气候变化使得许多地区极端高温天气增多增强。极端高温天气不仅会影响自然界中的各类生物与生态过程，也会增加能源消耗、降低农作物产量、威胁人体健康等。近年来，极端高温对高龄人群、户外工作者、低收入者等脆弱群体的胁迫受到研究者与公众的广泛关注。城市是人类最主要的聚集区域，其热环境不仅受背景气候的影响，也受城市化因素的调节。城市化因素对热环境的影响通常表现在城市和局地尺度，如使城市区域整体上比周边区域温度高（即出现热岛效应），或是改变局地微气候。在气候变化和城市化的双重影响下，以及人口老龄化和贫富差距扩大等社会问题的加剧，极端高温天气可能会威胁更多的城市居民，尤其是热脆弱人群。因而，研究城市化对热环境的多尺度影响，分析我国极端高温天气现象及其与气候背景和城市化的关联，探索居民应对高温热浪天气的
适应性差异是具有现实意义的。
    本文基于国家气象站和自主采集的温湿度数据，辅以用来刻画城市化、气候背景和地区居民热适应特征的遥感、地理、生态和社会经济等数据，在区域、城市和局地三个尺度上开展了三方面的研究工作：1）对北京1983—2011 年的温度变化及其受城市和局地尺度城市化因素的影响进行研究，并进一步在全国不同生态区中分析热岛强度与城市规模之间的关系；2）对全国1981—2015 年极端高温天气的时空特征及其与区域背景和城市化的关联进行研究，并以北京市为例进行更为细致的城市和局地尺度分析，探索城市三维形态对高温小时数的影响；3）利用“暴露-敏感-适应”的脆弱性评估框架，对全国不同地区居民应对极端高温天气的脆弱性进行分析，并基于生态中心社区，在局地尺度上开展居民应对极端高温天气的适应性调查与佩戴和访谈实验。研究的主要结果与结论如下：
    （1）城市化对城市区域温度的影响有指标和季节差异，城市和局地尺度城市化因素对气温的影响随城市发展而变化，城市规模与热岛强度的关系在区域尺度上受生态背景影响。城市化对最低温和均温变化趋势的影响高于对最高温的影响。城市化对夏季温度变化趋势的影响较大，对冬季温度的绝对值影响较大。以北京为案例的研究中，1983—2011 年城市与背景站点在全年、夏季和冬季的均温变化趋势差异分别为0.28—0.42℃/年、0.43—0.55℃/年和0.21—0.40℃/年；2010年这个时期，主城区内外温差增至研究时段间的最大值，全年、夏季和冬季均温差异分别为1.3℃、0.9℃和1.9℃。城市规模和局地土地覆盖对气温的影响随城市发展而变化。城市规模较小时，局地尺度城市化因素对热环境影响较大；城市规模较大时，城市尺度因素影响较大。局地绿地对夏季热环境有较强的调节作用。位于温带阔叶与混交林这个生态区中的城市，随城市规模增加，热岛强度趋于增大，且城市规模在冬季和夏季均对热岛效应有较高且显著的解释程度。位于热带亚热带湿润阔叶林区中的城市，热岛强度大都为正值，但城市规模与热岛强度的关系不明显。
    （2）我国极端高温天气的空间分布特征主要受区域背景影响，时间变化趋势受城市化因素调节，与日分辨率气象数据相比，小时分辨率数据更能揭示城市化对极端高温天气的影响。全国829 个站点中，712 个站点在1981—2015 年间有高温日记录，709 个站点有单个高温日记录，693 个站点有热浪记录。我国北方大部分地区几乎不受极端高温天气影响，年均仅出现1.5 个单个高温日和0.9次热浪天气。华北平原有较多单个高温日，但受热浪影响小。长江流域及其附近地区的极端高温天气强度最高。两广以及海南等地的极端高温天气频数最高，年均6.1 个单个高温日，13.9 次热浪，热浪持续时间也最长，平均为7.4 天/次。全国极端高温天气总体呈增多趋势，但不同类型极端高温天气的变化程度存在空间差异。总高温日变化趋势显著的159 个站点中，高温日显著增加与显著减少的站点数量比为145:14，多数站点年增0.3—0.6 个高温日。这些趋势显著增加的站点大都位于人口密集的热带亚热带湿润阔叶林区和温带阔叶与混交林区，且绝大多数为受到城市化影响的城市或迁移站点。城市、迁移和背景站点间的高温日变化趋势有显著差异，站点迁移会削弱站点的高温日增加趋势。通过日分辨率数据得到的北京平原区各站点高温日天数和热浪次数彼此间差异不大，但通过小时分辨率数据得到的不同站点间的高温时刻数量有明显差异，表现为城六区内站点的高温小时数显著高于非城六区站点。气象站点周边的建筑合围形态同高温小时数有较为明显的相关关系，即站点周边建筑越呈包围态势，站点高温小时数越多。
    （3）不同地区居民应对极端高温天气脆弱性的程度及原因各异，居民感受、认知和适应能力会综合影响应对高温热浪天气的行为意愿，居民近身热胁迫情况同环境监测结果间有较大差异，而热浪期间居民自述的综合行为意愿同其实际热适应性相符合。区域尺度上，居民热脆弱性同高温暴露分布较为一致的是西北和东北地区，这些地区因受极端高温天气影响小而脆弱性低；广大的中东部地区，不同地级市的脆弱性差异不再由暴露条件决定，主要受高龄人口比例和医疗资源影响。局地调查研究显示，较高学历的、职业受户外热环境影响小的、有高温假且日常工作时段行为调节能力较强的居民，采取防暑降温措施的行为意愿最强。社会支持度高和非工作活动的行为调节能力较强的群体，采取防暑降温措施的行为意愿也较强。经济能力和热感受对行为意愿有一定影响。而年龄较大且受教育水平较低的人群，即便居住模式对其高温适应性有利，其主动采取防暑降温措施的行为意愿也较弱。局地佩戴与访谈实验的结果显示，居民近身酷热指数的高低时段和起伏特征同环境监测结果之间有明显差异。自述综合行为意愿强的居民，热浪期间的热适应性较强。分职业类型来看，户外工作者在热浪期间的自述行为意愿同实际热适应性符合程度最高，室内工作者和退休老人的符合程度较低。