全球城市升溫速度驚人
2022-11-17 18:04:40廖承紅
生態(tài)經(jīng)濟(jì) 2022年1期
廖承紅
（貴州財經(jīng)大學(xué) 公共管理學(xué)院，貴州 貴陽 550025）
溫室氣體排放，全球氣候變暖，已經(jīng)成為人所共知的事實。但很多人不知道的是，承載了全球半數(shù)以上人口的城市，正面臨著更嚴(yán)峻的高溫威脅。2021年11月3日，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《戰(zhàn)勝高溫：城市可持續(xù)降溫手冊》指出，目前全球城市變暖速度是全球整體平均速度的2倍。如果全球溫室氣體依舊按照目前高水平排放，那么到2100年，全球許多城市的氣溫將比目前升高至少4℃。全球城市加速變暖的原因是復(fù)雜的，它既受到全球變暖、極端高溫天氣頻發(fā)等宏觀因素影響，也受到城市熱島效應(yīng)等微觀因素影響。城市加速升溫正在給人們的生命健康、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來多重威脅和挑戰(zhàn)。高溫?zé)崂瞬⒉皇浅鞘胁豢蓱?zhàn)勝和克服的困難，只要城市管理者樹立前瞻思維，增強高溫危機敏感性，全面統(tǒng)籌、科學(xué)規(guī)劃城市發(fā)展布局，就能最大限度地控制乃至消除城市升溫威脅，讓城市繼續(xù)成為人們的安樂家園。
全球城市急速升溫
2021年夏季，全球新冠肺炎疫情的陰霾仍未散去，而世界各地創(chuàng)紀(jì)錄的高溫事件又吸引了人們的目光。6月下旬，美國俄勒岡州波特蘭市氣溫飆升至46.7℃，6月25—29日，原本屬于海洋性氣候的加拿大溫哥華市連續(xù)三天破當(dāng)?shù)馗邷丶o(jì)錄，在北緯49度地區(qū)創(chuàng)造了45℃的高溫紀(jì)錄。29日，溫哥華市所在的大不列顛哥倫比亞省其他7個城市最高氣溫也都超過45℃，坎盧普斯市（也稱甘露市）當(dāng)天的最高氣溫達(dá)到47.43℃，卡什克里克市達(dá)到47.4℃。氣象專家表示，當(dāng)?shù)氐漠惓８邷爻鐾暾鉁?5℃以上。異常高溫導(dǎo)致了嚴(yán)重后果，4天時間里加拿大大不列顛哥倫比亞省發(fā)生了233起高溫致死事件。
2021年夏季，北美地區(qū)的極端高溫事件只是近年來全球范圍內(nèi)城市溫度快速上升的又一個典型例證。近年來大量的研究也都指向了這樣一個事實：全球城市正在急速升溫。2018年3月，加州大學(xué)爾灣分校的研究者查看了1985—2015年全球8 848個地表氣象站的氣溫數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，巴黎、莫斯科、東京等主要城市的氣溫正在持續(xù)飆升，全球氣溫每10年上升0.25℃，而上述大城市每10年則上升了0.6℃，遠(yuǎn)高于全球氣溫上升速度。2021年10月，《美國國家科學(xué)院院刊》刊發(fā)了一篇來自哥倫比亞大學(xué)的研究成果，該論文對1983—2016年全球13 000多個城市的氣溫進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)全球一年中暴露在極端高溫和潮濕天氣里的人數(shù)增加了2倍之多，目前全球已經(jīng)有超過四分之一的人口生活在極端高溫和潮濕的地方。未來，城市將不得不在不斷變暖的世界中尋找保持涼爽的方法。2021年11月初，在第26次聯(lián)合國氣候變化大會上，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布了一份與美國洛基山研究所合作編寫的《戰(zhàn)勝高溫：城市可持續(xù)降溫手冊》。該手冊聚焦于長期以來被人們所忽視的城市高溫問題，明確指出，目前全球城市變暖的速度是全球整體平均速度的2倍。如果溫室氣體繼續(xù)保持高水平排放，到21世紀(jì)末，許多城市的氣溫可能會升高4℃。即使在全球升溫1.5℃的情況下，也會有23億人受到嚴(yán)重高溫?zé)崂说耐{。
