“熱島”如何變“涼島”

早在19世紀(jì)初期，英國(guó)氣象學(xué)家盧克·霍華德就觀測(cè)到，倫敦的氣溫比它周?chē)l(xiāng)村的氣溫平均高出了2℃，這表明倫敦?fù)碛幸粋€(gè)相對(duì)封閉的局部氣候?；羧A德意識(shí)到，造成這種現(xiàn)象的原因可能來(lái)自于城市中的建筑材料，例如磚塊和石板等，它們白天吸收太陽(yáng)的熱量，夜晚又將熱量釋放到空氣中，這就形成了城市的“熱島效應(yīng)”?！盁釐u效應(yīng)”隨著此后工業(yè)化進(jìn)程的加快和城市建設(shè)的發(fā)展愈演愈烈。在今天，一個(gè)人口密集的城市，它的氣溫可以比周?chē)l(xiāng)村的氣溫高出12℃。

更為嚴(yán)重的是，全球變暖也給城市的“熱島效應(yīng)”起了推波助瀾的作用。根據(jù)美國(guó)自然資源保護(hù)委員會(huì)的估計(jì)，到本世紀(jì)末，極端的炎熱天氣將造成美國(guó)一線(xiàn)大城市每年的死亡人口增加3300人。事實(shí)上，這種可怕的災(zāi)害性天氣已在10年前就讓人領(lǐng)教過(guò)了。2003年夏天，歐洲大陸的大部分地區(qū)遭受了罕見(jiàn)的熱浪襲擊，那一年歐洲有3.5萬(wàn)人死于熱浪，其中大部分人生活在城市，這是歐洲近50年來(lái)最大的一次自然災(zāi)害。

目前，全球有超過(guò)一半的人口生活在城市里，躲在空調(diào)房間里并不是逃避炎熱的好方法，因?yàn)榭照{(diào)只是將熱空氣排到了城市的大街小巷里，它不僅沒(méi)有解決城市炎熱的問(wèn)題，反而加重了城市的“熱島效應(yīng)”。要打造舒適的清涼城市，人們必須另辟蹊徑。

變身“涼島”，各顯神通

雖然蒙古國(guó)首都烏蘭巴托的年平均氣溫接近冰點(diǎn)，但這里的夏天依然炎熱，還伴有嚴(yán)重的空氣污染。2011年11月，人們開(kāi)始在烏蘭巴托以北的一塊土地上鉆孔，這些孔在約30公頃的范圍內(nèi)形成了一個(gè)網(wǎng)狀的分布。當(dāng)冬季來(lái)臨，孔中注滿(mǎn)的水就凍成2米高的冰柱，這些冰柱會(huì)在夏天慢慢融化，融化的水流進(jìn)附近的河流，灌溉田里的莊稼，同時(shí)也為烏蘭巴托帶來(lái)涼爽的夏天。

希臘科學(xué)家麥特奧斯·桑塔莫里斯和他的研究小組采用了另外的方法清涼城市，他們使用可反射熱量的材料鋪設(shè)城市的路面和屋頂。實(shí)驗(yàn)表明，安裝這種屋頂?shù)淖?hù)的確減少了空調(diào)的使用量。在2010年的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們得出結(jié)論說(shuō)，假若在全世界所有城市的建筑物上都鋪裝這樣的屋頂，那么全球城市的平均溫度便能下降約0.6℃。

同樣是eAszAL6DBvEldOwF2DZERw==在2010年，桑塔莫里斯還進(jìn)行了另外一項(xiàng)城市實(shí)驗(yàn)，他在雅典的佛斯霍斯公園里使用一種新型的鋪路板，這種鋪路板是在傳統(tǒng)建材中加入一些無(wú)機(jī)礦物顆粒后制成的，其作用是在紅外波段上反射熱量?？茖W(xué)家們?cè)谶@座公園里使用了4500平方米的這種材料，結(jié)果他們的測(cè)量表明，在溫度上，使用這種材料的路面比使用普通鋪路板的路面低了12℃。

然而，熱反射材料也有它難以解決的問(wèn)題。去年，有研究顯示，熱反射的人行道容易將熱量反射到了附近的建筑物上，這反而導(dǎo)致了建筑物中空調(diào)使用量的增加。另一項(xiàng)由美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究顯示，廣泛地采用熱反射材料實(shí)際上有可能導(dǎo)致全球氣溫的升高，而不是降低。另外，盡管熱反射材料在一些炎熱和日照強(qiáng)烈的地方很有效果，但在另一些屬大陸性氣候的地方，例如俄羅斯首都莫斯科和美國(guó)的丹佛，這種材料的使用會(huì)增加冬季供暖的成本。

“綠肺”與“冷湖”

也許公共綠地可以發(fā)揮比鋪路板更好的效果。公共綠地通過(guò)蒸發(fā)冷卻作用緩解城市熱島效應(yīng)，樹(shù)蔭更可直接將氣溫降低7℃左右。然而，在擁擠的城市中可供公共綠地的空間少之又少，相比較而言，培植行道樹(shù)、增加綠化房頂和墻壁更切合實(shí)際。什么植物最有效，需要多少這方面的綠化工作才能抵消由瀝青和混凝土造成的氣溫升高，這還有待更多的研究性工作予以回答。

