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世界多半人口生活在城市中，而这些城市正变得越来越大、越来越热。随着气候变化一再把温度推向新高，能否找到降温方法已不仅仅关系舒适与否，而是生死攸关。在全球变暖的大背景下，高新技术和出奇妙招能为我们的城市守住一分清凉么？
新奇的降温实验
在全世界最冷的首都城市搞起有关降温的地质工程试验，这听起来可不大靠谱。不过，蒙古首都乌兰巴托尽管有着接近冰点的全年平均温度，却也有着遭受高温和致命空气污染双重折磨的严酷夏天。于是，政府不得不决定尝试一个新奇的怪招—“冰盾”。
2012年，工程师们开始在城市北部一块30公顷的土地上成片钻洞，并用水填满。冬天的时候，水会在地下结成约2米长的大棒冰，到了夏天则缓慢融化，为当地河流提供补给，滋养植物的生长，同时冷却吹向城市的热风。尽管这个项目大得令人咋舌，但果真行得通的话，还会有一些等待套用的试点，因为乌兰巴托的问题远非个例。
美国自然资源保护委员会最近的一个分析表明，预计到21世纪末，美国一线大城市的极端热浪每年导致的死亡人数将增加3300人。单纯地打开空调则会使热气涌到街上，结果会更加糟糕。怎么才能给大都市降温呢？
城市会变得越来越热
在19世纪早期，英国气象学家卢克·霍华德观察到伦敦比周围乡村温度要高2摄氏度，他首次发现了城市发展对于当地气候变化的影响（图1）。这种热效应主要来自砖块、石板等建筑材料，它们白天吸收太阳的热量，夜晚再释放出来。此后，水泥的推广、汽车和空调的普及，使得“城市热岛效应”在近50年变得更为显著。近期有研究指出，密集化发展的城市可以比周边乡村热12摄氏度之多。
更为糟糕的的是，全球变暖还会带来更为极端的气候，比如长期持续的热浪。当这种热浪席卷过城市热岛，升高的温度更加不在话下。自然资源保护委员会预测，到2099年，美国最大的40个城市每年夏天将平均遭受近7周的极端高温天气，是现在的8倍之多。高温会增加身体负担，同时也会加剧空气污染带来的危害，所以死亡率总是随温度上升而激增。2003年热浪席卷欧洲时，死亡人数较常年增加了35000人，且绝大多数均为城市人口（见图2）。2003年8月，巴黎市民被暑期所逼，日死亡人数达到峰值，接近同期的6倍左右。而未来更多的极端昼夜高温，带来的将是医院就诊量以及死亡人数的大幅上升，尤其是老年人。
尽管形势严峻，控制城市气候的科学研究却仍在萌芽阶段，详尽探究城市气候的尝试也非常有限。希腊雅典大学的物理学家马特·桑塔瑞斯说，对于高温而言，空调也难辞其咎。我们不能继续依赖空调，它不仅助推了城市热岛效应，还增加了能源消耗。在夏季，当雅典的居民开始用空调之后，能源消耗量通常都会翻番。
要扭转越来越热的势头，一种直接的方式是从源头上让城市少吸收一些热量。马特和他的团队正在研发一些路面和屋顶的材料，让它们反射而不是吸收热量。因为路面和屋顶占据了城市地表面积的一多半，减少它们储存的热量也就能够显著降低道路温度。作为欧洲屋顶降温委员会（Cool Roof Council of Europe）主席，马特正努力向各方渗透他的想法，正在建议全球城市降温联盟（Global Cool Cities Alliance）在100個世界大型城市里使用热反射的表面材料。
热反射材料的利与弊
实验表明，热反射材料的屋顶可以减少建筑物内住户空调的使用，从而降低能耗、减少碳足迹。但要证明热反射材料确实能够改善城市微气候还颇有挑战，因为现有的证据大多来自大规模模拟实验。例如，一项2010年的模拟显示，如果在全世界所有城市的建筑屋顶都使用热反射材料，可使城市平均最高温度下降0.6摄氏度。在为数不多的真实案例中有一个是在西班牙东南部温室的普及过程中，热反射塑料和玻璃取代了原来的灌木丛，令当地温度以每十年0.3摄氏度的速度下降。
在传统建筑材料中加入能反射红外波段热能的无机矿物颗粒，制成的热反射材料可有效降低温度。2010年，4500平方米这种经改良的路板被铺设在了雅典弗斯霍斯公园。之后夏天的测量数据表明，改良后的路板比普通的路面要凉快约12摄氏度。研究认为，公园的内部温度可因此下降近2摄氏度。