未來高溫?zé)崂藢Τ鞘腥丝诘耐{將越來越大。美國國家經(jīng)濟(jì)研究局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前全球已有20億人遭受高溫威脅，其中有一半以上人口生活在城市中心地區(qū)。未來高溫帶來的非正常死亡事件將在全球城市中愈演愈烈，到21世紀(jì)末，全球高溫致死人數(shù)將與目前所有傳染病的致死總和相當(dāng)。
就全球城市急速升溫的原因，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在《戰(zhàn)勝高溫：城市可持續(xù)降溫手冊》中給出了明確答案：一方面，溫室氣體排放、全球氣候變暖是城市急速升溫的主要推手；另一方面，城市熱島效應(yīng)進(jìn)一步放大了全球氣候變暖的影響，加速了城市氣溫的上升速度。未來，全球人類必須在節(jié)能減排方面做出更大努力，同時通過科學(xué)規(guī)劃城市空間布局，控制城市熱島效應(yīng)對城市氣溫的放大效應(yīng)。
城市熱島效應(yīng)
除全球變暖因素外，城市熱島效應(yīng)是城市極端高溫事件發(fā)生的另一個重要因素。城市熱島效應(yīng)是指城市因大量的人工發(fā)熱、建筑物、道路等高蓄熱體及綠地減少等因素，造成城市“高溫化”的現(xiàn)象。在全球變暖的大背景下，熱島效應(yīng)進(jìn)一步助推了城市的高溫趨勢。
城市熱島效應(yīng)離不開物質(zhì)的一個基本物理性質(zhì)——比熱容。比熱容是指沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，1千克均等物質(zhì)升高1℃所需吸收的熱量，單位為J/(kg·℃)，水的比熱容為4 200 J/(kg·℃)，砂石的比熱容為920 J/(kg·℃)，C30混凝土的比熱容為970 J/(kg·℃)，瀝青的比熱容為1 760 J/(kg·℃)。通過以上數(shù)據(jù)對比，我們知道砂石、混凝土和瀝青等物質(zhì)的比熱容較低，這意味著在相同的太陽熱量下它們升溫速度更快。眾所周知，城市建設(shè)和發(fā)展中使用了大量的混凝土、瀝青等物質(zhì)用于樓房建設(shè)和道路鋪設(shè)，自然而然，城市建筑和道路的溫度上升更快。農(nóng)村地區(qū)被人為改造的區(qū)域較少，絕大部分地區(qū)都有植被覆蓋，吸收的太陽熱量更少。因此相較于城市，農(nóng)村地區(qū)的溫度更低。除更少地吸收太陽熱量外，植被在太陽下還會發(fā)生蒸騰作用，蒸騰作用是指水分從植被表面以水蒸氣的狀態(tài)散失到大氣中的過程。蒸騰到大氣中的水蒸氣又能保持空氣濕潤，降低氣溫，因此蒸騰量更大的農(nóng)村地區(qū)氣溫也更低。除此之外，城市中大量高聳的建筑物阻礙了空氣流動，難以形成對流冷卻，城市也就難以享受“自然風(fēng)扇”的降溫效果。與此同時，城市大氣對流緩慢，會導(dǎo)致城市大氣污染更嚴(yán)重，彌漫在空氣中的污染物會吸收更多的熱量，加速大氣升溫，這又進(jìn)一步助推了城市升溫。除上述因素外，城市生活也會產(chǎn)生更多的“內(nèi)部熱量”。