我如果您站在巴尔的摩 Old Goucher 社区的马里兰大道和西 24 街的交叉口并回到 10 年前，您可能会对这种转变感到震惊。当时，人行道覆盖了整个街区。街道两旁生长的几棵树中，许多都病了或畸形了。夏季，混凝土、沥青和建筑物吸收阳光，形成闷热的热岛，导致气温比周围地区高出 10 度。研究人员表示，高温是“无声杀手”，对于无法逃入空调空间的老年人和弱势群体来说尤其危险。老古彻有一个特别容易受到影响的人群：前来该地区美沙酮诊所接受治疗的人。

图像信用：埃莉诺·泰勒

如今，老古彻 (Old Goucher) 郁郁葱葱，成为混凝土丛林中日益茂盛的绿洲。街道两旁种满了树木和林下植被。人行道上挖出了土岛。沿着一个街区，超过 100 吨的沥青和混凝土被用手提钻和卡车运走，取而代之的是一个生机勃勃但有些不守规矩的花园。老古彻社区协会的居民兼主席凯利·克罗斯说，当人们进入这个社区时，“他们感觉好多了”。“感觉有些不同。他们无法确定具体原因。但我们知道原因。”

克罗斯和他的丈夫马特乌斯·罗赞斯基 (Mateusz Rozanski) 于 2012 年搬到这里，推动了大部分变化。他们只是想让自己的社区变得更宜居，他们说绿化有助于吸引新的咖啡馆、酒吧和餐馆。

但在全球气候变化的时代，他们的工作将具有更广泛的意义。老古彻已成为有史以来资金最充足、以股权为重点的城市气候研究工作之一的关键地点。

研究人员提出了一些不寻常的建议：一个气候研究项目，将在与当地社区成员的对话中不断发展。

2022 年春季，美国能源部呼吁开展一项雄心勃勃的新城市综合现场实验室 (UIFL) 计划，以代表气候压力城市部署建模和测量的力量，这让气候科学家感到惊讶和兴奋。约翰·霍普金斯大学地球与行星科学系的研究员本·扎伊奇克（Ben Zaitchik）给该地区各地大学和机构的同事发了电子邮件，并组建了一个团队。研究人员提出了一些不寻常的建议：一个气候研究项目，将在与当地社区成员的对话中不断发展。扎伊奇克说，“我认为我们赢得这一令人垂涎的奖项的机会为零”。

但该提案确实与其他三个城市的提案一起从数十个参赛作品中脱颖而出。该团队将拥有一笔可观的资金——近 2500 万美元——来创建 Zaitchik 所希望的“世界上最有意义的城市环境监测系统”。Zaitchik 计划用先进的仪器覆盖巴尔的摩的选定社区，包括老古彻 (Old Goucher)，以测量温度和气体流量、风、湿度和热量，以创建前所未有的城市气候数据集。芝加哥的研究人员；德克萨斯州博蒙特和亚瑟港；凤凰城也将同样为他们的城市配备仪器。

任务紧急。全国和世界各地的城市正在迅速变暖，而人类正在迅速城市化。然而，城市规划者和官员缺乏数据和模型来帮助他们保护居民免受气候变暖及其对健康和福祉日益严重的影响。因此，城市通常对气候未来的预见性较差，所采取的措施可能不会带来预期的好处，或者在某些情况下可能使情况变得更糟。

“我们现在确实需要把事情做好，”扎伊奇克说。“我们做出的投资选择，以及我们在未来五到十年内为城市提供投资的方式，确实将决定其中一些社区的未来。”

在寻求援助城市的同时，能源部希望四个项目站点生成数据，以帮助其回答一个单独但相关的问题：城市如何影响气候？密集的城市建筑、街道和绿地以复杂的方式加热和冷却空气，改变湿度和风，这不仅影响城市本身，还影响周边地区。但迄今为止，城市一直是研究人员用来预测全球气候未来的大型计算机模型的主要盲点。

实现这些科学目标已经够困难的了。但 Zaitchik 的团队设计的项目是为了做一些可以说更加雄心勃勃的事情：让巴尔的摩社区成员参与制定他们与气候相关的优先事项并指导他们的工作。该项目将由一个由城市官员以及克罗斯和罗赞斯基等社区领袖组成的委员会领导。

虽然基于社区的研究在公共卫生和社会科学领域有着深厚的根基，但在气候研究等自然科学领域并不常见，研究人员通常围绕他们及其资助者感兴趣的问题设计项目。负责 UIFL 项目的官员 Jennifer Arrigo 表示，“能源部”。科学家和社区之间的共同研究“对我们来说是新鲜事”。但如果成功，将为巴尔的摩、国家和世界带来巨大回报。

