遍佈西班牙東南部海岸線的溫室非常明亮，以至於在衛星照片中閃閃發光。自 20 世紀 70 年代以來，農民一直在擴大阿爾梅里亞省的建築拼圖，以種植西紅柿、辣椒和西瓜等農產品用於出口。為了防止植物在夏季過熱，他們在屋頂上塗上白色石灰以反射陽光。
這不僅僅是為農作物降溫。在過去的 30 年裡，周邊地區的氣溫升高了 1 °C，但溫室區域的平均氣溫卻下降了 0.7 °C。
世界各地的城市都希望模仿這種效果。隨著地球氣候在未來幾十年發生變化，全球變暖 將對大都市區造成尤其嚴重的打擊，因為它們的建築物和路面很容易吸收陽光並提高當地氣溫，這種現象被稱為城市熱島效應。因此，城市更有可能遭受可能致命的極端高溫天氣。“在過去的 30 年裡，與極端天氣原因造成的其他所有型別死亡率相比，美國與高溫相關的死亡人數都超過了，”紐約哥倫比亞大學的健康科學家金·諾爾頓說。“這不是一個會消失的問題。”
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一些城市希望避免那種炙熱的未來。許多城市正在植樹造林和建設公園，但它們最關注的是屋頂——吸收太陽熱量的大片未利用空間。2009 年，加拿大多倫多成為北美第一個採用綠色屋頂政策的城市。它要求一定規模以上的新建築物頂部必須覆蓋植物，希望這些植物能夠滯留雨水並降低氣溫。美國加利福尼亞州洛杉磯市在 2014 年規定，新建和翻新的房屋必須安裝由淺色材料製成的“涼爽屋頂”，以反射陽光。法國於 3 月批准了一項法律，要求商業區新建築的屋頂部分覆蓋植物或太陽能電池板。
但採取行動的熱潮正在科學研究之前加速。儘管涼爽屋頂和綠色屋頂可以顯著抑制建築物頂部的溫度，但它們並不總是在街道層面產生效益，並且可能引發不良影響，例如在某些地方減少降雨。“有一種觀點認為，社群已經達成共識，並且存在一種一刀切的解決方案，”亞利桑那州立大學坦佩分校的可持續發展科學家馬泰·喬治斯庫說。“但事實並非如此。”
最重要的是，目前實施的有限計劃是否會對溫度和公民健康產生可衡量的影響尚不清楚，以及城市是否會擴大努力以產生結果。“如果你只是在市政廳和學校的屋頂上鋪設綠色屋頂，那不會有什麼作用，”佐治亞理工學院亞特蘭大分校的城市科學家小布賴恩·斯通說。
城市炎熱時節
2003 年 8 月的十天裡，一場 史無前例的熱浪席捲西歐，打破了五百年前的記錄。巴黎白天的氣溫飆升至 40 °C，夜晚仍然悶熱。到 8 月底，歐洲各地因脫水、體溫過高、中暑和呼吸系統問題造成的死亡人數超過 7 萬人，其中許多死亡病例發生在巴黎和莫斯科周邊的城市化地區。
這只是未來狀況的預演。區域氣候模型表明，到 2050 年，與 2003 年 8 月事件相當的長達一週的熱浪可能每十年襲擊東歐一次，每 15 年襲擊西歐一次。在全球範圍內，熱浪的數量、持續時間和頻率預計都會增加。“這是少數幾個所有模型都彼此一致的極端事件之一，”新澤西州普林斯頓大學的氣候建模師丹·李說。
當氣溫升高時，城市會因其建造方式而遭受更大的影響。深色的屋頂、道路和其他建築材料吸收來自太陽的入射短波輻射，並將其重新輻射為長波能量，從而使附近的大氣變暖。空調透過從建築物和車輛內部吸熱並將其排放到外部，進一步加劇了城市溫度升高的問題。
在沒有干預措施的情況下，熱島效應只會加劇：到 2050 年，美國的城市表面積預計將擴大三分之一。與此同時，全球人口預計將增長到 96 億，其中三分之二居住在城市地區，而今天這一比例略高於一半。這一切都增加了更多的吸熱潛力和更多受極端高溫影響的人口。然而，儘管存在風險，但很少有城市制定計劃來直接解決城市高溫問題。斯通說，在美國，“大多數城市都在忽視氣候問題”。