相較于農(nóng)村地區(qū)，城市人口更加密集，工業(yè)更加發(fā)達(dá)，在人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量熱量，這些城市內(nèi)部運作產(chǎn)生的熱量也會加速城市升溫?？傮w而言，在低比熱容材料堆積、植被覆蓋差異、對流冷卻缺乏、污染集聚等多種因素的共同作用下，城市氣溫會顯著高于它周邊的農(nóng)村地區(qū)。在區(qū)域等溫線圖上，就形成了一個以城市為中心的熱量孤島，這就是城市熱島效應(yīng)。
城市熱島效應(yīng)并不是均勻存在的，而是受到氣候、時間和季節(jié)等因素的影響。2014年南京信息工程大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)，氣候會對城市熱島效應(yīng)產(chǎn)生較大影響。研究者使用“熱島效應(yīng)指數(shù)”（即城區(qū)與周邊地區(qū)的溫差）來衡量熱島效應(yīng)的強度，他們發(fā)現(xiàn)濕潤地區(qū)的城鄉(xiāng)溫差更大，熱島效應(yīng)指數(shù)也更高。原因在于濕潤地區(qū)城市郊區(qū)的植被覆蓋率更高，水域面積更大，在相同的太陽輻射下，城市郊區(qū)地區(qū)溫度也就更低，相應(yīng)的濕潤地區(qū)城市與郊區(qū)的溫度差異更大，熱島效應(yīng)更強烈。除氣候因素外，季節(jié)和時間也會影響熱島效應(yīng)的強度。一般而言，夜晚的城市熱島效應(yīng)要強于白天。白天，城市氣溫就顯著高于其周邊的農(nóng)村地區(qū)，到夜晚，由于城市大氣對流更弱，溫室氣體和污染物更多，城市大氣逆輻射更強，大氣保溫作用也就更明顯。而農(nóng)村地區(qū)的溫室氣體較少，保溫作用不明顯，同時空氣對流沒有高層建筑的阻礙，因此日落后，農(nóng)村地區(qū)迅速降溫，而城市地區(qū)氣溫變化較小，這就導(dǎo)致夜晚的城市熱島效應(yīng)強于白天。此外，冬季城市熱島效應(yīng)要比夏季更加明顯，原因在于城市冬季取暖會向大氣中散發(fā)熱量，再加上冬季空氣對流弱，城市大氣污染更嚴(yán)重等因素影響，使得城市冬季熱量不易消散，也就進(jìn)一步加大了城鄉(xiāng)溫度差異，因此冬季城市熱島效應(yīng)要比夏季更加明顯。
近年來，隨著我國城市人口的不斷增加以及城區(qū)規(guī)模的擴(kuò)張，城市熱島效應(yīng)的強度也在不斷增強。2016年，中國測繪科學(xué)研究院地理國情監(jiān)測湖南研究中心利用地理大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析了湖南株洲的“熱島效應(yīng)”強度發(fā)展趨勢，研究發(fā)現(xiàn)株洲1994年城區(qū)和郊區(qū)兩個代表性監(jiān)測點的氣溫差為1.9℃，到2000年上升為3.1℃，此后幾年均呈現(xiàn)波動上升態(tài)勢。到2015年，這一數(shù)據(jù)為5.3℃，21年間熱島效應(yīng)的強度上升了3.4℃。在我國經(jīng)濟(jì)社會高速增長的大背景下，株洲只是我國城市熱島效應(yīng)強度快速增長的一個縮影。未來，在熱島效應(yīng)的作用下，城市溫度只會越來越高。
城市高溫?zé)崂说奈：?/h2>
