青藏高原：雪原还是热岛?

何编 魏科

热岛效应让城市“发烧”

19世纪，英国气候学家雷克·霍华德（Lake Howard）记录下“热岛效应”，即受城市化影响，城市中心靠近地面的大气温度高于郊区的现象。在近地面气温分布图上，可以看到郊区气温相对较低，而城市中心温度较高，就像一个岛屿突出在海面上，所以这种现象被形象地称为“城市热岛”。

热岛效应的成因，在于人类在建设城市的过程中，改变了大气下垫面（大气与地面、水面的分界面）的地表类型，将自然环境中原本的土壤、水面和植被等元素变成了人工建设的水泥房屋、工厂和道路等人工建筑。

与森林、草原、水面和土壤相比，我们用钢筋水泥建成的建筑吸热快、热容量小。在夏季，城市建筑的表面温度可达50～60℃，比郊区被草坪和树冠围绕的地区的温度高近一倍！这些高温物体形成强大的热源，烘烤着周围的大气，最终使得城市“高烧不退”。

热岛效应使城市仿佛被火炉笼罩

20世纪以来，随着全球城市化进程的加快，人类活动导致全球气温不断升高，城郊气温差异更加明显，这种城市热岛效应得到明显增强，已经成了城市生态环境的主要危害。

青藏高原好像“一把火”

但是，热岛效应并非大都市独有的“病症”，广袤辽阔、海拔为4000～5000米，处于高寒地区的青藏高原，也可成为整个大气环流中的“热岛”。西藏自治区省会拉萨，夏季最高温度都很少超过22℃，偌大的青藏高原上，“热岛”是怎么形成的呢？

其实这里存在着关于大气温度的误区：大气是否被地面加热，并不是由地表温度本身决定的，而是由地表和大气之间的温度差所决定的。海拔5000米地区的大气温度比海平面附近的温度要低超过30℃，当夏季海平面附近的大气温度接近30℃时，海拔5000米处大气的温度约为0℃。因此，青藏高原虽冷，但地面温度还是显著高于大气温度，从而产生对大气的加热作用。

城市热岛效应原理图（图片来源/德国气象局）

与城市中心的“热岛”相比，青藏高原的“热岛”规模宏大，总面积约为250万平方千米，直接加热海拔4000～5000米高度的大气，形成巨大的抬升加热。

拾升加热现象就像一个“气泵”（下图），将周围的大气和水汽源源不断地抽吸到高原附近，形成绕高原运动的气旋式低压环流;使水汽更容易抬升和凝结，形成云和降水。

因此，夏季的青藏高原作为巨大的热源，对整个亚洲夏季风的活动有着至关重要的影响。当高原热源异常时，通常会引起大范围的环流和降水异常，造成严重的自然灾害。

青藏高原“热岛效应”影响周围环流示意图（供图/何编魏科）

高原需要降降温

在全球变暖的背景下，青藏高原增暖明显，“热岛效应”也有所增强。这对亚洲地区，乃至全球的气候变化、自然环境和生态系统都有重要影响。例如，高原增暖后，其表面的积雪逐渐融化，融化的积雪使得地表径流增加，导致下游水位增高;另一方面，积雪融化后会使高原吸收更多的热量（积雪几乎可以反射绝大部分太阳辐射），进一步增强高原的“热岛效应”，形成恶性循环。

积雪融化將加剧高原热岛效应

屋顶绿化是缓解城市热岛效应的方法之

与此同时，高原的“气泵”（抬升加热现象）的抽吸作用也将增强，使得印度洋和中国南海的水汽更容易输送到中国南方地区，导致极端降水概率的增加。如果这种影响长期持续增强，必然导致整个亚洲的气候格局发生变化，进一步影响到植物、农作物等的生长，以及其他生物生活习性的变迁，使人类的生存环境进一步恶化。

亚洲地区夏季平均位温分布图（单位K黑色实线为海陆分布线和青藏高原3000米高度线）（供图/何编魏科）

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如何给青藏高原测“体温”

测量不同气压下大气的温度，难道要拿着温度计飞上天吗？不用这么麻烦。在气象学科中，科学家为了衡量和比较不同气压下的温度，制定了一个统一的物理量：位温。位温是一定高度的干空气块被压缩到标准气压（1000hPa）时所具有的温度。通过计算不同高度空气的位温变化，即可比较各个高度上大气的热量收支。下图是亚洲地区夏季平均位温的分布，可以看出青藏高原地区位温明显高于周围地区，堪称“超大型的热岛”。