全球城市升温速度惊人

廖承红

（贵州财经大学 公共管理学院，贵州 贵阳 550025）

温室气体排放，全球气候变暖，已经成为人所共知的事实。但很多人不知道的是，承载了全球半数以上人口的城市，正面临着更严峻的高温威胁。2021年11月3日，联合国环境规划署发布的《战胜高温：城市可持续降温手册》指出，目前全球城市变暖速度是全球整体平均速度的2倍。如果全球温室气体依旧按照目前高水平排放，那么到2100年，全球许多城市的气温将比目前升高至少4℃。全球城市加速变暖的原因是复杂的，它既受到全球变暖、极端高温天气频发等宏观因素影响，也受到城市热岛效应等微观因素影响。城市加速升温正在给人们的生命健康、经济社会发展及区域生态环境带来多重威胁和挑战。高温热浪并不是城市不可战胜和克服的困难，只要城市管理者树立前瞻思维，增强高温危机敏感性，全面统筹、科学规划城市发展布局，就能最大限度地控制乃至消除城市升温威胁，让城市继续成为人们的安乐家园。

全球城市急速升温

2021年夏季，全球新冠肺炎疫情的阴霾仍未散去，而世界各地创纪录的高温事件又吸引了人们的目光。6月下旬，美国俄勒冈州波特兰市气温飙升至46.7℃，6月25—29日，原本属于海洋性气候的加拿大温哥华市连续三天破当地高温纪录，在北纬49度地区创造了45℃的高温纪录。29日，温哥华市所在的大不列颠哥伦比亚省其他7个城市最高气温也都超过45℃，坎卢普斯市（也称甘露市）当天的最高气温达到47.43℃，卡什克里克市达到47.4℃。气象专家表示，当地的异常高温超出往年正常气温15℃以上。异常高温导致了严重后果，4天时间里加拿大大不列颠哥伦比亚省发生了233起高温致死事件。

2021年夏季，北美地区的极端高温事件只是近年来全球范围内城市温度快速上升的又一个典型例证。近年来大量的研究也都指向了这样一个事实：全球城市正在急速升温。2018年3月，加州大学尔湾分校的研究者查看了1985—2015年全球8 848个地表气象站的气温数据后发现，巴黎、莫斯科、东京等主要城市的气温正在持续飙升，全球气温每10年上升0.25℃，而上述大城市每10年则上升了0.6℃，远高于全球气温上升速度。2021年10月，《美国国家科学院院刊》刊发了一篇来自哥伦比亚大学的研究成果，该论文对1983—2016年全球13 000多个城市的气温进行了对比分析，发现全球一年中暴露在极端高温和潮湿天气里的人数增加了2倍之多，目前全球已经有超过四分之一的人口生活在极端高温和潮湿的地方。未来，城市将不得不在不断变暖的世界中寻找保持凉爽的方法。2021年11月初，在第26次联合国气候变化大会上，联合国环境规划署发布了一份与美国洛基山研究所合作编写的《战胜高温：城市可持续降温手册》。该手册聚焦于长期以来被人们所忽视的城市高温问题，明确指出，目前全球城市变暖的速度是全球整体平均速度的2倍。如果温室气体继续保持高水平排放，到21世纪末，许多城市的气温可能会升高4℃。即使在全球升温1.5℃的情况下，也会有23亿人受到严重高温热浪的威胁。

未来高温热浪对城市人口的威胁将越来越大。美国国家经济研究局发布的数据显示，目前全球已有20亿人遭受高温威胁，其中有一半以上人口生活在城市中心地区。未来高温带来的非正常死亡事件将在全球城市中愈演愈烈，到21世纪末，全球高温致死人数将与目前所有传染病的致死总和相当。

就全球城市急速升温的原因，联合国环境规划署在《战胜高温：城市可持续降温手册》中给出了明确答案：一方面，温室气体排放、全球气候变暖是城市急速升温的主要推手；另一方面，城市热岛效应进一步放大了全球气候变暖的影响，加速了城市气温的上升速度。未来，全球人类必须在节能减排方面做出更大努力，同时通过科学规划城市空间布局，控制城市热岛效应对城市气温的放大效应。

城市热岛效应

除全球变暖因素外，城市热岛效应是城市极端高温事件发生的另一个重要因素。城市热岛效应是指城市因大量的人工发热、建筑物、道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市“高温化”的现象。在全球变暖的大背景下，热岛效应进一步助推了城市的高温趋势。

