城市网格加剧城市热岛效应 - 彭博社

休斯顿市中心的建筑反射着落日的光辉。迈克·布莱克 JM/路透社1995年，芝加哥经历了一场无法忍受的热浪，气温超过100华氏度，估计造成739人死亡。这种极端高温部分是城市热岛效应的结果，使市中心地区明显比周围的郊区和农村地区更热。晚上这种差异更加明显：即使气温下降，白天被沥青和密集建筑吸收的热量释放，可能使某些城市的市中心地区温度高出20华氏度。

彭博社城市实验室伦敦奥运遗产如何重塑被遗忘的东区香港旧机场成为城市房地产痛苦的象征来自过去的响亮警告：与汽车共存古根海姆在沙漠中崛起，阿布扎比变身为外籍人士中心到现在，科学家们知道建筑的密度、这些建筑对光的吸收以及城市中相对缺乏植被是城市热岛效应的主要原因。这就是为什么像芝加哥这样的城市希望通过 绿色屋顶和反射性建筑材料，或者通过种植更多树木和禁止汽车来寻找缓解。在更激进的举措中，洛杉矶甚至开始将道路涂成白色，作为市长埃里克·加塞提努力在未来20年内将城市温度降低不到2华氏度的一部分。

然而，麻省理工学院混凝土可持续性中心的高级研究科学家罗兰·佩伦克（Roland Pellenq）想知道城市区域的实际布局对城市热岛效应的强度贡献有多大。为了找到答案，佩伦克和他的团队转向了物理学。

在上个月发表在 期刊 物理评论快报 中的一篇论文中，他和他的团队得出结论，城市的“纹理”有很大影响。网格状的布局可能使城市比附近的郊区和乡村温暖得多。

这一切始于佩伦克在喝咖啡时，从查尔斯河对岸观察波士顿的天际线。对他来说，这些建筑物像是堆积在表面上的水分子。因此，他想，“我们为什么不计算一下[建筑物]的相对位置，看看是否会出现某种秩序的模式？”佩伦克告诉CityLab。确实，像波士顿和洛杉矶这样的城市的指纹 反映了液体和玻璃的无序原子结构，而像芝加哥和纽约市这样的城市，其街道和大道相互垂直，展现出更有序的晶体结构。

一些城市具有更“液态”的布局，而其他城市则更具晶体结构。罗兰·佩伦克提供佩伦克的团队计算了14个美国城市的城市区域与其郊区或农村区域之间的温度差异，使用了来自国家海洋和大气管理局的多年数据。为了找出纹理与温度之间的关联，他们首先量化了每个城市城市布局的“局部秩序”，利用谷歌地图分析建筑物在气象站三英里半径内的组织方式。

然后，他们调整了物理学家用来测量凝聚材料中原子相互作用的公式，为每个城市分配了一个介于0和1之间的分数，0表示建筑物松散排列且随机组织的液态布局，1则表示完美有序的结构。（大多数城市的分数在0.5到0.9之间。）

研究人员得出结论，城市越紧凑，城市热岛效应就越强——这并不令人惊讶。“热问题实际上是建筑物之间的短程相互作用，”佩伦克说。“基本上，一栋建筑的表面正在向下一栋[建筑]辐射热量。”这种能量往往会在这些建筑之间形成所谓的热峡谷。

“热问题实际上是建筑物之间的短程相互作用，”佩伦克说。更令人惊讶的是，他们发现具有更严格网格状街道模式（即更高局部秩序）的城市，城市与农村区域之间的温度差异往往更大。这与空气流动有关，佩伦克说。在无序的城市中，空气往往均匀流动，几乎没有中断。但像芝加哥这样的垂直街道常常通过干扰空气流动来捕获热量。

随着现有城市的扩展和新城市的出现，特别是在亚洲和非洲，佩伦克表示，这一发现应该纳入规划中。寒冷地区的城市区设计师可能希望考虑采用网格状的布局以保持热量，而温暖地区的设计师则可能考虑在布局中引入某种形式的无序。

这样的前瞻性思维可以在财务支出和气候变化方面随着时间的推移产生重大影响。考虑到大约美国90%的家庭都有空调，甚至在夏季高峰之前就已开启。随着全球变暖，中国和印度等国越来越像美国一样沉迷于人工制冷。一项研究估计到到2030年，全球将增加7亿台空调，这将导致巨大的能源成本和消耗——更不用说碳排放的显著增加。但除此之外，佩伦克指出，城市的设计可能意味着生与死，因为气候变化加剧了未来更多的致命热浪。

城市热岛效应当然是复杂的，仍需更多研究来完善佩伦克的分析。他希望研究城市中的气流以及这如何影响他的模型，并希望将研究扩展到三英里半径之外。但正如城市已经展示的那样，建筑、材料科学和自然景观各自在抑制城市热岛效应中发挥着自己的作用。因此，所有因素都必须考虑在内。

“这不是一个[因素]或另一个，”佩伦克说。“这可能是一个和另一个。”