威斯康星大学麦迪逊分校研究人员最近的一项研究提供了关于城市与周边农村地区之间温度变化的*详细记录之一，这被称为城市热岛效应。
Nelson 研究所的 Jason Schatz 和 Christopher Kucharik 希望获得一个数据集，能够准确反映麦迪逊市各个街区级别的温度变化。他们在建筑密度不同的区域的电线杆上安装了 151 个温度传感器。每个传感器在 2012 年 3 月至 2013 年 10 月期间每 15 分钟进行一次测量，持续了 18 个月。然后，研究人员研究了哪些环境因素可能影响城市和农村地区之间的温度变化。
该研究的主要作者 Schatz 说：“我们的研究在方法上向前迈进了一步——我们更详细地描述了城市环境。”
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研究作者表示，随着越来越多的人搬到城市，气候变化正在推动总体气温升高，因此了解这种现象变得越来越重要。
根据世界卫生组织 2010 年的数据，到 2030 年，预计约 87% 的北美人口将居住在城市地区，高于目前人口的 80%。研究表明，城市增长很可能发生在像麦迪逊这样的小型至中型城市，因为城市地区一半的人口居住在人口在 10 万至 50 万之间的城市中。
他们发现，城市发展的密度和植被的缺乏对温度变化的影响*大。麦迪逊市内的升温在夏季更为明显，尤其是在平静、晴朗的夜晚。
更高的热量滞留
城市往往比农村地区更能滞留热量，因为黑暗的表面在白天吸收热量，而混凝土比植被在夜间释放热量的速度慢得多。在植被较多的地区，植物的蒸散作用有助于冷却空气。
研究人员假设夏季更多的树叶可以解释城市热岛效应的季节性差异。
其他可变的环境因素，如风速、云层覆盖、湿度、土壤湿度和积雪覆盖，也在升温效应中发挥了作用。地势海拔和靠近湖泊也改变了特定区域的温度。
Nelson Institute Center for Sustainability and the Global Environment 的研究员 Jason Vargo 说：“拥有更好的数据使我们能够查看整个都市区更多的变异性，而不仅仅是在一段时间的天气中。”
Vargo 没有参与原始研究，但正在与 Schatz 合作进行一项后续研究。他们正在使用特定街区的温度数据来研究城市热岛效应可能与城市特定地区的住院人数和犯罪有何关联。
研究人员利用收集到的温度数据以及来自国家土地覆盖数据库的公开树叶数据，创建了一个方程，用于计算不同区域的热岛效应。
Schatz 说：“只要土地覆盖得到充分体现，您就会对气候状况有强烈的认识。”
研究人员写道，尽管确切的方程不能在其他城市使用，但如果其他城市市政当局投资了同等数量的温度传感器，并在其区域使用了国家数据库来获取树叶覆盖率，那么这项研究可以很容易地被复制。
他们上个月在美国气象学会杂志上发表了他们的研究结果。
城市规划者低估了树木的好处
这项研究并未关注如何帮助城市变得更凉爽，但许多其他研究人员正在努力解决这个问题。华盛顿大学的研究社会科学家 Kathleen Wolf 说，市政当局正在尝试的一种方法是城市林业，麦迪逊市将有很好的条件来使用这种方法。
Wolf 研究人类与城市环境中树木的互动，她说：“威斯康星州麦迪逊市是美国城市林业领域的*城市之一；他们已经建立了一个系统几十年了。” “美国其他城市才刚刚开始涉足这个领域。”
Wolf 说，尽管这个领域已经存在了几十年，但对功能性而非装饰性植树的更广泛接受是相当近期的。她在她的领域工作了 25 年。大约十年前，她开始看到人们对城市林业的兴趣日益浓厚，而在过去五年中，“这种兴趣简直是爆发式的增长，”她说。
Wolf 说，像华盛顿特区、芝加哥、俄勒冈州波特兰和西雅图这样的城市已经制定了良好的城市林业计划。
在全国范围内，仍有很大的改进空间。根据她的个人经验，研究城市规划的人很少接触到环境规划。她说：“许多城市规划者并不认为城市林业是一个重要的解决方案或他们需要解决的要素。”
Wolf 强调了城市植树的投资回报。
“城市官员总是在考虑基础设施的折旧。对于树木来说，当它们开始生长时，它们就会立即增值，”Wolf 说。
树木可能需要数十年才能完全成熟，因此植树不可能是一个快速的解决方案。即便如此，采取地方行动应对气温升高的吸引力正在激发更多的合作。她说，城市规划者、工程师和城市林业专家已经开始更紧密地相互交流，并从更大的系统角度进行思考。
Wolf 说：“城市是未来气候变化影响的一种实验室。”
增加树叶覆盖率并不是帮助城市保持凉爽的*方法。城市可以通过在屋顶上采用反射表面来反射热量吸收，从而降低温度。另一种更大规模的方法可能是使城市更加紧凑。根据佐治亚理工学院在亚特兰大进行的 2010 年一项研究，城市扩张，即使在人口相对较少的城市中，也会导致极端高温事件的发生率比紧凑型城市更快。
Schatz 说：“在麦迪逊市，我们可以向上发展，也可以向外发展。值得了解这对温度可能产生什么影响。”
超热的夏天被放大了
对于 Schatz 来说，2012 年的夏天例证了麦迪逊市和威斯康星州南部其他地区在本世纪中叶可能在 7 月和 8 月更频繁地看到的温度。
那年夏天，麦迪逊市有 39 天气温超过 90 华氏度。根据美国国家海洋和大气管理局的数据，年平均通常为 12 天超过 90 度。
Schatz 引用了威斯康星州气候变化影响倡议组织 2011 年的一份报告，该报告预测到 2050 年，该州南部地区每年可能会经历约 25 天气温超过 90 华氏度。威斯康星州北部通常有大约 5 天超过 90 度的天气，到本世纪中叶可能会超过 90 华氏度 12 次。
Schatz 说，这项研究没有考虑到热岛效应，因此麦迪逊市内的温度可能比报告中预测的要高几度。
他说：“了解[城市热岛]的性质及其后果非常重要，尤其是在气候变化的情况下。”
尽管根据 NOAA 的数据，2012 年的夏天是自 1939 年以来第二热的夏天，但这是一个“孤立的变暖事件”。这个夏天是 21 世纪麦迪逊市*一次经历超过 100 华氏度气温的时期。三个*热的日子发生在 7 月 4 日至 6 日的单次热浪中，*高气温达到 102 度和 104 度。
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