導(dǎo)讀

我們都知道，城市會帶來熱島效應(yīng)，但并不詳知，城市擴(kuò)張建設(shè)帶來的增溫效應(yīng)到底有多少？

最近，北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院柳曉娟博士、田光進(jìn)副教授和中國科學(xué)院大氣物理研究所馮錦明研究員在《大氣科學(xué)進(jìn)展》雜志發(fā)表最新研究成果，該研究主要利用數(shù)值模式模擬的方法，高分辨率地模擬研究了北京地區(qū)城市用地擴(kuò)張帶來的增溫效應(yīng)特征，并研究了高溫?zé)崂伺c北京地區(qū)城市用地擴(kuò)張增溫效應(yīng)的相互反饋效應(yīng)。本版特約研究者撰文向讀者介紹。

在過去30年，北京經(jīng)歷了快速的城市化進(jìn)程。目前，北京已成為中國城市化水平較高的城市之一。依據(jù)2014年中國統(tǒng)計年鑒，截止到2013年，53.73%的中國人口是城市人口，而北京的城市人口比例為86.3%，這一比例僅次于上海（89.60%）。

在城市人口大規(guī)模增加的驅(qū)動下，城市用地面積也在不斷增加。那么，城市用地為何會造成氣溫升高呢？

與耕地不同的是，城市地表大多覆蓋混凝土、瀝青等建筑物或路面的不透水材料。從地表物理性質(zhì)的角度看，與耕地相比，城市地表的水汽蒸散作用會變得更弱，城市地表對熱能的儲存和傳導(dǎo)能力更強(qiáng)，所以對太陽光的反射能力更小，對太陽輻射的吸收能力更大，而且，風(fēng)速也會在眾多高大建筑物的影響下有所降低，這樣一來，城市用地擴(kuò)張會造成地表吸收更多的熱量，且很大程度上阻止了通過水汽蒸騰來散熱的途徑，這會最終使得區(qū)域地表溫度和氣溫升高。

2016年，北京市常住人口達(dá)到2172.9萬人。對于北京這個特大城市來說，區(qū)域氣溫變化與城市居民生活息息相關(guān)，因此，北京地區(qū)城市化氣候效應(yīng)一直是一個重要的科學(xué)問題。有人可能會問，城市化帶來的增溫效應(yīng)，難道只是城市用地擴(kuò)張建設(shè)引發(fā)地表和大氣間熱量交換造成的嗎？當(dāng)然不是。事實上，除了城市用地擴(kuò)張這一途徑之外，城市化過程還會通過溫室氣體的排放和人為熱的釋放這兩種途徑來使區(qū)域氣溫升高。城市化會增加能源消耗，例如冬季取暖和汽車尾氣，這些人為活動會增加溫室氣體，同時也會放出熱量。

盡管如此，城市用地擴(kuò)張是城市化發(fā)展影響區(qū)域氣溫最直接的途徑。為了更加清晰地分析出城市用地擴(kuò)張這一單一因素的影響，本研究僅探討由城市用地擴(kuò)張帶來的北京地區(qū)增溫效應(yīng)特征。

北京地區(qū)城市用地擴(kuò)展進(jìn)程基本可劃分為以下三個重要階段：第一階段是1990-1995年城市用地自發(fā)擴(kuò)張階段，此時的城市建設(shè)用地面積從1990年的485平方公里增加到1995年的1014平方公里；第二階段是1996-2000年受政府干預(yù)、速度有所放緩的城市建設(shè)用地擴(kuò)張階段；第三階段是2000-2008年，政府宏觀調(diào)控政策實施，城市建設(shè)用地面積由2000年的1038平方公里增加到2008年的1417平方公里。

為了研究不同城市用地擴(kuò)張水平影響下的增溫效應(yīng)，研究者在保證區(qū)域氣候模式模擬條件都不變的前提下，僅分別改變城市土地利用數(shù)據(jù)，在模式運(yùn)行結(jié)束后，模式輸出了不同城市用地擴(kuò)張水平下北京地區(qū)的近地表氣溫，通過計算兩組輸出結(jié)果的差值，獲得了不同城市用地擴(kuò)展水平對近地表氣溫的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著城市用地的擴(kuò)張，城市用地擴(kuò)張帶來的氣溫升高強(qiáng)度也在逐漸增強(qiáng)。

在北京城市用地擴(kuò)張的影響下，北京六環(huán)區(qū)域氣溫升高的平均速率大約是每10年升高0.2℃。從不同階段的對比來看，與1990-2000年城市用地擴(kuò)張帶來的增溫幅度相比，2000-2008年城市用地擴(kuò)張帶來的增溫幅度則略有下降。這主要是由于2000年以后北京城市用地面積的增長幅度較1990-2000年有所放緩。

北京城市用地擴(kuò)張導(dǎo)致的白天增溫幅度較小，特別是在上午九點至下午四點這段時間，增溫幅度低于0.2℃。與我國東部沿海地區(qū)相比，北京地區(qū)夏季氣候較為干燥，故北京城市用地與耕地的土壤濕度差異較東部沿海地區(qū)要小。因此，受土壤濕度變化驅(qū)動的白天城市用地擴(kuò)張增溫效應(yīng)的強(qiáng)度變小。也就是說，一般來講，北京地區(qū)城市用地擴(kuò)張帶來的白天升溫幅度會小于其他更為濕潤地區(qū)，由城市高溫引發(fā)的人體健康和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險會低于其他更為濕潤的地區(qū)。

有關(guān)東部沿海地區(qū)的研究表明，城市用地擴(kuò)張導(dǎo)致的夜間增溫強(qiáng)度會在日落時分達(dá)到一個極高值，之后逐漸降低。但北京城市用地擴(kuò)張會導(dǎo)致相對較為恒定的夜間升溫水平。該特征會加劇城市環(huán)境中夜間高溫危險事件的風(fēng)險，且提高了緩解夜間城市熱島問題的難度。