你知道吗，假设停车场使用浅色的材料，可以有助于减缓城市热岛效应。我校大气环境中心的一项最新研究，首次量化了不同因素对城市热岛效应的影响，认为城市的当地气候背景对于“热岛效应”的影响要大得多，打破了人们此前关于城市热岛效应的不少“定论”。
该研究成果发表在2014年7月10日最新一期的《Nature》杂志上，并被《Nature》杂志的“News & Views”栏目选为该期的亮点文章，同时引起了美国发行量最大的报纸《USA TODAY》和《Los Angeles Times》等海外媒体的高度关注。
对流效应对白天城市热岛的贡献最大
“城市热岛”效应是人为活动和城市发展所导致城市气温高于郊区的普遍现象，一直备受关注。通常认为由于城市植被覆盖减少，使得蒸散耗热减小是导致城市热岛效应的主要原因，人们也一直认为“热岛效应”的强度主要受城市结构控制，比如城市大小、建筑物高度、人口密度等。
我校大气环境中心首席科学家李旭辉教授带领其团队，利用地表温度及植被覆被的卫星遥感数据并结合气候模式对北美地区的65个城市进行了分析，首次量化了不同因素对城市热岛效应的影响。
研究表明，主导因素不是蒸发，而是城市改变了对流过程从地面向大气的热传输效率。在城市中除了对流效率和蒸发冷却的变化外，包括建筑物、人行道，以及其它建筑结构要比植被和土壤储存更多的热量;人类工业活动所产生的热量;以及城市地表反照率的变化（反照率是指入射的太阳辐射与地表面反射的太阳辐射的比例，例如，浅色停车场具有较大的反照率）等也是引起城市热岛的主要原因。
该研究的另一个重要结论是，储存在人造建筑内热量的释放对夜间城市热岛效应也有着重要的贡献。
湿润气候条件下局地增温更明显
湿润气候区城市热岛强度要大很多。研究表明，背景气候的影响非常大，在湿润的气候条件下，城市对流效率明显下降，造成局地增温。比如，同样的2个城市，一个建在半干旱气候区，另一个建在湿润气候区,它们的热岛强度非常不一样。在多雨潮湿的气候区，对流效应可能使城市白天的平均温度上升3ºC。
论文第一作者、大气环境中心博士研究生赵磊认为，地表粗糙度对城市热岛有重要影响。不同的地表类型，粗糙度不同，例如森林的粗糙度大于草地，更容易产生大气的湍流运动，有助于地表的热量向大气扩散，从而使地表气温下降。也就是说，如果城市的粗糙度小于郊区的粗糙度，就会出现较强的热岛效应。相反地，如果城市的粗糙度大于郊区的粗糙度，那么就会产生与热岛效应相反、城市温度低于郊区温度的“冷岛效应”。
赵磊解释说，湿润地区城郊植被多为树林，地表粗糙，对流散热效率高，相比之下，这些地区城市的对流效率下降了58%，造成热岛效应。在半干旱地区，植物多为低矮的草地, 而城市景观地表更为粗糙，对流散热效率更高，会抑制热岛效应，甚至造成“冷岛效应”。
提高城市反射率可缓解热岛效应
值得重视的是，随着全球变暖和城市化的加剧，热岛效应将直接侵害城市居民的健康。目前，地球上超过一半的人口居住在城市，世界卫生组织预计，到2050年，这一比例将达到70%。
李旭辉教授在城市热岛效应的研究中提到，在全球城市化日益加剧、全球气温不断升高的背景下，城市热岛会对人体健康产生深远的不良影响。他认为：“高湿的环境会加剧温度效应，这种气候条件和城市热岛之间的协同关系会强化湿润环境下热浪对人体健康的不良影响。因此从公共健康的角度来看，热岛效应值得被重点关注。”
对于如何缓解城市热岛效应，李旭辉教授建议在城市规划设计的过程中，选用反射率高的材料或进行建筑表面粉刷，使更多的太阳辐射被反射出城市空间，根据城市主导风向进行通风廊道的设计以提高对流效率等因素，进行城市合理布局。比如屋顶、路面、停车场等用浅色的材料，就可以有效减缓城市热岛效应。美国芝加哥市在规划中进行反照率管理，已经证实是一个可行的选择，有利于缓解城市热岛效应。经历了1995年的热浪后，芝加哥市制定建筑规范，以促进屋顶反射率的提高。从1995年至2009年，该市反照率增加了约0.02，有效地缓解了城市热岛效应。
卫星图像上地球的夜景 (图片来源：NASA)
美国芝加哥市地表反照率的变化(图片来源：Mackey, Lee and Smith (2012), Building and Environment)
2013年8月11日11时南京市地表温度分布（图片来源：大气环境中心）