遍布西班牙东南部海岸线的温室非常明亮，以至于在卫星照片中闪闪发光。自 20 世纪 70 年代以来，农民一直在扩大阿尔梅里亚省的建筑拼图，以种植西红柿、辣椒和西瓜等农产品用于出口。为了防止植物在夏季过热，他们在屋顶上涂上白色石灰以反射阳光。
这不仅仅是为农作物降温。在过去的 30 年里，周边地区的气温升高了 1 °C，但温室区域的平均气温却下降了 0.7 °C。
世界各地的城市都希望模仿这种效果。随着地球气候在未来几十年发生变化，全球变暖 将对大都市区造成尤其严重的打击，因为它们的建筑物和路面很容易吸收阳光并提高当地气温，这种现象被称为城市热岛效应。因此，城市更有可能遭受可能致命的极端高温天气。“在过去的 30 年里，与极端天气原因造成的其他所有类型死亡率相比，美国与高温相关的死亡人数都超过了，”纽约哥伦比亚大学的健康科学家金·诺尔顿说。“这不是一个会消失的问题。”
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一些城市希望避免那种炙热的未来。许多城市正在植树造林和建设公园，但它们最关注的是屋顶——吸收太阳热量的大片未利用空间。2009 年，加拿大多伦多成为北美第一个采用绿色屋顶政策的城市。它要求一定规模以上的新建筑物顶部必须覆盖植物，希望这些植物能够滞留雨水并降低气温。美国加利福尼亚州洛杉矶市在 2014 年规定，新建和翻新的房屋必须安装由浅色材料制成的“凉爽屋顶”，以反射阳光。法国于 3 月批准了一项法律，要求商业区新建筑的屋顶部分覆盖植物或太阳能电池板。
但采取行动的热潮正在科学研究之前加速。尽管凉爽屋顶和绿色屋顶可以显著抑制建筑物顶部的温度，但它们并不总是在街道层面产生效益，并且可能引发不良影响，例如在某些地方减少降雨。“有一种观点认为，社区已经达成共识，并且存在一种一刀切的解决方案，”亚利桑那州立大学坦佩分校的可持续发展科学家马泰·乔治斯库说。“但事实并非如此。”
最重要的是，目前实施的有限计划是否会对温度和公民健康产生可衡量的影响尚不清楚，以及城市是否会扩大努力以产生结果。“如果你只是在市政厅和学校的屋顶上铺设绿色屋顶，那不会有什么作用，”佐治亚理工学院亚特兰大分校的城市科学家小布赖恩·斯通说。
城市炎热时节
2003 年 8 月的十天里，一场 史无前例的热浪席卷西欧，打破了五百年前的记录。巴黎白天的气温飙升至 40 °C，夜晚仍然闷热。到 8 月底，欧洲各地因脱水、体温过高、中暑和呼吸系统问题造成的死亡人数超过 7 万人，其中许多死亡病例发生在巴黎和莫斯科周边的城市化地区。
这只是未来状况的预演。区域气候模型表明，到 2050 年，与 2003 年 8 月事件相当的长达一周的热浪可能每十年袭击东欧一次，每 15 年袭击西欧一次。在全球范围内，热浪的数量、持续时间和频率预计都会增加。“这是少数几个所有模型都彼此一致的极端事件之一，”新泽西州普林斯顿大学的气候建模师丹·李说。
当气温升高时，城市会因其建造方式而遭受更大的影响。深色的屋顶、道路和其他建筑材料吸收来自太阳的入射短波辐射，并将其重新辐射为长波能量，从而使附近的大气变暖。空调通过从建筑物和车辆内部吸热并将其排放到外部，进一步加剧了城市温度升高的问题。
在没有干预措施的情况下，热岛效应只会加剧：到 2050 年，美国的城市表面积预计将扩大三分之一。与此同时，全球人口预计将增长到 96 亿，其中三分之二居住在城市地区，而今天这一比例略高于一半。这一切都增加了更多的吸热潜力和更多受极端高温影响的人口。然而，尽管存在风险，但很少有城市制定计划来直接解决城市高温问题。斯通说，在美国，“大多数城市都在忽视气候问题”。
