耶鲁大学破解城市热岛现象 潮湿气候尤其显著

美国东北部罗得岛州普罗维登斯市区和周边地区的温差。（自美国航空航天局）

城市热岛是指城市地区的气温明显高于周边乡村地区的现象，而这种现象或可增加城市居民的健康风险。美国耶鲁大学日前在《自然》杂志上发表新研究，首次对城市热岛效应的主要原因进行了量化分析。

一般认为，城市热岛主要是植被减少引起蒸发冷却效应减弱所造成的。但本次研究人员在对北美65个城市分析后发现，城市地区（通过对流过程）向底层大气层释放热量的效能变化是白天热岛现象的主要因素。

科研人员表示，“对流效能”在潮湿气候里体现得尤其明显。在亚特兰大、乔治亚、纳什维尔和田纳西等城市，仅这一因素就能让日间平均气温上升3摄氏度。

耶鲁大学森林与环境研究学院气象学教授李旭辉（XuhuiLee）称，“对流效能”可能给各国城市居民健康带来深远影响，而眼下全球气温还在不断攀升。他说：“这是气候环境与城市热岛间的增效关系。在潮湿气候中，城市热岛现象会放大热波对人类健康的影响。从公共健康的角度来讲，这是一个严重的问题。”

多年来，科学家们找出了造成城市热岛效应的原因。除了“对流效能”和蒸发冷却效应之外，还包括建筑物、人行道以及其他结构体储存的热量高于植被和土壤，人造工业系统所产生的热能，此外还有地球表面反射率的改变。

研究人员利用卫星收集的美国与加拿大城市地表温度和植被数据，计算了城区与周边乡村地区在日间和夜间的温差均值，采用气象模型计算出了更加复杂的变量区间，随后再利用这些变量，针对导致城市热岛效应主要因素(辐射、对流、蒸发、热储量以及人为生成的热能)的作用进行了量化。

研究人员发现，对流是造成白天热岛现象的主要原因，特别是美国南部那些“湿度更大”的城市。与其周围环绕的多植被地区相比，上述城市建筑物光滑的外表面以及其他人造构筑物的热传导性更差。总体而言，环境潮湿的城市的“对流效能”会下降58%。耶鲁大学森林与环境研究学院博士生赵磊(LeiZhao)表示，“植被‘粗糙的’表层会引起湍流，而湍流会将热量带到大气中。”

在干旱地区，对流同样扮演重要的角色。在美国西南部城市周边，植被通常较少且自身高度更低，乡村地区的散热表现较差。由此，城市实际上要比周边乡村地区的散热效率高出20%。

根据本次研究，控制“对流效能”或者城市热储量并不是可行方案，因为这样需要彻底改变城市的形态，如建筑物的高度等。科研人员表示，更加贴近现实的方案是加强对表面反射率的管控，例如改变停车场、道路和房顶的颜色等。这些行动将有助于减少在日间吸收并将在夜晚释放出来的热量。(谢璿编译)