热浪通常被定义为某一地区温度连续几天显著高于气候常态的时期，对人类健康和社会功能构成严重威胁（Perkins和Alexander，2013）。例如，2003年袭击欧洲的热浪导致超过7万人死亡（Robine等人，2008）。同样，2022年的热浪在中国四川省引发了严重的电力短缺，迫使工业设施连续关闭11天，并导致该地区普遍实行电力配给（Li等人，2025）。此外，主要由人为因素（如温室气体排放）引起的气候变化（Filonchyk等人，2024；Lu等人，2016；Hansen和Stone，2016）预计将使未来的热浪更加剧烈、频繁和持久（Meehl和Tebaldi，2004；Guo等人，2017；Perkins-Kirkpatrick和Lewis，2020）。
因此，已有大量研究致力于了解热浪的形成机制和特征。在大尺度上，热浪与持续的大气环流异常密切相关，如阻塞高压、大陆暖高压和反气旋，这些现象减少了云层覆盖，抑制了风速，并增强了入射的太阳辐射，从而加速了地表变暖（Matsueda，2011；Wang等人，2017a，Wang等人，2017b）。在局部尺度上，地表特性起着关键作用。土壤湿度不足会大大限制潜热通量，从而加剧地表变暖（Fischer等人，2007a）。此外，土壤湿度与温度之间的相互作用已被证明可以显著延长热浪的持续时间，约占炎热夏季天数的50-80%（Fischer等人，2007b）。此外，现有研究还表明，伴随高湿度的热浪会给人类带来更大的热应激（Bright等人，2025），并且近年来此类潮湿热浪事件的频率显著增加（Ding和Ke，2015）。
热浪引起的区域变暖在城市地区会带来更大的热风险，因为城市地区由于其独特的地表和人为特征，通常比周围农村地区具有更高的环境温度。这种局部热增强现象被称为城市热岛（UHI）效应。UHI的形成源于城市化过程相关的城市表面能量平衡的破坏（Heisler和Brazel，2010）。城市化增加了建筑物的范围和不透水表面的面积，同时减少了绿地面积，从而增强了热储存能力（Mehrotra等人，2021），改变了城市材料的辐射特性（Arnfield，2003），并增加了城市冠层层内的空气动力阻力（Islam等人，2024）。此外，城市形态（Srivastava等人，2024；Zhou等人，2017）、人为热（Shahmohamadi等人，2011）、土壤湿度含量和植被物候（Grimmond和Oke，1999a，Grimmond和Oke，1999b）、气候区（Geng等人，2023；Zhou等人，2016；Jiang等人，2019）、一天中的时间和季节（Geng等人，2021；Wang等人，2022；Xin等人，2023）以及地形（Du等人，2024）等因素也会影响UHI并调节UHI强度（UHII）。这些因素共同导致城市温度升高，尤其是在夜间，从而增加了基础热暴露。在热浪期间，UHI效应和热浪的联合影响会进一步加剧热暴露，增加了对人类健康的威胁。
除了研究热浪如何影响UHI效应外，其他研究还强调了城市引起的升温在放大热浪中的作用（例如，Wang等人，2017a，Wang等人，2017b；Gao等人，2024）。与城市化相关的地表过程，包括增加的热储存、减少的蒸散作用和增加的人为热排放，可以提高近地面温度。这些过程促进了城市升温与热浪强度之间的正反馈，使得城市地区的热浪比周围农村地区更加剧烈，从而进一步加剧了城市中的热相关风险。
然而，热浪对城市热岛的影响因地区而异。一方面，一些研究表明热浪可以放大UHI。例如，Founda和Santamouris（2017）研究了2012年夏季发生在雅典的五次热浪事件，发现热浪加剧了当地的UHI效应，UHII平均增加了3.5°C。Li和Bou-Zeid（2013）在巴尔的摩也发现了类似的结果。Jiang等人（2019）使用观测数据研究了北京、广州和上海在热浪期间的UHI。尽管气候背景不同，这三个城市的UHII都有所增加，范围从0.9到1.26°C。作者将这种增强主要归因于热浪期间太阳辐射的增加。He等人（2020）分析了北京热浪期间的UHI，发现夜间UHI增加了0.78°C。这种效应在夜间比白天更为明显。白天的UHI变化与城市和农村地区之间的蒸散作用差异以及增加的人为热和暖平流有关。
另一方面，一些研究得出结论，UHI与热浪之间的协同作用并不显著，在某些情况下，UHI强度甚至会降低。Ramamurthy和Bou-Zeid（2017）发现2016年美国东北部的热浪对费城的UHI没有放大作用。Chew等人（2021）使用观测数据和WRF模拟报告称，在新加坡，热浪期间和非热浪期间的UHI没有明显差异，峰值UHI约为2.5°C。Richard等人（2021）也得出了类似的结果。他们分析了2014年至2019年法国第戎MUSTARDijon网络收集的夏季UHII数据，并结合再分析数据，发现UHI与热浪之间没有显著相关性。然而，他们指出，热浪前后UHI的变化可能与实际蒸散作用和土壤湿度指数有关。Kumar和Mishra（2019）发现，在印度，由于非城市地区缺乏植被，热浪期间的UHI强度降低了。Shu等人（2023）发现，在蒙特利尔和渥太华的热浪期间，UHI保持不变或降低，甚至可能出现城市冷岛（UCI）现象。他们还发现，热浪期间的UHI演变与事件早期的强降水密切相关。此外，UCI的发生可能受到多种因素的影响，如低风速、昼夜之间的热储存差异和夜间云层覆盖。
总体而言，先前的研究表明，UHI与热浪之间的相互作用非常复杂。不仅在不同城市之间存在差异，在同一城市内随时间也会变化，并涉及多种潜在的物理机制。尽管如此，目前大多数证据来自欧洲、北美的城市以及东亚的少数大城市，而对于快速城市化的亚热带地区的了解仍然有限。
粤港澳大湾区（GBA）为研究这一问题提供了独特的背景。作为世界四大湾区之一，GBA拥有8644万人口，经济产出超过13万亿元人民币，是中国最具活力的地区之一。其城市化率为86.4%，因此经历了明显的UHI效应。此外，GBA位于亚热带季风气候区，其炎热潮湿的夏季使其特别容易受到热浪的影响。强烈的UHI和频繁的夏季热浪使得该地区面临极端热暴露的风险增加。然而，GBA中UHI和热浪的协同作用的范围和机制尚未得到系统研究。
因此，本研究重点关注2022年7月GBA的热浪事件，以探讨UHI与热浪之间的相互作用。在那个月，受西北太平洋副热带高压的影响，GBA经历了广泛而持续的高温事件，多个城市记录了有史以来的最高7月温度。该研究旨在填补这一快速城市化亚热带地区的知识空白，并为UHI-热浪协同作用的区域表现及其对气候适应策略的影响提供新的视角。
