小心！夜幕降临后有“高温刺客”出没
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当夜幕降临，人们结束一天的工作，只想让舒服的晚风吹散一身疲惫。殊不知，城市里的“杀手”，正在悄无声息地靠近。密集的高楼大厦，黝黑的沥青铺路，是Ta强大的能量来源。
图1 夜幕降临的城市景象
（图片来源：贾根锁拍摄）
每到夏季，一次次高温预警让我们关注到白天热浪的存在。然而，夜间热浪也在日渐加剧。夜晚没有大太阳怎么会有热浪？它的高温来自哪里，又是如何影响我们的生活？今天，我们来一睹这一“杀手”的真面容。
没太阳也有热浪？确实有！还很狡猾
夜间热浪顾名思义就是在夜间发生的高温热浪，即夜间温度持续偏高。虽然其看似莫名其妙，但武力值和破坏值却不容忽视。TA擅长用夜晚的漆黑来迷惑人们，使人们对其掉以轻心，随即释放大量热量。
图2 夜间热浪角色卡信息
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什么是高温热浪？
我国一般把日最高气温达到或超过35℃称为高温，连续数天（3天以上）的高温天气过程称之为高温热浪 [1]。世界气象组织(WMO, World Meteorological Organization)建议高温热浪的标准为日最高气温高于32℃，且持续3天以上。但是，这些标准也都有待完善。
首先，热浪的定义是需要考虑人体的感知情况。在同样温度下，当北方小伙伴可以开开心心打伞出门玩耍时，处于湿度大的南方小伙伴却仿佛置身于桑拿房，闷到窒息。于是加以湿度判别，则可以分为干热型和湿热型。
其次，热浪的定义需要细化，白天和夜晚的热浪是不一致的。可能只有白天很热，或者只有夜晚很热，或者可能一整天都特别热。白天本身就比夜晚的平均温度高，所以通常需要用日最高温来定义白天的极端高温，用日最低温来定义夜间的极端高温。
夜晚没有太阳，何谈热量？夜间热浪是哪来的呢？
白天不仅不懂夜的黑，白天还不懂夜的热。白天和夜间极端高温二者的关系既不一致也不互斥，造成白天和夜间高温的物理机制与陆气相互作用和气象条件有关 [2]。
通常我们认为，日落后气温就会自然降低，但实际白天累积的能量在夜间才开始慢慢释放。白天在大气边界层（地表向上1-2km的大气层，是地表向上与大气直接作用的关键气层）内积累的热量, 可以保存至夜间, 所以白天高温可以持续至夜间。
图 3城市热岛效应示意图
（图片来源：Gosmartbricks官网https://gosmartbricks.com/urban-heat-island/作者汉化）
相比于有较多植被的乡村，城市里存在着热岛效应。城市下垫面如混凝土和沥青，由于它们的比热容较小（意味着吸收相同热量时，温度升得更高），在白天迅速升温并存储热量，待晚上以长波辐射的形式慢慢释放。在夜间，城市内部持续高温的时间会更长，温度下降缓慢。若是在湿润的气象条件下, 夜间有云层，像大棚的保暖罩一般盖着，较强的向下长波辐射也能造成夜间温度较高。
其实，夜间热浪对人类社会的影响也不容小觑，因为夜间温度升高会降低人们的降温能力，阻止人体从白天的高温暴露中恢复，从而增加中暑、心血管疾病和死亡的风险。尤其对于没有安装空调习惯的欧洲国家，近几年来更是处于水深火热之中。但是，目前很多关于高温热浪的预警系统中，各项措施往往仅考虑了白天的情况，而忽略了夜间。这就是夜间热浪的“狡猾”之处啊！
夜间热浪在我国的“势力范围”越来越大……
的确，夜间热浪并非等闲之辈，近几十年来在中国大肆扩张“势力范围”。让我们看看专业团队所呈现的证据。
中国科学院大气物理研究所贾根锁研究员团队利用气象台站观测数据与遥感不透水面数据，对1980—2017年中国区域夜间热浪的时空变化特征进行了评估 [3]。这里，夜间热浪事件的定义是每日最低气温至少连续 3 天超过其相应历史第 90 个百分点阈值的时期，重点关注以下四个热浪指数：
夜间热浪事件次数，全年发生夜间热浪事件的次数。夜间热浪强度，高于历史 90% 阈值时的温度异常，用于评估热浪强度。夜间热浪持续时长，温度异常超过阈值后一直持续的时间长度。夜间热浪发生日期，一年中第一次夜间热浪事件的发生日期。
研究揭示，全国所有站点平均夜间热浪事件次数以每十年0.31 次的速度增加，全国平均夜间热浪事件的强度则以每十年 0.72°C的速度增大，夜间热浪持续时长以每十年1天的速度在延长，且这种持续时长增加主要位于华东和华南的城市群。在一年中开始发生的日期则时以每十年15.8天的速度在提前，很好对应了春季夜间热浪数量的增加了。
图 4：1980-2017年中国夜间热浪事件次数的时间序列及趋势
（图片来源：Shi, Z. et al., 2021）
简而言之，就是：夜间热浪在中国发生频率增加，强度增强，持续时长更长，发生日期提前。进一步分析得知，虽然城乡普遍都出现夜间热浪增强的现象，但城乡之间夜间热浪特征的变化趋势还是存在空间差异的。
中国东部城市地区夜间热浪强度、频率和持续时间增加较多，夜间热浪发生日期提前。总体而言，快速城市化地区夜间热浪强度、次数和持续时长的增加幅度较大，城市群地区的城市化对夜间热浪的影响普遍高于全国平均水平。例如，城市化对长三角城市群日最低气温上升趋势的贡献率约为30% [4](Yang et al., 2017)。在华南地区，福建省城镇化对热浪发生频率的贡献率约为50% [5](Lin et al., 2018)。
而中国西北和东北地区夜间热浪的城乡差异较小，城市地区夜间热浪持续时间的增加反而小于农村地区，表明城市化对该地区夜间热浪的负反馈作用。其实这是另一个现象，在干旱和半干旱气候区城市化的这些负反馈作用被确定为城市冷岛，降低了城市地区的热浪强度和持续时长 [6] [7]（Peng, et al., 2011; Zhou et al., 2014）。因为在中国西北部，农村站一般分布在干旱地区，而城市站主要位于绿洲地区，城市灌溉绿地就可能诱发城市冷岛效应。这也反映了不同环境背景下的城市类型和城市化程度，所带来的效应是有所不同的，对待不同区域的城市化和热浪间的关系还是要区分认识和讨论的。
