威斯康星大學麥迪遜分校研究人員最近的一項研究提供了關於城市與周邊農村地區之間溫度變化的*詳細記錄之一，這被稱為城市熱島效應。
Nelson 研究所的 Jason Schatz 和 Christopher Kucharik 希望獲得一個數據集，能夠準確反映麥迪遜市各個街區級別的溫度變化。他們在建築密度不同的區域的電線杆上安裝了 151 個溫度感測器。每個感測器在 2012 年 3 月至 2013 年 10 月期間每 15 分鐘進行一次測量，持續了 18 個月。然後，研究人員研究了哪些環境因素可能影響城市和農村地區之間的溫度變化。
該研究的主要作者 Schatz 說：“我們的研究在方法上向前邁進了一步——我們更詳細地描述了城市環境。”
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研究作者表示，隨著越來越多的人搬到城市，氣候變化正在推動總體氣溫升高，因此瞭解這種現象變得越來越重要。
根據世界衛生組織 2010 年的資料，到 2030 年，預計約 87% 的北美人口將居住在城市地區，高於目前人口的 80%。研究表明，城市增長很可能發生在像麥迪遜這樣的小型至中型城市，因為城市地區一半的人口居住在人口在 10 萬至 50 萬之間的城市中。
他們發現，城市發展的密度和植被的缺乏對溫度變化的影響*大。麥迪遜市內的升溫在夏季更為明顯，尤其是在平靜、晴朗的夜晚。
更高的熱量滯留
城市往往比農村地區更能滯留熱量，因為黑暗的表面在白天吸收熱量，而混凝土比植被在夜間釋放熱量的速度慢得多。在植被較多的地區，植物的蒸散作用有助於冷卻空氣。
研究人員假設夏季更多的樹葉可以解釋城市熱島效應的季節性差異。
其他可變的環境因素，如風速、雲層覆蓋、溼度、土壤溼度和積雪覆蓋，也在升溫效應中發揮了作用。地勢海拔和靠近湖泊也改變了特定區域的溫度。
Nelson Institute Center for Sustainability and the Global Environment 的研究員 Jason Vargo 說：“擁有更好的資料使我們能夠檢視整個都市區更多的變異性，而不僅僅是在一段時間的天氣中。”
Vargo 沒有參與原始研究，但正在與 Schatz 合作進行一項後續研究。他們正在使用特定街區的溫度資料來研究城市熱島效應可能與城市特定地區的住院人數和犯罪有何關聯。
研究人員利用收集到的溫度資料以及來自國家土地覆蓋資料庫的公開樹葉資料，建立了一個方程，用於計算不同區域的熱島效應。
Schatz 說：“只要土地覆蓋得到充分體現，您就會對氣候狀況有強烈的認識。”
研究人員寫道，儘管確切的方程不能在其他城市使用，但如果其他城市市政當局投資了同等數量的溫度感測器，並在其區域使用了國家資料庫來獲取樹葉覆蓋率，那麼這項研究可以很容易地被複制。
他們上個月在美國氣象學會雜誌上發表了他們的研究結果。
城市規劃者低估了樹木的好處
這項研究並未關注如何幫助城市變得更涼爽，但許多其他研究人員正在努力解決這個問題。華盛頓大學的研究社會科學家 Kathleen Wolf 說，市政當局正在嘗試的一種方法是城市林業，麥迪遜市將有很好的條件來使用這種方法。
Wolf 研究人類與城市環境中樹木的互動，她說：“威斯康星州麥迪遜市是美國城市林業領域的*城市之一；他們已經建立了一個系統幾十年了。” “美國其他城市才剛剛開始涉足這個領域。”
Wolf 說，儘管這個領域已經存在了幾十年，但對功能性而非裝飾性植樹的更廣泛接受是相當近期的。她在她的領域工作了 25 年。大約十年前，她開始看到人們對城市林業的興趣日益濃厚，而在過去五年中，“這種興趣簡直是爆發式的增長，”她說。
Wolf 說，像華盛頓特區、芝加哥、俄勒岡州波特蘭和西雅圖這樣的城市已經制定了良好的城市林業計劃。
在全國範圍內，仍有很大的改進空間。根據她的個人經驗，研究城市規劃的人很少接觸到環境規劃。她說：“許多城市規劃者並不認為城市林業是一個重要的解決方案或他們需要解決的要素。”
Wolf 強調了城市植樹的投資回報。
“城市官員總是在考慮基礎設施的折舊。對於樹木來說，當它們開始生長時，它們就會立即增值，”Wolf 說。
樹木可能需要數十年才能完全成熟，因此植樹不可能是一個快速的解決方案。即便如此，採取地方行動應對氣溫升高的吸引力正在激發更多的合作。她說，城市規劃者、工程師和城市林業專家已經開始更緊密地相互交流，並從更大的系統角度進行思考。
Wolf 說：“城市是未來氣候變化影響的一種實驗室。”
增加樹葉覆蓋率並不是幫助城市保持涼爽的*方法。城市可以透過在屋頂上採用反射表面來反射熱量吸收，從而降低溫度。另一種更大規模的方法可能是使城市更加緊湊。根據佐治亞理工學院在亞特蘭大進行的 2010 年一項研究，城市擴張，即使在人口相對較少的城市中，也會導致極端高溫事件的發生率比緊湊型城市更快。
Schatz 說：“在麥迪遜市，我們可以向上發展，也可以向外發展。值得了解這對溫度可能產生什麼影響。”
超熱的夏天被放大了
對於 Schatz 來說，2012 年的夏天例證了麥迪遜市和威斯康星州南部其他地區在本世紀中葉可能在 7 月和 8 月更頻繁地看到的溫度。
那年夏天，麥迪遜市有 39 天氣溫超過 90 華氏度。根據美國國家海洋和大氣管理局的資料，年平均通常為 12 天超過 90 度。
Schatz 引用了威斯康星州氣候變化影響倡議組織 2011 年的一份報告，該報告預測到 2050 年，該州南部地區每年可能會經歷約 25 天氣溫超過 90 華氏度。威斯康星州北部通常有大約 5 天超過 90 度的天氣，到本世紀中葉可能會超過 90 華氏度 12 次。
Schatz 說，這項研究沒有考慮到熱島效應，因此麥迪遜市內的溫度可能比報告中預測的要高几度。
他說：“瞭解[城市熱島]的性質及其後果非常重要，尤其是在氣候變化的情況下。”
儘管根據 NOAA 的資料，2012 年的夏天是自 1939 年以來第二熱的夏天，但這是一個“孤立的變暖事件”。這個夏天是 21 世紀麥迪遜市*一次經歷超過 100 華氏度氣溫的時期。三個*熱的日子發生在 7 月 4 日至 6 日的單次熱浪中，*高氣溫達到 102 度和 104 度。
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