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由「熱島」到「濕島」效應 城市降雨量愈來愈高

今年6月14日,胡志明市大部分地方傾盆大雨,行雷閃電,還落下冰雹,導致市中心多條道路水浸,交通嚴重受阻。這個人口近900萬的城市狂風暴雨並不罕見,然而近年來,極端降雨情況不成比例地加劇,雨勢也愈來愈大。專家預測,該市2030年的降雨量會比目前增加12%至17%。

全球城市人口不斷增加,高樓大廈也愈來愈多,出現所謂「石屎森林」。城市地區往往比周邊地區更溫暖,形成「熱島效應」(heat island effect)。近年科學家還發現,許多城市的降雨量都比市郊地區多,加劇水災風險,稱為「城市濕島效應」(urban wet island)。最近一項全球性研究顯示,胡志明市是受影響最嚴重的城市之一。

《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,簡稱PNAS)今年9月初刊登了由美國太空總署(NASA)資助、德州大學奧斯汀分校地球科學家戴夫‧尼約吉(Dev Niyogi)及其團隊的研究,指出近20年來由於氣候暖化,大部分城市的降雨量明顯高於鄰近農村地區。

這項研究是有關「城市濕島效應」的首項全球性研究。團隊研究2001至2020年來自衛星資料、全球人口最多的1,056個城市及周邊地區的降雨量,發現這20年間,63%城市區域的每年降雨量高於毗鄰的農村37毫米至62毫米,有些地方降雨量增加了近一倍。

研究又發現,越南胡志明市、馬來西亞吉隆坡、尼日利亞亞拉各斯(Lagos)是城市濕島效應最嚴重的城市,其中胡志明和吉隆坡每年平均雨量,較周邊地區分別高273和249毫米。美國則以休斯敦、邁阿密和新奥爾良的情況最為嚴重,都經歷了大風暴帶來的水災。一向的重災區的休斯敦,每年降雨量比周邊的鄉郊地區平均多出124毫米。

尼約吉指出,城市對降雨量的影響以往是個別城市的現象,但這項研究首次表明,這是全球性的氣候模式。

「城市濕島效應」對城市地區產生的最嚴重影響是山洪暴發加劇。尼約吉建議從事都市規劃的人員與相關部門應該慎重應對,防止城市引發洪水暴發,並進一步將水引回地下含水層,為農民補充水源。

形成「城市濕島效應」有幾個主要原因。但研究的共同作者、德克薩斯大學奥斯汀分校(University of Texas at Austin)積遜地質科學學院(Jackson School of Geosciences)教授楊宗良說:「最主要的原因是城市的摩天大廈往往減慢風暴,導致空氣向市中心匯聚。」

研究的另一位共同作者、曾任職美國太空總署的喬治亞大學(University of Georgia)氣象學家馬歇爾‧謝博德(Marshall Shepherd)解釋說:「城市往往有更多建築物,特別是高樓大廈,會導致空氣堆積。想像一下兩列火車相撞,兩固車頭就會擠壓抬升。這就是融合。」當這些溫暖而潮濕的空氣從地面升到上空,與較冷空氣滙聚,就會發展成雨雲。

另一方面,「熱島效應」和降雨其實有密切關係。首先城市的建築物主要由混凝土、鋼材和瀝青等吸熱材料建成,加上城市的工業排放、汽車廢氣,甚至樹木產生的氣溶膠,形成微小污染顆粒雲,令空氣的水點容易附在微粒上,形成降雨。

約尼吉將這種效應比喻為戳破盛滿水的氣球。他說:「都市是一個更大的氣球,裡面裝了更多水。」

「城市濕島效應」現象最明顯的10個城市與鄰近郊區的雨量比較(以毫米計算)。
「城市濕島效應」現象最明顯的10個城市與鄰近郊區的雨量比較(以毫米計算)。

研究人員亦發現,「城市濕島效應」因城市的規模和位置而異。例如在規模較大、人口較多的城市更有可能出現。溫帶、熱帶和沿海地區的城市與附近地區的雨量會出現較大差異,山區的差異則較小。

另一方面,37%主要城市會出現乾燥效應,如美國西雅圖和巴西里約熱內盧。降雨異常少的現象通常發生在位於山谷和低地的城市,附近地形對雨量的影響遠較城市化為大,例如日本京都和印尼雅加達都是降雨量異常低的城市。

聯合國人居署(United Nations Human Settlements Programme,簡稱UN-HABITAT)年前發表的《2022年世界城市報告》(World Cities Report 2022: Envisaging the Future of Cities)指出,在2021年世界56%人口住在城市,到2050年比例將增加到68%。假如城市規模與雨量增加有關,未來城市更大,可能對雨量產生更大影響。

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