香港大學(港大)研究團隊發現了一項在全球環境政策中極為關鍵卻常被忽視的權衡問題(trade-off):大規模的氣溶膠(aerosol)減排措施在改善空氣質素及公共衛生的同時,竟無意中加劇了潮濕氣候地區暖季的地表「城市熱島」(Urban Heat Island, UHI)效應。這項研究成果已於國際頂尖學術期刊《自然城市》(Nature Cities)發表,凸顯了在潮濕氣候、快速城市化地區,迫切需要制定兼顧空氣污染治理與城市防暑適應的綜合政策。
目前,許多國家正面臨城市熱島效應加劇與空氣污染的雙重危機。過去數十年,嚴格的排放控制成功減少了大氣中能反射陽光的氣溶膠,顯著改善了背景空氣質素。然而,這些淨化空氣措施對城市熱島所產生的連鎖反應,一直未獲充分探討。
透過大規模的全球氣候模擬,由港大社會科學學院地理系周宇宇教授及副校長(學術發展)、地理系與地球科學系全球可持續發展講座教授宮鵬教授領導的研究團隊證實,減少背景氣溶膠對城市熱島效應的影響,會因當地的水文氣候(hydroclimate)而產生巨大差異。當氣溶膠減少時,到達地表的太陽輻射會增加,導致城市和鄉村表面同時變暖。
在東亞、印度尼西亞等潮濕氣候地區,這現象造成了嚴重的失衡。由混凝土和柏油路等不透水表面主導的城市,其蒸發冷卻(evaporative cooling)散熱的能力十分有限;相反,周邊的鄉村地區卻能受惠於陽光、降雨和植被生長的增加,從而提升了自然散熱效果。因此,城市的升溫幅度遠超鄉村,令城市熱島效應進一步惡化。相反,在乾旱氣候區,由於鄉村缺乏水分和植被來散熱,其升溫速度會超越城市,從而減弱了城市熱島效應。
這項隱患在亞洲、非洲和南美洲等正經歷快速城市化的潮濕地區尤為迫切。中國在實施《大氣污染防治行動計劃》期間的觀測數據亦印證了這項發現,顯示嚴格的空氣污染控制措施伴隨著城市熱島強度的顯著上升。
主要研究成果及啟示:
- 水文氣候主導的差異化反應: 減少背景氣溶膠會加劇潮濕氣候區暖季的地表城市熱島效應,但會減弱乾旱地區的相關效應。
- 潮濕氣候的升溫機制: 城市不透水表面限制了散熱,而鄉村地區則透過增加的太陽輻射、降雨和植被生長增強了蒸散作用,導致城市升溫超越鄉村。
- 呼籲制定綜合政策: 研究團隊強調,這項發現並非否定控制排放以保障公共衛生的必要性,而是強烈呼籲各界在改善空氣質素的同時,必須主動採取具針對性的城市防暑降溫適應措施。
該研究成果已於國際頂尖期刊《自然城市》(Nature Cities)上發表。
論文連結:https://doi.org/10.1038/s44284-026-00463-7
關於研究團隊
本研究由周宇宇教授和宮鵬教授領銜。周宇宇教授:美國科學促進會(AAAS)會士、香港大學地理學系及氣候與碳中和研究院教授、可持續城市實驗室(SCL)總監。宮鵬教授:香港大學全球可持續發展講座教授、副校長(學術發展)。
合作團隊成員包括:香港大學地理學系博士後研究員Shu Liu博士;伊利諾伊大學厄巴納–香檳分校趙磊教授;都柏林大學Gerald Mills教授;太平洋西北國家實驗室Xinchang Li Cathy博士;香港大學地理學系張鴻生教授;耶魯大學Karen C. Seto教授。
本研究得到香港大學「港大百人計劃」學者基金、香港大學社會科學學院內部種子基金計劃,以及研究資助局策略主題研究資助(項目編號:STG2/P-705/24-R)的支持。
關於 SCL
可持續城市實驗室(SUSTAINABLE CITIES LAB, 簡稱 SCL)旨在利用地理空間與遙感大數據,以及結合遙感、地理資訊系統、區域與全球氣候模擬、綜合評估模型等先進跨學科方法,以深入理解環境變化問題,並為實現可持續環境探尋潛在的解決方案。SCL 實驗室的研究主要集中在以下六個方向:城市化製圖與模擬、城市環境變化、城市能源利用與排放、城市可持續發展、水-能源-糧食紐帶關係及氣候變化的影響、適應與脆弱性。
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