長期以來，高溫?zé)崂艘恢睕]有引起人們的足夠重視，很大程度上是因為相較于洪澇、風(fēng)暴等極端氣候，其影響并不激烈。但在氣象專家眼里，高溫?zé)崂似鋵嵤且粋€“沉默的殺手”，會悄無聲息地威脅人體健康，致人死亡。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的研究數(shù)據(jù)表明，目前全球因高溫?zé)崂艘l(fā)的傷亡人數(shù)增速要遠(yuǎn)高于干旱、洪澇和風(fēng)暴等其他極端天氣事件。2021年7月《柳葉刀·行星健康》雜志發(fā)表的一項科學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)，全球每年與異常低溫或高溫相關(guān)的死亡人數(shù)超過500萬，占全球所有死亡人口的10%。隨著全球氣候變暖，因異常低溫導(dǎo)致的死亡率雖然在下降，但異常高溫導(dǎo)致的死亡率卻在快速增加，因此全球因氣候變化導(dǎo)致的死亡率仍在不斷增加。
高溫?zé)崂藭纳怼⑿睦韮煞矫嫱{人體健康。高溫會直接導(dǎo)致人體中暑或脫水，嚴(yán)重的可致死，而它對罹患心腦血管、呼吸道等基礎(chǔ)疾病或免疫力低下的老年人的身體健康威脅更大。高溫天氣還會影響人們的睡眠質(zhì)量，誘發(fā)煩躁情緒和精神紊亂，增加抑郁等心理疾病概率，導(dǎo)致自殺率增加。此外，高溫天氣還會加快光化學(xué)反應(yīng)速度，提升地表大氣中的臭氧濃度，而臭氧濃度的增加，會刺激人們的呼吸道，破壞人體免疫機能，嚴(yán)重的甚至造成神經(jīng)中毒和死亡。
在城市熱島效應(yīng)作用下，城市溫度要遠(yuǎn)高于它周邊的郊區(qū)和農(nóng)村，這意味著高溫?zé)崂藢Τ鞘腥丝诘慕】低{更大。由于歐美國家城市化率更高，近年來愈發(fā)頻繁的高溫?zé)崂颂鞖庠谶@些國家造成了大量的死亡事件和案例。1995年，美國芝加哥熱浪造成了至少1 000人死亡；2003年，歐洲夏季的酷暑導(dǎo)致7萬人死亡；2006年7月中下旬，極端高溫導(dǎo)致法國境內(nèi)超2 000人死亡；2018年，日本的高溫?zé)崂藢?dǎo)致20 000人中暑入院；2021年6月，縱跨北美的“熱穹頂”導(dǎo)致美國和加拿大西部多個城市發(fā)生了近600例“意外死亡”事件。
未來，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)與人口老齡化趨勢的碰撞，城市高溫?zé)崂藢θ祟惤】档耐{將更大。世界衛(wèi)生組織預(yù)測，到2030年，將有60%的人口居住在城市。這意味著全球范圍內(nèi)的城市化進(jìn)程還將繼續(xù)，而城市人口越多，城市熱島效應(yīng)也就越強，城市溫度也就越高。與此同時，包括我國在內(nèi)的不少國家目前正面臨著人口老齡化的問題。在這兩大趨勢疊加下，預(yù)計未來將會有更多的城市老年人遭受高溫?zé)崂说耐{。
除了直接威脅人類生命健康外，高溫?zé)崂诉€會給城市居民生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來負(fù)面影響。一方面，高溫?zé)崂藭绊懗鞘泄┧?。極端高溫下，城市居民的生活用水會短期內(nèi)急劇增加。與此同時，極端高溫還會加大蒸發(fā)量，導(dǎo)致一些地區(qū)水庫水位下降，城市供水矛盾加劇。金奈是印度一座擁有1 100萬人口的超級城市，在2019年7月份的高溫酷暑中，為這座城市供水的4個水庫幾近干涸，蓄水量一度達(dá)到1%以下，引發(fā)了金奈地區(qū)嚴(yán)重的供水危機。值得一提的是，目前全球撒哈拉以南非洲、北非、西亞、中亞以及南亞印度等地正面臨著嚴(yán)重的水資源短缺問題，一旦這些地區(qū)遭受高溫?zé)崂饲忠u，將進(jìn)一步惡化城市供水矛盾，誘發(fā)人道主義危機。另一方面，高溫?zé)崂艘矔绊懗鞘泄╇姟８邷貝灍崽鞖庀?，人們會大量使用空調(diào)等制冷設(shè)備，這將導(dǎo)致城市用電量的急劇攀升。超負(fù)荷用電會導(dǎo)致局部停電事故頻發(fā)，而一些老化的電器設(shè)施還容易引發(fā)火災(zāi)。
