驅(qū)趕城市熱氣的良藥奇方

肖平

世界多半人口生活在城市中，而這些城市正變得越來越大、越來越熱。隨著氣候變化一再把溫度推向新高，能否找到降溫方法已不僅僅關(guān)系舒適與否，而是生死攸關(guān)。在全球變暖的大背景下，高新技術(shù)和出奇妙招能為我們的城市守住一分清涼么？

新奇的降溫實(shí)驗(yàn)

在全世界最冷的首都城市搞起有關(guān)降溫的地質(zhì)工程試驗(yàn)，這聽起來可不大靠譜。不過，蒙古首都烏蘭巴托盡管有著接近冰點(diǎn)的全年平均溫度，卻也有著遭受高溫和致命空氣污染雙重折磨的嚴(yán)酷夏天。于是，政府不得不決定嘗試一個(gè)新奇的怪招—“冰盾”。

2012年，工程師們開始在城市北部一塊30公頃的土地上成片鉆洞，并用水填滿。冬天的時(shí)候，水會(huì)在地下結(jié)成約2米長的大棒冰，到了夏天則緩慢融化，為當(dāng)?shù)睾恿魈峁┭a(bǔ)給，滋養(yǎng)植物的生長，同時(shí)冷卻吹向城市的熱風(fēng)。盡管這個(gè)項(xiàng)目大得令人咋舌，但果真行得通的話，還會(huì)有一些等待套用的試點(diǎn)，因?yàn)闉跆m巴托的問題遠(yuǎn)非個(gè)例。

美國自然資源保護(hù)委員會(huì)最近的一個(gè)分析表明，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)末，美國一線大城市的極端熱浪每年導(dǎo)致的死亡人數(shù)將增加3300人。單純地打開空調(diào)則會(huì)使熱氣涌到街上，結(jié)果會(huì)更加糟糕。怎么才能給大都市降溫呢？

城市會(huì)變得越來越熱

在19世紀(jì)早期，英國氣象學(xué)家盧克·霍華德觀察到倫敦比周圍鄉(xiāng)村溫度要高2攝氏度，他首次發(fā)現(xiàn)了城市發(fā)展對于當(dāng)?shù)貧夂蜃兓挠绊懀▓D1）。這種熱效應(yīng)主要來自磚塊、石板等建筑材料，它們白天吸收太陽的熱量，夜晚再釋放出來。此后，水泥的推廣、汽車和空調(diào)的普及，使得“城市熱島效應(yīng)”在近50年變得更為顯著。近期有研究指出，密集化發(fā)展的城市可以比周邊鄉(xiāng)村熱12攝氏度之多。

更為糟糕的的是，全球變暖還會(huì)帶來更為極端的氣候，比如長期持續(xù)的熱浪。當(dāng)這種熱浪席卷過城市熱島，升高的溫度更加不在話下。自然資源保護(hù)委員會(huì)預(yù)測，到2099年，美國最大的40個(gè)城市每年夏天將平均遭受近7周的極端高溫天氣，是現(xiàn)在的8倍之多。高溫會(huì)增加身體負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會(huì)加劇空氣污染帶來的危害，所以死亡率總是隨溫度上升而激增。2003年熱浪席卷歐洲時(shí)，死亡人數(shù)較常年增加了35000人，且絕大多數(shù)均為城市人口（見圖2）。2003年8月，巴黎市民被暑期所逼，日死亡人數(shù)達(dá)到峰值，接近同期的6倍左右。而未來更多的極端晝夜高溫，帶來的將是醫(yī)院就診量以及死亡人數(shù)的大幅上升，尤其是老年人。

盡管形勢嚴(yán)峻，控制城市氣候的科學(xué)研究卻仍在萌芽階段，詳盡探究城市氣候的嘗試也非常有限。希臘雅典大學(xué)的物理學(xué)家馬特·桑塔瑞斯說，對于高溫而言，空調(diào)也難辭其咎。我們不能繼續(xù)依賴空調(diào)，它不僅助推了城市熱島效應(yīng)，還增加了能源消耗。在夏季，當(dāng)雅典的居民開始用空調(diào)之后，能源消耗量通常都會(huì)翻番。

要扭轉(zhuǎn)越來越熱的勢頭，一種直接的方式是從源頭上讓城市少吸收一些熱量。馬特和他的團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)一些路面和屋頂?shù)牟牧?，讓它們反射而不是吸收熱量。因?yàn)槁访婧臀蓓斦紦?jù)了城市地表面積的一多半，減少它們儲(chǔ)存的熱量也就能夠顯著降低道路溫度。作為歐洲屋頂降溫委員會(huì)（Cool Roof Council of Europe）主席，馬特正努力向各方滲透他的想法，正在建議全球城市降溫聯(lián)盟（Global Cool Cities Alliance）在100個(gè)世界大型城市里使用熱反射的表面材料。

