评估报告指出，近百年来气候系统以及各圈层正在发生广泛而迅速的变化[5-10]，现有对全球气候变化的研究显示，其变化的主要特征归纳起来有四个方面：一是气候变暖，二是气候变率增大，三是极端天气气候事件增多，四是气候季节（即以气温指标为依据对四季的划分，并非通常的天文季节）漂移。前三方面的气候变化对人类健康的影响研究已有诸多报道[11-14]，其所诱导的气候季节漂移现象已有初步的研究[1]，但都是从单一的空间位相上的漂移和季节时间长短变化来分析，关于气候季节漂移对相关人群疾病发病风险影响的研究尚未见报道。随着全球气候变暖，人体舒适度等级也会随之改变，特别是近40 年来气候变化导致的人体舒适度变化特征也引起相关研究者的关注，林卉娇等 [15]基于UTCI 指数研究中国夏季人体舒适度变化特征发现，我国大部分地区的热不舒适天数及发生热不舒适持续事件的频次都呈增加趋势，说明中国大陆舒适等级整体由冷不舒适域向热不舒适域转变的倾向[16]，这种转变同时也会对当地人群健康、康养旅游产业发展等方面产生一定影响。

目前，全球气候变暖的态势仍在加剧，由此对世界各地各季节的长度、起止时间以及人体舒适度都产生了不同程度的变化，这对农业生产、生态系统和人类健康等诸方面都会造成直接或间接的影响[2，16]，特别是季节长度的变化对各种气象敏感性疾病（如循环系统疾病、呼吸系统疾病等）发病风险产生了明显的影响。叶笃正等[1]率先研究了中国不同地区的季节变化；钱诚等[17]研究了气候变暖对季节、二十四节气起、止时间变化的影响；张世轩等[18]采用非线性相似度量方法对中国四季进行了划分，研究了近50 年全球显著变暖情形下中国四季的时空演变特征；任妍等[19]采用线性倾向估计和经验模态分解（EMD）等方法研究我国四季开始日期及生长期长度的变化特征；环海军等[20]研究近50 年山东中部地区四季开始日期及长度变化特征，结果表明山东中部地区春季和夏季开始日期呈提前态势，秋季和冬季呈推迟态势。贾明瑞等[21]研究了未来气候变化情景下“一带一路”沿线区域气候舒适度格局的变化，结果表明未来研究区整体的热不舒适日数增多，冷不舒适日数减少，舒适日数的增减存在明显的空间分异。可见，不同地域的气候舒适度日数和气候季节都在不同程度的发生变化[22-24]；不同方法对不同区域的气候季节和舒适度变化研究也略显不同，这与不同地域对全球气候变化的响应程度不同有关[25-27]。

近年来，为应对人口老龄化、促进绿色低碳发展，国家大力倡导发展康养旅游（居）业，广大民众追求健康舒适的宜居生活环境和候鸟式康养旅游（居）的欲望也越来越强烈。贵阳位于云贵高原地区，气候属亚热带湿润温和型气候，兼有高原性和季风性气候特点[28]，植被覆盖广，冬无严寒，夏无酷热，素有“上有天堂，下有苏杭，气候宜人数贵阳”的美誉[29]。基于此，利用中国气象局2012 年发布实施气象行业标准《气候季节划分》（QX/T152—2012），以5 d 滑动平均气温作为判断季节的基本依据[30]，对贵阳地区气候季节进行划分，着重探究气候变暖对贵阳地区气候季节变化和人体舒适度等级变化的影响，进而探明这两种变化对当地居民心脑血管疾病人群发病风险的影响程度，旨在从定性和定量2 个维度科学地评估气候变化的人群健康效应，为贵阳地区恰当应对气候变化、助力气候康养产业高质量发展提供重要科学依据。

1 资料与方法

1.1 数据来源

气象资料来源于国家气象科学数据中心，采用1961—2020 年贵阳地区息烽、开阳、修文、清镇、贵阳、白云、花溪和乌当8 个区、县气象站点的逐日地面气象观测资料，包括日平均气温、日平均风速、日平均相对湿度和20 时—次日20 时（日）降水量等气象要素。

