今年夏天为什么这么热？| 图源：istockphoto,Irina Shatilova
今年的夏天热得不寻常。自6月中旬以来，我国各地区域性高温过程频发，影响范围广、持续时间长、极端性强。根据国家气候中心最新监测评估，从6月13日开始至今的全国区域性高温热浪事件综合强度目前已位列1961年以来第3强，仅次于2013年和2017年[1]。今年夏天为什么这么热？致命高温背后，城市该如何降温，人类又该如何适应？围绕上述问题，8月1日晚，《知识分子》直播间邀请到了气象学者、中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副主任魏科，城市生态学者、北京大学建筑与景观设计学院副院长李迪华，城市规划设计专家、世界资源研究所中国可持续城市项目主任刘岱宗，做了深入交流。
魏科：今年高温确实非常极端。除了我们中国，北美、西欧也非常热。如果是一个地区出现短时间内的极端高温事件，可以把它归为一种天气现象；但如果是全球反复出现这样的极端高温事件，就不得不说这是全球变暖的结果。最近这些年，尤其是2020年之后，我个人一直认为——我们可能已经进入了一个新的时代。早在2000年，诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑提过，我们现在正处于 “人类世”，即人类的活动已经超过了自然的活动。与 “人类世” 相对应，还有一个概念叫做 “气候危机”。2020年12月12日，联合国秘书长古特雷斯呼吁全球各个国家宣布进入 “气候危机” 状态。我个人认为，如果以该事件为起点的话，我们现在应该是处于 “气候危机” 纪元的第三年。过去这么多年里，我们一直在讨论一个概念 “气候临界点”，即过了这个点之后就回不去了，它包括格陵兰岛冰盖、南极冰盖、北方森林等等的变化 [2]。目前所有相关文章都在说，现在可能正在接近或者快要达到 “气候临界点”。从最近这两年极端的情况来看，我个人认为，我们已经翻越了 “气候临界点”。所以把这三个概念结合起来，我们处于 “人类世” 和 “气候危机” 状态，我们翻越了 “气候临界点”，这就是 “今年夏天为什么会这么热”，因为我们可能正处于一个全新的时代。图1 影响地球气候系统的九大关键临界点 | 图源[3]
《知识分子》：有不少学者认为，在地质历史时期出现过比当前更热的暖期，所以对目前的全球变暖，人类并不需要大惊小怪。业内如何看待这种观点？魏科：是的，气候是会变化的，在地球历史上，曾经发生过沧海桑田的气候变化。最冷的时候，全球整个被冰雪覆盖，我们称作为 “雪球地球” 或者 “冰雪地球”，当时即便海洋上都有数千米厚的冰盖。而最热的时候，全球温度要比现在高15到20度以上。所以，地球历史上确实有过更冷和更热的阶段，但是现在的气候变化跟以前的气候变化相比，是完全不同的，可以称为 “史无前例”。这是因为现在人类活动大量燃烧化石燃料排放温室气体。从过去的观测资料，尤其是最近这几十年，每年大气中二氧化碳增加量是一年2ppm以上，100年就会增加200多个ppm，增加速度在地球历史上几乎绝无仅有（可以对比在南极冰芯里得到的过去80万年的大气二氧化碳浓度）。图2 全球温度历史变化及最近增暖的原因，人类活动正在以过去2000年来前所未有的速率令全球增暖。左图：古气候记录重建的全球温度变化（实灰线，1-2000年）和直接观测的结果（实黑线，1850-2020年）。右图：过去170年全球表面温度的变化（黑线）与CMIP6气候模式的模拟结果 | 图源：文献[4]
