Высокоточный набор данных оценивает влияние городского теплового стресса на здоровье

Тепловой стресс — одна из ведущих причин смертности, связанной с погодными условиями, и он особенно опасен в городах, где эффект островов тепла повышает температуру по сравнению с окружающей сельской местностью. Новый набор данных, разработанный в Национальном центре атмосферных исследований при Национальном научном фонде США (NSF NCAR), предназначен помочь городским властям и специалистам в области здравоохранения лучше понимать и снижать влияние жары на население.

Городская планировка — высота и плотность зданий, улицы, тень и циркуляция воздуха — влияет не только на показания термометра, но и на то, как люди фактически ощущают жару. Поэтому для оценки реального риска теплового стресса требуется больше показателей, чем просто температура воздуха.

Исследователи из NSF NCAR, Университета Эмори и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разработали набор городских метеорологических данных с высоким пространственным разрешением, сосредоточив внимание на столичном регионе Атланты. Результат получил название HUMID-Atlanta.

Этот набор данных позволяет количественно оценивать, как люди воспринимают жару в городской среде и какую роль в этом играют ветер, влажность и другие метеорологические факторы. HUMID-Atlanta — первый в серии подобных наборов; исследователи уже ведут переговоры с другими крупными городами и рассматривают возможность создания версии для всей территории США.

Цу-Шун Линь, ученый NSF NCAR и ведущий автор статьи

Это исследование финансировалось за счёт гранта Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек и опубликовано в журнале Scientific Data.

Добавление атмосферы

Для создания HUMID-Atlanta команда Линя начала с существующего набора HUMID, разработанного в NSF NCAR, который использовал автономную упрощённую городскую модель и измерения температуры и влажности за период 1980–2018 годов. Этот первоначальный набор данных был важен, но в нём отсутствовали детальные взаимодействия атмосферы с городской средой.

Чтобы улучшить исходный продукт, исследователи объединили HUMID с моделью погодных исследований и прогнозирования WRF, применив расширение WRF-Urban, которое позволяет учитывать более подробные характеристики городской застройки — например, высоту и плотность зданий. Это даёт возможность фиксировать движение ветра вокруг зданий и локальные эффекты охлаждения или нагрева, которые изменяют реальное воздействие жары на людей.

Полученный расширенный набор данных проанализирован за 2010–2023 годы и может использоваться для сопоставления с медицинскими записями, например госпитализациями, за тот же период. Такие перекрёстные анализы помогают выявлять сочетания погодных условий и инфраструктурных особенностей, которые приводят к всплескам теплового стресса, и планировать меры по снижению риска для жителей.

HUMID-Atlanta доступен в открытом доступе. Лин и его коллеги продолжают совершенствовать методику: набор уже расширен до 2025 года, а в планах — применение подхода к другим крупным городам, к территории всей страны и, возможно, к международной сети. По словам авторов, метод также может бытьadaptирован для прогнозирования будущих изменений и стать инструментом для систем раннего предупреждения в дни экстремальной жары.

В центре внимания — здоровье

HUMID-Atlanta уже используют для изучения влияния жары на здоровье в городской среде. Эндрю Ньюман, старший научный сотрудник NSF NCAR и соавтор статьи, сотрудничает с коллегами из Университета Эмори, чтобы применять набор данных при исследовании воздействия волн тепла на заболевания, в том числе на острое повреждение почек (ОПП) — состояние, сопровождающееся быстрым снижением функции почек.

Ранее при анализе связей между болезнями почек и воздействием жары не удавалось учесть различия в том, как люди переносят жару в центре города, пригороде и сельской местности. HUMID-Atlanta помогает локализовать зоны повышенного риска и определить, какие практические меры и изменения в инфраструктуре могут уменьшить вред.

«Острое повреждение почек представляет собой не только серьёзную проблему для здоровья, но и экономическое бремя: лечение таких пациентов дорого обходится», — сказал Ньюман. «HUMID-Atlanta и его дальнейшие версии способны заполнить существенные пробелы в исследованиях здоровья, связанных с жарой. Эти данные поддержат целевые информационно-просветительские программы, помогут улучшить клиническое ведение и станут основой для оценки рисков и экономической оценки последствий теплового воздействия на здоровье».