城市的夜晚，到底是怎么热起来？
考虑普遍的情况，城市化会加剧夜间热浪。那么具体来讲，城市化程度的提高是如何加强夜间热浪的呢？
主要原因是两点：
（1）城市化导致蒸发量减少和风力减弱，加强了热岛效应。城市的快速发展会增加不透水表面覆盖率，减少渗透和地下水补给，并减少植被的蒸腾作用。城市不透水面积与高层建筑的扩张增加了地表粗糙度，加剧了摩擦阻力并降低了地表风速，从而减少了来自周边农村地区的较冷空气平流的冷却。增加的蓄热则加剧了夜间城市热岛强度。
（2）除了减少蒸发和风外，城市（黝黑道路）比农村（绿色植物）更低的反照率增加了白天的热量储存并增强了夜间的长波热量释放。除了城市化率之外，城市形态（例如，绿地容积率、天空景观、建筑密度等）在影响城市热岛方面也起着重要作用。
总的来说，不同发展程度的城市化对夜间热浪的贡献不同。城市的发展程度越高，下垫面铺路越多，渗水能力越差，对应着不透水表面积越大，地表蒸发减少却又吸热增多，最终则不断地使城市热起来。
图5 乡村与城市地表特征及能量收支的区别
（图片来源：https://www.ecori.org/green-tip/2019/8/9/cool-ideas-for-reducing-urban-heat-island-effect作者汉化）
应对夜间热浪，人们能做些什么呢？
在生活中，如何应对夜间热浪呢？夜间高温对人体的影响很大程度体现在睡眠上，高温下人体难以入眠，可以采用提前开风扇或空调以降低室温，使用透气的竹制床上用品等等。在日夜兼热的情况下，更要注意避免终日待在空调房导致缺氧引起头疼等“空调病”。同时，饮食上可以清淡些，睡前避免吃大餐，因为消化食物的过程也会引起体温升高。
除此，还可以从根源上考虑如何缓解夜间热浪。比如，在城市建设规划中，对于铺路和建筑材料的选取，房屋颜色的选择，楼栋间的间隔和通风等等的考虑。再者，提高对夜间热浪的关注和警惕，可以借鉴对白天高温热浪的定义方式同样制定夜间热浪的标准和预警标志，加大宣传，让大众对这个隐藏的“杀手”有所认识有所防范，让我们更好地应对“炎炎夏夜”。
参考文献：
[1] 中国气象局科普动态：【高温科普五】什么是高温热浪？http://www.cma.gov.cn/2011qxfw/2011qqxkp/2011qkpdt/201110/t20111026_124192.html
[2] 安宁,左志燕.1961～2017年中国地区热浪的结构变化[J].中国科学:地球科学,2021,51(08):1214-1226.
[3] Shi, Z., Xu, X., & Jia, G. (2021). Urbanization magnified nighttime heat waves in China. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL093603. https://doi.org/10.1029/2021GL093603
[4] Yang, X., Leung, L. R., Zhao, N., Zhao, C., Qian, Y., Hu, K., et al. (2017). Contribution of urbanization to the increase of extreme heat events in an urban agglomeration in east China. Geophysical Research Letters, 44, 6940–6950. https://doi.org/10.1002/2017GL074084
[5] Lin, L., Ge, E., Liu, X., Liao, W., & Luo, M. (2018). Urbanization effects on heat waves in Fujian Province, Southeast China. Atmospheric Research, 210, 123–132. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2018.04.011
[6] Peng, S., Piao, S., Ciais, P., Friedlingstein, P., Ottle, C., Bréon, F.-M., et al. (2011). Surface urban Heat Island across 419 global big cities. Environmental Science & Technology, 46(2), 696–703. https://doi.org/10.1021/es2030438
[7] Zhou, D., Zhao, S., Liu, S., Zhang, L., & Zhu, C. (2014). Surface urban heat island in China's 32 major cities: Spatial patterns and drivers. Remote Sensing of Environment, 152, 51–61. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.05.017
作者单位：中国科学院大气物理研究所
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