疾病资料来源于贵州省疾病预防控制中心统计的2016—2020 年全部就诊医疗数据，采用整群抽样方法，对研究区域内贵阳市8 个区、县的心脑血管疾病（ICD10，I20-I28、I30-I52、I60-I69）病例资料进行筛选，并剔除重复、复诊以及录入错误等情况，共有45 313 例。

1.2 研究方法

1.2.1 气候季节划分

采用中华人民共和国气象行业气候季节划分标准（QX/T152—2012）（以下简称“标准”）[30]，对贵阳地区气候季节进行划分，首先选定最近30 a（1991—2020 年）作为气候年份长度，再计算30 a 中同日平均气温的常年值，得到常年气温序列：

依据常年气温序列计算5 d 的滑动平均，得到常年滑动平均气温序列，5 d 滑动平均计算公式为：

基于当年气温序列计算5 d 滑动平均气温，依次进行春、夏、秋、冬4 个季节起始日的初次判断。

1.2.2 人体舒适度计算方法

人体在最舒适的气候环境下各类气象敏感疾病发病率是最低的[30]。人体舒适度作为一种可以直观地反应某地康养气候资源情况的标准[31]，王式功等[32]首次将“黄金分割率”（也称为0.618 法，华罗庚优选法[33-34]）引入医疗气象学领域，更科学合理的确定了人体最佳舒适温度值为22.7 ℃，认为是理论上在中纬度地区健康人群身体感觉最舒适的环境温度。对其进行纬度、季节和海拔高度调整，获得某地的最佳舒适温度的表达式为：

式中：Ts为最佳舒适温度，φ 为纬度，M 为月份，H 为海拔高度。

综合考虑相对湿度、降水量、风速等与人体健康密切相关的气象要素，体感温度的表达式为：

当Ta≥Ts时，

当Ta＜Ts时，

其中：系数A≈14，Tg为体感温度，认为是人体皮肤裸露时感觉到的环境温度，Ta为平均气温，Ts为最佳舒适温度；V 为平均风速；RH为相对湿度，RHs为最适相对湿度，无降水时，RHs=0.500；有降水时，RHs=0.618。

由式（4）、式（5）算出的体感温度，再根据体感温度将气候舒适的划分为11 个等级，分级及对应的等级范围见文献[30]，将微热、舒适和凉爽归并为广义舒适域，因为在这3 种舒适度等级时，人体感觉舒适或可通过简单的生理和衣物调节达到体感舒适，且各类疾病发病率低。

1.2.3 季节漂移度

在以往有关气候季节漂移的研究中，都没有提出客观定量地表征季节漂移度的方法，因此，本文提出季节漂移度[1，35]（Degree of seasonal drift，DOSD）这个新概念，根据气候季节划分标准划分出贵阳地区常年气候季节和当年气候季节，再用季节漂移度来表示季节时间段在全年的漂移情况，可以更加客观定量地展示出贵阳地区在气候变暖背景下季节漂移的程度，计算公式如下：

式中：N 表示60 a 中春季和秋季时间段变化的天数，M 表示60 a 对应气候季节的平均天数，季节漂移度即为60 a 中贵阳地区春季和秋季季节变化天数占相应季节长度地百分比。

1.2.4 发病风险效应计算方法

为了更加直观定量地展现出气候变暖对贵阳地区气候康养资源的影响，本文参考流行病学的相关统计方法[21，35]，利用贵阳市心脑血管疾病发病资料计算出不同年代际气候季节和舒适域变化的发病占比效应。先计算出气候季节和各舒适域在不同年代际变化的天数（The number of days of change，TNDC），再根据每日发病人数和研究时段内总发病人数计算出发病人数日占比（Daily proportion of cases，DPOC）；最后用变化的天数和发病人数日占比算出发病占比效应（Proportion effect of morbidity，PEOM），计算表达式如下：

