全球气候变化日益加剧之下,快速的城市扩张可能是高温和热浪等极端天气频发的重要因素之一。中国科学院大气物理研究所研究员贾根锁团队聚焦近几十年快速城市化发展,研究高温热浪长期变化的机理。研究表明,越来越多出现在夜间的热浪推高城市平均最低气温,并在潜移默化中威胁人类身体健康,同时还伴随能源消耗的增加。
夜间热浪,其实是热浪在延长
夜间热浪不是一个专门的词,只是白天的热浪持续时间更长,与夜晚相连。
研究团队在筛选分析了1985年至2017年全国2206个国家气象站数据的基础上,引入这一时期气象站逐年不透水面(由各种不透水建筑材料所覆盖的表面)变化数据,探究城市化对夜间热浪的影响。结果发现,华东和华南地区气象站不透水面大幅增加,表明当地正在迅速城市化。
研究数据显示,在上世纪80年代,快速城市化地区的年平均最低气温低于慢速城市化地区,其最低温度的变暖速度是慢速城市化地区的两倍,直到2000年左右,城市年平均最低气温一举超过农村。
在快速的城市化进程中,夜间热浪的强度和持续时间均有所增强。北京城市气象研究院副研究员裴琳表示,就北京地区城郊观测站数据来看,夏季极端高温事件发生频次显著增多,极端热浪发生时城市站的气温还会比郊区站高1℃左右。研究发现,全国平均夜间热浪强度每十年增加0.72℃,夜间热浪发生的时间也从原来的夏季提前和延长到了春秋两季。
但并不是中国所有地区的夜间热浪都在加剧。夜间热浪的空间格局与以往研究发现的白天和夜间热浪的平均空间格局一致,表明夜间热浪的强度、持续时间等与城市扩张率有着密切关系。就农村地区的数据来看,农村的夜间热浪强度上升不明显。从中国城市的空间分布来看,长三角、珠三角人口稠密城市群的夜间热浪增加趋势明显,西北和东北地区夜间热浪增加趋势较弱。
复合型热浪威力更大
夜间热浪的出现除了受全球气候变化的影响外,还与局地城市热岛有密切关系。当城市热岛效应与热浪叠加,将形成更加猛烈的大尺度热浪效应。城市土地利用扩张将导致地表蒸散发量降低,近地表风速减弱,引发更为强烈的城市热岛效应。当局地大城市的热岛效应与大尺度环流的热浪重合时,高温热浪将出现放大效果。
研究指出,快速城市化地区的热浪特征多于慢速城市化地区,快速城市化地区的城市热岛强度也更为密集。贾根锁表示,日益增多的夜间热浪极可能与纬度带及城市群的规模有很大关联。
裴琳介绍,热浪发生主要受大尺度环流条件异常影响,导致一段时间的高温天气,但城市的不断扩张,将使城郊气温差异现象更加明显。
白天热浪很强,人们期待傍晚会凉下来,但往往热浪一直持续到夜间。开空调降温、频繁冲凉降暑的需求也增多,这对人体健康、能源和水资源消耗是一种巨大挑战。
夜间最低气温的升高减少了人们在炎热夏季中“喘息”的机会,使得人的身体需要持续调节内部温度。此外,夜间的高温迫使人们增加使用制冷设备的频率,造成更多的能源消耗;农作物有可能受夜间高温影响而减产。复合型的夜间热浪与能源消耗产生的耦合变化,正在给自然与人类社会带来新的问题。