我做一个比喻，以前的速度相当于人活100岁会死，但是现在的增加速度相当于人两周之内就要死。对于人百岁就会死亡这件事情，我们完全可以看得轻松一点。但是对于两周之内就死掉，大多数人怕是还得赶紧去医院看一看，甚至到马路边上赶紧找个算命的算一算，到底出啥事了。从人类文明的角度来看，全球经济、城市和人口的分布都在沿海低洼地带，无法应对气候变化带来的海平面上升与极端天气。现在跟以前不一样，以前地球上没有人，再怎么热，对整个生态系统的影响非常有限，但现在就不一样了，所以我认为现在是一个 “史无前例” 的气候变化。魏科：最近西欧多国突破40度的高温可以给我们一些警示。西欧这些城市通常7月温度最高，气候平均的最高温度大概是24度，相当于北京和上海5月的温度，是非常温和舒服的。西欧大多数城市的布局、设计、建筑风格，可能也都是基于这样一种气候构建的。但最近的这次热浪警示我们，我们未来的城市可能需要面对是40度的高温。西欧很多老房子是为保暖设计的，房屋特别厚、散热较差、空调装机率也很低。其他设施，比如英国地铁，有空调线路的比例大概只有40%。所以说，我们现在全球的城市，很有可能适应当地之前的气候，但是能不能适应未来的极端高温，可能需要打一个问号。《知识分子》：中国的高温天气与全球其他地区高温天气间是否存在关联？魏科：各个国家、各个地区的天气和气候之间其实都存在着相关性。我做一个比喻，在我们头顶，有一股绕全球一圈的西风，我们称之为 “西风急流”，它相当于天空中一条汹涌奔流的大河，但是河有时候会发生蜿蜒摆动。这种摆动像波浪一样，在波脊的地方就会出现高温，这可以解释一个地区和另外一个地区的高温之间的联系。当然这是从天气或季节平均的意义上来考虑。更值得注意的一点是，这条大河之所以能够发生这种蜿蜒扭曲，是跟全球变暖有关系的。因为这条蜿蜒大河的流动，跟南北之间的温度梯度有关系，极地和中低纬度之间的温度梯度越大，这条河就越稳定、越平直；反之就越容易发生扭动。全球变暖下，各个地区的增温幅度是不一样的，有一种现象叫做 “北极放大现象”，即北极地区的增温幅度是全球平均的三倍以上，这就减弱了南北的温度梯度，让这条河流变得不那么稳定，容易摆动起来，进而导致不同区域出现非常强的极端高温过程。《知识分子》：中国有一些城市在夏天被形象地称为 “火炉城市”，在城市中行走，就仿佛在 “蒸桑拿”。有一个可以同时考虑温度和湿度的指标叫做“湿球温度” [5]，能就这个指标给我们展开讲一讲吗？魏科：“湿球温度”跟我们正常的温度是有比较大差别的，因为它同时考虑到了湿度的变化。对于我们人体而言，如果外界比较干燥，哪怕外界温度超过人体的温度，也可以通过出汗把热量蒸发出去。但是，当外界环境湿度非常高，外界温度超过人体温度，我们的散热机制就会失调，容易引发夏天各种各样的疾病，包括热射病、中暑等等。李迪华：我想请魏老师科普一下，在手机APP上，经常同时会有一个 “体感温度”，“湿球温度” 跟 “体感温度” 有什么关系吗？ 魏科：“体感温度” 跟 “湿球温度” 有类似之处，都是一个比较综合的指标。但是 “体感温度” 除了要考虑湿度的变化，还要考虑风速、阳光照射等等，考虑更为综合一些。所以，一个地方有太阳照射和一个地方没有太阳照射，算出来的 “体感温度” 差别可能非常大。李迪华：谢谢。有了这些概念，肯定会给大家提供一个越来越接近人体感受的温度测量指标。可能对于绝大多数人，他们对热的感受不一定是温度，而是自己的感觉，也就是所谓的 “热舒适感”。同样的高气温，如果在新疆，我们并不一定会感觉到不舒适，如果到了杭州，可能就会感觉到非常不舒适。在有树荫的地方和阳光暴晒下，“热舒适感” 都是有差别的。《知识分子》：高温之下，我们的城市可以怎么办？城市该如何适应气候变化？李迪华：在目前高热的气候条件下，公众在不同城市对高温的感受其实是有差别的。在南方地区，尤其是长江三角洲、珠江三角洲，现在可能可以扩大到整个华北平原，公众感受到的热叫做 “无处可逃”，即在高热的气候条件下，城市和乡村的温差并不是很大，甚至白天和晚上的温差也不是很大，这是一类。对于这些地方，如果要去考虑适应，坦率说，人类可以做的不一定很多。第二类是盆地型城市。它们在历史上可能也很热，但至少昼夜温差还是比较大的。最近这些年，随着城市规模的扩大，很多盆地型城市甚至已经把整个盆地都占满了，整个盆地在白天就成了一个巨大的热源，再加上人类活动向大气中排放了大量的水蒸气，又使得城市大气的热容量大大增加。