當夜幕降臨，人們結束一天的工作，只想讓舒服的晚風吹散一身疲憊。殊不知，城市裏的「殺手」，正在悄無聲息地靠近。 密集的高樓大廈，黝黑的瀝青鋪路，是Ta強大的能量來源。
圖1 夜幕降臨的城市景象
（圖片來源：賈根鎖拍攝）
雖然快到秋季了，一次次高溫預警讓我們關註到白天熱浪的存在。然而，夜間熱浪也在日漸加劇。夜晚沒有大太陽怎麽會有熱浪？它的高溫來自哪裏，又是如何影響我們的生活？今天，我們來一睹這一「殺手」的真面容。
沒太陽也有熱浪？確實有！還很狡猾
夜間熱浪顧名思義就是在夜間發生的高溫熱浪，即夜間溫度持續偏高。雖然其看似莫名其妙，但武力值和破壞值卻不容忽視。TA擅長用夜晚的漆黑來迷惑人們，使人們對其掉以輕心，隨即釋放大量熱量。
圖2 夜間熱浪角色卡資訊
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什麽是高溫熱浪？
中國一般把日最高氣溫 達到或超過35℃稱為高溫，連續數天（3天以上）的高溫天氣過程稱之為高溫 熱浪 [1] 。 世界氣象組織(WMO, World Meteorological Organization)建議高溫熱浪的標準為日最高氣溫高於32℃，且持續3天以上。 但是，這些標準也都有待完善。
首先，熱浪的定義是需要考慮人體的感知情況。 在同樣溫度下，當北方小夥伴可以開開心心打傘出門玩耍時，處於濕度大的南方小夥伴卻仿佛置身於桑拿房，悶到窒息。於是加以濕度判別，則可以分為幹熱型和濕熱型。
其次，熱浪的定義需要細化，白天和夜晚的熱浪是不一致的。 可能只有白天很熱，或者只有夜晚很熱，或者可能一整天都特別熱。白天本身就比夜晚的平均溫度高，所以通常需要用 日最高溫 來定義 白天的極端高溫 ，用 日最低溫 來定義 夜間的極端高溫 。
夜晚沒有太陽，何談熱量？夜間熱浪是哪來的呢？
白天不僅不懂夜的黑，白天還不懂夜的熱。白天和夜間極端高溫二者的關系既不一致也不互斥，造成白天和夜間高溫的物理機制與陸氣交互作用和氣象條件有關[2] 。
通常我們認為，日落後氣溫就會自然降低，但實際白天累積的能量在夜間才開始慢慢釋放。白天在大氣邊界層（地表向上1-2km的大氣層，是地表向上與大氣直接作用的關鍵氣層）內積累的熱量, 可以保存至夜間, 所以白天高溫可以持續至夜間。
圖3 城市熱島效應示意圖
（圖片來源：Gosmatbricks，作者中文化）
相比於有較多植被的鄉村，城市裏存在著熱島效應。城市下墊面如混凝土和瀝青，由於它們的 比熱容較小（意味著吸收相同熱量時，溫度升得更高） ，在白天迅速升溫並儲存熱量，待晚上以長波放射線的形式慢慢釋放。在夜間，城市內部持續高溫的時間會更長，溫度下降緩慢。若是在濕潤的氣象條件下, 夜間有雲層，像大棚的保暖罩一般蓋著，較強的向下長波放射線也能造成夜間溫度較高。
其實，夜間熱浪對人類社會的影響也不容小覷，因為夜間溫度升高 會降低人們的降溫能力 ，阻止人體從白天的高溫暴露中恢復，從而增加中暑、心血管疾病和死亡的風險。尤其對於沒有安裝空調習慣的歐洲國家，近幾年來更是處於水深火熱之中。但是，目前很多關於高溫熱浪的預警系統中，各項措施往往僅考慮了白天的情況，而忽略了夜間。這就是夜間熱浪的「狡猾」之處啊！
夜間熱浪在中國的「勢力範圍」越來越大
的確，夜間熱浪並非等閑之輩，近幾十年來在中國大肆擴張「勢力範圍」。讓我們看看專業團隊所呈現的證據。
中國科學院大氣物理研究所賈根鎖研究員團隊 利用氣象台站觀測數據與遙感不透水面數據，對1980—2017年中國區域夜間熱浪的時空變化特征進行了評估[3] ， 重點關註以下四個 熱浪指數：
夜間熱浪事件次數 ，全年發生夜間熱浪事件的次數。 夜間熱浪強度 ，高於歷史 90%閾值時的溫度異常，用於評估熱浪強度。 夜間熱浪持續時長 ，溫度異常超過閾值後一直持續的時間長度。 夜間熱浪發生日期 ，一年中第一次夜間熱浪事件的發生日期。
