气温升高正在威胁着城市地区。为了避免极端天气的到来，很多城市在种植树木、建造公园的同时，也把注意力放在了屋顶上，包括建造绿色屋顶、将深色屋顶涂成浅色，乃至更激进的举措在被考虑，以求使未来10～20年内的城市变暖速率明显放缓。
加拿大多伦多绿色屋顶创新技术实验室（GRIT Lab），研究人员在屋顶上试验不同植被的降温效果
如果从卫星图片上观察西班牙东南部的阿尔梅里亚省，你会发现有一条闪烁着光点的“海岸线”――一排排温室大棚屋顶在反射着太阳的照射。从上世纪70年代起，当地农民在扩大温室种植规模的同时，为了降低温室内的温度，他们把屋顶用熟石灰涂成白色，种植西红柿、辣椒和西瓜等果蔬。
30多年来，周边地区温度上升了1°C，而温室内的平均温度却下降了0.7°C。
这样的效果是世界很多城市梦寐以求的。在未来的几十年，全球变暖或将重创大城市――城市中的建筑物和路面容易吸收热量，提高当地气温，这种现象被称为“城市热岛效应”。因此，城市更容易遭到极端炎热天气的侵袭。纽约哥伦比亚大学的健康专家金·诺尔顿（Kim Knowlton）表示：“30年来，美国因高温引发的死亡人数超过其他类型极端天气造成的死亡人数。这个问题现在依然没有解决。”
为了避免极端天气的到来，很多城市在种植树木、建造公园的同时，也把注意力放在了屋顶上――这些大面积的闲置空间会吸收来自太阳的热量。2009年，加拿大多伦多市成为北美洲第一个采用绿色屋顶政策的城市：要求超过一定规模的新建筑物必须在屋顶种植植物。美国加利福尼亚州洛杉矶市则在2014年规定，新建和翻修的房屋都要安装降温屋顶（用浅色材料反射阳光）。今年3月，法国通过一项法律，要求商业区新建房屋的屋顶上必须有一定面积种植植物或安装太阳能电池。
然而，推行这些降温措施是否太过匆忙，也并没有得到科学的验证。虽然绿色屋顶能大幅度降低楼顶的温度，但并不能对地面温度产生什么影响，还可能引发副作用，比如减少一些地区的降雨量。亚利桑那州立大学的可持续发展研究学者马太·杰奥尔基斯库（Matei Georgescu）说：“有一种观念觉得，人们已经想出了降温的方法（一种通用的高温应对方案），但事实并非如此。”
最重要的是，尚不清楚这些有限的降温措施是否会对气温和市民健康带来明显的转变，以及城市是否要加大力度以此产生降温效果？“如果仅仅只是把市政厅和学校的屋顶改造成绿色屋顶，是不会有什么大改变的。”亚特兰大佐治亚理工学院的小布赖恩·斯通（Brian Stone Jr）指出。
城市酷暑
2003年8月，前所未有的热浪席卷西欧长达10天，打破了5个世纪以来的气象纪录。巴黎白天的气温高达40°C，晚上也是酷热难耐。8月底，全欧洲死于脱水、高热症、中暑和呼吸问题的人数超过7万人，很多死亡案例发生在巴黎和莫斯科周边的城市化地区。
这仅仅只是开始。区域气候模型显示，到2050年，类似2003年8月这种持续一个星期以上的高温天气还会出现：东欧每10年一次，西欧每15年一次。在全球范围内，热浪的次数、持续时间和频率预计都会增加。“这是为数不多的所有模型一致预言的极端天气，”普林斯顿大学的气候分析员李丹（音译）说。
当气温上升时，现有城市的建筑模式将会带来严重的后果：深色屋顶、马路和其他建筑材料会吸收太阳中的短波辐射，然后再以长波能量的方式释放出来，致使周围环境升温。空调更是火上浇油，它把建筑物和汽车内的热量排到外面，进一步抬升了城市温度。