式中：Di表示第i 日的发病人数日占比，Hi表示第i日的发病人数，T 表示全年总发病人数，s 表示季节中的夏季和舒适域等级中的热不舒适域和广义舒适域等级，w 表示季节中的冬季和舒适域等级中的冷不舒适域等级，Ts为20 世纪90 年代—21 世纪10年代夏季、热不舒适域、广义舒适域增加的天数，增加天数记为正，Ds为20 世纪90 年代—21 世纪10年代夏季、热不舒适域、广义舒适域的发病人数日占比；Tw为20 世纪90 年代—21 世纪10 年代冬季、冷不舒适域减少的天数，减少天数记为负，Dw为20世纪90 年代—21 世纪10 年代冬季、冷不舒适域的发病人数日占比，冬季发病人数日占比为冬季所有发病人数日占比的平均值，其他季节类似。

采用Excel 计算心脑血管疾病发病日占比；采用Origin2018 对数据进行描述性统计分析；采用Python 编写程序对舒适度等级进行计算分类。

2 结果与分析

2.1 贵阳地区季节漂移特征

2.1.1 气候态平均季节长度及起、止日期

根据中国气象局气候季节划分标准（QX/T152—2012），将贵阳市所辖8 个地面气象观测站点的日平均气温进行区域平均，得到该地区平均的常年气温序列，并做5 d 的滑动平均，再对近30 a（1991—2020 年）逐年的季节长度及起、止时间进行平均，最后得到贵阳地区平均气候态每个季节的起、止日期和持续天数（表1）。

2.1.2 近60 a 逐年四季长度分布

图1 为贵阳地区1961—2020 年逐年平均气温变化态势。贵阳地区年平均气温在1960—1984 年呈下降态势，气候倾向率为-0.239 ℃/10 a，1985—2020 年呈上升态势，气候倾向率为0.225 ℃/10 a。图2a 为春季长度，春季在2007 年最长，为132 d，1991 年最短，为62 d，且60 a 来春季长度呈微弱下降态势。图2b 为夏季长度，夏季2018 年最长，为114 d，1974 年最短，为30 d，60 a 来夏季长度呈显著增加态势，通过了α=0.05 的显著性检验。秋季1980 年最长，为121 d，在1975 年最短，为52 d，但60 a 来秋季长度变化态势不明显（图2c）。冬季1976 年最长，为147 d，2007 年最短，为77 d，60 a来冬季长度呈下降态势（图2d），虽然没有通过α=0.05 的显著性检验，相比春、秋季其下降态势还是比较明显的。

图1 贵阳地区1961—2020 年逐年平均气温变化态势

图2 1961—2020 年贵阳地区四季长度变化

2.1.3 春季和秋季起止日期的漂移情况

60 a 来春季的起始时间呈明显的提前态势，气候倾向率为-0.51 d/10 a（图3a）；秋季的起始时间呈较明显的推后态势，气候倾向率为0.49 d/10 a。图3b 可以看出，春季的结束时间呈明显的提前态势，气候倾向率为-1.01 d/10 a；秋季的结束时间呈较明显的推后态势，气候倾向率为0.52 d/10 a。过去的60 a，由于春季结束时间提前和秋季的起始时间推后，导致贵阳地区夏季的长度增长，同理，由于秋季结束时间推后和春季起始时间提前，导致冬季的季节长度缩短。

从年际变化来看，春季的起止日期都呈提前态势，秋季的起止日期都呈推后态势，说明贵阳地区春季和秋季在时间段上受全球气候变化的影响有一定的漂移现象，通过（6）式计算得出，春季的起始时间漂移度为60.6%，结束时间漂移度为61.5%；秋季的起始时间漂移度为64.6%，结束时间漂移度为62.2%，但春季和秋季的季节长度变化并不明显。

