耶魯大學(xué)破解城市熱島現(xiàn)象

美國東北部羅得島州普羅維登斯市區(qū)和周邊地區(qū)的溫差。（自美國航空航天局）

　　城市熱島是指城市地區(qū)的氣溫明顯高于周邊鄉(xiāng)村地區(qū)的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象或可增加城市居民的健康風(fēng)險。美國耶魯大學(xué)日前在《自然》雜志上發(fā)表新研究，首次對城市熱島效應(yīng)的主要原因進行了量化分析。

　　一般認(rèn)為，城市熱島主要是植被減少引起蒸發(fā)冷卻效應(yīng)減弱所造成的。但本次研究人員在對北美65個城市分析后發(fā)現(xiàn)，城市地區(qū)（通過對流過程）向底層大氣層釋放熱量的效能變化是白天熱島現(xiàn)象的主要因素。

　　科研人員表示，“對流效能”在潮濕氣候里體現(xiàn)得尤其明顯。在亞特蘭大、喬治亞、納什維爾和田納西等城市，僅這一因素就能讓日間平均氣溫上升3攝氏度。

　　耶魯大學(xué)森林與環(huán)境研究學(xué)院氣象學(xué)教授李旭輝（Xuhui Lee）稱，“對流效能”可能給各國城市居民健康帶來深遠(yuǎn)影響，而眼下全球氣溫還在不斷攀升。他說：“這是氣候環(huán)境與城市熱島間的增效關(guān)系。在潮濕氣候中，城市熱島現(xiàn)象會放大熱波對人類健康的影響。從公共健康的角度來講，這是一個嚴(yán)重的問題?！?

　　多年來，科學(xué)家們找出了造成城市熱島效應(yīng)的原因。除了“對流效能”和蒸發(fā)冷卻效應(yīng)之外，還包括建筑物、人行道以及其他結(jié)構(gòu)體儲存的熱量高于植被和土壤，人造工業(yè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱能，此外還有地球表面反射率的改變。

　　研究人員利用衛(wèi)星收集的美國與加拿大城市地表溫度和植被數(shù)據(jù)，計算了城區(qū)與周邊鄉(xiāng)村地區(qū)在日間和夜間的溫差均值，采用氣象模型計算出了更加復(fù)雜的變量區(qū)間，隨后再利用這些變量，針對導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)主要因素(輻射、對流、蒸發(fā)、熱儲量以及人為生成的熱能)的作用進行了量化。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，對流是造成白天熱島現(xiàn)象的主要原因，特別是美國南部那些“濕度更大”的城市。與其周圍環(huán)繞的多植被地區(qū)相比，上述城市建筑物光滑的外表面以及其他人造構(gòu)筑物的熱傳導(dǎo)性更差?？傮w而言，環(huán)境潮濕的城市的“對流效能”會下降58%。耶魯大學(xué)森林與環(huán)境研究學(xué)院博士生趙磊(Lei Zhao)表示，“植被‘粗糙的’表層會引起湍流，而湍流會將熱量帶到大氣中?！?

　　在干旱地區(qū)，對流同樣扮演重要的角色。在美國西南部城市周邊，植被通常較少且自身高度更低，鄉(xiāng)村地區(qū)的散熱表現(xiàn)較差。由此，城市實際上要比周邊鄉(xiāng)村地區(qū)的散熱效率高出20%。

　　根據(jù)本次研究，控制“對流效能”或者城市熱儲量并不是可行方案，因為這樣需要徹底改變城市的形態(tài)，如建筑物的高度等?？蒲腥藛T表示，更加貼近現(xiàn)實的方案是加強對表面反射率的管控，例如改變停車場、道路和房頂?shù)念伾?。這些行動將有助于減少在日間吸收并將在夜晚釋放出來的熱量。