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        极端天气威胁大城市

        成都信息工程大学大气科学学院教授、博士生导师  王式功

        本报记者  高  阳

        全世界55%的人口都居住在城市,城市天气影响着近50亿人的生活,尽管每天都关注天气预报,可是很多人都觉得预报不准。美国一项新研究印证了这一感觉——在城市中,干旱、大风、降雨、冰雹等天气的作用程度都更加强劲,很多极端天气不仅来得快,持续的时间也更长。

        城市频遭极端天气威胁

        美国能源部太平洋西北国家实验室的新研究探索了城市发展对天气变化的影响,发现城市景观和气溶胶(悬浮在大气中的颗粒)加剧了恶劣天气,有可能使阵风更强、冰雹更大;还能更快地引发风暴,甚至把其拉向城市。

        2019年5月,美国休斯敦频繁遭遇雷暴、洪水袭击;同年6月,美国堪萨斯城遭遇特大风暴。美国国家海洋和大气管理局称,特别大的冰雹可能以每小时100英里的速度落下,仅冰雹一项就会给美国造成数十亿美元的损失。仅2020年,巴西出现罕见暴雨,造成2万人流离失所;西班牙遭遇风暴袭击,20万人电力中断;加拿大发生50年一遇特大雪风暴,市民饱受严寒之苦。据2020年《中国气候公报》统计,我国也饱受气象灾害威胁:全国共出现37次区域性暴雨过程,特别是长江流域暴雨洪涝灾害严重,出现了1998年以来最严重的汛情。数据显示,自1961年以来,我国小雨日数减少了13%,暴雨日数增加10%,大城市百年一遇小时降水量重现期显著缩短,如广州变为10年一遇,上海、深圳变为15年一遇。

        “这些都是气候不稳定性增强的严重后果。”成都信息工程大学大气科学学院教授王式功介绍,不难发现,城市地区的降水呈现减少趋势,极端强降水频率增加,城市内涝严重,高温热浪、雷电灾害、大风、降雪冰冻天气等,正在成为城市的主要威胁。由于我国城市化进程逐渐加快,城市集聚了大量的人员财产,一旦发生内涝灾害,电力、铁路、地铁、桥梁、隧道、高速公路等都会受到影响,无法正常使用,使城市灾害更为严重。

        祸根来自地面

        为什么极端天气紧紧盯住城市?王式功解释,人类活动造成的气候变化正在通过一种难以觉察的共振机制,屡屡扰乱大气流动模式。城市化带来的生产、生活活动集中化,使得气象灾害和大气环境污染造成的影响更为集中且严重。同时,也对大气结构和物理过程造成了明显影响。

        热岛效应加剧。城市化的直接结果是地表特性改变,从而导致地气交换过程改变,影响区域大气环境。因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素,城市体感温度和地表温度都会更高,城郊温差加大,使城市上空对流加剧,极端气象的可能性增加。

        地表更复杂。城市高楼大厦林立,建筑物之间容易形成“狭管效应”,造成局地风速增大;城区建设硬化地面增加、裸露土地面积增加,降水深入土壤的能力降低,使大量雨水汇集在低洼地带,如果城市排水系统不完善,就会导致城市内涝。另外,密集高耸的建筑会影响大气边界层的风向和风速变化,导致城区大气稳定的概率增加,不利于污染物的扩散和清除。

        气溶胶是帮凶。城市中的机动车辆、工业生产、大量人群活动,产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等。近地面被污染,气溶胶增加,极端天气可能性更强。以美国休斯顿城的降水为例,气溶胶对降水的促进作用比城市土地更大。随着混合相云的形成和对流的增强,大量的超细颗粒转变为云滴,增加了水汽转化为“水滴”的速率,进一步加强了风暴。

        城市绿化不足。植物通过蒸腾作用,不断地从环境中吸收热量,降低空气温度。城市地表裸露,绿地、水体等自然因素减少,使总体放热变多、吸热减少。

        城市设计要考虑防灾

        王式功表示,城市极端天气增加,时刻威胁着城市居民的健康和安全。例如,城市空气中的大量污染物会在热岛中心聚集,使该区域污染物浓度剧增,直接刺激人们的呼吸道黏膜,引起咳嗽、流涕等不适症状,甚至诱发呼吸系统疾病。城市高温热浪带来的热辐射会使人们烦躁不安、精神萎靡、失眠。低温、大风天气不仅消耗能源,还会增加高空坠物风险。

        王式功建议,城市规划应将气候适应策略考虑在内,以减少城市地区暴露在极端天气下的风险。

        控制城市规模和建筑物高度,控制城市人口密度、建筑物密度。建设若干条林荫大道,使其构成城区的带状绿色通道,逐步形成以绿色为隔离带的城区组团布局,减弱热岛效应。

        建立海绵城市,注重改善城市排水管道设计,加强地表渗水功能改造,以降低极端降水带来的风险。使用透水性强的新型柏油铺设公路,储存雨水,降低路面温度。

        增加绿化,保护并增大城区的绿地、水体面积,提高人工水蒸发补给,例如喷泉、喷雾、细水雾浇灌。研究表明,城市绿化覆盖率大于30%以上,热岛效应能得到明显削弱。

        重视城市通风廊道设计。在扩建新市区或改建旧城区时,应适当拓宽南北走向的街道,以加强城市通风,减小城市热岛强度。重工业污染场所等,安排在城市盛行风的下风向。

        王式功说,除了城市规划,节能减排也能帮城市“减负”:使用太阳能、电能等清洁能源,将民用煤改为液化气、天然气,绿色出行,少开私家车可减少热量释放。▲

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