2.2 贵阳地区各季节的年代际变化及其对心脑血管疾病的影响

图4 是贵阳地区四季起止日期及其长度的年代际变化，从时间起始日期来看，春季和夏季都有明显提前，20 世纪60 年代春季的起始日期为3 月17日，21 世纪10 年代春季的起始日期为3 月10 日，提前了7 d；20 世纪60 年代夏季的起始日期为6 月30 日，21 世纪10 年代夏季起始日期为6 月22 日，提前了8 d；秋季无明显变化，冬季有明显的推后，20 世纪60 年代冬季的起始日期为11 月22 日，21世纪10 年代冬季的起始日期为11 月30 日，推后了8 d。从季节长度来看，春季在20 世纪70 年代最短，为98 d，20 世纪80 年代最长，为106 d；夏季在20世纪90 年代最短，为44 d，21 世纪00 年代和10 年代增长，分别达到77、76 d；秋季在20 世纪60 年代最短，为77 d，20 世纪70 年代最长，为92 d；冬季在21 世纪00 年代和10 年代缩短，分别为96、100 d，在20 世纪70 年代和90 年代较长，分别为125、130 d。

图4 贵阳地区四季起止日期以及长度年代际变化

从年代际变化来看，贵阳地区各季节长度变化有明显差异，夏季和冬季的时长变化最明显。60 a来夏季从44 d 增加到76 d，冬季从130 d 缩短到100 d，变幅很大；春季和秋季的时间段漂移明显，春季的起始时间漂移度为16.3%，结束时间漂移度为18.3%，秋季的起始时间漂移度为25.6%，结束时间漂移度为14.6%，但其季节长度变化不大，这说明不同季节对全球气候变暖的响应情况不一样。

贵阳地区2016—2020 年心脑血管疾病发病人数日占比与日均气温呈明显负相关。心脑血管疾病发病人数日占比在冬季较高，夏季发病人数日占比最低，究其原因：一是由于冬季受到低温效应的影响，贵阳地区心脑血管发病人数增多，呈现以冷效应为主[14]。二是由于贵阳地区春季温度回升慢，冬季向春季过渡时间较长，并且贵阳地区出现倒春寒的频率也较高[36]。表2 是贵阳地区典型年代春、秋季节漂移对夏、冬季节长度变化及其对当地心脑血管疾病发病风险影响的对比分析。20 世纪90 年代冬、夏季最长（短），21 世纪10 年代冬、夏季最短（长），即这2个年代贵阳地区的春、秋季漂移幅度最大，相应的冬、夏季的长度变化也最大，据此进行对比研究。贵阳地区夏季发病人数日占比为0.24%，冬季发病人数日占比为0.31%，从20 世纪90 年代到21 世纪10 年代，气候变暖导致春、秋季节漂移使得冬季天数缩短，缩短的天数基本都转移到夏季，导致夏季天数增加，得出贵阳地区春季和秋季时间段的漂移导致当地夏季增加、冬季缩短对当地居民心脑血管疾病发病人数占比为-1.62%，说明随着全球气候变暖，贵阳地区冬、夏气候季节长度的变化对当地居民心脑血管疾病发病人数（风险）呈降低态势。

表2 贵阳地区典型年代夏季和冬季的长度变化对当地心脑血管疾病发病人数占比影响

2.3 贵阳地区各舒适域日数的年代际变化及其对心脑血管疾病的影响

图5 为贵阳地区1961—2020 年的广义舒适日数、冷不舒适日数和热不舒适日数。近60 a 来，贵阳地区广义舒适日数总体上呈波动增加态势，增长率为0.8 d/10 a，表明当前以及未来贵阳地区有着很好的气候康养前景。由于受到全球气候变暖、气温明显升高的影响，当地热不舒适日数呈增加态势，冷不舒适日数呈下降态势，增加态势和下降态势都不十分明显。

