李微

在全球變暖的大背景下，多種因素讓人口高度密集和發(fā)達(dá)的城市形成強(qiáng)大的“熱島”。熱島效應(yīng)不僅影響城市的生態(tài)環(huán)境，還對居民的健康產(chǎn)生威脅。屋頂綠化是降解城市熱島效應(yīng)的最常用和最有效的辦法，可是由于觀念和經(jīng)費(fèi)方面的問題，北京屋頂綠化總面積還不到應(yīng)綠化面積的1%

入夏以來，頻繁的雷暴導(dǎo)致北京首都機(jī)場的航班大面積延誤，讓那些“空中飛人”們只能眼看著錯過的會議干瞪眼。其中最嚴(yán)重的一次發(fā)生在6月7日夜間，夜空上千次地被“撕裂”——這是北京地區(qū)今年以來遭遇的最強(qiáng)雷電。無獨(dú)有偶，5月底，連續(xù)的雷雨天氣在美國密蘇里州喬普林市引發(fā)了龍卷風(fēng)，造成136人死亡，這是美國近60年以來單次致死人數(shù)最多的一次龍卷風(fēng)襲擊。

雷雨天氣正在城市里演變得更加暴烈，對這一現(xiàn)象，氣象研究人員已經(jīng)注意到，并早已對此展開了研究。

美國普渡大學(xué)上個月底公布了他們?yōu)槠趦赡甑难芯拷Y(jié)果。該校農(nóng)學(xué)系副教授德福·奈約奇解釋說，造成城市雷暴天氣增多的原因有好幾種，首當(dāng)其沖的便是“城市熱島效應(yīng)”。其次，城市中的高層建筑會改變風(fēng)向，即所謂“地表粗糙效應(yīng)”。此外，城市中較高的大氣污染水平，也會對云層狀況產(chǎn)生影響。

實(shí)際上，所謂的地表粗糙效應(yīng)與大氣污染這兩個因素，還是與城市熱島效應(yīng)密切相關(guān)。熱島效應(yīng)是造成城市里很多異常氣象的“禍?zhǔn)谆驇蛢础?。根?jù)國內(nèi)學(xué)者的總結(jié)，熱島效應(yīng)會改變云和霧的發(fā)展，增加閃電的頻率，帶來暖冬、颶風(fēng)和暴雨等。熱島的存在，使城區(qū)的凝露量、結(jié)霜量、霜凍日數(shù)、下雪頻率和積雪時間都小于郊區(qū)。

“發(fā)燒的”城市

自1820年英國氣象學(xué)家霍華德發(fā)現(xiàn)倫敦城市和郊區(qū)存在溫差現(xiàn)象，并將此稱之為“熱島效應(yīng)”以來，學(xué)者們就不斷發(fā)現(xiàn)，熱島效應(yīng)不僅影響城市的生態(tài)環(huán)境，還對城市居民的健康產(chǎn)生威脅。

長期以來，全球有50%的人口居住在城市。在最近20年里，這個數(shù)字上升到80%。城市是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的命脈，但同時也是一個“大鍋爐”。由于熱島效應(yīng)的影響，熱浪引發(fā)的死亡率呈現(xiàn)迅速上升的趨勢，尤其是夜間的熱浪，更易致人死亡。

2003年8月的一場熱浪，造成巴黎近5000人死亡，這在當(dāng)時引發(fā)了一場關(guān)于天氣致死的課題研究。張平和他的同事在美國航空航天局（NASA）的戈達(dá)德空間飛行中心利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)，比較了全球幾千個城市不同的熱量生成特點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)，最強(qiáng)大最密集的熱島，仍絕大多數(shù)集中在高度密集的發(fā)達(dá)城市。

在那些大城市里，置身于高溫的夜間，尤其是連續(xù)幾個晚上，就會使那些身體原本就虛弱的人的死亡風(fēng)險加倍，尤其是一些特殊人群，如超過65歲的老人、嬰幼兒或是有長期慢性病的人。

造成熱島效應(yīng)的因素有很多。首先是在城市下墊面性質(zhì)的改變：道路、廣場、建筑物等城市下墊面都是由砂石、瀝青、鋼筋混凝土、人為燒制的磚瓦和金屬構(gòu)件等組成。研究表明，城市下墊面反射率比郊區(qū)小10％～15％，而吸收率卻較綠地和濕地大，這使得城市地表能夠吸收較多的太陽短波輻射和紅外長波輻射，表現(xiàn)出與巖石相類似的熱特性，稱為“城市建筑物巖石裸露化”現(xiàn)象。

其次，城市大氣污染一般要比周圍郊區(qū)更重，市區(qū)內(nèi)釋放的二氧化碳等溫室氣體都能吸收地面的長波輻射并以逆輻射的形式投向地表，使地表增溫。城市大氣中的懸浮顆粒物，尤其是氣溶膠也會產(chǎn)生類似的溫室效應(yīng)。此外，在中高緯度城市，冬季排放大量的人為熱也是熱島形成的一個重要原因。

研究者還發(fā)現(xiàn)，城市的建成率與建筑的幾何形狀，也會影響熱島效應(yīng)的分布。城區(qū)中溫度最高的區(qū)域往往與最深的城市街道相對應(yīng)，即通常分布在市中心。