洛杉磯並非如此。自 1878 年以來，該市的年平均氣溫已升高 2 °C 以上。到本世紀中葉，其市中心地區每年可能面臨 22 天的極端高溫天氣（氣溫超過 35 °C），幾乎是長期平均水平的四倍。為了應對升溫，該市的目標是在 2017 年之前將 10,000 個深色屋頂改造成涼爽屋頂。透過將這項工作與街道綠化和反光路面相結合，它計劃到 2035 年將城市熱島效應降低 1.65 °C。
伊利諾伊州芝加哥市也已成為該問題上的領導者：它希望防止該市在 1995 年為期 5 天的熱浪期間出現的大規模死亡事件重演，當時有 700 人喪生。自那場災難以來，它增加了涼爽屋頂、綠色屋頂和街道綠化——並將黑色瀝青操場改造成草地。激勵措施幫助引發了 509 棟建築物上超過 516,000 平方米綠色屋頂的建設。
多倫多正在迅速趕上。它要求高於六層且屋頂面積超過 2,000 平方米的新建築物，其中 20-60% 的屋頂面積必須覆蓋植物。自 2010 年以來，該市新增了 260 個綠色屋頂，覆蓋面積達 196,000 平方米。
某些形式的涼爽屋頂的價格可以與普通屋頂相媲美，但綠色屋頂的安裝成本更高，維護成本也更高。然而，它們也提供其他好處，例如減緩雨水徑流，為授粉昆蟲提供棲息地，並使城市更加美麗。
看到綠色
在多倫多大學建築學院的屋頂上，熊蜂在黃色的花朵之間飛舞。該建築位於市中心，頂部是一個由 33 個矩形凸起花壇組成的拼圖，花壇上種植著本地草、花卉或非本地景天植物——葉子呈蠟狀、儲水的植物。每個花壇都有不同的植物、土壤和灌溉技術組合——所有這些都由 270 個感測器進行監控，這些感測器測量空氣溫度、土壤溫度、土壤溼度和雨水徑流。這些花壇是綠色屋頂創新技術實驗室 (GRIT Lab) 的一部分，該實驗室是加拿大唯一一個測試綠色屋頂和其他減緩氣候變化策略效能的機構。
綠色屋頂比傳統的焦油或礫石屋頂反射更多的陽光，但它們的大部分冷卻能力來自於植物和土壤中的水分。當樹葉和土壤中的水分蒸發時，它會將熱量帶到大氣中並降低附近的空氣溫度，就像運動員在汗液蒸發時降溫一樣。與黑色屋頂相比，綠色屋頂在炎熱的夏天可以涼爽 40 °C。綠色屋頂還可以作為絕緣體，並降低與製冷相關的能源成本。
GRIT 實驗室屋頂上最涼爽的試驗床是經過灌溉的，包含有機土壤和一層厚厚的景天墊，景天墊流過箱子的邊緣。它的鄰居是一個稀疏的草地草坪，生長在一個未灌溉的箱子裡，箱子裡襯有廣泛用於綠色屋頂的多孔岩石介質。GRIT 實驗室主任利亞特·馬戈利斯指出，在其表面，景天箱比氣溫低 4 °C，但稀疏種植的草地草坪箱可能會高出 14 °C。“你還不如不要把它放在屋頂上，”她說。馬戈利斯補充說，這樣的實驗表明，找到合適的基質、植被和灌溉組合以影響一個屋頂的溫度是多麼困難。
即使有了最好的綠色屋頂，也沒有人知道這種方法能在多大程度上為一個城市整體降溫。只有少數模擬評估了大規模的綠色屋頂。一份為多倫多市準備的十年報告表明，如果該市全部 50 平方公里的可用屋頂都改造成綠色屋頂，環境空氣溫度將降低 0.5-2 °C。但自該章程生效以來，新增的綠色屋頂面積不到該市可用屋頂面積的 0.5%。
在巴爾的摩-華盛頓都會區，2014 年的一項研究預測，要使 3 天熱浪期間的每日最高氣溫降低 0.5 °C，必須種植 90% 的屋頂。
由於太陽下山後蒸發量減少，綠色屋頂在夜間的降溫效果不如白天——而夜間是熱浪期間的致命時刻。而且屋頂植物會在太陽下山後釋放儲存的熱量。“如果你試圖透過鋪設綠色屋頂來緩解城市高溫，它確實會在白天降低溫度方面起到一些作用，但它可能會在夜間升高溫度，”俄勒岡州波特蘭州立大學的城市氣候科學家戴維·賽勒說。
