世界上一半以上的人口生活在城市，而联合国该股市将在2050年到2050年的70％。在白天，这些扩大的城市地区吸收比周围的乡村更加太阳能。在晚上，他们将热量辐射回气氛。与周围地区相比，城市的较高温度会创造所谓的城市热岛（UHIS）。

城市热群岛在城市威胁着城市可持续性和公共卫生。热岛效果提高了死亡率，提高了冷却能源需求，即使为健康的居民也要使生活不舒服。它影响各种社区不同：穷人和老年居民和小孩最脆弱，其次是生活在高度工业化地区的人。

在最近由Notre Dame大学的环境变革倡议进行的一项研究中，我们检查了植物覆盖的绿色屋顶，以及用反光材料浮出水面的凉爽屋顶，可以降低芝加哥的UHI效果。这些屋顶策略广泛应用于欧洲，最近在多个美国城市采用，包括纽约，洛杉矶，芝加哥和波特兰，俄勒冈州。在亚洲的发展城市，如印度印度的印度等城市也正在实施酷屋顶来减轻Uhis。

我们发现这些屋顶策略确实减少了城市热岛的效果，但它们在城市内的影响并不统一。他们还从密歇根州湖中减少了漏洞，以抵消其冷却和空气质量效益的方式改变了区域空气流通。虽然屋顶仍有净冷却冲击，但城市规划者需要了解对能源消耗和空气质量的影响，以最大限度地利用安装绿色和凉爽的屋顶。

为什么城市变得更热

世界上的城市地区正在迅速扩张，城市人口的密度也随着人口的增长而增加。1950年，有7.46亿人生活在城市;2014年，这一数字上升到39亿。到2045年，将有超过60亿人居住在城市地区。

城市供暖是由许多因素引起的。它们包括建筑材料的性质，例如导热系数，热质量和热阻;建筑加热和冷却系统和机动车辆生产的空气排放;城市设计在街道峡谷中捕获热量，防止它在夜间辐射回到大气层;和居民自己产生的身体热量。

绿色和凉爽的屋顶如何提供帮助

我们的研究表明，绿色和凉爽的屋顶有助于降低芝加哥的UHI效果。但我们还观察到了重要的区域和本地规模效应，影响了这些系统所执行的良好。

首先，绿色和酷屋顶对UHIS的影响在不同的位置变化。我们发现绿色和凉爽的屋顶战略将芝加哥大都市区的日间峰屋顶温度减少约2-3°Celsius。然而，在芝加哥市中心，他们将屋顶表面温度降低了7-8°摄氏度。这种戏剧性差异表明绿色和凉爽的屋顶在高度城市化区域中最有效。

其次，由于绿色和凉爽的屋顶降低了城市的屋顶温度，它们在芝加哥空气中的空气与毗邻密歇根湖的空气之间的相对温度差异，而夏季白天通常是4-5°Celsius冷却器。通过这样做，他们削弱了从湖泊到岸边的湖泊温暖天气的强度，并帮助凉爽海岸线社区。城市规划人员可以通过设计街道来抵消这种效果，使得它们容易地渠道而不是阻挡自然流动模式。

第三，我们发现这些屋顶表面不仅仅降低了城市屋顶上方的温度。它们的影响延伸到较低的大气中，直到大约2.5公里的高度。这通过减少当地对流影响区域天气模式 - 一种暖空气进入大气层的过程，从地球表面上除去热量。

总体而言，我们的分析表明，通过降低水平风速和减少白天的垂直空气混合，实际上可以降低芝加哥的大规模安装。这可能导致地面靠近地面空气停滞，并且可能会降低空气质量。我们现在正在调查这些可能性。

选择绿色和凉爽的屋顶

绿色和凉爽的屋顶各自提供优点和缺点。在大规模上安装，绿色屋顶可以为城市增加大量的绿地，并为城市地区的植物和昆虫提供栖息地。此外，植物可以通过从空气中除去固体和气态污染物来改善城市空气质量。

另一方面，凉爽的屋顶不需要浇水和成本，而不是绿色屋顶安装和维护。绿色屋顶也增加了局部湿度：当植物浇水时，水分被释放，并且植物从叶子中释放出更多的水。

许多其他问题也将影响在哪里安装绿色和凉爽屋顶的决定。一个重要的考虑因素是环境正义。低收入和少数族裔社区特别容易受到极端炎热天气的负面健康影响，因此规划人员可以选择将减少热量的策略集中在这些地区。

同样值得注意的是，人体热舒适受许多变量的影响，包括户外时间、社会和经济行为，以及空调和游泳池等冷却资源的获取。规划人员在地方范围内应用热缓解策略时应考虑这些因素。

通过了解绿色和酷屋顶的影响，可以通知城市规划举措，例如芝加哥荒野绿色基础设施2040愿景，通过识别绿色和凉爽的屋顶将最有效地工作。北部纬度的城市，如纽约，波特兰和多伦多，可以从绿色屋顶中受益，因为它们有足够的水来灌溉它们。相比之下，凉爽的屋顶更适合干旱的城市和美国西南部的半干旱环境。

温暖世界的城市

用联合国人口司司长John Wilmoth的话语，“营运城市地区已成为21世纪最重要的发展挑战之一。”世界城市人口增长，气候变化将增加城市供暖。

除非社会采取行动缓解城市高温污染，否则不断上升的城市温度将威胁人类健康，使能源资源紧张，并降低经济生产力。绿色和凉爽的屋顶是缓解城市热岛效应的绝佳选择，可以在整个城市或一个街区一个街区地应用。再加上其他策略——如增加公园、草坪、池塘、树木和其他绿色基础设施——它们可以帮助保持世界城市的温度适宜居住。

Ashish Sharma是Notre Dame大学的博士后研究员。这篇文章最初出现在谈话。