在有些地方，城市更新改造計(jì)劃為科學(xué)家們提供了驗(yàn)證各類(lèi)奇思妙想的絕佳平臺(tái)。在臺(tái)灣，臺(tái)中市中央公園是一個(gè)針對(duì)老機(jī)場(chǎng)周邊地區(qū)的重建改造項(xiàng)目，承接此項(xiàng)目設(shè)計(jì)的是法國(guó)景觀設(shè)計(jì)師凱瑟琳·摩斯巴赫，她提出了一個(gè)名為“綠肺”的設(shè)計(jì)理念，其目的是吸引市民從空調(diào)房中走到戶(hù)外來(lái)。

按照摩斯巴赫的設(shè)計(jì)，這個(gè)長(zhǎng)達(dá)2.5千米的公園由一些小區(qū)域通過(guò)不同的方法調(diào)節(jié)公園的微氣候。有的區(qū)域氣溫比其他地方更低，濕度更小，適合戶(hù)外運(yùn)動(dòng)；另有區(qū)域依靠催化劑吸收光能以分解空氣中的污染物質(zhì)；還有區(qū)域盡量利用恒定的風(fēng)以提供新鮮的空氣。摩斯巴赫設(shè)計(jì)了一個(gè)18米長(zhǎng)的平臺(tái)，平臺(tái)上的孔通向電抽濕機(jī)，形成所謂的“逆綠洲”，即通過(guò)抽濕機(jī)減少濕度，增加舒適度，使人們可感知的溫度下降4℃。同樣地，另一個(gè)名為“冷湖”的地方則使用冷水機(jī)將冷空氣送到建筑物的不同層面。這些過(guò)程使用的能源都來(lái)自于一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

在阿爾巴尼亞，一個(gè)同樣雄心勃勃的城市改造計(jì)劃也正在地拉那的中心城區(qū)展開(kāi)，負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的正是桑塔莫里斯等人。2012年，他們改造了一片大約2平方千米的地方，引進(jìn)植物，營(yíng)造樹(shù)蔭，并且使用了一項(xiàng)桑塔莫里斯的發(fā)明——熱變色路面。這種路面包含一種能隨著溫度變色的熱敏材料，它們?cè)诙焓巧钌?，這樣就能吸收更多的熱量，使路面保持更高的溫度，而隨著氣溫的升高，它們的顏色又會(huì)變成黃色進(jìn)而完全變成白色，這又使它們?cè)谙奶炷芊瓷涓嗟臒崃?，使路面保持涼爽?/p>

清涼城市，任重道遠(yuǎn)

城市擁有形形色色的建筑，它們構(gòu)成了復(fù)雜的城市結(jié)構(gòu)。英國(guó)雷丁大學(xué)的城市氣象學(xué)家珍妮特·巴羅認(rèn)為，城市中商場(chǎng)、房屋、辦公樓的大小和分布能影響由建筑物構(gòu)成的“街道峽谷”中風(fēng)的流動(dòng)。根據(jù)這位科學(xué)家的模擬，假若一條街道的寬度是建筑物高度的1.5倍，那么街道中產(chǎn)生的空氣流動(dòng)就能起到降低氣溫和吹散污染物的效果。

巴羅的這個(gè)理論將在另一個(gè)生態(tài)城市建設(shè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，這就是正在葡萄牙北部實(shí)施的普蘭尼特谷。這個(gè)計(jì)劃目的是打造一個(gè)智能的生態(tài)城市，城中的溫度、濕度、日照、二氧化碳、氧氣等各種數(shù)據(jù)都由中央計(jì)算機(jī)統(tǒng)一運(yùn)算和調(diào)控。按照計(jì)劃，科學(xué)家們要把這座城市的布局設(shè)計(jì)得有利于在建筑物的頂部產(chǎn)生足夠的風(fēng)，從而推動(dòng)那里的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。當(dāng)然，這些持續(xù)的風(fēng)也會(huì)讓居民們感覺(jué)到非常舒適。

事實(shí)上，建筑物本身也能在調(diào)控城市環(huán)境中發(fā)揮重要作用。在阿聯(lián)酋首都阿布扎比，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了“包圍”在巨大活動(dòng)幕簾中的圓柱形建筑。那活動(dòng)幕簾會(huì)跟著太陽(yáng)移動(dòng)，從而為建筑物“遮蔭”。另外一些建筑物的墻面是由可變色的熱敏材料建成的，它們通過(guò)改變顏色調(diào)節(jié)墻面的溫度。科學(xué)家們還發(fā)明了能“出汗”的墻面，它們釋放水分，從而將熱量散發(fā)到空氣中。

迄今為止，人們?cè)谡{(diào)節(jié)城市環(huán)境方面的確想了很多辦法，但上述實(shí)驗(yàn)和研究還僅僅是一個(gè)起步。可以預(yù)想，打造清涼城市的步伐將伴隨全球氣候變暖的進(jìn)程而變得越來(lái)越緊迫。因?yàn)檎业接行У霓k法清涼城市將變成事關(guān)生死的大事，而不再僅僅是一個(gè)“宜居”如否的問(wèn)題了。