綠色屋頂在多大程度上能為樓下的人們帶來緩解，這也尚不清楚。一項模擬研究 複製了 2003 年歐洲熱浪期間的一天，發現沿著荷蘭阿納姆市中心的一條街道種植 25% 的屋頂面積對街道層面的溫度沒有影響，因為風在較冷空氣到達地面之前就將其吹走了。
對芝加哥綠色屋頂的觀察也引發了人們對其益處的質疑。研究人員比較了 1995 年和 2009 年的衛星影像，檢查了城市內深色屋頂和路面被植被或更明亮的塗層取代的地點，地表溫度發生了怎樣的變化。
綠色屋頂並沒有顯著改變溫度，但涼爽屋頂做到了。它們將城市的反射率或反照率提高了 1.6%——相當於 65,000 個大型窗戶大小的空調機組在夏季滿負荷運轉的製冷能力。植樹和將鋪砌區域改造成草地也比綠色屋頂更有效。
涼爽的缺點
阿爾梅里亞的影響甚至更大。每年夏天，農民用熟石灰粉刷溫室屋頂後，它們會反射 35% 的入射陽光。附近的牧場僅反射 15%，與大多數城市相當。
模擬顯示，透過將道路和屋頂美白，城市可以顯著降溫。加利福尼亞州馬丁內斯市氣象公司 Altostratus 的城市大氣建模師兼總裁海德爾·塔哈說，將洛杉磯的屋頂反照率（平均為 17%）提高一倍，可以將某些地區的溫度降低 0.5 °C，在另一些地區則可以降低 2 °C。“1 攝氏度並不是太高的要求，而且根據模型，這是可以實現的，”他說。
但涼爽屋頂也可能產生一些不利影響，具體取決於位置。塔哈說，如果反照率提高得太高，可能會減緩當地的海風，降低空氣質量或使順風區變暖。“每個城市都有一個閾值，如果你超過這個閾值，有些事情就會開始變得糟糕。”
涼爽屋頂也可能抑制降雨。在許多地區，白天地面升溫導致潮溼空氣上升，從而推動雲層形成和降水。“如果我們沒有這種現象，那麼我們就不會有降水，”喬治斯庫說。在一項建模研究中，他發現，如果從佛羅里達到美國東北部的城市地區廣泛實施涼爽屋頂，到 2100 年，夏季每日降水量可能會減少 2-4 毫米。
儘管存在不確定性，但許多科學家表示，鑑於氣候變化和城市發展的速度，城市採取降溫策略的速度還不夠快。支持者表示，綠色屋頂和涼爽屋頂在某些情況下都有所幫助，謹慎實施可以提高它們的效率。紐約哥倫比亞大學的城市氣候科學家斯圖爾特·加芬警告說，不要過分相信預測不良副作用（如雲層覆蓋率降低和降雨量減少）的建模研究。他說，雲是模型中最複雜的事物之一，而且城市已經因為它們產生的顆粒物而增加了降雨量。
儘管城市未來面臨所有與高溫相關的風險，但很少有城市制定高溫管理計劃。肯塔基州的路易斯維爾市就是一個例子：斯通說，它將很快成為美國第一個制定城市高溫適應計劃的主要城市，他正在領導該專案。這項努力是出於必要。路易斯維爾市擁有美國升溫速度最快的城市熱島，自 1961 年以來，那裡的氣溫已攀升超過 4 °C。部分問題在於，該市每年因昆蟲、冰暴和缺乏護理而損失 54,000 棵樹。
斯通現在正在收集大多數城市在採取降溫措施之前所缺乏的基線資料。他正在路易斯維爾周圍旅行，測量樹木覆蓋率，尋找熱點地區，並確定脆弱居民的地區。下一步是建立一個藍圖，將涼爽屋頂、綠色屋頂、植樹和涼爽鋪路材料結合起來，這可能會改變該市最危險居民的命運。斯通在他的建模中從適度但現實的假設開始：例如，僅將 100 棟建築物改造成綠色屋頂。與此同時，該市希望增加樹木數量。
如果路易斯維爾市實施斯通建議的策略，它可能會成為一個試驗場，揭示城市物理表面的變化如何改變城市熱島——其開創性的計劃可能會為其他城市指明方向。“我們已經跨越了非常敏感的閾值，”斯通說。“城市將要考慮採取更積極的行動。但是城市可以在一二十年內顯著減緩變暖速度。”他補充說，這已經很快了，因為即使我們明天消除了溫室氣體排放，“我們仍然會變暖幾百年”。
本文經許可轉載，並於 2015 年 8 月 26 日首次發表。