極端高溫天氣還會加劇環(huán)境污染。極端高溫天氣下，一般伴隨著無風(fēng)、少云現(xiàn)象。高溫、少云會加劇大氣光化學(xué)污染，增加二氧化硫、臭氧等光化學(xué)氧化劑。持續(xù)高溫、無風(fēng)天氣容易使大氣中的污染物集聚，加劇空氣污染，間接威脅人體健康。此外，高溫天氣也極易誘發(fā)城市水體藍(lán)藻、綠藻爆發(fā)，導(dǎo)致水體污染。
最后，高溫?zé)崂诉€會影響城市交通、建筑施工和旅游等行業(yè)發(fā)展。在極端高溫下，城市瀝青路面易熔化變形，發(fā)生路面拱起、裂縫、車轍等現(xiàn)象，影響公路實用性能，誘發(fā)交通事故。高溫環(huán)境下，室外作業(yè)容易引起工人中暑、中毒，誘發(fā)高墜事故，增加城市建筑施工安全風(fēng)險。
城市極端高溫天氣將日趨頻繁
城市高溫?zé)崂宋：﹄m大，但很多人也許會說，這樣的極端高溫事件僅僅只是百年、千年，甚至萬年一遇的偶然事件，其真正的影響是十分有限的。比如2021年6月底席卷北美的“熱穹頂”事件，美國哥倫比亞廣播公司就宣稱這一極端高溫事件是“千年一遇”。從人類角度而言，所有人都希望這樣的城市極端高溫事件真的是千年一遇、萬年一遇，但科學(xué)家最新的氣候預(yù)測模型仿真卻告訴我們一個最不愿意看到的結(jié)論：城市極端高溫?zé)崂耸录霈F(xiàn)的可能性要遠(yuǎn)比我們想象中的大得多。
目前城市面積僅占全球陸地面積的2%左右，而陸地面積又占地球總面積的29%。與地球相比，城市面積實在太小，因此在以往的氣候預(yù)測模型中往往將城市因素忽略不計。但事實上目前全球一半以上的人口生活在城市，城市也是全球環(huán)境污染最主要的來源，同時城市排放的溫室氣體又占到了全球總量的70%左右，這說明城市確實是全球氣候變化中一個不可忽略的參數(shù)和變量。
為彌補以往氣候預(yù)測模型中的不足，來自伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的科學(xué)家將特定的城市氣候信號納入新的氣候預(yù)測模型中，給出了城市視角下全球氣候的多模型預(yù)測。新的研究結(jié)果顛覆了人們對城市熱浪的以往認(rèn)知，研究發(fā)現(xiàn)美國五大湖地區(qū)、歐洲南部、印度中部和中國北部四個地區(qū)的城市正面臨著嚴(yán)峻的高溫?zé)崂送{。同時，關(guān)于高溫?zé)崂说陌l(fā)生頻率，人們也有了新的認(rèn)知，傳統(tǒng)氣候預(yù)測模型認(rèn)為美國五大湖地區(qū)每10 000年才發(fā)生一次極端高溫事件，而在考慮了城市氣候因素后，研究人員預(yù)測其發(fā)生頻率為每4年一次。
2018年，在世界公眾科學(xué)素質(zhì)促進(jìn)大會“氣候變化：科學(xué)與傳播”論壇上，中國工程院院士丁一匯指出：“以前說高溫天氣是極端事件，到2030年高溫?zé)崂藢⒊蔀橹袊募咎鞖獾男鲁B(tài)?！憋@然，無論是中國，還是世界，未來都將遭受更頻繁的城市極端高溫天氣。這警醒全人類，特別是城市管理者，必須進(jìn)一步提高對城市加速變暖問題的重視程度，科學(xué)認(rèn)識其形成原因，積極采取措施，控制其對人類健康和人類社會的負(fù)面影響。
應(yīng)對城市高溫?zé)崂说拇胧?/h2>