城市热岛效应离不开物质的一个基本物理性质——比热容。比热容是指没有发生化学反应时，1千克均等物质升高1℃所需吸收的热量，单位为J/(kg·℃)，水的比热容为4 200 J/(kg·℃)，砂石的比热容为920 J/(kg·℃)，C30混凝土的比热容为970 J/(kg·℃)，沥青的比热容为1 760 J/(kg·℃)。通过以上数据对比，我们知道砂石、混凝土和沥青等物质的比热容较低，这意味着在相同的太阳热量下它们升温速度更快。众所周知，城市建设和发展中使用了大量的混凝土、沥青等物质用于楼房建设和道路铺设，自然而然，城市建筑和道路的温度上升更快。农村地区被人为改造的区域较少，绝大部分地区都有植被覆盖，吸收的太阳热量更少。因此相较于城市，农村地区的温度更低。除更少地吸收太阳热量外，植被在太阳下还会发生蒸腾作用，蒸腾作用是指水分从植被表面以水蒸气的状态散失到大气中的过程。蒸腾到大气中的水蒸气又能保持空气湿润，降低气温，因此蒸腾量更大的农村地区气温也更低。除此之外，城市中大量高耸的建筑物阻碍了空气流动，难以形成对流冷却，城市也就难以享受“自然风扇”的降温效果。与此同时，城市大气对流缓慢，会导致城市大气污染更严重，弥漫在空气中的污染物会吸收更多的热量，加速大气升温，这又进一步助推了城市升温。除上述因素外，城市生活也会产生更多的“内部热量”。相较于农村地区，城市人口更加密集，工业更加发达，在人们日常生活和工业生产中会产生大量热量，这些城市内部运作产生的热量也会加速城市升温。总体而言，在低比热容材料堆积、植被覆盖差异、对流冷却缺乏、污染集聚等多种因素的共同作用下，城市气温会显著高于它周边的农村地区。在区域等温线图上，就形成了一个以城市为中心的热量孤岛，这就是城市热岛效应。

城市热岛效应并不是均匀存在的，而是受到气候、时间和季节等因素的影响。2014年南京信息工程大学的研究者发现，气候会对城市热岛效应产生较大影响。研究者使用“热岛效应指数”（即城区与周边地区的温差）来衡量热岛效应的强度，他们发现湿润地区的城乡温差更大，热岛效应指数也更高。原因在于湿润地区城市郊区的植被覆盖率更高，水域面积更大，在相同的太阳辐射下，城市郊区地区温度也就更低，相应的湿润地区城市与郊区的温度差异更大，热岛效应更强烈。除气候因素外，季节和时间也会影响热岛效应的强度。一般而言，夜晚的城市热岛效应要强于白天。白天，城市气温就显著高于其周边的农村地区，到夜晚，由于城市大气对流更弱，温室气体和污染物更多，城市大气逆辐射更强，大气保温作用也就更明显。而农村地区的温室气体较少，保温作用不明显，同时空气对流没有高层建筑的阻碍，因此日落后，农村地区迅速降温，而城市地区气温变化较小，这就导致夜晚的城市热岛效应强于白天。此外，冬季城市热岛效应要比夏季更加明显，原因在于城市冬季取暖会向大气中散发热量，再加上冬季空气对流弱，城市大气污染更严重等因素影响，使得城市冬季热量不易消散，也就进一步加大了城乡温度差异，因此冬季城市热岛效应要比夏季更加明显。

近年来，随着我国城市人口的不断增加以及城区规模的扩张，城市热岛效应的强度也在不断增强。2016年，中国测绘科学研究院地理国情监测湖南研究中心利用地理大数据精准分析了湖南株洲的“热岛效应”强度发展趋势，研究发现株洲1994年城区和郊区两个代表性监测点的气温差为1.9℃，到2000年上升为3.1℃，此后几年均呈现波动上升态势。到2015年，这一数据为5.3℃，21年间热岛效应的强度上升了3.4℃。在我国经济社会高速增长的大背景下，株洲只是我国城市热岛效应强度快速增长的一个缩影。未来，在热岛效应的作用下，城市温度只会越来越高。

