城市的炎热时光:我们能冷却城市化对全球变暖的影响吗?

2022年7月13日

几百年来，我们都知道城市空间几乎总是比农村地区热。建筑、道路和其他人造结构通常比自然景观(如森林、田野和水体)吸收更多的太阳热量，而自然景观的反照率(表面反射阳光以使气候变冷或变暖的能力)更大。研究表明，地表反照率在调节全球温度方面起着重要作用。然而，确定过去和未来的城市化已经并将继续导致反照率引起的变暖一直具有挑战性。由密歇根州立大学(MSU)和斯坦福大学领导的突破性研究发表在杂志万博体育滚球电竞足球上自然通讯现在正帮助我们更好地了解这些在全球范围内的联系，以及通过更好的规划政策和新的建筑技术来调节和提高城市土地的反照率的必要性。

直到最近，人们更重视研究二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等温室气体的影响，而不是围绕反照率变化的问题。然而，城市化引起的土地覆盖和土地利用变化(LCLUC)一直是地球表面最前所未有的变化之一，特别是在最近几十年。利用一种由美国国家航空航天局(NASA)生产的基于卫星的地球观测传感器MODIS(中分辨率成像光谱仪)，以及过去和当前的土地变化土地利用数据，来自密歇根州州立大学和全球各地的一组研究人员已经估算了2001-2018年过去反照率诱导的气候影响，并正在估计2018-2050年和2018-2100年的这种变化。

“与温室气体不同，温室气体通过从地球大气中捕获热量来调节气候，表面反照率的变暖或变冷效应是太阳辐射反射回外太空的直接和瞬时变化，”解释说Jiquan陈，通讯作者，地理教授和主任景观生态学与生态系统科学实验室与全球变化与对地观测中心在密歇根州立大学。“自工业革命以来，全球土地利用的变化以越来越快的速度极大地重塑了我们的景观。因此，地球表面的反照率发生了变化，导致地球辐射平衡的改变，这是导致气候变化的部分原因。如果不采取缓解措施，这些变化将继续从根本上改变陆地表面的物理性质，进而改变地表能量平衡、水文循环和生物地球化学过程，引发一系列环境和气候后果。”

在题为“未来城市化导致的反照率变化导致全球变暖”的文章中，主要作者Zutao欧阳- MSU LEES实验室前成员指出，自2001年以来，2018年城市化导致的反照率相对于2001年下降，导致100年平均全球变暖0.00014°C。研究小组的研究结果表明，如果不采取一些缓解措施，该水平可能会在2050年显著增加到0.00107°C，到2100年显著增加到0.00152°C。

“我们的研究表明，最近的城市化几乎肯定导致了反照率引起的变暖，并可能继续加剧城市热岛现象，特别是我们估计，到2050年，预计68%的世界人口将居住在城市地区，”他说Pietro Sciusco他是CGCEO的博士候选人地理、环境与空间科学系“，在密歇根州立大学。“很明显，全球对调节和提高城市土地反照率的需求将越来越大，探索新的建筑方法和材料(包括凉爽的屋顶和反光路面)等机会是令人兴奋的，这些方法和材料可以帮助满足这一需求。

“日益增长的城市化导致了森林、湿地、大草原甚至农田等自然区域的丧失。虽然很难想象这些城市地区会恢复到这样的自然状态，但我们知道，我们可以实施许多创新技术来减少这些损失的负面影响。Peilei风扇中国城市规划研究院临时董事、中国城市与区域规划学院教授规划设计与建设学院“，在密歇根州立大学。“例如，绿色屋顶，或在防水系统上种植一层植被的屋顶，比传统屋顶材料具有更高的反照率。它们还提供了通过光合作用隔离二氧化碳的机会，这可以减少城市热岛的影响，同时提供其他生态系统服务。”

研究小组承认，需要进一步的研究来更仔细地研究复杂的生物地理和生化过程在一起时如何影响反照率。例如，城市化的增加会减少初级植物产量，导致土壤碳释放增加，水过滤减少，蒸发增加。土地覆盖和土地利用变化还会对积雪和云量产生影响，从而极大地影响反照率。

无论如何,夏延Lei她希望她的团队的工作将有助于为采用创新思想来帮助抵消温室气体排放的一些负面影响奠定基础。她说:“城市土地的反照率比自然土地的反照率更容易控制，这为我们提供了减轻变暖影响的机会。”“我们认为，增加城市地区的反照率可能与吸收大量二氧化碳具有相同的效果。”

欲了解更多，请访问https://www.nature.com/articles/s41467-022-31558-z．