天气、气候和大气环境与人体健康息息相关。有些疾病发生在一定季节和特殊气候条件下，有些则在某种天气或环境变化时诱发、加重或消亡^[1-4]。学术界将与气象条件密切相关的疾病称为气象敏感性疾病，包括心脑血管疾病(如高血压、心肌梗死、脑卒中)、呼吸系统疾病(如慢性阻塞性肺疾病、哮喘、上呼吸道感染)、传染病(如流感、登革热、疟疾)、中暑、肾炎、关节炎、精神疾病、犬咬伤等，是人类生物气象学研究与健康气象服务的重要内容。

以全球变暖为主要特征的气候变化是21世纪人类健康面临的最大挑战。世界卫生组织指出：如果不能采取有力措施确保正常气候变化，到2030年，气候变暖将造成全世界每年30万例额外死亡^[5-7]。为降低疾病发生风险，有必要开展基于天气气候的健康气象研究与评价。目前，气象敏感性疾病的研究方法主要包括^[8-9]：基于调查研究设计和统计分析手段的流行病学研究；以动物实验、细胞和分子实验及人体观察为主的毒理学研究。根据气象与疾病的关系，运用数学建模方法构建预测预警模型，可开展人群干预服务方案研究。

近年来，随着社会关注度的提高，围绕气象条件、气候变化对气象敏感性疾病与人体健康影响的论文也日趋增多，但很少涉及健康气象服务的相关内容。健康气象服务是应对气候变化举措中非常重要的适应性研究，可以更好地指导人类适应气候变化、保护身心健康。本文将介绍影响人体健康的天气气候因素，综述国内外健康气象服务发展现状，以期为气象敏感性疾病相关从业人员提供服务的参考借鉴和可能的发展方向。

1 天气气候与人体健康

人体的多种生理功能调节与气象因素有关，当天气急剧变化超出身体的承受范围就会引发多种疾病。河北省气象局^[10]经健康筛查及血液学检查证实，冷空气过境所形成的特殊气象条件(低温、温度骤降和大风)可引起血液黏稠度增加、血管收缩和心肌细胞受损，致使心血管疾病发生、加重甚至死亡。气温骤降还会造成人体免疫功能下降及交感神经兴奋，大风则通过风寒效应刺激人体在冷空气下的生理变化，使脑血管、呼吸道、消化道、关节等方面的疾病也明显增加^[11-12]。冷空气多发生在冬半年，空气较为干燥，容易造成血粘膜出现极小的皱裂，使细菌、病毒侵入，加重身体的疾病危害^[12]。当气温过高时，易发生机体功能紊乱、心负荷加重、体内热蓄积，诱发中暑和急性心脑血管病症。如张书余等^[13]通过模拟热浪天气对冠心病小鼠影响实验研究发现，热浪可诱导冠心病小鼠心肌组织HSP60含量明显增加，并通过活化免疫细胞诱导炎症细胞因子分泌，增加冠脉疾病风险。同时，高温天气还可导致空气中的污染物及过敏原水平较高，影响肺功能，损害呼吸系统^[14]。高湿则会抑制人体表面的水分蒸发，部分细菌、霉菌和寄生虫也更容易生长繁殖，从而加快或加重热效应及传染性疾病对人体健康的不利影响。

除了寒潮和热浪，疾病的高影响天气还包括雷暴、雾和霾。雷暴天气多发生于晚春和夏季，其特征是浓缩地表的花粉颗粒，并经历渗透压冲击破裂后释放进入空气，使得更多可吸入过敏性颗粒蔓延而导致哮喘发作^[15]。大量科学研究已证实，大气污染物会对人体健康造成急性和慢性损害^{[12, 16]}，低层持续的均压场、低风速和逆温层结利于污染物累积，这种静稳天气下持续的雾和霾还会造成严重视程障碍、刺激神经系统，使人产生焦虑、抑郁、强迫等症状，影响心理健康^[17]。

