利用天气数据预测中暑人数~科学证明连续3天热量积累影响老年人中暑风险~

演示要点

〇通过结合天气数据和计算科学，可以预测谁将因中暑被送往医院
〇老年人中暑的风险不仅受当天的炎热程度影响，还受到连续三天天气状况的影响
〇​证明雨季结束后中暑的风险是夏季的两倍以上

摘要

V体育（尖端医学物理与信息工程研究中心主任（教授）平田秋正、特聘助理教授小寺幸子）
西村隆（研究生）、长谷川一马（研究生）、竹内一郎（信息工程系）和东北大学网络科学中心的联合研究小组通过结合东京、大阪和爱知县的天气数据和计算模拟技术，成功提出了一个模型公式，可以预测每天因中暑被送往医院的老年人数量。
　根据天气信息作为输入数据，使用详细的人体模型进行大规模模拟计算出的出汗量和体温上升，预测每个城市转运的中暑患者数量。我们还证实，利用WBGT和外界温度可以一定程度准确地预测被运送的人数，传统上认为这与被运送的人数有关。
　迄今为止，人们一直认为中暑的风险不仅受到当天高温的影响，还受到持续高温的影响，但科学证明，对于老年人来说，不仅当天的天气状况而且前两天的天气状况都有影响，而对于成年人来说，当天的高温是直接因素。
　未来，预计该方法将用于旨在降低中暑风险的教育活动，以及估计紧急情况下转运的患者数量等应用。

图1 预测因中暑被转运的老年人数量与实际转运患者数量的比较（东京：2013-2018年6年平均值）

研究背景

　由于全球变暖等因素的影响，中暑患者不断增加，不仅在日本，在美国和欧洲也受到关注。尤其是儿童和老人被认为是中暑的高危人群，更需小心。
　迄今为止，V体育、东北大学网络科学中心、北见工业大学和日本天气协会的联合研究小组开发了一种模拟技术，该技术集成了复杂的物理学和人类生理反应，用于中暑风险评估，同时考虑了婴儿和老年人等个人特征。我们还报道了现实条件下（例如沥青、游乐场等）的中暑风险评估结果以及针对外国人的中暑风险评估结果（新闻稿，2016年7月25日）。部分研究成果是日本气象协会推动的“迈向零中暑”项目的一部分。并被公众广泛使用(2017 年 4 月 25 日新闻稿）。此外，科学证明，即使在相同的天气条件下，在适应炎热之前（雨季刚刚结束）和适应之后（夏末），中暑的风险也会发生变化。2018 年 5 月 29 日新闻稿）。通过将这些大规模、高精度的计算技术与天气和运送人数的大数据相结合，如果能够根据天气数据预测中暑的人数，我们可以期待这项技术有多种应用。

研究内容/结果

V体育研究小组利用2013年至2018年的天气数据，对老年人大规模模拟得到的每天出汗量（见图1）与因中暑而被转运的人数进行了比较，并提出了一个可以根据天气信息估算转运人数的模型公式（预测结果与实际转运人数的比较：见图1）。我们还表明，通过修改相同的模型公式，即使使用容易获得的日平均温度或中暑评估指标 WBGT 也可以进行一定程度的预测。特别是，研究发现，对于老年人来说，中暑的风险增加不仅与当天的炎热有关，还与连续三天的天气状况有关。具体来说，当天的天气状况对中暑风险的影响约为60%，前一天为20%，前两天为10%，前两天则低于5%。此外，科学证明，即使是老年人也会适应高温（见图2）。另一方面，对于年轻人来说，热量积累的影响并不那么大，结果还证实了运动和当天环境中的工作等因素产生了影响，而且导致中暑风险的因素因年龄而异。出汗量与运送老年患者的数量相关性最高，提示老年人中暑很可能是由脱水引起的。

社会意义

　该技术还考虑了该地区的天气特征和人口的年龄分布，因此如果可以获得所需地区的数据（平均温度），就可以精确确定每个都道府县或城市因中暑而被转运的人数。这将使预测紧急情况下运送的人数成为可能，并在炎热的天气持续时发出具体的中暑警报。

未来发展

　这次，作为基础研究，我们根据三个主要城市（东京、大阪和名古屋）过去六年的数据提出了预测公式。今后，我们计划通过积累和分析各都道府县的数据，进一步增加可预测的区域，并创建日本全国中暑转运人数的预测公式。

术语表

＊1 热适应：随着温度的变化，身体逐渐适应热。出汗量和流向皮肤的血液量增加等变化可以使热量更有效地从体内散发，从而抑制体温升高。

论文信息

“根据天气数据估算热相关发病率：2013-2018 年日本三县的计算研究”S Kodera、T Nishimura、E Rashed、K Hasekawa、I Takeuchi、R Egawa 和 A Hirata，环境国际，计划于 2019 年 9 月出版，论文编号104907，DOI：

参考图

参考图1体表温度分布(a、b)以及白天核心体温(红色)和出汗量(蓝色)的变化(c)
((a)气温30度，(b,c)2018年8月1日东京天气（最高气温351摄氏度））

图 2 雨季刚刚结束后至 8 月 31 日期间与热适应相关的系数。如果将雨季结束后的时间设置为1，即使在相同的天气条件下，夏末中暑的风险也会降低约50%。

联系信息

研究相关

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电气/机械工程系
平田昭正教授
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