中國氣象報記者孫楠
本期嘉賓：中國氣象局氣候研究開放實驗室研究員 任國玉
城裡的溫度比郊區高，尤其在夏天的夜間，太陽下山後郊區溫度下降很快，而市中心依然感覺「熱烘烘」。這就是人們可以直觀感受到的城市熱島效應。
在夏季，熱島效應對高溫熱浪有放大作用。這意味著遇到最高氣溫超過35℃的高溫天氣時，市區比郊區更難熬。中國氣象局氣候研究開放實驗室研究員任國玉和他的團隊定量化了這種「難熬」程度。
在分析了2010年7月2日至6日北京一次極端高溫過程中城市熱島效應對城區地面氣溫時空分布的影響後，任國玉發現，在這5天中，城區和郊區午後的最高氣溫平均相差1.5℃，最高時相差2.5℃；這一差值在凌晨更大，局地超過5℃。該研究成果發表在近期《氣候與環境研究》雜誌上。
研究團隊選取的這次高溫熱浪過程連續5日的日最高氣溫均超過35℃，為北京站1951年以來連續5日平均最高氣溫的最高值。當時，大陸暖高壓控制我國大部分地區，北京處於高壓脊前，受上空西北氣流下沉增溫和近地面空氣靜穩作用影響，加之低層氣流越過西北山地引起的焚風效應，導致出現高溫熱浪天氣。研究發現，受城市熱島效應影響，一天不同時刻地面氣溫從城區到郊區有明顯的降低趨勢。
研究團隊利用高密度自動觀測站逐時氣溫資料，並通過衛星遙感反演數據確定郊區代表性觀測點，建立平均參考氣溫序列，使用六環以內所有自動站代表城區範圍觀測點，計算了2010年7月2日至6日城區內所有站以及不同環狀區域平均的逐小時熱島強度。
在這5天中，四環內與郊區凌晨（即最低氣溫出現時間）的平均溫差達到2.93℃。7月6日凌晨，平均溫差最大，為5.5℃，局地甚至更高；午後（即最高氣溫出現時間）城郊溫差略小，最大差值為2.45℃，平均溫差也達到1.5℃。
「這說明，在極端高溫熱浪期間，城市部分地點和郊區的溫差可以高達5℃以上。」文章第一作者、國家氣象信息中心張雷博士說。熱島效應在夜間最強，正是由於建築物白天吸收熱量、晚上釋放熱量的特性所致。郊區建築物較少，白天儲存的熱量少，在太陽下山後，溫度下降很快；而此時，城區的建築物正在緩慢釋放白天吸收的熱量，因此溫度下降較慢。
「儘管在高溫熱浪中，人們更關心白天的溫度，但夜間尤為顯著的城市熱島效應可能導致空調用電、供水負荷增加等現象，同樣應當引起重視。」張雷說。
近30年來，中國經濟快速增長，城市化進程加快，城市人口迅速增加，對局地範圍內地表能量平衡和近地面氣溫造成顯著影響。儘管由於城市面積不足全國陸地總面積的1%，熱島效應不會給全國範圍增溫造成巨大影響，但其對城市局地增溫的影響不可小覷。
該研究團隊分析了全國、各個地區和典型城市的熱島效應影響，發現最近半個世紀左右，城市化影響對年平均地面氣溫增加的貢獻率非常顯著，全國平均超過27%，華北地區達到39%以上，而對平均最低氣溫增加趨勢的貢獻一般更大。在北京市觀象臺，2000年之前40年的觀測數據顯示，由城市熱島效應加強帶來的增溫速率達到每10年0.32℃，佔總升溫趨勢的80%。
「由於遷站和更換儀器，數據的均一性有所欠缺。但總體來看，在北京等特大城市的長序列氣溫觀測記錄中，城市化造成的年平均增溫都非常明顯，對總體增溫的貢獻一般在50%以上。」任國玉說，「由於用於研究的氣象站多數不在市中心，這些特大城市中心區域實際增暖程度應該更大。」
在城市熱島效應的形成因素中，除了建築物本身起到白天吸熱、夜間釋放的作用，城郊下墊面的不同也非常重要。城市水泥、柏油路面缺少土壤和植被，因此，白天吸收的熱量很少被植物蒸發和蒸騰，而是加熱了近地面空氣，導致氣溫增加。此外，城市內的各種熱源，如夏季的空調室外機，也加強了熱島效應。
由於觀測數據和天氣形勢不同，每次高溫熱浪過程城區和郊區的溫差可能略有差異。由於具體地理位置、城市化程度和城市功能類型不同，各個城市熱島強度的時空變化規律不可能一樣。但任國玉認為，這次分析所得到的單次高溫熱浪過程中熱島效應的影響較具代表性。從定量個例著手，研究清楚當前城市熱島效應如何影響單次高溫熱浪過程中地面氣溫的時空變異特徵，對特大城市區域極端氣溫事件精細化預報和預防都具參考價值。
城市熱島效應對高溫熱浪的放大效應是可以緩解的。適當增加綠化和水體面積，以及採用白色屋頂等措施，能起到一定降溫效果。據媒體報導，近年來隨著北京城區綠化面積的增加，部分區域城市熱島效應有所減緩。今後，在城市規劃和建設過程中，應注意適當增加綠地和溼地的面積。
（來源：《中國氣象報》2015年8月10日三版 責任編輯：張林）