秦大河等^[18]研究表明，中国近百年增暖的幅度为0.5℃~0.8℃。气候变暖为病原性媒介疾病的宿主和病原体创造了适宜的孳生环境，导致多种传染性疾病传播的地理分布扩大、发病区域向北推移，并可能激活某些新病毒^[19-20]。气候变暖还会通过加快光化学反应速度，造成大气污染物和过敏原增多，紫外线辐射增强，致使白内障、支气管哮喘、花粉症等疾病增加^[20-21]。在气候变化的背景下，高温热浪、寒潮、台风、洪水、干旱等极端天气气候事件频发，除了直接引起中暑、冻伤及影响呼吸系统疾病、心脑血管疾病等敏感疾病发病外，还会造成环境和水源的污染恶化，增加水源性疾病、食源性疾病以及精神/伤害等疾病的发生风险^[2]。

2 健康气象服务发展历程

了解气象、环境因素对健康影响的科学事实与定量关系，是开展健康气象预测预警与服务的基础。20世纪50年代，医疗气象学在欧洲迅速发展，开始利用人工气候室模拟自然气候条件来解析疾病与气象的关系。1952年，西德率先在全国开展健康气象预报服务，在报纸的天气预报版面预测头痛及其它健康问题，匈牙利、日本、前苏联等随后也进行了试验性医学气象预报^[22]。70年代以来，随着流行病学、毒理学、实验学以及数据挖掘等相关理论与技术的进步，欧美发达国家基本解答了气象条件变化与敏感性疾病的暴露-反应关系问题^[23-24]，近年来在气象环境因素对心脑血管疾病、呼吸系统疾病、神经性疼痛、糖尿病、胃溃疡等的毒性作用及生物机制上也取得了许多确定性成果^[25]。基于医疗气象研究提供的理论支持，健康气象预报服务也不断向多中心、多病种、多时效、多渠道的方向发展，并通过网站访问回复、横断面研究等方式评估服务效果，为降低全球气候变化带来的人群健康危害起到了积极作用。

中国的健康气象服务起步较晚。1985年，王衍文等^[26]根据逐日天气形势图来判断次日是否为心肌梗塞高峰日，为国内开展气象敏感性疾病预报的首次尝试。进入90年代，研究内容逐渐由概念模型的定性向统计模型的定量转变，预报时效由起初的(1~2)d延长到月尺度，项目列表则包含心脑血管疾病、呼吸系统疾病、风湿、糖尿病、消化性溃疡、猫犬咬伤等常见的气象敏感性疾病。2010年以后，可信度更高的分析流行病学和毒理学才逐渐得到应用^[29-30]，华中科技大学同济医学院、中国疾病预防控制中心、河北省气象局等团队通过建立队列开展气象环境对糖尿病、冠心病、不良妊娠结局、儿童哮喘等的影响研究；甘肃省气象局和上海气象与健康重点实验室成立了人类生物气象实验室，重点开展气温、大气污染物对心血管疾病、哮喘、糖尿病和认知行为影响的实验研究。同时，除了回归分析和时间序列分析，神经网络、决策树等机器学习方法也更多应用于气象因素与心脑血管、呼吸道等疾病关系的模型构建中，预报准确率提升至75%以上^[31-33]。虽然科学论文显示的预报模型准确率基本可以满足业务服务需求，但大多仍停留在理论阶段，除少数在个别省/市提供呼吸道疾病、中暑等发病变化的健康气象预报服务外，并没有大范围应用过。

3 国外健康气象服务现状 3.1 高温热浪及热相关疾病

为应对热浪，美国、意大利、法国等多个国家和城市建立了基于气团分类的热浪监测预警系统。根据Teisberg对费城热天气健康监测预警系统运行效果的评估，当有热浪发生时，其可以及时做出预报，平均每天挽救2.6人的性命^[34]。日本LBW(Life Business Weather)公司研发了基于天气的热障碍预测系统，在夏季为公众提供高温中暑预报服务。当输入年龄、性别、血压、排汗、身型、室内或室外的生活方式等个人信息后，可获取定制的中暑等级预测信息及预防和治疗建议^[35]。日本地方政府还积极开展热屏障预警实践。以熊谷市为例，利用市内建立的30余个湿球黑球温度指数仪监测WBGT(Wet Bulb Globe Temperature)，对人体可能受到的热强度做出评价和预警，可随时通过移动电话端向公众传递信息，并根据网站访问者的反馈验证预报结果^[35]。

