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本研究利用1890年至2019年马德里市的每日全死因死亡率与气温数据,旨在探索极端与温和温-冷暴露对健康影响的长期适应模式。通过分布式滞后非线性模型(DLNM),分析发现温度相关死亡负担整体下降,主要归因于寒冷相关风险在所有人群中的显著减少;尽管温和热影响随时间减弱,但极端热效应保持稳定,并在研究末期略有上升。这些发现凸显了气候变化对健康的双重影响,即寒冷相关死亡减少而热相关风险持续,为理解长期温度-死亡率序列中的适应动态提供了新见解。
气候变化正日益成为全球公共卫生领域的核心挑战。随着全球变暖趋势加剧,高温热浪和极端寒冷事件的频率与强度不断变化,对人类健康构成了直接且复杂的威胁。然而,我们对这种威胁的长期适应模式,尤其是在特定地域背景下,如地中海地区,仍知之甚少。既往研究多聚焦于21世纪以来的短期效应,缺乏跨越一个多世纪的连续性视角,这限制了我们全面理解气候、社会、人口和基础设施变迁如何交织影响人群的温-冷适应能力。因此,一项贯穿历史与现代、系统解析长期温度-死亡率关系演变的研究,显得尤为迫切。
为解决上述问题,研究者聚焦西班牙首都马德里,进行了一项横跨130年的回顾性生态学研究,旨在深入探究极端与温和温-冷暴露下人口死亡率的响应与适应模式的长期演变。这项研究最终在《Scientific Reports》上发表。
该研究主要运用了时间序列回归与分布式滞后非线性模型(DLNM)这一关键技术框架。研究者收集了马德里市从1890年至2019年的每日全死因死亡数据以及同期Retiro公园气象站的日平均气温数据。DLNM模型被用来量化温度与死亡率之间的非线性关联及滞后效应。分析过程中,通过自然立方样条控制长期与季节性趋势,并使用自举法(Bootstrap)估计关键参数如最小死亡率温度(MMT)及其置信区间。此外,研究还计算了不同温度区间(如极端冷P1-P5、温和冷P5-MMT、温和热MMT-P95、极端热P95-P99)的死亡率归因分数(AF)。分析按十年期进行,并分年龄(11-59岁,≥60岁)和性别进行了亚组探讨。
研究结果
一个世纪的变迁:驱动因素的剖析
研究跨越了气候、城市环境、人口结构和社会经济条件深刻变化的130年。马德里的气候显示出从夏季炎热的地中海气候向干燥、极端寒冷的半干旱气候转变的迹象,平均气温稳步上升了2.2℃,人口增长了6.8倍。这些变化与伊比利亚半岛及地中海地区的整体趋势一致。同时,社会经历了人口转型、基础设施改善(如卫生系统、供暖与空调普及)、以及城市快速扩张,这些因素共同塑造了人群对温度暴露的脆弱性剖面。
温度-死亡率关系的总体变化
总体累积温度-死亡率关联曲线从早期的V形重塑为后期的U形。最小死亡率温度(MMT)从1890-1899年的16.7℃偏移至2010-2019年的13.8℃,但其置信区间随时间显著扩大,曲线在最小值附近变得更为平坦。这表明人群对更广温度范围的耐受性或适应力可能增强。
滞后效应的演变
与寒冷暴露相关的滞后效应在整个研究期间逐渐减弱,早期年代表现出更大、更长的效应,而后期年代效应更短、更小。相比之下,热暴露的滞后效应模式更为一致,在暴露当天表现出较高的死亡风险,并在之后持续几天,其效应在20世纪初更为显著。
归因死亡率分数的变化
与初始时期(1890-1899年)相比,末期(2010-2019年)寒冷相关的死亡率归因分数大幅下降:极端寒冷导致的比例下降了7倍(从2.27%降至0.33%),温和寒冷导致的比例下降了10倍(从10.85%降至1.02%)。热相关死亡率下降幅度较小:极端热效应下降了1.5倍(从1.23%降至0.84%),温和热效应下降了3倍(从3.15%降至0.96%)。
年龄和性别差异
60岁以上人群对温-冷暴露比11-59岁人群更敏感。温和冷对老年人群的影响在1913-1926年达到峰值(26.7%),到1975-1989年仍占10%。此后,温和冷的影响消失,而极端冷的影响虽低但仍持续存在。对于女性,极端热相关的死亡率归因分数在最后一个十年略有增加(从2000-2009年的0.84%增至2010-2019年的1.42%)。
建模策略的合理性及对解释的启示
研究讨论了在长期分析中建模策略的影响。它指出,MMT不应被单独解释为变化的指标,需结合暴露-响应(E–R)曲线的整体形状、置信区间以及归因分数和滞后结构的变化来理解温度-死亡率动态。研究采用了简化的建模方法,重点在于获得便于解释长期趋势的经典指标。
局限性与机遇
研究承认存在一些局限性,包括缺乏家庭层面的供暖和空调数据、仅使用全死因死亡率数据(未区分具体死因)、气象站周边环境城市化导致的潜在暴露错误分类(如城市热岛效应加剧),以及未控制湿度等混杂因素。未来的研究应整合更详细的人口数据、死因数据和复合热指数,以进一步探究不同人群的适应机制。
结论与讨论
本研究揭示,马德里市温度相关死亡率的长时期下降主要归因于寒冷归因死亡率的显著减少,这与冬季气温升高、社会进步、医疗条件改善、特别是供暖系统的普及密切相关。这种减少伴随着温度-死亡率关系的明显改变,包括对寒冷暴露的敏感性降低和季节性死亡率模式的重新分布。
然而,热相关死亡率呈现出更为复杂的轨迹。虽然温和热的影响有所下降,但极端热的影响始终保持相对稳定,并在最近几十年有轻微上升趋势。这种模式突显了热应激的急性本质,尤其是在日益老龄化的高危人群中。马德里正经历显著的人口老龄化,这使得针对老年人的公共卫生干预措施(如热浪预防宣传)持续至关重要。此外,未来潜在的能源危机可能加剧社会经济脆弱群体的温-冷相关死亡风险。
总而言之,这项研究提供了一个跨越一个多世纪的长期历史视角,阐明了马德里市温度-死亡率关系的演变。研究发现强调了气温上升的双重影响:一方面减轻了寒冷相关的死亡率负担,另一方面持续暴露于极端高温的脆弱性。这项研究强调了在气候变化背景下,持续监测、适应性政策制定以及针对弱势群体的公共卫生干预的重要性,为理解城市环境、人口结构与气候健康风险之间的复杂互动提供了宝贵洞见。