城市網格加劇城市熱島效應 - 彭博社

休斯頓市中心的建築反射着落日的光輝。邁克·布萊克 JM/路透社1995年，芝加哥經歷了一場無法忍受的熱浪，氣温超過100華氏度，估計造成739人死亡。這種極端高温部分是城市熱島效應的結果，使市中心地區明顯比周圍的郊區和農村地區更熱。晚上這種差異更加明顯：即使氣温下降，白天被瀝青和密集建築吸收的熱量釋放，可能使某些城市的市中心地區温度高出20華氏度。

彭博社城市實驗室倫敦奧運遺產如何重塑被遺忘的東區香港舊機場成為城市房地產痛苦的象徵來自過去的響亮警告：與汽車共存古根海姆在沙漠中崛起，阿布扎比變身為外籍人士中心到現在，科學家們知道建築的密度、這些建築對光的吸收以及城市中相對缺乏植被是城市熱島效應的主要原因。這就是為什麼像芝加哥這樣的城市希望通過 綠色屋頂和反射性建築材料，或者通過種植更多樹木和禁止汽車來尋找緩解。在更激進的舉措中，洛杉磯甚至開始將道路塗成白色，作為市長埃裏克·加塞提努力在未來20年內將城市温度降低不到2華氏度的一部分。

然而，麻省理工學院混凝土可持續性中心的高級研究科學家羅蘭·佩倫克（Roland Pellenq）想知道城市區域的實際佈局對城市熱島效應的強度貢獻有多大。為了找到答案，佩倫克和他的團隊轉向了物理學。

在上個月發表在 期刊 物理評論快報 中的一篇論文中，他和他的團隊得出結論，城市的“紋理”有很大影響。網格狀的佈局可能使城市比附近的郊區和鄉村温暖得多。

這一切始於佩倫克在喝咖啡時，從查爾斯河對岸觀察波士頓的天際線。對他來説，這些建築物像是堆積在表面上的水分子。因此，他想，“我們為什麼不計算一下[建築物]的相對位置，看看是否會出現某種秩序的模式？”佩倫克告訴CityLab。確實，像波士頓和洛杉磯這樣的城市的指紋 反映了液體和玻璃的無序原子結構，而像芝加哥和紐約市這樣的城市，其街道和大道相互垂直，展現出更有序的晶體結構。

一些城市具有更“液態”的佈局，而其他城市則更具晶體結構。羅蘭·佩倫克提供佩倫克的團隊計算了14個美國城市的城市區域與其郊區或農村區域之間的温度差異，使用了來自國家海洋和大氣管理局的多年數據。為了找出紋理與温度之間的關聯，他們首先量化了每個城市城市佈局的“局部秩序”，利用谷歌地圖分析建築物在氣象站三英里半徑內的組織方式。

然後，他們調整了物理學家用來測量凝聚材料中原子相互作用的公式，為每個城市分配了一個介於0和1之間的分數，0表示建築物鬆散排列且隨機組織的液態佈局，1則表示完美有序的結構。（大多數城市的分數在0.5到0.9之間。）

研究人員得出結論，城市越緊湊，城市熱島效應就越強——這並不令人驚訝。“熱問題實際上是建築物之間的短程相互作用，”佩倫克説。“基本上，一棟建築的表面正在向下一棟[建築]輻射熱量。”這種能量往往會在這些建築之間形成所謂的熱峽谷。

“熱問題實際上是建築物之間的短程相互作用，”佩倫克説。更令人驚訝的是，他們發現具有更嚴格網格狀街道模式（即更高局部秩序）的城市，城市與農村區域之間的温度差異往往更大。這與空氣流動有關，佩倫克説。在無序的城市中，空氣往往均勻流動，幾乎沒有中斷。但像芝加哥這樣的垂直街道常常通過干擾空氣流動來捕獲熱量。

隨着現有城市的擴展和新城市的出現，特別是在亞洲和非洲，佩倫克表示，這一發現應該納入規劃中。寒冷地區的城市區設計師可能希望考慮採用網格狀的佈局以保持熱量，而温暖地區的設計師則可能考慮在佈局中引入某種形式的無序。

這樣的前瞻性思維可以在財務支出和氣候變化方面隨着時間的推移產生重大影響。考慮到大約美國90%的家庭都有空調，甚至在夏季高峯之前就已開啓。隨着全球變暖，中國和印度等國越來越像美國一樣沉迷於人工製冷。一項研究估計到到2030年，全球將增加7億台空調，這將導致巨大的能源成本和消耗——更不用説碳排放的顯著增加。但除此之外，佩倫克指出，城市的設計可能意味着生與死，因為氣候變化加劇了未來更多的致命熱浪。

城市熱島效應當然是複雜的，仍需更多研究來完善佩倫克的分析。他希望研究城市中的氣流以及這如何影響他的模型，並希望將研究擴展到三英里半徑之外。但正如城市已經展示的那樣，建築、材料科學和自然景觀各自在抑制城市熱島效應中發揮着自己的作用。因此，所有因素都必須考慮在內。

“這不是一個[因素]或另一個，”佩倫克説。“這可能是一個和另一個。”