3.2 慢性非传染性疾病

德国Med-Weather^TM预报服务平台^[35]基于德国气象局和世界各地生物气象学家的广泛研究，为全球168个城市提供短期和长期的健康气象影响预测，包含北京、上海、重庆、广州等9座国内城市，并已在欧美国家广泛应用。服务内容涵盖未来五天关节炎、哮喘、心血管疾病、偏头痛等四类敏感疾病或症状的气象风险以及天气对一般人群热应激、注意力跨度和反应时间的影响预测，另外还提供血压、血沉积率、白细胞水平、甲状腺活动、出生体重等15种生理指标的季节预测。技术核心是利用云量、温度、降水、气压、风等气象要素预测，按照已获取的天气-生物健康关系与英国气象局定义的八个天气阶段匹配，再结合延迟性等因子，预测天气对不同疾病的影响程度。服务平台通过咨询用户健康状况和访问回复来收集疾病数据，用于验证预测效果；同时将这些信息进行数据库存档，供多个研究方使用，并通过互联网将关键数据或成果报告共享给全球客户，相互促进发展。近年，基于太阳活动与心肌梗塞、精神疾病以及偏头痛发病之间存在强相关性的研究成果，Med-Weather^TM还开展了太阳风的健康影响预测。

英国气象局围绕政府部门、行业和公众等不同受众需求，为医务工作者及患者提供有针对性的健康气象服务，以提前采取措施，有效减少住院人次。如康沃郡卫生局通过自动电话系统，向慢性阻塞性肺疾病患者提供发病高峰出现的时间与地点，这种入户健康气象预报已使当地该类疾病患者的住院率减少54%，每年节省30万英镑住院费^[36]。

英美等发达国家还十分重视大气污染对疾病影响的监测服务。英国开展了化学及放射性污染物在空气中传播及沉淀监测、空气传播性疾病监测等健康气象监测业务。美国已在全国建成“空气质量与疾病监测网络”，定期收集并分析污染物与人群健康之间的关系，并于每年发布监测公告；医生也会根据每日空气指数信息指导儿童、老人及支气管哮喘和慢性支气管炎患者如何减少空气污染暴露，为减少环境污染的健康风险提供依据。

3.3 传染性疾病

为加强传染性疾病防控能力，博茨瓦纳建立了疟疾早期预警系统。利用欧洲多模式集合系统(DEMETER)驱动动态疟疾模型，充分依据疟疾与气候变率(特别是降雨)的关联性，对发病率进行季节性预测^[37]，为世界卫生组织发布加强控制该类流行病的建议提供数据支持，并减少低疟疾年的防控成本。欧盟疾病预防控制中心(ECDC)联合欧盟各成员国建立集传染病监测、数据分析、信息沟通于一体的网络系统；开发早期预警和应对系统，针对欧盟内外部存在的健康威胁快速提供风险评估，构成立体化的欧洲防病网络。ECDC还利用互联网集合疾病相关信息^[38]，并通过权限入口设置为不同身份人群提供差异性的释用显示与综合分析功能。如结合ECDC网站上集成的希腊地区人口统计学指标、土地覆盖类型、海拔、植被季节变化、温度等相关数据，使用非线性判别分析方法，可以生成该区域疟疾风险分布图；E3网(European Environment and Epidemiology Network)^[39]搭建了由数据库、数据可视化及数据渲染技术集成的在线分析平台，支持使用者对环境、气候及社会与传染病关系的在线监测、计算分析与绘图报告，目前已为欧洲的政府决策人员、公共健康领域人员、欧盟及国际机构、政府部门与非政府组织提供服务。图 1(封三)给出了E3网通过遥感手段获取海面温度等信息来监测某一种霍乱菌的分布情况。