如果街道走向設(shè)計或幾何形狀不合理，則密不通風(fēng)，風(fēng)速小，熱量不易散發(fā)，溫室氣體也難于迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致局部氣溫過高。從這個意義上講，科學(xué)的城市規(guī)劃與交通布局，將對緩解熱島效應(yīng)有重要意義。

此外，還有城市規(guī)模的影響。即使是1000人的小城鎮(zhèn)，也能在長時間溫度記錄中觀測到熱島效應(yīng)的存在?？墒?，城市人口越多，規(guī)模越大，熱島效應(yīng)越明顯。據(jù)研究，1萬人口城市的熱島強(qiáng)度達(dá)到0.11℃,10萬人口是0.32℃, 100萬人口的城市其熱島強(qiáng)度可達(dá)到0.91 ℃。

國內(nèi)還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，高原城市的熱島強(qiáng)度要明顯大于平原城市。根據(jù)云南楚雄師院地理系林萍等人于2003年的一項(xiàng)研究，在1981～1990年間，蘭州市的熱島強(qiáng)度為3.30℃，西寧市為3.43℃,而與之緯度相差不多的平原城市濟(jì)南市為1.40℃，鄭州市為1.95℃。

這種現(xiàn)象其實(shí)類似于青藏高原的“熱島效應(yīng)”。早在18世紀(jì)末，近代地理學(xué)創(chuàng)始人之一、德國科學(xué)家洪堡在南美洲安第斯山脈考察時就發(fā)現(xiàn)，赤道附近的高山雪線，比中緯度的青藏高原許多高山的雪線低200米左右。例如：青藏高原東部邊緣的貢嘎雪山，其西坡雪線在5100米左右，而靠近赤道的厄瓜多爾基多附近的高山雪線僅約4800米多一些。這不符合常理：由于赤道地區(qū)熱量較高，高山雪線通常應(yīng)該從赤道向兩極遞降，到極地附近降至海平面。

據(jù)此，洪堡就提出了青藏高原“熱島效應(yīng)”理論：對流層大氣的主要直接熱源是地面，青藏高原由于下墊面大面積提升，相當(dāng)于把“火爐”升高，故其熱量較同緯度、同海拔高度的其他地區(qū)高得多，甚至比赤道附近的同海拔地區(qū)也要高得多。

“熱島”呼喚“綠島”

研究城市熱島效應(yīng)的形成原因，有助于人們更好地緩解與應(yīng)對。在對2003年歐洲那場熱浪的研究中，研究人員就發(fā)現(xiàn)，同時期，在擁有更多綠地的倫敦只造成了約600人的死亡，而在巴黎，這一數(shù)字卻高達(dá)4867人。這說明，溫度的差異與綠化面積有關(guān)。根據(jù)模擬計算的結(jié)果，植被覆蓋每增長一個百分點(diǎn)，巴黎夏季正午的表面溫度就下降0.2℃。

植物是最好的隔熱材料，而屋頂綠化，則是寸土寸金的大城市中增加綠化面積的最好辦法。在下午2點(diǎn)時，裸露屋頂表面溫度可高達(dá)70℃以上，而屋頂綠化后的屋面溫度只有29℃，溫差高達(dá)40℃以上。國外科學(xué)研究表明:當(dāng)一個城市屋頂綠化總量達(dá)到城市建筑70%時，夏天的氣溫將下降5℃～10℃，熱島效應(yīng)可基本消除。

因而，歐洲把屋頂綠化作為降解城市熱島效應(yīng)的最常用和最有效的辦法。近20年來，德國通過立法強(qiáng)制推廣屋頂綠化，使一些污染嚴(yán)重的城市，生態(tài)環(huán)境發(fā)生了巨大改善，并基本消除了熱島效應(yīng)。

而根據(jù)北京市屋頂綠化協(xié)會今年1月發(fā)布的消息，我國現(xiàn)有可綠化屋頂73億平方米，上海、北京等大都市各有1億平方米以上可綠化的屋頂。

其中，北京中心城區(qū)可進(jìn)行綠化的平屋頂約有6979萬平米，但在1983年～2007年間，北京屋頂綠化總面積只有約60萬平方米，不到應(yīng)綠化面積的1%。影響國內(nèi)屋頂綠化發(fā)展的主要障礙是經(jīng)費(fèi)不足與理念的落后。

在氣候變暖的大趨勢下，城市的熱島效應(yīng)將會越來越突出。據(jù)美國能源部的估計，美國為緩解熱島效應(yīng)每年要多花費(fèi)高達(dá)100億美元的能源成本支出。另一方面，熱島效應(yīng)促使城市用于空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的耗能量上升，從而導(dǎo)致溫室氣體排放大量增加，溫室氣體排放又直接加速全球變暖，氣溫進(jìn)一步上升，反過來又加重?zé)釐u效應(yīng)，這兩者之間已經(jīng)形成了惡性循環(huán)。

盡管近200年前霍華德就在《倫敦的氣候》一書中首次提出“熱島效應(yīng)”理論，但倫敦的市民至今仍要為該市愈發(fā)嚴(yán)重的熱島效應(yīng)而頭疼。

據(jù)美國國家氣象研究中心6月17日發(fā)布的最新研究結(jié)果，在全球變暖的大背景下，本世紀(jì)內(nèi)英國將在夏季迎來越來越多的高溫難耐的夜晚。