青藏高原：雪原還是熱島?

何編 魏科

熱島效應讓城市“發燒”

19世紀，英國氣候學家雷克·霍華德（Lake Howard）記錄下“熱島效應”，即受城市化影響，城市中心靠近地面的大氣溫度高于郊區的現象。在近地面氣溫分布圖上，可以看到郊區氣溫相對較低，而城市中心溫度較高，就像一個島嶼突出在海面上，所以這種現象被形象地稱為“城市熱島”。

熱島效應的成因，在于人類在建設城市的過程中，改變了大氣下墊面（大氣與地面、水面的分界面）的地表類型，將自然環境中原本的土壤、水面和植被等元素變成了人工建設的水泥房屋、工廠和道路等人工建筑。

與森林、草原、水面和土壤相比，我們用鋼筋水泥建成的建筑吸熱快、熱容量小。在夏季，城市建筑的表面溫度可達50～60℃，比郊區被草坪和樹冠圍繞的地區的溫度高近一倍！這些高溫物體形成強大的熱源，烘烤著周圍的大氣，最終使得城市“高燒不退”。

熱島效應使城市仿佛被火爐籠罩

20世紀以來，隨著全球城市化進程的加快，人類活動導致全球氣溫不斷升高，城郊氣溫差異更加明顯，這種城市熱島效應得到明顯增強，已經成了城市生態環境的主要危害。

青藏高原好像“一把火”

但是，熱島效應并非大都市獨有的“病癥”，廣袤遼闊、海拔為4000～5000米，處于高寒地區的青藏高原，也可成為整個大氣環流中的“熱島”。西藏自治區省會拉薩，夏季最高溫度都很少超過22℃，偌大的青藏高原上，“熱島”是怎么形成的呢？

其實這里存在著關于大氣溫度的誤區：大氣是否被地面加熱，并不是由地表溫度本身決定的，而是由地表和大氣之間的溫度差所決定的。海拔5000米地區的大氣溫度比海平面附近的溫度要低超過30℃，當夏季海平面附近的大氣溫度接近30℃時，海拔5000米處大氣的溫度約為0℃。因此，青藏高原雖冷，但地面溫度還是顯著高于大氣溫度，從而產生對大氣的加熱作用。

城市熱島效應原理圖（圖片來源/德國氣象局）

與城市中心的“熱島”相比，青藏高原的“熱島”規模宏大，總面積約為250萬平方千米，直接加熱海拔4000～5000米高度的大氣，形成巨大的抬升加熱。

拾升加熱現象就像一個“氣泵”（下圖），將周圍的大氣和水汽源源不斷地抽吸到高原附近，形成繞高原運動的氣旋式低壓環流;使水汽更容易抬升和凝結，形成云和降水。

因此，夏季的青藏高原作為巨大的熱源，對整個亞洲夏季風的活動有著至關重要的影響。當高原熱源異常時，通常會引起大范圍的環流和降水異常，造成嚴重的自然災害。

青藏高原“熱島效應”影響周圍環流示意圖（供圖/何編魏科）

高原需要降降溫

在全球變暖的背景下，青藏高原增暖明顯，“熱島效應”也有所增強。這對亞洲地區，乃至全球的氣候變化、自然環境和生態系統都有重要影響。例如，高原增暖后，其表面的積雪逐漸融化，融化的積雪使得地表徑流增加，導致下游水位增高;另一方面，積雪融化后會使高原吸收更多的熱量（積雪幾乎可以反射絕大部分太陽輻射），進一步增強高原的“熱島效應”，形成惡性循環。

積雪融化將加劇高原熱島效應

屋頂綠化是緩解城市熱島效應的方法之

與此同時，高原的“氣泵”（抬升加熱現象）的抽吸作用也將增強，使得印度洋和中國南海的水汽更容易輸送到中國南方地區，導致極端降水概率的增加。如果這種影響長期持續增強，必然導致整個亞洲的氣候格局發生變化，進一步影響到植物、農作物等的生長，以及其他生物生活習性的變遷，使人類的生存環境進一步惡化。

亞洲地區夏季平均位溫分布圖（單位K黑色實線為海陸分布線和青藏高原3000米高度線）（供圖/何編魏科）

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如何給青藏高原測“體溫”

測量不同氣壓下大氣的溫度，難道要拿著溫度計飛上天嗎？不用這么麻煩。在氣象學科中，科學家為了衡量和比較不同氣壓下的溫度，制定了一個統一的物理量：位溫。位溫是一定高度的干空氣塊被壓縮到標準氣壓（1000hPa）時所具有的溫度。通過計算不同高度空氣的位溫變化，即可比較各個高度上大氣的熱量收支。下圖是亞洲地區夏季平均位溫的分布，可以看出青藏高原地區位溫明顯高于周圍地區，堪稱“超大型的熱島”。