3.4 其他健康气象指数

日本气象厅、BCRC(Bio-climate Research Committee)机构、泰尔茂(TERUMO)公司等面向普通及专业用户提供无偿或有偿的生活健康日历、医疗气象预测、护理管理预测、食物中毒风险、舒适度预测、花粉症气象预报、紫外线条件预测等健康气象服务项目。预报区域在考虑不同建筑形式、服装风俗以及居民感受的情况下划分为39个地区，并对微尺度、局地尺度、中尺度和宏观尺度匹配有差别的服务方式和频次。如面向国家级政府部门，将通过电视、广播、报纸、互联网等每日1次提供中尺度预报；面向社区、企业、医院、家庭及个人时，还通过手机短信每日(4~6)次提供定制化的微尺度服务^[35]。LBW公司利用日本气象厅提供的当日紫外线条件预测，根据由实验推导出来的紫外线指数和皮肤类型之间的关系，预测紫外线辐射对皮肤肌体晒伤的影响等级^[40]。

4 国内健康气象服务现状 4.1 高温热浪及热相关疾病

上海市气象和卫生部门与美国特拉华大学联合研发了我国首个“热浪与健康监测预警系统”^[41]并于2002年正式对外提供服务。其算法是通过评估极端高温、“侵入型”气团和死亡率增加之间的关联，基于多种气象要素的数值预报结果，预测热浪健康风险的等级并提醒公众采取合理防护措施^[42]。当热浪预警发布时，上海市卫生部门同医院、社区、供电、供水等单位采取一系列措施应对和减少热浪侵袭的影响，并通过报纸、电台、电视等媒体向公众发布预警信息。2013年，中国疾病预防控制中心以南京、深圳、重庆、哈尔滨等作为试点城市，启动“高温热浪与健康风险早期预警系统”^[43]。该系统基于泊松分布的广义相加模型，利用每日气温、湿度、环境污染物浓度等计算健康风险指数，将每日期望发病数作为预警分级依据^[44]，并以社区为基础实时通过手机短信、APP、告示栏、电子屏、挂旗和电话等形式向公众发布预警信息并提出相应的应对措施建议。南京市高温热浪与健康风险早期预警系统试运行期间，中暑风险预警灵敏度为72.7%，错误预警率为34.9%^[44]。

自2007年7月中华人民共和国卫生部与中国气象局联合印发《高温中暑事件卫生应急预案》(卫应急发〔2007〕229号)以来，我国各地气象部门广泛开展高温中暑气象预报服务。2009年起，中国气象局公共气象服务中心通过电视、报纸、新媒体等方式在每年汛期向公众发布全国范围的高温中暑气象预报(图 2，封三)，提示特定地区发生中暑的可能性及对人群健康的影响程度。该预报模型考虑了气温与相对湿度对人体健康的潜在影响，利用炎热指数对引发中暑的气象条件进行等级划分，同时考虑不同程度高温天气的持续时间确定高温中暑气象等级，分别为极易、易、较易、可能和不易发生中暑^[45]。

4.2 慢性非传染性疾病

上海市气象与健康重点实验室根据气象条件、大气污染物对不同类型呼吸系统疾病发病或病情加重的作用差异，以贡献比为权重对各要素进行综合判断，搭建我国首个感冒、儿童哮喘、慢性阻塞性肺病的呼吸系统疾病气象风险预警发布平台，提醒儿童、成人和老人及时防范极端天气和大气污染的健康危害(图 3，封三)。同时，在上海市十家幼儿园开展感冒气象风险预报的服务效果评估，从儿童生活质量、服务满意度和效果效益等方面建立评价指标。经过一年的服务，超过一半的受访者认为感冒预报比较准确，可以减少家庭医疗费用；65%的受访者对其表示满意；健康气象风险预报服务干预组的感冒缺课率比对照组平均降低了10%^[42]。湖北省气象科研所开展心脑血管疾病、呼吸系统疾病气象条件预报，并于每周一—周五通过湖北卫视定期播出；1988年6月起，杭州市气象局通过杭州人民广播电台向公众发布杭州常见病、多发病的气象指数预报，收听率超过新闻节目^[46]。此外，北京、河北、黑龙江、广西、贵州、甘肃等省级、市级气象部门也针对特定疾病敏感人群，制订了健康气象预报技术及服务方案，收到不错的社会和经济效益^[46-48]。