城市高温热浪的危害

长期以来，高温热浪一直没有引起人们的足够重视，很大程度上是因为相较于洪涝、风暴等极端气候，其影响并不激烈。但在气象专家眼里，高温热浪其实是一个“沉默的杀手”，会悄无声息地威胁人体健康，致人死亡。世界卫生组织发布的研究数据表明，目前全球因高温热浪引发的伤亡人数增速要远高于干旱、洪涝和风暴等其他极端天气事件。2021年7月《柳叶刀·行星健康》杂志发表的一项科学研究也发现，全球每年与异常低温或高温相关的死亡人数超过500万，占全球所有死亡人口的10%。随着全球气候变暖，因异常低温导致的死亡率虽然在下降，但异常高温导致的死亡率却在快速增加，因此全球因气候变化导致的死亡率仍在不断增加。

高温热浪会从生理、心理两方面威胁人体健康。高温会直接导致人体中暑或脱水，严重的可致死，而它对罹患心脑血管、呼吸道等基础疾病或免疫力低下的老年人的身体健康威胁更大。高温天气还会影响人们的睡眠质量，诱发烦躁情绪和精神紊乱，增加抑郁等心理疾病概率，导致自杀率增加。此外，高温天气还会加快光化学反应速度，提升地表大气中的臭氧浓度，而臭氧浓度的增加，会刺激人们的呼吸道，破坏人体免疫机能，严重的甚至造成神经中毒和死亡。

在城市热岛效应作用下，城市温度要远高于它周边的郊区和农村，这意味着高温热浪对城市人口的健康威胁更大。由于欧美国家城市化率更高，近年来愈发频繁的高温热浪天气在这些国家造成了大量的死亡事件和案例。1995年，美国芝加哥热浪造成了至少1 000人死亡；2003年，欧洲夏季的酷暑导致7万人死亡；2006年7月中下旬，极端高温导致法国境内超2 000人死亡；2018年，日本的高温热浪导致20 000人中暑入院；2021年6月，纵跨北美的“热穹顶”导致美国和加拿大西部多个城市发生了近600例“意外死亡”事件。

未来，随着城市化进程的不断推进与人口老龄化趋势的碰撞，城市高温热浪对人类健康的威胁将更大。世界卫生组织预测，到2030年，将有60%的人口居住在城市。这意味着全球范围内的城市化进程还将继续，而城市人口越多，城市热岛效应也就越强，城市温度也就越高。与此同时，包括我国在内的不少国家目前正面临着人口老龄化的问题。在这两大趋势叠加下，预计未来将会有更多的城市老年人遭受高温热浪的威胁。

除了直接威胁人类生命健康外，高温热浪还会给城市居民生活和工业生产带来负面影响。一方面，高温热浪会影响城市供水。极端高温下，城市居民的生活用水会短期内急剧增加。与此同时，极端高温还会加大蒸发量，导致一些地区水库水位下降，城市供水矛盾加剧。金奈是印度一座拥有1 100万人口的超级城市，在2019年7月份的高温酷暑中，为这座城市供水的4个水库几近干涸，蓄水量一度达到1%以下，引发了金奈地区严重的供水危机。值得一提的是，目前全球撒哈拉以南非洲、北非、西亚、中亚以及南亚印度等地正面临着严重的水资源短缺问题，一旦这些地区遭受高温热浪侵袭，将进一步恶化城市供水矛盾，诱发人道主义危机。另一方面，高温热浪也会影响城市供电。高温闷热天气下，人们会大量使用空调等制冷设备，这将导致城市用电量的急剧攀升。超负荷用电会导致局部停电事故频发，而一些老化的电器设施还容易引发火灾。

极端高温天气还会加剧环境污染。极端高温天气下，一般伴随着无风、少云现象。高温、少云会加剧大气光化学污染，增加二氧化硫、臭氧等光化学氧化剂。持续高温、无风天气容易使大气中的污染物集聚，加剧空气污染，间接威胁人体健康。此外，高温天气也极易诱发城市水体蓝藻、绿藻爆发，导致水体污染。

最后，高温热浪还会影响城市交通、建筑施工和旅游等行业发展。在极端高温下，城市沥青路面易熔化变形，发生路面拱起、裂缝、车辙等现象，影响公路实用性能，诱发交通事故。高温环境下，室外作业容易引起工人中暑、中毒，诱发高坠事故，增加城市建筑施工安全风险。

城市极端高温天气将日趋频繁

城市高温热浪危害虽大，但很多人也许会说，这样的极端高温事件仅仅只是百年、千年，甚至万年一遇的偶然事件，其真正的影响是十分有限的。比如2021年6月底席卷北美的“热穹顶”事件，美国哥伦比亚广播公司就宣称这一极端高温事件是“千年一遇”。从人类角度而言，所有人都希望这样的城市极端高温事件真的是千年一遇、万年一遇，但科学家最新的气候预测模型仿真却告诉我们一个最不愿意看到的结论：城市极端高温热浪事件出现的可能性要远比我们想象中的大得多。