如果不加干预，热岛效应会越来越严重：到2050年，美国城市地表面积将扩大1/3，全球人口将达96亿，其中2/3的人生活在城市，远高于今天50％的比例。届时，城市会吸收更多热量，更多人要受到高温的影响。尽管危机迫在眉睫，但很少有城市出台应对热浪的方案。斯通说，在美国“大多数城市都忽略了气候问题。”
然而，洛杉矶市已经意识到这一点。自1878年以来，该市平均气温上升了2°C。到本世纪中叶，市区可能面临每年22天气温超过35°C的酷热天气（是长期平均值的4倍）。为了应对气候变暖，洛杉矶市计划在2017年前把1万个深色屋顶涂成浅色，同时进行街道绿化、提高路面阳光反射率，希望在2035年时降低城市热岛效应1.65°C。
伊利诺斯州的芝加哥市也在努力解决热岛效应问题。1995年，当时芝加哥市持续5天的高温造成了700余人死亡。从那以后，芝加哥市增加了降温屋顶、绿色屋顶和街道绿化，还把柏油运动场换成了草坪――该市出台的奖励机制促使509栋建筑物上修建了51.6万平方米的绿色屋顶。
多伦多市也不甘人后。该市要求，6层以上建筑物屋顶或者大于2 000平米的屋顶要有20～60%的植被覆盖率。自2010年以来，该市已增加了260块绿色屋顶，总面积达19.6万平米。
相比涂层等降温屋顶的改造，绿色屋顶的建造和维护费用比较高，当然也会带来一些好处，比如减缓雨水的倾泻，给授粉昆虫提供栖息地，美化城市等等。
绿色屋顶
在位于市中心的多伦多大学一栋建筑物的屋顶上，一群野蜂在花丛中飞舞着：由33块方形小花坛（底部衬有不同的植料）组成的屋顶花园，分别种植着牧草、鲜花和叶片能够储水的景天属植物――每个花坛拥有不同组合的植物、土壤和灌溉技术，而所有花坛都由270个测量气温、土壤温度、土壤湿度和雨水径流的传感器监控。这些花坛是多伦多绿色屋顶创新技术实验室（GRIT Lab）的一部分，而GRIT Lab是加拿大测试绿色屋顶性能和其他减缓气候变化策略的唯一机构。
相较于传统的沥青或砾石屋顶，绿色屋顶能反射更多阳光，并从植物和土壤的水分中获得大部分冷却能力。随着叶子和土壤中的水分蒸发，它将热量携带到大气中，并且使附近的气温降低，正如运动员在汗水蒸发时会凉快下来。绿色屋顶在炎热的夏日相当于一个40℃的冷却，同时还扮演着绝缘体的角色，并且能减少同制冷相关的能量消耗。
GRIT Lab屋顶上最凉爽的试验台由水灌溉，并且包含有机质土壤和厚厚的景天属植被层。它的邻居拥有一片生长在干旱箱子中的斑驳草甸草坪，而箱子中排列有被广泛用于绿色屋顶的多孔岩石介质。GRIT Lab主任利亚特·马尔戈利斯（Liat Margolis）介绍说，在屋顶表面，长有景天属植物的箱子比气温凉爽4℃，但稀疏生长着草甸草的箱子能比气温高14℃。马尔戈利斯同时表示，此类试验证明了找到正确组合的基质、植被和灌溉技术以对屋顶的温度产生影响是多么的困难。
即使用最好的绿色屋顶，也没人知道这种方法能在多大程度上使整个城市变得凉爽。仅有一些模拟实验在这一尺度上评估了绿色屋顶。一篇10年前为多伦多而写的报道显示，如果整个城市50平方公里的可用屋顶都被转变为绿色屋顶，那么周围的气温将降低0.5℃～2℃。不过，自相关条例生效起，增加的绿色屋顶面积不到多伦多可用屋顶空间的0.5%。
在巴尔的摩-华盛顿都市区，2014年的一项研究预计，要想在持续3天的高温中把最高温度降低0.5°C，90%的屋顶都得种上植物。“如果仅仅只是把市政厅和学校的屋顶改造成绿色屋顶，是不会有什么改变的。”