研究揭示，全國所有站點平均夜間熱浪事件次數以 每十年0.31次 的速度增加，全國平均夜間熱浪事件的強度則以 每十年0.72°C 的速度增大，夜間熱浪持續時長以 每十年1天 的速度在延長，且這種持續時長增加主要位於華東和華南的城市群。在一年中開始發生的日期則時以 每十年15.8天 的速度在提前，很好對應了春季夜間熱浪數量的增加了。
圖4 1980-2017年中國夜間熱浪事件次數的時間序列及趨勢 （圖片來源： Shi, Z. et al., 2021）
簡而言之，就是：夜間熱浪在中國發生 頻率增加，強度增強，持續時長更長，發生日期提前。 進一步分析得知，雖然城鄉普遍都出現夜間熱浪增強的現象，但城鄉之間夜間熱浪特征的變化趨勢還是存在空間差異的。
中國東部城市地區夜間熱浪強度、頻率和持續時間增加較多，夜間熱浪發生日期提前。總體而言， 快速城市化地區夜間熱浪強度、次數和持續時長的增加振幅較大， 城市群地區的城市化對夜間熱浪的影響普遍高於全國平均水平。例如，城市化對長三角城市群日最低氣溫上升趨勢的貢獻率約為30%[4] (Yang et al., 2017)。在華南地區，福建省城鎮化對熱浪發生頻率的貢獻率約為50% [5] (Lin et al., 2018)。
而中國西北和東北地區夜間熱浪的城鄉差異較小，城市地區夜間熱浪持續時間的增加反而小於農村地區，表明城市化對該地區夜間熱浪的負反饋作用。 其實這是另一個現象，在幹旱和半幹旱氣候區城市化的這些負反饋作用被確定為 城市冷島 ，降低了城市地區的熱浪強度和持續時長[6][7] （Peng, et al., 2011; Zhou et al., 2014）。 因為在中國西北部，農村站一般分布在幹旱地區，而城市站主要位於綠洲地區，城市灌溉綠地就可能誘發城市冷島效應。 這也反映了不同環境背景下的城市型別和城市化程度，所帶來的效應是有所不同的，對待不同區域的城市化和熱浪間的關系還是要區分認識和討論的。
城市的夜晚，到底是怎麽熱起來？
考慮普遍的情況，城市化會加劇夜間熱浪。那麽具體來講，城市化程度的提高是如何加強夜間熱浪的呢？
主要原因是兩點：
（1）城市化導致 蒸發量減少和風力減弱 ，加強了熱島效應。城市的快速發展會增加不透水表面覆蓋率 ， 減少滲透和地下水補給 ，並減少植被的蒸散作用。城市不透水面積與高層建築的擴張 增加了地表粗糙度 ，加劇了摩擦阻力並降低了地表風速，從而減少了來自周邊農村地區的較冷空氣平流的冷卻。增加的蓄熱則加劇了夜間城市熱島強度。
（2）除了減少蒸發和風外，城市（黝黑道路）比農村（綠色植物） 更低的反照率 增加了白天的熱量儲存並增強了夜間的長波熱量釋放。除了城市化率之外， 城市形態 （例如，綠地容積率、天空景觀、建築密度等）在影響城市熱島方面也起著重要作用。
總的來說，不同發展程度的城市化對夜間熱浪的貢獻不同。城市的發展程度越高，下墊面鋪路越多，滲水能力越差，對應著不透水表面積越大，地表蒸發減少卻又吸熱增多，最終則不斷地使城市熱起來。
圖5 鄉村與城市地表特征及能量收支的區別
（圖片來源： https://www.ecori.org/green-tip/2019/8/9/cool-ideas-for-reducing-urban-heat-island-effect，作者中文化）
應對夜間熱浪，人們能做些什麽呢？
在生活中，如何應對夜間熱浪呢？夜間高溫對人體的影響很大程度體現在睡眠上，高溫下人體難以入眠，可以采用提前開風扇或空調以降低室溫，使用透氣的竹制床上用品等等。在日夜兼熱的情況下，更要註意避免終日待在空調房導致缺氧引起頭疼等「空調病」。同時，飲食上可以清淡些，睡前避免吃大餐，因為消化食物的過程也會引起體溫升高。
除此，還可以從根源上考慮如何緩解夜間熱浪。 比如，在城市建設規劃中，對於鋪路和建築材料的選取，房屋顏色的選擇，樓棟間的間隔和通風等等的考慮。再者，提高對夜間熱浪的關註和警惕， 可以借鑒對白天高溫熱浪的定義方式同樣制定夜間熱浪的標準和預警標誌， 加大宣傳，讓大眾對這個隱藏的「殺手」有所認識有所防範，讓我們更好地應對「炎炎夏夜」。
作者：許曉琪
作者單位：中國科學院大氣物理研究所
來源：科學大院
編輯：十一