L和许多城市一​​样，巴尔的摩当前的气候困境根源于几个世纪前做出的决定——早在人们梦想人类能够改变全球气候之前。美国独立战争后，随着这座城市转变为工业重镇，住宅区拥挤不堪，以容纳快速增长的工人队伍，这些工人在一个世纪内使该市人口增加了数千倍。在城市的大部分地区，几乎没有为树木或绿化留出空间。湿地被排干，溪流被束缚，为建筑创造了旱地。港口被包围了。

20 世纪 30 年代的发展将种族和社会经济歧视带入了城市的物质基础设施。当时，一家政府资助的住房组织发布了包括巴尔的摩在内的 200 多个美国城市的地图，并在他们认为高风险的社区周围划出了红线。这一指定使得这些地区很难获得住房贷款，严重压低了房地产价值。尽管红线划线（这种做法后来被称为“红线划线”）在 1968 年被取缔，但迄今为止，受影响的社区仍然更加贫困，住房和基础设施质量较低。

快进到我们快速变暖的当下，历史决策和歧视结合起来，造成了一场不平等气候风险的完美风暴。2021 年，巴尔的摩的气温连续 50 天飙升至 90 度以上。科学家表示，到 2080 年，该地区的气候可能会变暖 9 华氏度，使其更像密西西比州而不是马里兰州。极端降雨事件和洪水也在增加，使过去的雨水基础设施成为笑柄，并将雨水和污水排入地下室。

根据您居住的地方，此类事件可能只是带来不便，也可能是危及生命的灾难。去年，城市森林研究人员报告说，以前红线社区的树冠比被列为低风险地区的树冠落后了近一半，使它们更容易受到酷暑的影响。其他研究表明，由于缺乏遮荫，以前红线地区的居民（主要是有色人种）更容易遭受高温和疾病的影响。这种差异在巴尔的摩尤为明显。例如，百老汇东区的树冠面积仅占绿树成荫、富裕的罗兰公园的六分之一。

炎热还会带来其他问题。当空调在炎热的天气里大量运转时，公用事业公司就会启动化石燃料发电厂，从而排放污染物。地面臭氧的形成速度也更快，炎热、停滞的空气会将其困在城市中。高温和由此产生的空气污染与一系列健康问题有关，包括哮喘、慢性阻塞性肺病（COPD）、肾脏疾病，这些问题对某些群体（例如老年人和户外工作人员）造成了不成比例的影响。极端炎热也会增加早产的风险。部分由于这些因素，巴尔的摩各社区的预期寿命相差高达 20 年。艾娃·理查森 (Ava Richardson) 表示，极端高温带来的危险，尤其是对弱势居民来说，是“我一直萦绕在心头的事情”。

市政府官员已采取行动。例如，他们种植了数千棵树，旨在将城市的整体树冠增加到 40%，同时解决历史上的不平等问题。树木经常因其为城市降温和减少洪水的能力而受到称赞，以至于国会已拨款超过 10 亿美元用于遮荫社区的“树木权益”。

但树木远非完美的城市气候解决方案。它们的花粉会加剧哮喘，某些物种释放的化学物质会加剧空气污染。它们所需的浇水和护理也给资金短缺的城市机构带来了挑战，而维护不善的树木可能成为居民的负担。事实是，没有人真正知道像巴尔的摩这样的种植计划最终将如何影响城市气候，因为没有人做过城市规模的气候模型来找出答案。“我们实际上不知道树木给社区带来多少凉爽，”扎伊奇克说。

在某些情况下，仅仅在家中安装空调就可以更直接地促进健康和公平。

树木远不是城市可以利用的唯一气候解决方案。一些研究表明，反射阳光的白色屋顶涂料和不吸收热量的“冷铺”技术可以减少城市热岛效应，而成本和复杂性只是树木的一小部分。渗透性摊铺机可以让雨水渗入土壤，而不是流入下水道和地下室，而屋顶花园可以在雨水到达地面之前吸收雨水，并通过将水蒸发回大气来冷却建筑物。在某些情况下，仅仅在家中安装空调就可以更直接地促进健康和公平。

约翰·霍普金斯大学环境健康与工程系教授吉尼·史密斯表示，正如城市本身从一个街区到另一个街区一样，气候解决方案也必须根据每个社区的物理特征和社区的需求量身定制。史密斯专注于环境正义和健康差异，并共同领导该项目的社区参与部分。“在城市的一个区域有效的方法，”她说，“在三个街区之外可能是一个可怕的想法。”

扎奇克对此表示同意。“我们知道天气太热了，所以让我们努力缓解热量，”他说。“当然，但是根据您的目标，有不同的方法来缓解热量。” 权衡不同策略的成本和收益是“我们不太擅长的事情”。