洛杉矶并非如此。自 1878 年以来，该市的年平均气温已升高 2 °C 以上。到本世纪中叶，其市中心地区每年可能面临 22 天的极端高温天气（气温超过 35 °C），几乎是长期平均水平的四倍。为了应对升温，该市的目标是在 2017 年之前将 10,000 个深色屋顶改造成凉爽屋顶。通过将这项工作与街道绿化和反光路面相结合，它计划到 2035 年将城市热岛效应降低 1.65 °C。
伊利诺伊州芝加哥市也已成为该问题上的领导者：它希望防止该市在 1995 年为期 5 天的热浪期间出现的大规模死亡事件重演，当时有 700 人丧生。自那场灾难以来，它增加了凉爽屋顶、绿色屋顶和街道绿化——并将黑色沥青操场改造成草地。激励措施帮助引发了 509 栋建筑物上超过 516,000 平方米绿色屋顶的建设。
多伦多正在迅速赶上。它要求高于六层且屋顶面积超过 2,000 平方米的新建筑物，其中 20-60% 的屋顶面积必须覆盖植物。自 2010 年以来，该市新增了 260 个绿色屋顶，覆盖面积达 196,000 平方米。
某些形式的凉爽屋顶的价格可以与普通屋顶相媲美，但绿色屋顶的安装成本更高，维护成本也更高。然而，它们也提供其他好处，例如减缓雨水径流，为授粉昆虫提供栖息地，并使城市更加美丽。
看到绿色
在多伦多大学建筑学院的屋顶上，熊蜂在黄色的花朵之间飞舞。该建筑位于市中心，顶部是一个由 33 个矩形凸起花坛组成的拼图，花坛上种植着本地草、花卉或非本地景天植物——叶子呈蜡状、储水的植物。每个花坛都有不同的植物、土壤和灌溉技术组合——所有这些都由 270 个传感器进行监控，这些传感器测量空气温度、土壤温度、土壤湿度和雨水径流。这些花坛是绿色屋顶创新技术实验室 (GRIT Lab) 的一部分，该实验室是加拿大唯一一个测试绿色屋顶和其他减缓气候变化策略性能的机构。
绿色屋顶比传统的焦油或砾石屋顶反射更多的阳光，但它们的大部分冷却能力来自于植物和土壤中的水分。当树叶和土壤中的水分蒸发时，它会将热量带到大气中并降低附近的空气温度，就像运动员在汗液蒸发时降温一样。与黑色屋顶相比，绿色屋顶在炎热的夏天可以凉爽 40 °C。绿色屋顶还可以作为绝缘体，并降低与制冷相关的能源成本。
GRIT 实验室屋顶上最凉爽的试验床是经过灌溉的，包含有机土壤和一层厚厚的景天垫，景天垫流过箱子的边缘。它的邻居是一个稀疏的草地草坪，生长在一个未灌溉的箱子里，箱子里衬有广泛用于绿色屋顶的多孔岩石介质。GRIT 实验室主任利亚特·马戈利斯指出，在其表面，景天箱比气温低 4 °C，但稀疏种植的草地草坪箱可能会高出 14 °C。“你还不如不要把它放在屋顶上，”她说。马戈利斯补充说，这样的实验表明，找到合适的基质、植被和灌溉组合以影响一个屋顶的温度是多么困难。
即使有了最好的绿色屋顶，也没有人知道这种方法能在多大程度上为一个城市整体降温。只有少数模拟评估了大规模的绿色屋顶。一份为多伦多市准备的十年报告表明，如果该市全部 50 平方公里的可用屋顶都改造成绿色屋顶，环境空气温度将降低 0.5-2 °C。但自该章程生效以来，新增的绿色屋顶面积不到该市可用屋顶面积的 0.5%。
在巴尔的摩-华盛顿都会区，2014 年的一项研究预测，要使 3 天热浪期间的每日最高气温降低 0.5 °C，必须种植 90% 的屋顶。
由于太阳下山后蒸发量减少，绿色屋顶在夜间的降温效果不如白天——而夜间是热浪期间的致命时刻。而且屋顶植物会在太阳下山后释放储存的热量。“如果你试图通过铺设绿色屋顶来缓解城市高温，它确实会在白天降低温度方面起到一些作用，但它可能会在夜间升高温度，”俄勒冈州波特兰州立大学的城市气候科学家戴维·赛勒说。