图5 贵阳地区1961—2020 年不同舒适域日数的年际变化

贵阳地区不同年代之间的各个舒适域等级日数各不相同，如表3 所示，20 世纪90 年代冷不舒适域日数为150 d，热不舒适域日数和广义舒适域日数分别为11、204 d，21 世纪10 年代冷不舒适域日数减少为136 d，热不舒适域日数和广义舒适域日数分别为18、212 d，热不舒适域日数增加了7 d，广义舒适域日数增加了8 d，冷不舒适域日数减少了14 d。不同舒适域等级的发病日占比各不相同，冷不舒适域等级发病日占比为0.32%，热不舒适域等级发病日占比为0.23%，广义舒适域等级发病日占比为0.25%，由于心脑血管疾病对冷不舒适域更敏感[29]，所以冷不舒适域等级发病日占比最高。随着气候变暖，不同舒适域等级日数发生改变，对贵阳地区居民心脑血管疾病发病人数占比也有一定影响，不同舒适域等级日数的改变对心脑血管疾病发病人数占比的值为-0.87%，表明在气候变暖背景下，各舒适域等级日数的改变总体上对心脑血管疾病发病人数占比有降低作用。

表3 贵阳地区不同年代际的不同舒适域等级日数变化对当地心脑血管疾病发病人数占比的影响

随着全球气候变暖而导致的贵阳地区冬、夏气候季节变化和各舒适域日数的变化，对当地居民心脑血管疾病发病人数占比都有一定的降低态势，呈现出健康风险正效应。

3 结论

利用气候季节划分标准（QX/T152—2012）和基于“黄金分割率”的人体舒适度的计算方法，对贵阳地区气候季节漂移与长度变化以及舒适度等级变化等对贵阳地区居民心脑血管疾病发病风险的影响进行研究，得到如下主要结论：

（1）贵阳地区四季分明，常年春季起始日为3 月16 日，长度为104 d；夏季起始日为6 月28 日，长度为64 d；秋季起始日为8 月31 日，长度为82 d；冬季起始日为11 月21 日，长度为115 d。随着全球气候变暖，贵阳地区气候季节发生了漂移现象，春季的起止时间有提前态势，秋季的起止时间有推迟态势，夏季季长正在逐渐增长，冬季季长正在逐渐缩短。从年际变化来看，60 a 内夏季长度从30 d 增加到114 d，冬季长度从147 d 缩短到77 d；春季和秋季出现了漂移现象，春季起始时间漂移度为60.6%，结束时间漂移度为61.5%，秋季起始时间漂移度为64.6%，结束时间漂移度为62.2%。

（2）贵阳地区夏、冬两季季长变化明显，夏季长度从44 d 增加到76 d，冬季长度从130 d 缩短到100 d，春季起始时间漂移度为16.3%，结束时间漂移度为18.3%，秋季起始时间漂移度为25.6%，结束时间漂移度为14.6%。夏季心脑血管疾病发病人数日占比为0.24%，冬季心脑血管疾病发病人数日占比为0.31%。因此，在全球气候变暖大背景下，贵阳地区随着夏季增长，冬季缩短，对心脑血管疾病发病人数占比的总体效应为-1.62%，表明气候变暖导致的气候季节漂移和长度变化能够在一定程度上降低当地居民心脑血管疾病发病人数占比。贵阳地区冷不舒适域等级发病日占比为0.32%，热不舒适域等级发病日占比为0.23%，广义舒适域等级发病日占比为0.25%，冷不舒适域等级日数从150 d 缩短到136 d，热不舒适域等级日数从11 d 增加到18 d，广义舒适域等级日数从204 d 增加到212 d，当地不同舒适域等级日数的改变对居民心脑血管疾病发病人数占比的总体效应为-0.87%；也表明在气候变暖背景下，贵阳地区舒适域等级日数的改变对居民心脑血管疾病发病人数占比也有降低作用。

本研究仍存在不足，在分析气候季节漂移和长度变化对心脑血管疾病的影响时，由于20 世纪90年代的疾病资料无法收集（当时没有电子病历记录），从而导致无法定量计算出当时心脑血管疾病发病人数的日占比，因此，只能假设不同年代际的相同季节心脑血管疾病发病人数的日占比不变，可能会产生一定误差，后续随着电子病历序列资料的不断延长，此问题会逐步解决。