給大都市“降溫”

孫彥

由于氣候變化和人類活動的影響，導致城市人口聚居地氣溫不斷升高，新的“火爐”城市不斷涌現。美國自然資源保護委員會最近的一份分析報告估計，到本世紀末，美國一線大城市的極端熱浪每年導致的死亡人數將增加3300人。報告分析認為，全球有超過半數人生活在城市中，而這些城市正變得越來越大、越來越熱。隨著城市氣溫不斷升高，能否找到給城市降溫的方法已不僅僅關系到生活舒適與否，甚至是性命攸關的大事。

與此同時，改變城市小氣候的科學研究不斷發展，一些科學家致力于給城市降溫的有趣嘗試，并取得了一定的進展。

自然控

這類科學家從最簡單的想法入手，借助風、冰、陽光、冷水等自然之力給城市降溫，手段和方式極為有趣，卻不失為一些很好的辦法。

蒙古首都烏蘭巴托盡管有著接近冰點的全年平均氣溫，卻也有著遭受高溫和致命空氣污染雙重折磨的嚴酷夏天。從2011年11月起，烏蘭巴托的工程師們開始在城北一塊面積為30公頃的土地上成片鉆洞，并用水填滿——他們稱之為“冰盾”項目。工程師們設想，在冬季低溫作用下，這些水在地下結成長約2米的大冰柱，到了夏天冰柱吸收熱量后緩慢融化，為當地河流提供補給，滋養植物的生長，同時冷卻吹向城市的熱風。

這個極富創意的“冰盾”項目真能驅走熱浪嗎？蒙古清潔空氣基金會烏蘭巴托項目協調官表示，該項目自實施后效果非常好，經氣象部門測算，采取此措施后當地夏季平均溫度降低了3℃左右。政府正打算在更大范圍安裝這種“自然空調”。她認為，任何一個大陸性氣候城市，都能采用這種方法為城市降溫。

在伊朗和埃及，建筑師在設計建造房屋時，通常會在屋頂上預留一些開口或者建造有溝槽的塔，他們將這些開口稱為“風斗”或“風穴”。這種設計模式能夠捕捉到當地吹拂的季風，將風引入室內，加大室內空氣的流動性。印度齋浦爾有一座著名的建筑——“風之宮殿”。它之所以獲得這一美名，是因為該宮殿開有數百扇窗戶，置身其中有被風吹拂之感，室內外溫差可達5～8℃，使得它在炎炎夏日成為人們消暑納涼的好去處。

日本東京大學的天才設計師則設計了一種遮陽傘，可以為人們帶來意外的清涼。他們設計出來的“模擬森林”使用了同葉子形狀相類似的不規則碎片形，可以有效地反射20%～30%的光線，折算為溫度即可以降溫5℃左右。阿聯酋首都阿布扎比的海濱開發項目則在降溫方面另辟蹊徑，研究人員設計了一個巨幕，可以隨著陽光的照射方向在建筑物周圍自行移動，遮避陽光。該項目將于今年竣工。

反射控

與自然控們不同，反射控科學家沉迷于研究熱量的反射與吸收，謀求從源頭上切斷城市升溫的熱源。

早在19世紀早期，英國業余氣象學家盧克·霍華德觀察到倫敦氣溫比周圍鄉村要高2℃。由此他首次發現了城市發展對于當地氣候的影響。這種熱效應主要來自磚塊、石板、水泥等建筑材料。它們白天吸收太陽的熱量，夜晚再釋放出來。這就是“城市熱島效應”。

最近50年，城市熱島效應變得更為顯著。近期有研究指出，密集化發展的城市可以比周邊鄉村熱12℃之多。希臘雅典大學的物理學家馬特·桑塔瑞斯表示，現成的控溫手段——空調對于城市高溫而言難辭其咎。繼續單純依賴空調不僅助推了城市熱島效應，還增加了能源消耗。桑塔瑞斯的研究表明，在夏季，當雅典居民開始使用空調之后，當地能源消耗量通常都會翻番。

基于此種認識，桑塔瑞斯認為要扭轉城市越來越熱的趨勢，最為直接的方式是從源頭上減少城市吸收的熱量。桑塔瑞斯及其團隊致力于研發一些特殊的路面和屋頂用材料，讓它們反射而不是吸收熱量。桑塔瑞斯說，因為路面和屋頂占據了城市地表面積的一多半，減少它們儲存的熱量也就能夠顯著降低道路和建筑物表面的溫度。

實驗表明，屋頂使用熱反射材料的建筑可以減少室內空調的使用，從而降低能耗。但令人尷尬的是，要證明熱反射材料確實能夠改善城市微氣候還頗有挑戰，因為現有的證據大多來自大規模的模擬實驗，真實效果究竟如何令人存疑。桑塔瑞斯及其團隊最近實現了最大面積反射材料表面的城市試驗：他在傳統建筑材料中加入能反射紅外波段熱能的無機礦物顆粒。2010年，面積達4500平方米的這種改良路板被鋪設在了雅典的佛斯霍斯公園。在之后的夏天，針對該公園的監測數據表明，改良后的路面比普通路面要涼快約12℃。桑塔瑞斯認為，公園的內部溫度可因此下降近2℃。

在阿爾巴尼亞首都地拉那的老城，與桑塔瑞斯共事的一位希臘建筑師進行了新的嘗試。結果相當令人振奮。他們在2012年重新改造了一片面積約2000平方米的地塊，引入更多植被、遮陽物和另一項桑塔瑞斯的發明——熱變色鋪路材料，它包含的熱敏材料會隨著溫度的變化而變色。這種路面冬天呈深色，可以有效吸收熱量；隨著溫度上升，路面將轉而經由黃色變成白色，這時路面反射的熱量更多。桑塔瑞斯說，該路面降溫效果顯著，他準備開展相關商業推廣。團隊的研究報告中稱：“這個夏天這里的氣溫比以前降低了3℃。”