绿色屋顶在多大程度上能为楼下的人们带来缓解，这也尚不清楚。一项模拟研究 复制了 2003 年欧洲热浪期间的一天，发现沿着荷兰阿纳姆市中心的一条街道种植 25% 的屋顶面积对街道层面的温度没有影响，因为风在较冷空气到达地面之前就将其吹走了。
对芝加哥绿色屋顶的观察也引发了人们对其益处的质疑。研究人员比较了 1995 年和 2009 年的卫星图像，检查了城市内深色屋顶和路面被植被或更明亮的涂层取代的地点，地表温度发生了怎样的变化。
绿色屋顶并没有显着改变温度，但凉爽屋顶做到了。它们将城市的反射率或反照率提高了 1.6%——相当于 65,000 个大型窗户大小的空调机组在夏季满负荷运转的制冷能力。植树和将铺砌区域改造成草地也比绿色屋顶更有效。
凉爽的缺点
阿尔梅里亚的影响甚至更大。每年夏天，农民用熟石灰粉刷温室屋顶后，它们会反射 35% 的入射阳光。附近的牧场仅反射 15%，与大多数城市相当。
模拟显示，通过将道路和屋顶美白，城市可以显著降温。加利福尼亚州马丁内斯市气象公司 Altostratus 的城市大气建模师兼总裁海德尔·塔哈说，将洛杉矶的屋顶反照率（平均为 17%）提高一倍，可以将某些地区的温度降低 0.5 °C，在另一些地区则可以降低 2 °C。“1 摄氏度并不是太高的要求，而且根据模型，这是可以实现的，”他说。
但凉爽屋顶也可能产生一些不利影响，具体取决于位置。塔哈说，如果反照率提高得太高，可能会减缓当地的海风，降低空气质量或使顺风区变暖。“每个城市都有一个阈值，如果你超过这个阈值，有些事情就会开始变得糟糕。”
凉爽屋顶也可能抑制降雨。在许多地区，白天地面升温导致潮湿空气上升，从而推动云层形成和降水。“如果我们没有这种现象，那么我们就不会有降水，”乔治斯库说。在一项建模研究中，他发现，如果从佛罗里达到美国东北部的城市地区广泛实施凉爽屋顶，到 2100 年，夏季每日降水量可能会减少 2-4 毫米。
尽管存在不确定性，但许多科学家表示，鉴于气候变化和城市发展的速度，城市采取降温策略的速度还不够快。支持者表示，绿色屋顶和凉爽屋顶在某些情况下都有所帮助，谨慎实施可以提高它们的效率。纽约哥伦比亚大学的城市气候科学家斯图尔特·加芬警告说，不要过分相信预测不良副作用（如云层覆盖率降低和降雨量减少）的建模研究。他说，云是模型中最复杂的事物之一，而且城市已经因为它们产生的颗粒物而增加了降雨量。
尽管城市未来面临所有与高温相关的风险，但很少有城市制定高温管理计划。肯塔基州的路易斯维尔市就是一个例子：斯通说，它将很快成为美国第一个制定城市高温适应计划的主要城市，他正在领导该项目。这项努力是出于必要。路易斯维尔市拥有美国升温速度最快的城市热岛，自 1961 年以来，那里的气温已攀升超过 4 °C。部分问题在于，该市每年因昆虫、冰暴和缺乏护理而损失 54,000 棵树。
斯通现在正在收集大多数城市在采取降温措施之前所缺乏的基线数据。他正在路易斯维尔周围旅行，测量树木覆盖率，寻找热点地区，并确定脆弱居民的地区。下一步是创建一个蓝图，将凉爽屋顶、绿色屋顶、植树和凉爽铺路材料结合起来，这可能会改变该市最危险居民的命运。斯通在他的建模中从适度但现实的假设开始：例如，仅将 100 栋建筑物改造成绿色屋顶。与此同时，该市希望增加树木数量。
如果路易斯维尔市实施斯通建议的策略，它可能会成为一个试验场，揭示城市物理表面的变化如何改变城市热岛——其开创性的计划可能会为其他城市指明方向。“我们已经跨越了非常敏感的阈值，”斯通说。“城市将要考虑采取更积极的行动。但是城市可以在一二十年内显著减缓变暖速度。”他补充说，这已经很快了，因为即使我们明天消除了温室气体排放，“我们仍然会变暖几百年”。
本文经许可转载，并于 2015 年 8 月 26 日首次发表。