这些地方，在全球气候变暖带来的高热天气中，“热感受” 其实跟南方湿热地区情况相似，也是 “无处可逃”。第三类是西部干旱地区。这些地区空气非常干燥、湿度低、空气热容量小。一到太阳落山，空气就会迅速降温，产生局部的空气对流，在人体感觉上，可能会非常舒适。所以对于干旱地区，气候适应可能要解决的是遮阴的问题。我特别强调，遮阴不一定要靠种树，种树可能反而会有负面影响，未来更多应该考虑采取物理措施遮阴。比如，利用建筑或者临时的凉棚，它们遮阴的效果可能会比树冠更好一些。刘岱宗：IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）2021年发布报告称，过去10年，平均温度是过去12.5万年以来的最高 [4]。在气候变化领域，对全球平均温度的定义是地球表面的温度，即全球土壤加上海洋整体的温度进行平均。所以从这个角度来看，全球升温非常明确。而在这背后，我们要应对气候变化大概有两个方向，减缓和适应。气候减缓治本，气候适应治标。治本是减少排放温室气体，最终让地球降温；治标是问题我确实解决不了，采取防御性措施。《知识分子》：“城市热岛效应” 在当前夏季高温过程中扮演一个什么样的角色？李迪华：笼统来讲，“城市热岛效应” 会增强高温的热效应，导致城市的热舒适感下降。在干旱地区的城市，“城市热岛效应” 在一天24小时中，是可以得到缓解的。在盆地型城市，尤其是那种把整个盆地都已经建满了的城市，比如福州，还有处于湿热地区的城市，比如长江三角洲、杭嘉湖平原与珠江三角洲，“城市热岛效应” 在这种因为气候变化而产生的高温面前，可能已经不再算什么了。也就是说，高温高湿的气候条件导致无论城市还是乡村，都是一个连续的巨大热库。这个热库并不会因为昼夜变化、城乡差异，而明显影响人的热舒适。我判断，“城市热岛效应” 在湿热的气候条件下，可能已经变得不再重要。这个时候，可能宏观尺度的气候效应更重要一些，比如台风对天气的影响。《知识分子》：可以给我们讲一些城市适应方面的案例吗？刘岱宗：2020年，英国伦敦提出了一个很重要的韧性报告，韧性就是面临各种挑战之后如何快速恢复。其中，为应对高温，伦敦提出了一个方案，这个方案其实参考了巴黎一个叫做 “城市冷岛” 的规划。简单而言，每一位市民在夏天，只需要7分钟步行，就能立刻找到周边的公共避暑空间，包括城市公园、公共喷泉、公共图书馆等等。另一个例子来自于美国芝加哥，它去年开始推动了一个叫做 “野生一英里” 的城市整体改造项目，就是将城市湿地进行整体化改造化，核心是帮助芝加哥更加完善地构建应对高温的整体空间环境。美国纽约也有一个蛮有趣的计划叫做 “清凉屋顶”，就是给纽约的一些大楼屋顶刷反光的油漆，经评估，这样确实可以降低建筑物内的温度，最高可以降温30%左右，减少10~30%的空调开支。我最近还看到咱们北京二环以内的一些小平房，有一些房主自己就开始拿一些铝箔来包小平房屋顶的瓦片，在屋顶形成了一个简易的反光层。这种方式很便宜，产生的效益也不错。《知识分子》：近年来，中国很多城市建筑开始增设包括屋顶绿化在内的 “绿色生态” 调节，怎么看待这个问题？李迪华：其实我个人并不太认同在中国城市 “绿色生态” 这种气候调节方式。在普遍接受的知识体系里，城市绿地率越高，可能就具有更好的气候适应性。但其实在这种高温气候面前，绿地对于缓解城市高温的作用可以说非常有限，甚至可能还是不利的。这个时候，我们不去增加城市的湿度，而是想方设法为人提供遮阴的庇护，可能会更具有更好的气候适应效果。图3 2004至2020年北京市、上海市和深圳市公园个数、公园绿地面积占比以及人均绿地面积统计 | 数据来源：北京市和上海市数据来自国家统计局区域数据统计，深圳市数据来自深圳市城市管理和综合执法局 | 图源：文献[6]