G考虑到 Zaitchik 的职业生涯是如何开始的，他成为巴尔的摩社会环境合作组织 (BSEC) 的核心人物也许会令人惊讶，该组织领导着能源部资助的 UIFL。他的早期研究把他带到了遥远的地方：洪都拉斯进行了山体滑坡风险方面的硕士学位研究，然后去了中东，在那里他进行了关于干旱驱动因素的论文研究。在国务院工作的两年期间，他与美国代表团一起参加了 2009 年在哥本哈根举行的联合国气候谈判，令人难忘的是，巴拉克·奥巴马 (Barack Obama) 总统在会上突然进行了长达 11 小时的谈判，以达成一项最终令所有人失望的协议。这次会议给人留下了深刻的印象。它向扎伊奇克表明，气候变化规模之大、根深蒂固，甚至足以阻碍世界上最有权势的领导人。清楚地，

自 2010 年加入约翰·霍普金斯大学以来，扎伊奇克一直在研究世界上一些最脆弱地区（东非、亚马逊西部地区、南亚）所面临的高温和气候风险，但他也把目光转向了家乡。从 2014 年开始，他和同事达林·沃 (Darryn Waugh) 开始在巴尔的摩社区安装传感器来监测空气温度。他们的结果揭示了城市气候建模者需要解决的一些复杂问题。例如，放置在树上的传感器显示，即使是典型巴尔的摩排屋大小的小型公园也可能比周围地区凉爽得多。在另一项研究中，扎奇克和他的同事发现，夏季热岛效应实际上在温暖的条件下减轻，可能是因为水蒸气在炎热潮湿的夜晚捕获了热量，

从能源部的角度来看，城市是一个难题。气候模型将地球分成不小于一平方公里的正方形，使模拟足够简单，可以在超级计算机上运行。（“简单”是相对的。即使在这种分辨率下，气候模型仍属于地球上计算量最大的软件之一。）平方公里的网格可能适用于农田或海洋，但城市的空间尺度要小得多：一个街区可能其中一栋是密集的公寓楼，另一栋是带庭院的单户住宅，第三栋是公园。由于所有这些变化在模型中都变得模糊，科学家们对于城市如何影响其周围地区有很多不了解的地方。

例如，波特兰州立大学的城市生态学家 Vivek Shandas 发现，沿海城市通常在早上升温更快，而边远森林通常在晚上升温。没有人对这一现象有很好的解释。他说，巴尔的摩团队收集的有关城市建筑物之间空气如何流动的数据对于解开此类谜团至关重要。

该计划还将能源部推向一个之前很少参与的领域：环境正义。该计划是专门为帮助特别受气候变化、污染和环境危害影响的“Justice40”社区而设计的。

为了实现如此广泛的努力，Zaitchik 最终召集了来自 11 个机构的专家，其中包括从弗吉尼亚州到纽约的大学、美国林务局和两个能源部实验室。来自物理科学、植物科学、社会科学和公共卫生领域的专家都有代表出席。九个“主题团队”将解决大气动力学和空气质量、健康和社区参与等特定主题。“这确实是跨学科的……横跨自然科学和社会科学，”约翰·霍普金斯大学社会学家、该大学 21 世纪城市计划的负责人迈克·巴德 (Mike Bader) 说。“那是独一无二的。”

约翰·霍普金斯大学公共卫生研究员、卫生团队联合负责人梅雷迪思·麦科马克表示，该项目将催生更大的气候与健康交叉数据集。此前，她曾与 Zaitchik 和 Waugh 合作，研究炎热如何影响约 100 名巴尔的摩居民的哮喘和慢性阻塞性肺病的严重程度。“现在，”麦科马克说，“我们可以研究数千人的规模。”

F阿里戈表示，从能源部的角度来看，巴尔的摩之所以具有吸引力有几个原因。作为沿海城市和中型工业城市，巴尔的摩拥有代表许多美国城市的基础设施和地理。由于巴尔的摩生态系统研究，它在城市生态和气候研究方面也有着悠久的历史，这是一项为期两年半的研究工作，直到最近才得到国家科学基金会的资助。

阿贡国家实验室环境科学部主任、芝加哥项目的负责人克里斯蒂娜·内格里 (Cristina Negri) 表示，希望这四个站点能够提供全国各地甚至全世界城市都可以使用的模板，该项目的重点是量化潜在气候干预措施对芝加哥南侧和西侧社区的影响。内格里说，如果研究人员能够使测量、建模和社区参与这三个部分同步工作，“那么你就可以将该模型导出到其他地方。”