熱反射材料的利與弊

實(shí)驗(yàn)表明，熱反射材料的屋頂可以減少建筑物內(nèi)住戶空調(diào)的使用，從而降低能耗、減少碳足跡。但要證明熱反射材料確實(shí)能夠改善城市微氣候還頗有挑戰(zhàn)，因?yàn)楝F(xiàn)有的證據(jù)大多來自大規(guī)模模擬實(shí)驗(yàn)。例如，一項(xiàng)2010年的模擬顯示，如果在全世界所有城市的建筑屋頂都使用熱反射材料，可使城市平均最高溫度下降0.6攝氏度。在為數(shù)不多的真實(shí)案例中有一個(gè)是在西班牙東南部溫室的普及過程中，熱反射塑料和玻璃取代了原來的灌木叢，令當(dāng)?shù)販囟纫悦渴?.3攝氏度的速度下降。

在傳統(tǒng)建筑材料中加入能反射紅外波段熱能的無機(jī)礦物顆粒，制成的熱反射材料可有效降低溫度。2010年，4500平方米這種經(jīng)改良的路板被鋪設(shè)在了雅典弗斯霍斯公園。之后夏天的測量數(shù)據(jù)表明，改良后的路板比普通的路面要涼快約12攝氏度。研究認(rèn)為，公園的內(nèi)部溫度可因此下降近2攝氏度。

不過熱反射表面本身也并不是萬無一失。近期的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，那些為了控溫而設(shè)計(jì)出的熱反射人行道可將熱量反彈到臨近的建筑，反而增加了室內(nèi)空調(diào)的使用需求。加利福尼亞州斯坦福大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的另一項(xiàng)獨(dú)立研究顯示，大面積使用這種材料事實(shí)上會(huì)增高全球溫度。另外，盡管熱反射材料在炎熱、多日照的地方效果良好，但是在大陸性氣候的地區(qū)，如丹佛或莫斯科，則會(huì)造成冬季取暖成本上升。

相對而言，把路板換成綠地則會(huì)更加有效。植被帶來的蒸騰降溫作用可以緩解熱島效應(yīng)，還能提供蔭蔽——樹陰下就可以比外面低7攝氏度。但是在已經(jīng)過度擁擠的城市中增加綠地的實(shí)踐性幾乎為零，尤其在一些連房地產(chǎn)價(jià)格都已飆到天文數(shù)字的地方。在空間有限的城市里，綠色的屋頂、墻面和行道樹也許更可行，理論上來講它們應(yīng)該可以中和熱島效應(yīng)。盡管如此，在“城市綠植的氣象分析研究”中，研究人員尚不清楚哪種植物降溫最有效，也不清楚降溫效應(yīng)可延伸的范圍有多大，甚至需要多少綠植才能平衡一定量瀝青和水泥所產(chǎn)生的熱量也都沒有定論。

最要緊的是，城市氣候的調(diào)節(jié)不僅難度大成本高，而且分析工具仍相對粗糙——比如說，我們?nèi)匀蝗鄙贉y量城市熱島效應(yīng)的簡易模型。我們需要的不僅僅是白色屋頂和更多的樹木，對地形等當(dāng)?shù)匾蛩氐臏y量考察也十分關(guān)鍵。

改造還應(yīng)關(guān)注建筑和環(huán)境

從根本上講，改造不應(yīng)只關(guān)注露天區(qū)域，也應(yīng)關(guān)注城市的基本構(gòu)造——建筑。英國雷丁大學(xué)城市氣象學(xué)家珍妮特·巴羅說，商店、房屋和辦公大樓的形狀、大小和分布可以影響街道中的風(fēng)速。她的建模顯示，街道的寬度是建筑高度的1.5倍時(shí)，才足以提供持續(xù)的空氣流給居民降溫并消減和驅(qū)散污染。

荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)工程師勞爾·魯尼說：“建筑本身就可以用來調(diào)控他們的直接環(huán)境。”阿布扎比的米那·扎伊德海濱項(xiàng)目就是一個(gè)例子，圓柱形的建筑被一塊巨大的幕簾包裹，幕簾跟隨太陽的照射移動(dòng)，給建筑中間的露天公園提供全天候的遮蔭。魯尼說，更多種類的活動(dòng)外立面正在開發(fā)中，這些熱敏材料有的會(huì)隨溫度變換顏色，也有的隨著溫度變化而“出汗”，可以增加空氣濕度。

最終，影響最大的還是那些低科技含量的解決之道。蒙古清新空氣基金會(huì)（Clean Air Foundation）協(xié)調(diào)官馳慕德·額德妮·巴特爾說，“冰盾”項(xiàng)目實(shí)施非常有效，政府正打算在更大范圍安裝這種自然“空調(diào)”。她還表示，任何一個(gè)大陸性氣候的城市都能用這種方法將清涼的休閑娛樂區(qū)建在城郊或直接將其融入市中心。如此，能源的節(jié)省量將是相當(dāng)可觀的。endprint