全球城市急速升溫是氣候變暖和城市熱島效應(yīng)共同作用的結(jié)果。因此控制溫室氣體排放，遏制全球氣候變暖是應(yīng)對城市高溫?zé)崂说母緦Σ?。但除了治本之策外，我們還應(yīng)該采取一些與之配套的治標(biāo)措施，以有效緩解當(dāng)前城市高溫對人類的威脅。
首先，我們應(yīng)該建立世界統(tǒng)一的高溫?zé)崂硕x和健康評估標(biāo)準(zhǔn)。目前，全世界還沒有形成對高溫?zé)崂说慕y(tǒng)一定義，因此也就難以在世界范圍內(nèi)用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來衡量其對人體健康的影響。為減少不同地區(qū)間的評估誤差，以及對其危害的系統(tǒng)性低估，目前全球各國有必要在聯(lián)合國框架內(nèi)就高溫?zé)崂说目茖W(xué)定義達(dá)成共識，以便于提升各國對城市高溫?zé)崂说闹匾暢潭?，為后續(xù)城市高溫預(yù)警機制的建立奠定基礎(chǔ)。
其次，建立更加精準(zhǔn)、覆蓋范圍更廣的高溫預(yù)警機制。一方面，氣象預(yù)測機構(gòu)要進(jìn)一步強化高溫天氣預(yù)測基礎(chǔ)工作，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性；另一方面，政府要建立完善的極端高溫天氣應(yīng)對預(yù)案，提前儲備相關(guān)應(yīng)急物資，對重點場所和人群做好高溫應(yīng)對宣傳教育工作，構(gòu)建嚴(yán)密的高溫?zé)崂司W(wǎng)格化應(yīng)急管理機制。
再次，加強城市綠化改造，科學(xué)規(guī)劃城市未來發(fā)展空間。一是采取措施加強現(xiàn)有城市的綠化改造工作。綠色植被、水體對環(huán)境降溫作用明顯，我們可以在現(xiàn)有城市中增加綠色植被和水體面積，積極推進(jìn)城市垂直綠化、小區(qū)綠化、屋頂綠化、街頭綠化，做好公園、噴泉景觀等改造設(shè)計，完善山體和水系生態(tài)修復(fù)建設(shè)工程。二是構(gòu)架城市納涼場所體系。城市管理者應(yīng)以通風(fēng)綠廊、開放空間、商業(yè)設(shè)施、地鐵站點、公共建筑和公園綠地等為基礎(chǔ)，構(gòu)建符合城市需求的公共納涼場所體系。三是積極推進(jìn)城市“淡色化”行動。選用淡色及反射率較高的材料對城市建筑進(jìn)行粉刷和涂層，能將更多的太陽輻射反射出城市空間，緩解城市熱島效應(yīng)。城市管理者應(yīng)采取措施，加快推動城市向“淡色化”轉(zhuǎn)變。四是在城市規(guī)劃中預(yù)留“風(fēng)道”，增強空氣流通。各城市應(yīng)該根據(jù)其所處地理位置和氣候風(fēng)向，在城市規(guī)劃和建設(shè)方面預(yù)留城市通風(fēng)廊道，科學(xué)規(guī)劃高層建筑密度，利用城市“風(fēng)道”幫助城市散熱降溫。
最后是積極嘗試開發(fā)生態(tài)建筑。生態(tài)建筑、綠色基礎(chǔ)設(shè)施是未來城市發(fā)展的必然趨勢，對城市可持續(xù)發(fā)展作用明顯。未來，我們應(yīng)該在城市中積極推廣太陽能、風(fēng)能等清潔能源，充分利用綠化種植提供陰影和富氧環(huán)境空間，實現(xiàn)城市建筑和天然物融合為一。目前，生態(tài)建筑還處在探索階段，我們應(yīng)該積極鼓勵和支持這種新型的城市綠色發(fā)展趨勢，推動城市生態(tài)化轉(zhuǎn)型與發(fā)展。
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