巴尔的摩的活动于一月份发起，举办了一场城市气候派对。科学家、城市官员、非营利组织和社区领袖挤在巴尔的摩东部一座翻新仓库的狭小空间里。人群对资金涌入带来的机遇感到兴奋，热情地聆听社区团体的演讲。但该活动也暴露了项目领导者在协调社区和研究优先事项时可能面临的挑战。扎奇克说，一位发言者热情地认为，研究人员应该关注汽车和卡车轮胎脱落的小颗粒，空气质量专家认为这种污染源的影响相对有限。

其他人则认为，洪水是比高温更令人担忧的问题，并将堵塞雨水渠的垃圾和碎片视为一个关键问题。“当我想到我作为气候科学家的工作时，这不是我的雷达屏幕上的东西，”扎伊奇克说。“但这绝对是我们要考虑的事情。”

极端降雨事件期间的地下室洪水，以及霉菌生长等因素对健康造成的影响，是另一个问题，“由于社区的投入，这个问题已上升到我们的优先事项清单上，”扎伊奇克补充道。

该团队现在正准备在巴尔的摩各地部署一支装备舰队。溪流中的传感器将测量流量和水质。安装在克利夫顿公园摩根州立大学校园内的激光雷达系统（想象一下雷达，但带有激光）将测量大气中的粒子。外港岸边的声波测距装置将捕捉切萨皮克湾微风对城市极端降雨事件的影响。安装在百老汇东和公园高地社区塔楼上的传感器将测量各种城市表面（树木、人行道、裸土）如何影响地面和大气之间的热量和水交换。温度和空气质量传感器将遍布整个住宅区，提供有关地表加热、湿润或冷却大气的程度的数据。仪器将测量室内和室外空气质量。供应链混乱和其他因素减缓了部署速度，但扎伊奇克希望大部分设备能够在夏末前到位。

数据收集将集中在代表城市气候变化减缓和适应连续过程中不同点的社区。其中之一是百老汇东区，这是一个建筑密集的社区，遭受了投资减少和人口流失的困扰，而且刚刚开始其气候适应之旅。最近一个清新、阳光明媚的春天早晨，研究人员聚集在一个空置的街区，那里几年前还矗立着排屋。一家名为“第六分会”的非营利组织现在经营着一个小型苗圃，并将废弃的土地改造成农田和一个小型浆果园。Zaitchik 渴望测量随着树木和植物的生长为附近地区增加更多的遮荫和水分蒸腾能力，当地的小气候会发生怎样的变化。

与此同时，老古彻将帮助研究人员评估十年来树木生长和其他变化的影响。罗赞斯基说，自从他和克罗斯发起绿化工作以来，感觉“就像有人把空调掉到了附近”。巴尔的摩社会环境合作组织的研究人员将尝试对空调效应进行量化和建模，并确定导致该效应的确切干预措施及其对居民健康的益处。第三个地点——可能是罗兰公园——将代表城市绿化工作的某种“终点”。

“我们希望确保社区始终拥有发言权。我们希望确保社区始终从正在进行的科学研究中受益。”

托尼娅·桑德斯·萨奇

项目团队还成立了一个指导委员会，成员包括理查森等城市官员、克罗斯和罗赞斯基等社区领袖以及非营利组织代表。该委员会将定期与项目负责人会面，并将有权重新调整甚至否决他们认为不反映社区优先事项的研究方向。负责该委员会组建的摩根州立大学规划学教授托尼娅·桑德斯·萨奇 (Tonya Sanders Thach) 表示，我们的目标是“确保我们不会让科学与我们失之交臂，如果你愿意的话”。“我们希望确保社区始终拥有发言权。我们希望确保社区始终从正在进行的科学研究中受益。”

专家和城市官员对即将出现的科学感到兴奋，但也清楚地意识到他们在将其转化为现实世界利益时将面临的挑战。

波特兰州立大学的尚达斯表示，该项目“肯定会产生很多新的见解。从科学的角度来看，它将加速并促进许多新的理解”。“我不相信这一定会转化为规划方面。”

巴尔的摩市的理查森同意，需要付出努力和意愿才能产生对规划者产生影响的科学。“一般来说，有很多数据，”她说。“数据本身并不能推动决策，也不能推动进步。”

扎奇克说，满足能源部项目经理、巴尔的摩官员和居民的需求确实需要平衡。虽然科学家经常发表论文，然后让其他人应用研究结果，但在这个项目中，“我们要做的科学需要具有改善结果的性质——通过真正告知干预措施的重要性。”

加布里埃尔·波普金 (Gabriel Popkin) 于 2013 年获得约翰·霍普金斯大学科学写作硕士学位。