目前城市面积仅占全球陆地面积的2%左右，而陆地面积又占地球总面积的29%。与地球相比，城市面积实在太小，因此在以往的气候预测模型中往往将城市因素忽略不计。但事实上目前全球一半以上的人口生活在城市，城市也是全球环境污染最主要的来源，同时城市排放的温室气体又占到了全球总量的70%左右，这说明城市确实是全球气候变化中一个不可忽略的参数和变量。

为弥补以往气候预测模型中的不足，来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的科学家将特定的城市气候信号纳入新的气候预测模型中，给出了城市视角下全球气候的多模型预测。新的研究结果颠覆了人们对城市热浪的以往认知，研究发现美国五大湖地区、欧洲南部、印度中部和中国北部四个地区的城市正面临着严峻的高温热浪威胁。同时，关于高温热浪的发生频率，人们也有了新的认知，传统气候预测模型认为美国五大湖地区每10 000年才发生一次极端高温事件，而在考虑了城市气候因素后，研究人员预测其发生频率为每4年一次。

2018年，在世界公众科学素质促进大会“气候变化：科学与传播”论坛上，中国工程院院士丁一汇指出：“以前说高温天气是极端事件，到2030年高温热浪将成为中国夏季天气的新常态。”显然，无论是中国，还是世界，未来都将遭受更频繁的城市极端高温天气。这警醒全人类，特别是城市管理者，必须进一步提高对城市加速变暖问题的重视程度，科学认识其形成原因，积极采取措施，控制其对人类健康和人类社会的负面影响。

应对城市高温热浪的措施

全球城市急速升温是气候变暖和城市热岛效应共同作用的结果。因此控制温室气体排放，遏制全球气候变暖是应对城市高温热浪的根本对策。但除了治本之策外，我们还应该采取一些与之配套的治标措施，以有效缓解当前城市高温对人类的威胁。

首先，我们应该建立世界统一的高温热浪定义和健康评估标准。目前，全世界还没有形成对高温热浪的统一定义，因此也就难以在世界范围内用统一的标准来衡量其对人体健康的影响。为减少不同地区间的评估误差，以及对其危害的系统性低估，目前全球各国有必要在联合国框架内就高温热浪的科学定义达成共识，以便于提升各国对城市高温热浪的重视程度，为后续城市高温预警机制的建立奠定基础。

其次，建立更加精准、覆盖范围更广的高温预警机制。一方面，气象预测机构要进一步强化高温天气预测基础工作，提高预测的准确性；另一方面，政府要建立完善的极端高温天气应对预案，提前储备相关应急物资，对重点场所和人群做好高温应对宣传教育工作，构建严密的高温热浪网格化应急管理机制。

再次，加强城市绿化改造，科学规划城市未来发展空间。一是采取措施加强现有城市的绿化改造工作。绿色植被、水体对环境降温作用明显，我们可以在现有城市中增加绿色植被和水体面积，积极推进城市垂直绿化、小区绿化、屋顶绿化、街头绿化，做好公园、喷泉景观等改造设计，完善山体和水系生态修复建设工程。二是构架城市纳凉场所体系。城市管理者应以通风绿廊、开放空间、商业设施、地铁站点、公共建筑和公园绿地等为基础，构建符合城市需求的公共纳凉场所体系。三是积极推进城市“淡色化”行动。选用淡色及反射率较高的材料对城市建筑进行粉刷和涂层，能将更多的太阳辐射反射出城市空间，缓解城市热岛效应。城市管理者应采取措施，加快推动城市向“淡色化”转变。四是在城市规划中预留“风道”，增强空气流通。各城市应该根据其所处地理位置和气候风向，在城市规划和建设方面预留城市通风廊道，科学规划高层建筑密度，利用城市“风道”帮助城市散热降温。

最后是积极尝试开发生态建筑。生态建筑、绿色基础设施是未来城市发展的必然趋势，对城市可持续发展作用明显。未来，我们应该在城市中积极推广太阳能、风能等清洁能源，充分利用绿化种植提供阴影和富氧环境空间，实现城市建筑和天然物融合为一。目前，生态建筑还处在探索阶段，我们应该积极鼓励和支持这种新型的城市绿色发展趋势，推动城市生态化转型与发展。