Uneven Decadal Warming of a Desert Metropolis: Municipality-Resolved Summer Surface Temperature Trends and Their Vegetation and Albedo Controls Across Greater Phoenix, Arizona (2013–2023)
这项研究揭示了在2013年至2023年期间，大凤凰城地区经历了不均匀的十年夏季增温，其中大多数城市显著升温而一个城市则有所降温，这一模式主要是由植被变化而非地表反照率驱动的，这一点通过对Landsat 8数据的城市级分析得到了证实。
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城市不仅仅是建筑的集合；它们是气候的积极参与者，往往以捕捉热量的方式，使城市显著比周围的乡村更热。这种被称为“城市热岛效应”的现象，是因为混凝土、沥青和屋顶吸收阳光并缓慢释放热量，而植物的缺乏意味着通过遮荫和水分蒸发来进行自然降温的能力减少了。在像美国西南部这样水资源匮乏且夏季气温本就极端的干旱地区，准确了解城市如何以及为何变得更热，关乎公共安全与生存。几十年来，科学家们一直在研究这些热量模式，但他们通常将整个大都市区视为单一、均匀的热块。这种方法虽然对宏观概览很有用，却忽略了相邻城镇之间存在的细微但至关重要的差异——其中一个社区可能正在降温，而另一个社区却在酷热煎熬。
一项针对亚利桑那州大凤凰城地区的新研究为这个问题提供了更细致的观察视角，它不再仅仅关注整个城市，而是转而考察其各个自治市具体的温度变化历程。研究人员利用 2013 年至 2023 年间十年的卫星图像，绘制了该地区夏季的地表温度图。他们观察了凤凰城、梅萨、坦佩、钱德勒、斯科茨代尔、吉尔伯特和皮奥里亚等地的地面温度变化。其目标不仅是证实沙漠正在变热，更是为了理解这种升温的不均匀性，并识别驱动这些温度变化的具体地面物理变化——例如绿植的流失或地面反射阳光方式的变化。
研究结果揭示了一个远非均匀的热量景观。在十年的观测期内，所研究的七个自治市中有六个经历了夏季峰值地表温度的上升，其中一些地区的升温幅度每十年高达三摄氏度。然而，位于该地区西北部的皮奥里亚市却讲述了一个不同的故事，显示出轻微的降温趋势。当整个大都市区的数据被平均在一起时，该地区每十年升温约 1.6 摄氏度。虽然由于十年的记录相对较短，任何单一城市的趋势统计确定性都受到限制，但这种模式的一致性是惊人的：该地区绝大部分都在升温，而最剧烈的升温发生在东南部郊区。
为了理解这种不均匀升温的原因，研究人员检查了城市规划者通常试图控制的两个关键因素：地表植被量和地表反射率。反射率（或称反照率）是指表面将多少阳光反射回大气层；浅色表面如白色屋顶会反射更多热量，而深色表面则会吸收热量。植被通过遮荫和释放水蒸气来冷却空气。传统观点认为，如果一个城市变得更热，是因为它失去了浅色表面或绿色植物。研究发现，虽然该地区的地面反射率确实发生了变化，但这并不是导致温度上升的主要驱动力。相反，数据指出植被才是主导力量。
分析显示，绿植的流失与地表热量的增加之间存在明确联系。在十年间植被消失的区域，地表温度显著升高；而保留或增加绿色的区域则保持凉爽甚至降温。相比之下，一旦考虑到植物的存在与否，地面反射阳光程度的变化对温度几乎没有独立影响。这表明，在这样的干旱环境中，灌溉植被的存在对于保持地表凉爽，远比仅仅将屋顶涂成白色或使用浅色路面更为关键。例如，皮奥里亚观察到的降温现象，与其植被保持完好的区域相吻合；而东南部的快速升温，则与植被景观向密集城市开发区的转变相关联。
这种区别对于城市管理热量具有深远意义。研究表明，对抗沙漠大都市白天地表热量的最有效方法，不仅是改变地面的颜色，更是保护并扩大绿色冠层。研究人员指出，凤凰城本身成熟且建筑密集的中心城区显示出相对平稳的温度趋势，这可能是因为它在土地覆盖方面已经达到了可以改变的极限。升温实际上集中在不断扩张的郊区边缘，即新的开发正在取代自然或灌溉景观的地方。通过专注于各个自治市的具体情况而非整个地区，这项工作为地方领导人提供了更清晰的路线图。它表明，保护绿地和管理灌溉用水是为沙漠城市降温最直接的手段，为试图适应变暖世界的社区提供了一条切实可行的路径。
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