不過，熱反射材料表面本身也并非完美。因為那些為了控溫而設計出的熱反射人行道可將熱量反射到臨近的建筑，反而增加了臨近建筑室內空調的使用需求。美國斯坦福大學某研究團隊進行的另一項獨立研究顯示，大面積使用這種材料事實上會增高全球地表溫度。另外，盡管熱反射材料在炎熱、多日照的地方降溫效果良好，但在大陸性氣候地區，如丹佛或莫斯科，會使冬季取暖成本上升。

規劃控

規劃控科學家更關注城市規劃，他們認為氣溫居高不下的首要原因是天氣，但人為因素對城市高溫天氣起著推波助瀾的作用，其中，最為關鍵和直接的便是城市規劃的不科學與不合理。他們認為，氣候變化屬不可控因素，但城市規模、形態、關系是可控的，通過合理的規劃，某種程度上可以彌補不可控的因素。在城市建設和改建時通過規劃布局，巧妙運用、結合建筑設計和自然資源，打通城市“風道”，引風入城會使城市自我降溫，避免城市熱島效應加重。endprint

英國雷丁大學城市氣象學家珍妮特·巴羅表示，商場、居民區和辦公大樓的形狀、體量及分布可以影響“街道峽谷”里的風速。她的建模顯示，當街道寬度是建筑物高度的1.5倍時，才足以提供持續的空氣流給城市降溫并消減和驅散空氣污染物。

這一理論即將在葡萄牙北部一個生態城市的開發項目“普蘭愛提谷”中得以施行。項目計劃于2015年完工。其設計公司開發了一套模擬系統，加入了當地的地形和氣象信息。通過觀察模型，比對建筑物大小、位置對于氣溫和風速等產生的影響，并據此設計出一套科學的方案：在建筑物頂加大風速利于風力渦輪機發電，而在街面高度又要保持舒適的微風。

“城市高溫跟規劃有很大的關系”，北京大學建筑與景觀設計學院院長俞孔堅說。風道的堵塞、濕地的消失、綠地的減少、城市的擴張、玻璃幕墻的大量使用……都對城市熱島效應起著越來越負面的影響。

通過改變城市布局來避免城市熱島效應的做法，在我國已有成功先例。在上海世博會召開時，世博園區濱江岸線成為10千米長的上海新外灘和城市“涼島”。此外，把大部分園區的建筑和展館架空，使夏季常見的東南風從建筑物下方徐徐吹過，使人們在高樓林立中依然可以感受到“穿堂風”。這種易于通風、散熱的城市空間結構，不僅有利于緩解城市熱島效應，而且有利于城市污染物擴散。

此外，在有江河湖泊分布的城市，充分利用水體帶來的自然風以及它們的降溫、增濕特點，在沿岸留出足夠的空間，形成“風道”，使風和水汽通過“空中走廊”進入城市，也能起到城市“大風扇”的功效。對于武漢市這樣全國知名的“火爐”，更適合采用該種方式為城市降溫。武漢市內分布著很多河湖。當地夏季的主導風向是東南風，與長江流動的方向一致。按科學規劃，城市道路應與城市主導風向一致，讓風能順利穿城而過。因此，漢陽的主干道宜多開辟南北向通道；武昌的東南片宜開辟東南向通道，東北側宜開辟東北向通道；漢口則保持現有平行長江、漢江的長街和垂直兩江的短巷，這樣就能使江風、湖風刮進主城區，充當都市的“大風扇”。

除此之外，為使“空中走廊”通暢，要特別控制城市上風向建筑物的高度和密度，防止過城風因建筑物過高和過密被阻擋，從而造成大量的熱量和溫室氣體滯留城市中心。在大型城市公寓周圍必須留下超過建筑基盤面積的空間，這樣可以帶來空氣的流動，達到和空調相似的制冷效果。

綠化控

執著于用綠化來降低城市氣溫的科學家和學者則堅信，植被帶來的蒸騰降溫作用不僅可以緩解城市熱島效應，還能為人們提供蔭蔽——光是樹蔭下就可以比陽光直射下低7℃。英國班戈大學循證保護中心的安德魯·普林說，在空間有限的城市中，多使用綠色屋頂、墻面和種植行道樹也許更可行，理論上講它們可以中和城市熱島效應。

其實，利用公共綠地逐步形成的“冷島效應”來應對“熱島效應”，早已是規劃學研究的熱點。研究數據顯示，區域綠化覆蓋率達到30%時，“熱島”強度明顯減弱；達到50%時，“熱島”現象顯著緩解。衛星遙感資料顯示，上海陸家嘴的中心綠地建成后，陸家嘴地區原有的4個“熱島”全部消失。清華大學建筑學院教授李樹華等人對北京河道陸地的一項研究顯示，只有大于45米的綠帶，才能穩定吸收和積累周圍的熱量，對周圍環境的增濕、降溫做出貢獻。

俞孔堅曾在自家屋頂上設計并投入運行了一套生態系統。整個系統包括一套每年可收集多達50噸水的雨水收集系統和一堵用上水石和植物構成的生態墻。屋頂上收集的雨水，從生態墻上緩緩滴下，滋養著墻上的植物。在夏天，石墻上的水分蒸發后，成為一臺天然的空調。最直接的效果，按俞孔堅的說法是，“整個夏天，我都沒有開過空調”。

【責任編輯】趙 菲endprint