花粉可诱发气管炎、支气管哮喘、肺心病等疾病。我国的花粉浓度预报服务始于1990s末，通常是各地区根据当地的花期、花粉种类、花粉致敏程度及气象条件，采用统计分析方法得到预报服务模型，目前已成为北京、天津、南京等城市气象部门重要的健康气象服务业务之一。如北京市气象局自2008年起在花粉传播期通过声讯台、北京电视台、微博等方式发布未来(1~4)d的花粉浓度预报，向花粉过敏者提供外出防御提示，48 h预报准确率为96.6%^[49]。天津市气象局从预报准确率、预报时效率、信息覆盖率和患者的预防能力系数开展花粉预报服务经济效益评估，认为该项服务产生的最小经济效益每年约为297万元^[50]。

4.3 传染性疾病

2017年6月，广东省疾病预防控制中心正式启动“广东登革热预警系统”，可在多种时空尺度上实时监测广东全省的县(区)级登革热发病情况，包括病例分布、蚊媒密度、气象信息和基础风险值等，并对未来(1~2)个月登革热的流行情况及风险进行预测，为防控部门的早期预防和精准干预提供科学依据^[51]。

4.4 其他健康气象指数

我国各级气象部门还面向一般人群提供健康气象综合指数预报服务，通过给出特定城市当日或短期时效内的指数等级(通常分为5个等级)，描述其对人体健康的可能影响并给出建议措施。中国气象局公共气象服务中心利用物理模型，每日两次输出全国城镇逐三小时紫外线等级客观预报产品，经省级气象部门订正后，通过中央气象台门户网站发布。此外，中国天气网及其省级站、墨迹天气、甘肃气象在线等多个政府或商业主导的气象类门户网站，每日滚动更新特定地区的感冒(流感)指数、舒适度(体感)指数、空气质量指数等预报服务(图 4)。

5 总结与展望

伴随着全球气候变化、城镇化和人类对环境资源的开发与利用，气象敏感性疾病已经成为威胁我国人群健康的重大公共卫生问题和社会问题，健康气象研究与服务越来越受到重视。近30年医疗气象学研究领域的进步，为健康气象服务提供了知识和技术储备。德国、日本、美国等国家已经可以为不同受众提供内容专业细致、形式丰富易懂、支持互动和定制的健康气象有偿或无偿服务。在我国，受医疗与气象资料共享困难、健康气象发展不平衡、服务业务体系不健全等方面的限制，健康气象服务能力还有很大的提升空间。

5.1 加强新技术的研究应用，拓宽健康气象服务内容与精准水平

加强天气、气候尺度数值预报模式与疾病预测模型的耦合释用，实现分钟到月尺度无缝隙、高时空分辨率的健康气象预测；引入机器学习等大数据挖掘技术，提高健康气象风险预测精度。同时，推动医疗气象学基础理论研究，进一步挖掘社会需求，丰富个性化、定制化的健康气象服务内容与应用推广，有效提升我国健康气象服务质量。

5.2 加强部门交流合作，建立多领域、跨区域的健康气象服务体系

进一步加强卫生部门、科研院校与气象服务的交流合作，建立长期有效的沟通机制；组建多领域专家团队，实现医疗数据、气象数据、科学技术与服务经验的共享整合；通过多学科技术融合、多部门联动机制构建起全国分区域、分病种、多渠道的医疗气象研究与健康气象服务体系。

5.3 重视用户反馈和效益评估，提升健康气象服务传播能力与社会价值

开展气象敏感性疾病预测预警与人群干预服务的效果评估。加强评价体系与评估方案的设计研究，定期收集用户或干预人群的反馈信息。利用新媒体特性，加强与受众互动，了解社会群体需求，查找服务创新点。同时，利用现代化、多样化的发布渠道与手段，拓展预警信息传播范围与传播效率，充分发挥健康气象服务潜在的社会价值和经济价值。

致谢: 感谢中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所的李永红博士对文中医学术语使用规范的指导！