上面刘老师举的那些例子，包括巴黎、伦敦，还有芝加哥，都非常好。但中国城市要借鉴这些例子，我个人认为要特别慎重。因为上述城市都有一个共同的气候特征，属于海洋性气候。这些城市全年空气的相对湿度在55%左右，极好实现了降雨和蒸发的平衡。尽管差不多每天都在降雨，空气相对湿度可能没有我们的城市高。我们主要属于大陆季风气候，一个很重要的特点就是雨热同季（夏季高温高湿），所以中国城市在探讨气候适应的过程中，应该去寻找适应自己气候特征的措施。我大概归纳了一下，首先是想方设法采取物理的遮阴措施，比如在特别高温的情况下，用物理措施而不是树冠对街道进行遮阴，因为树冠会向空气中输送水分，水分的增加会增大空气的热容量。还有一个非常重要的遮阴措施，就是建筑本身的遮阴，我们的城市应该向传统建筑学习，如尽可能在房屋街道设计的时候，保留 “骑楼街” 这样的遮风避雨建筑元素。图4 西班牙南部城市塞维利亚夏季白天遮荫凉棚，其降温效果非常好，在西班牙南部、意大利和南欧国家普遍使用，可在中国干旱、半干旱区城市推广 | 图源：李迪华/摄
此外，通风也是非常重要的一种气候适应的方式。比如江西，属于夏季高温高热，江西跟湖南传统民居的建筑形式相同，它的屋顶是用瓦，漏光、漏风，但是不漏雨。所以从瓦缝里面透过去，能看到外面在下雨，但是雨不会飘到屋里去。城市气候适应还有非常长的一条路要走，要考虑到城市的规划、建筑的布局与形式，也要考虑到我们每一个人生活方式的选择。图5 江西省乐安县流坑村保存完好的传统民居建筑，可以看到屋顶良好的通风效果 | 图源：李迪华/摄
刘岱宗：建筑能发挥很大的作用，除了遮阳设计以外，还包括建筑整体的形态设计、窗墙比例、如何引入自然通风，当然，建筑可能也需要一些植被。我国跨越几个气候带，不同地区可以采取不同的适应性措施。我们最近在北京东四的一个社区做过一些问卷调查，调查中有很多住户月收入较低，加装了空调但会舍不得开。这提示我们，供冷政策可能需要考虑如何能够支持这些相对脆弱的家庭。业内也有讨论补助。但是，需要空调补贴的低收入群体比较难识别；另外，这种补贴也不具备持续性。所以，一种更好使用公共财政预算的方法可能是帮助做一些建筑物整体的适应性改造，如不妨在老旧小区的改造计划里更多融入气候适应性的措施，包括对暴雨、高温的适应。李迪华：刘老师调查的区域可能还是属于老旧小区，人口的老龄化程度是非常高的，这与我们在海淀做的调查非常相似。实际上，现在通过装空调来适应高温，不仅会增加我们城市总的热释放，对老年人的身体健康也是不利的，它会降低老年人对于温度的适应、减少他们的户外活动。我们需要采取适合自己的综合措施来应对高温，而不是一热就立刻开空调，这是非常糟糕的。气候应对是系统性的社会转型，不是一项技术、一个规划就能解决
《知识分子》：夏天高温过程持续，很多市民开展水上活动解暑降温，在一些社交平台上，以 “桨板”、“皮划艇” 为关键词的推文达到了上万条。如何看待高温天气下城市水上运动的兴起？刘岱宗：首先，水上运动的兴起有一个非常显著的变化，不是在营业性的场馆、室内游泳池，而是进入了公共活动的空间。这背后特别值得高兴的一点是，我们对城市河流水体的污染治理卓有成效。第二，这也代表了一个全球趋势。疫情期间，大家都在家里憋坏了，这也是全球公共活动的复兴，大家都愿意出来社交了。第三，当然也有疫情的原因，但城市给市民准备的公共空间，特别是与降温、亲水相关的公共活动空间是不足的，或者说城市的管理能力偏弱，没有办法适应公众日益高涨的生活、文化需求。气候变化带来了居民公共活动方式的变化，这一点未来需要更多思考。图6 桨板、皮划艇等水上运动成暑期健身“新宠” | 图源：央视财经频道《经济信息联播》