随着太阳落山后蒸发量的减少，晚上的绿色屋顶事实上并不凉爽，因为太阳下山后屋顶植物会释放出白天储藏的热量。“如果想通过绿色屋顶来减轻城市的暑热，白天是有些效果的，不过晚上温度可能会升高。”俄勒冈州波特兰州立大学的城市气候学家大卫·赛勒（David Sailor）表示。
绿色屋顶能否对行人起到降温效果同样是个未知数。一项模拟研究重复了2003年欧洲的高温天气，发现在荷兰的阿纳姆市中心，沿街屋顶上25%的植被覆盖率对街道上的气温没有任何影响，凉爽的空气在到达地面之前就已经被热浪卷走了。
对芝加哥市的观测同样也对绿色屋顶的效果提出了疑问。通过比较1995年到2009年的卫星图片，研究人员核对了一些地区的表面温度，这些地区的深色屋顶和路面都被换成了植物或明亮的颜色。
结果表明，绿色屋顶没有显著地改变气温（降温屋顶可以）――它们使城市的反射率增加了1.6%，相当于整个夏天6.5万台窗式空调满功率运转。同时，种植树木、把柏油路面换成草地比绿色屋顶更有效果。
负面影响
在阿尔梅里亚，每年夏天，农民用熟石灰把温室涂成白色，能反射掉35%的阳光，降温效果显著。而周边牧场只能反射15%的阳光，与大部分城市的反射率差不多。
加州马丁内斯气象公司Altostratus董事长、城市大气建模者海德尔·塔哈（Haider Taha）认为，模拟实验显示，把城市的路面与屋顶粉刷成白色，城市气温会显著降低。如果洛杉矶的反射率翻番，达到17%的平均值的话，一些地区可降温0.5°C，甚至能降温2°C。“根据模型预测，降温1摄氏度是完全可行的。”
不过塔哈指出，降温屋顶也有不利的影响，这取决于城市的地理位置。反射率太高，会减缓当地的海风、降低空气质量或使下风向地区变暖。“所有城市都有特定阕值，一旦超过，副作用就会出现。”
降温屋顶还会抑制降雨。在很多地区，白天地面变热导致潮湿空气上升，驱使云层形成和降雨。杰奥尔基斯库在一项建模研究中发现，如果降温屋顶被广泛用于从佛罗里达到美国东北部的城市地区，夏季日降水量到2100年会减少2～4毫米。
尽管有不确定性存在，但很多科学家认为，考虑到气候变化和城市扩张的速度，各城市在推行降温策略方面仍然进展得不够快。支持者表示，绿色屋顶和降温屋顶已经在一些地区发挥了作用，而细致的实施能改善两者的效率。哥伦比亚大学城市气候科学家斯图亚特·加芬（Stuart Gaffin）则对预测诸如减少云层覆盖和降水等不良负面效应的建模研究提出了警告，他表示，云层属于最复杂的建模对象，而城市因其产生的微粒已经增加了降水。
尽管各城市未来面临着所有同高温相关的风险，但只有少数城市将高温管理计划落实到位。斯通介绍说，肯塔基州的路易斯维尔是其中之一：它很快将成为美国首个制定城区炎热适应计划的大城市。这一行动是为现实所迫。在美国，路易斯维尔是拥有最快速变暖的城市热岛，而且那里的温度自1961年起攀升超过4℃。部分问题在于该城市每年因昆虫、冰雹和缺少管理而损失5.4万棵树木。
目前，斯通在收集大多数城市在采取降温措施前缺少的基线数据。他正在访遍路易斯维尔，测量林木覆盖率，发现热点地区并且确认居民最易遭受高温袭击的地区。下一步则是建立将降温屋顶、绿色屋顶、树木绿化和降温筑路材料结合起来的蓝图，而这会改变该城市处于危险中的大多数居民的命运。
如果路易斯维尔实施了斯通的策略，它或将成为揭示一个城市物理表面变化是如何改变城市热岛的试验场。同时，这个具有开创性的项目会为其他城市指明效仿的路径。“我们已经跨过非常敏感的门槛。”斯通表示，各城市将考虑更加激进的举措，力争使未来10～20年内的变暖速率明显放缓。
资料来源 Nature
责任编辑 则 鸣