不过热反射表面本身也并不是万无一失。近期的一项研究发现，那些为了控温而设计出的热反射人行道可将热量反弹到临近的建筑，反而增加了室内空调的使用需求。加利福尼亚州斯坦福大学的一个团队进行的另一项独立研究显示，大面积使用这种材料事实上会增高全球温度。另外，尽管热反射材料在炎热、多日照的地方效果良好，但是在大陆性气候的地区，如丹佛或莫斯科，则会造成冬季取暖成本上升。
相对而言，把路板换成绿地则会更加有效。植被带来的蒸腾降温作用可以缓解热岛效应，还能提供荫蔽——树阴下就可以比外面低7摄氏度。但是在已经过度拥挤的城市中增加绿地的实践性几乎为零，尤其在一些连房地产价格都已飙到天文数字的地方。在空间有限的城市里，绿色的屋顶、墙面和行道树也许更可行，理论上来讲它们应该可以中和热岛效应。尽管如此，在“城市绿植的气象分析研究”中，研究人员尚不清楚哪种植物降温最有效，也不清楚降温效应可延伸的范围有多大，甚至需要多少绿植才能平衡一定量沥青和水泥所产生的热量也都没有定论。
最要紧的是，城市气候的调节不仅难度大成本高，而且分析工具仍相对粗糙——比如说，我们仍然缺少测量城市热岛效应的简易模型。我们需要的不仅仅是白色屋顶和更多的树木，对地形等当地因素的测量考察也十分关键。
改造还应关注建筑和环境
从根本上讲，改造不应只关注露天区域，也应关注城市的基本构造——建筑。英国雷丁大学城市气象学家珍妮特·巴罗说，商店、房屋和办公大楼的形状、大小和分布可以影响街道中的风速。她的建模显示，街道的宽度是建筑高度的1.5倍时，才足以提供持续的空气流给居民降温并消减和驱散污染。
荷兰埃因霍温科技大学工程师劳尔·鲁尼说：“建筑本身就可以用来调控他们的直接环境。”阿布扎比的米那·扎伊德海滨项目就是一个例子，圆柱形的建筑被一块巨大的幕帘包裹，幕帘跟随太阳的照射移动，给建筑中间的露天公园提供全天候的遮荫。鲁尼说，更多种类的活动外立面正在开发中，这些热敏材料有的会随温度变换颜色，也有的随着温度变化而“出汗”，可以增加空气湿度。
最终，影响最大的还是那些低科技含量的解决之道。蒙古清新空气基金会（Clean Air Foundation）协调官驰慕德·额德妮·巴特尔说，“冰盾”项目实施非常有效，政府正打算在更大范围安装这种自然“空调”。她还表示，任何一个大陆性气候的城市都能用这种方法将清凉的休闲娱乐区建在城郊或直接将其融入市中心。如此，能源的节省量将是相当可观的。
新奇的降温实验
在全世界最冷的首都城市搞起有关降温的地质工程试验，这听起来可不大靠谱。不过，蒙古首都乌兰巴托尽管有着接近冰点的全年平均温度，却也有着遭受高温和致命空气污染双重折磨的严酷夏天。于是，政府不得不决定尝试一个新奇的怪招—“冰盾”。
2012年，工程师们开始在城市北部一块30公顷的土地上成片钻洞，并用水填满。冬天的时候，水会在地下结成约2米长的大棒冰，到了夏天则缓慢融化，为当地河流提供补给，滋养植物的生长，同时冷却吹向城市的热风。尽管这个项目大得令人咋舌，但果真行得通的话，还会有一些等待套用的试点，因为乌兰巴托的问题远非个例。
美国自然资源保护委员会最近的一个分析表明，预计到21世纪末，美国一线大城市的极端热浪每年导致的死亡人数将增加3300人。单纯地打开空调则会使热气涌到街上，结果会更加糟糕。怎么才能给大都市降温呢？
城市会变得越来越热
在19世纪早期，英国气象学家卢克·霍华德观察到伦敦比周围乡村温度要高2摄氏度，他首次发现了城市发展对于当地气候变化的影响（图1）。这种热效应主要来自砖块、石板等建筑材料，它们白天吸收太阳的热量，夜晚再释放出来。此后，水泥的推广、汽车和空调的普及，使得“城市热岛效应”在近50年变得更为显著。近期有研究指出，密集化发展的城市可以比周边乡村热12摄氏度之多。
更为糟糕的的是，全球变暖还会带来更为极端的气候，比如长期持续的热浪。当这种热浪席卷过城市热岛，升高的温度更加不在话下。自然资源保护委员会预测，到2099年，美国最大的40个城市每年夏天将平均遭受近7周的极端高温天气，是现在的8倍之多。高温会增加身体负担，同时也会加剧空气污染带来的危害，所以死亡率总是随温度上升而激增。2003年热浪席卷欧洲时，死亡人数较常年增加了35000人，且绝大多数均为城市人口（见图2）。2003年8月，巴黎市民被暑期所逼，日死亡人数达到峰值，接近同期的6倍左右。而未来更多的极端昼夜高温，带来的将是医院就诊量以及死亡人数的大幅上升，尤其是老年人。