李迪华：最近朋友圈里各种水上活动，包括我的好多学生都买了皮划艇之类的，到处找水面玩。但是我想特别提醒，要避免阳光直射，尤其是在一天中温度最高的正午进行水上活动，或者去室外冲凉，这是非常危险的。水边通常高湿，热的扩散会非常慢。你呆在水里可能是凉快的，但离开水后，因为温度和相对湿度都很高，身体的热排放就会非常困难，可能导致中暑，甚至有生命危险。小时候我在湖南农村生活，有非常清晰的记忆。南方水塘多是“锅底形”，中间深四周浅，很容易出现危险。一般大人不让我们去游泳，尤其绝不允许中午去游泳。我记得很清楚，有小伙伴中午去游泳中暑死亡的，一定要非常慎重。同样道理，城市人工洒水降温，应该选在傍晚或清晨，不应该在白天，尤其正午应该想方设法降低空气湿度。《知识分子》：面对所谓的 “高温新常态”，我们可以想象的未来城市是怎样的？ 魏科：我自己是一个科幻爱好者，我想象未来的城市应该是具有科幻色彩的。但在应对高温上，我们可以跟古人学习，我老家是在陕西，有很多窑洞，窑洞上的土特别厚，所以隔热效果非常好。夏天里面经常非常冷，冬天反倒比较暖和，冬暖夏凉。另外，在空调发明之前，我们是怎么过夏天的？我们会在冬天，把河流里的冰全都弄到一个冰库里，等到夏天再把冰拿出来使用，把冬天的冷留到夏天，把夏天的热转移给冬天，像南水北调一样，也许未来我们可以考虑季节的热量调动和平衡。现在一热，大家就开空调，空调越开，排放的二氧化碳越多，导致世界越来越热，这是一种恶性循环，不具有可持续性。为了应对气候变化，我们真的需要一些更不一样的措施。此外，也许未来我们的城市可以是一个地下城市，把地面留给生态系统，如广州的天河地下商场，很多人逛过感觉也还不错。李迪华：我自己作为一个城市规划研究者，面对更多的还是真实生活世界。我想说的是，每一个人，无论在工作还是生活的每一个细节上，都应该想一下 “我采取哪种方式会降低二氧化碳的排放”。图7 累积二氧化碳排放和全球温升间呈准线性关系。上图: 历史资料（细黑线）显示从1850-2019年观测的全球平均表面温度和历史累积二氧化碳排放的关系。下图：历史和不同排放情景下预估的累积二氧化碳量（单位：Gt CO2）| 图源：文献[4]
而对于湿热尤其是夏季的湿热来说，我们一定要认识到，较之二氧化碳，水蒸气是影响热舒适性更重要的一个因素，也是对我们的生命有更强影响的一个环境因素。在高温天气下，想方设法降低空气中的湿度，是能够提高热舒适性、保护我们生命的。有朋友说，持续高温下，我们要增加城市绿地、增加行道树、增加城市中的水面、向街道上洒水，但非常不幸的是，这些措施在正常的情况下都是有效的，但在应对高温高湿的环境条件下，它可能不但不是有益的，还可能有害。我们还是要想方设法利用适应性技术去帮助我们的城市降温、保护我们的生态。刘岱宗：“高温新常态” 对我来说是一个系统性的、全社会的转型工作，它并不是靠某一项技术或者某一个规划设计就能够解决的，它应该包括技术的解决方案、治理的解决方案、规划的、设计的，甚至包括经济的、金融的手段，以及很重要一点——公民意识的觉醒，所以我们也要与市民更多的沟通交流，让他们参与进来，我相信才能真正应对气候问题。
参考文献：（上下滑动可浏览）
1.今夏以来我国区域性高温热浪事件综合强度已居历史第3！国家气候中心，2022. 08. 03，https://mp.weixin.qq.com/s/2jPjNxC95A_5ZJWlYWG82Q
2.大西洋洋流“千年来最弱”，影响几何？| 世界地球日，知识分子，2022. 04. 22，https://mp.weixin.qq.com/s/O2kVR5896YTVDUFojonifQ
3.Lenton, T. M., et al., 2019, Climate tipping points — too risky to bet against: Nature, v. 575, p. 592-595.
4.IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press
5.东京奥运遭遇高温，热浪频发带给人类的影响有多大？，知识分子，2021. 08. 09，https://mp.weixin.qq.com/s/xHTwl4cruR_AmpbW1p6rWg
6.北上广深的公共体育设施资源知多少？｜数据，知识分子，2022. 03. 07，https://mp.weixin.qq.com/s/6tARCLbvLYR76PadWDPBzQ
