一辆装备精良的激光卡车正在帮助科学家了解城市热岛

一辆装有布鲁克海文国家实验室传感器和激光器的卡车正在城市中穿梭，希望收集有关人造城市环境如何受到全球变暖影响的宝贵数据。事实上，今年 7 月，美国许多州经历了炎热的夏天，其中四个州报告了有记录以来的最高气温。

这个临时移动实验室自去年以来一直忙碌不已。布鲁克海文多尺度应用传感中心的一个团队利用这辆卡车去年 6 月在曼哈顿收集的数据，了解阳光如何影响摩天大楼周围的气流，以及摩天大楼本身如何在城市街道污染物等的通风中发挥作用。

布鲁克海文在今年 7 月的最新新闻稿中表示，这辆卡车已从纽约州厄普顿行驶了 1,700 英里，到达了德克萨斯州休斯顿，这是该团队的下一个采样站。

科学家们知道，与周围的农村地区相比，拥有混凝土人行道和钢结构建筑的城市往往更热。空气流动、太阳不均匀的加热、风和缺乏树荫构成了城市热岛现象背后的科学基础。城市本质上变成了热封炉。

“每个城市都有自己独特的城市环境，”布鲁克海文国家实验室的气候科学家、该项目的研究员卡蒂娅·拉默 (Katia Lamer) 在一份新闻稿中表示。“纽约市有地铁系统，空气在地下隧道中进出，而且这座城市位于沿海地区，因此会受到海风的影响。相比之下，休斯顿没有地下地铁系统，建筑物也较小。因此，它应该拥有不同的城市大气结构。”

在这些城市中，空间设计以及周围建筑的几何形状会影响空气流动，使得每个街区、每条街道，甚至建筑物内的每一层楼都会经历自己的微气候。

“为了监测地面上方的风向，研究团队使用了移动观测站的扫描多普勒激光雷达，这是一种可以测量空气中粒子运动的激光系统，”布鲁克海文在 7 月底的新闻稿中解释道。“鱼眼相机的实时数据引导激光雷达。”

[相关：斯坦福研究人员希望让数码相机具有更好的深度感知能力]

许多科学家，包括 NASA 的科学家，一直在使用特殊类型的激光雷达技术来观察云层和大气中的气溶胶等小颗粒。尤其是多普勒激光雷达，它向大气中发射短脉冲红外激光。当光线照射到灰尘、水、污染物等气溶胶时，一小部分光线会散射回接收器，然后接收器会记录数据点。激光雷达以前曾用于观测森林烟雾和污染；它的某些版本也用于自动驾驶汽车。

除了激光雷达，卡车还装载了可以测量空气温度、空气质量、湿度等的仪器。此外，卡车还配备了 32 个装有大气传感器的氦气球。

[相关：纽约市最大的公园之一正在进行气候适应实验]

“通常，我们会在空旷的田野中发射巨型气象气球，测量 24 英里高空的温度和湿度。城市中没有足够的空间让巨型气球升空而不撞到障碍物，而且它们可能会穿过可航行的空域并干扰航班交通，”拉默说。“相反，我们尝试使用可以通过派对气球升起的微型仪器，这些气球的飞行高度不如气象气球高，但飞行高度足以捕捉对人类影响最大的大气区域的数据。”

这些气球上升时可以收集湿度、温度和风等信息，然后可以通过无线电将这些数据发回给地面上的研究人员。

收集社区之间、甚至街道之间的微气候变化的详细信息非常重要。它可以告知政府机构哪些社区将受到气温上升的严重影响，并指出哪些地方需要缓解技术，如绿地，或需要额外的基础设施和能源支持。（例如，伦敦的交通基础设施在最近的热浪中已经不堪重负， 《华盛顿邮报》甚至设计了一个假大都市来说明极端气温如何破坏城市。）

绘制城市微气候图还可以帮助科学家了解城市热岛如何影响周围的天气（例如，聚集、上升的水分最终可能变成降雨），这反过来可以改善全球气候预测模型。

尽管这辆特殊的激光传感器卡车是独一无二的，但拉默告诉《连线》杂志，她想象将移动实验室的组件安装到城市公交车上，以收集更大范围的数据并覆盖更多的地面。

请观看下面的项目实际运行情况：