尽管形势严峻，控制城市气候的科学研究却仍在萌芽阶段，详尽探究城市气候的尝试也非常有限。希腊雅典大学的物理学家马特·桑塔瑞斯说，对于高温而言，空调也难辞其咎。我们不能继续依赖空调，它不仅助推了城市热岛效应，还增加了能源消耗。在夏季，当雅典的居民开始用空调之后，能源消耗量通常都会翻番。
要扭转越来越热的势头，一种直接的方式是从源头上让城市少吸收一些热量。马特和他的团队正在研发一些路面和屋顶的材料，让它们反射而不是吸收热量。因为路面和屋顶占据了城市地表面积的一多半，减少它们储存的热量也就能够显著降低道路温度。作为欧洲屋顶降温委员会（Cool Roof Council of Europe）主席，马特正努力向各方渗透他的想法，正在建议全球城市降温联盟（Global Cool Cities Alliance）在100個世界大型城市里使用热反射的表面材料。
热反射材料的利与弊
实验表明，热反射材料的屋顶可以减少建筑物内住户空调的使用，从而降低能耗、减少碳足迹。但要证明热反射材料确实能够改善城市微气候还颇有挑战，因为现有的证据大多来自大规模模拟实验。例如，一项2010年的模拟显示，如果在全世界所有城市的建筑屋顶都使用热反射材料，可使城市平均最高温度下降0.6摄氏度。在为数不多的真实案例中有一个是在西班牙东南部温室的普及过程中，热反射塑料和玻璃取代了原来的灌木丛，令当地温度以每十年0.3摄氏度的速度下降。
在传统建筑材料中加入能反射红外波段热能的无机矿物颗粒，制成的热反射材料可有效降低温度。2010年，4500平方米这种经改良的路板被铺设在了雅典弗斯霍斯公园。之后夏天的测量数据表明，改良后的路板比普通的路面要凉快约12摄氏度。研究认为，公园的内部温度可因此下降近2摄氏度。
不过热反射表面本身也并不是万无一失。近期的一项研究发现，那些为了控温而设计出的热反射人行道可将热量反弹到临近的建筑，反而增加了室内空调的使用需求。加利福尼亚州斯坦福大学的一个团队进行的另一项独立研究显示，大面积使用这种材料事实上会增高全球温度。另外，尽管热反射材料在炎热、多日照的地方效果良好，但是在大陆性气候的地区，如丹佛或莫斯科，则会造成冬季取暖成本上升。
相对而言，把路板换成绿地则会更加有效。植被带来的蒸腾降温作用可以缓解热岛效应，还能提供荫蔽——树阴下就可以比外面低7摄氏度。但是在已经过度拥挤的城市中增加绿地的实践性几乎为零，尤其在一些连房地产价格都已飙到天文数字的地方。在空间有限的城市里，绿色的屋顶、墙面和行道树也许更可行，理论上来讲它们应该可以中和热岛效应。尽管如此，在“城市绿植的气象分析研究”中，研究人员尚不清楚哪种植物降温最有效，也不清楚降温效应可延伸的范围有多大，甚至需要多少绿植才能平衡一定量沥青和水泥所产生的热量也都没有定论。
最要紧的是，城市气候的调节不仅难度大成本高，而且分析工具仍相对粗糙——比如说，我们仍然缺少测量城市热岛效应的简易模型。我们需要的不仅仅是白色屋顶和更多的树木，对地形等当地因素的测量考察也十分关键。
改造还应关注建筑和环境
从根本上讲，改造不应只关注露天区域，也应关注城市的基本构造——建筑。英国雷丁大学城市气象学家珍妮特·巴罗说，商店、房屋和办公大楼的形状、大小和分布可以影响街道中的风速。她的建模显示，街道的宽度是建筑高度的1.5倍时，才足以提供持续的空气流给居民降温并消减和驱散污染。
荷兰埃因霍温科技大学工程师劳尔·鲁尼说：“建筑本身就可以用来调控他们的直接环境。”阿布扎比的米那·扎伊德海滨项目就是一个例子，圆柱形的建筑被一块巨大的幕帘包裹，幕帘跟随太阳的照射移动，给建筑中间的露天公园提供全天候的遮荫。鲁尼说，更多种类的活动外立面正在开发中，这些热敏材料有的会随温度变换颜色，也有的随着温度变化而“出汗”，可以增加空气湿度。
最终，影响最大的还是那些低科技含量的解决之道。蒙古清新空气基金会（Clean Air Foundation）协调官驰慕德·额德妮·巴特尔说，“冰盾”项目实施非常有效，政府正打算在更大范围安装这种自然“空调”。她还表示，任何一个大陆性气候的城市都能用这种方法将清凉的休闲娱乐区建在城郊或直接将其融入市中心。如此，能源的节省量将是相当可观的。