云层覆盖和城市结构大大减少了城市的阳光

阳光对公众健康至关重要，影响维生素D的合成和心理健康。日照不足与各种不良健康后果有关，例如心血管疾病、代谢综合征、抑郁症和精神障碍。

理想日照或基准线代表一个地区在没有云层或城市建筑的情况下每年可接收的最大日照量，约为4,460小时。城市发展，尤其是摩天大楼，会阻挡自然阳光，在香港等高楼林立的城市中，日照量最多可减少90%。

缺乏阳光会导致维生素D缺乏和近视等健康问题，尤其是儿童和老年人。自1970年代以来，高层建筑的快速崛起加剧了这一问题，凸显了城市规划需要确保居民获得充足的阳光。

最近，香港大学的研究人员开发了一个评估城市日照时间的框架，发现由于云层覆盖和三维城市结构，可用阳光大幅减少。该研究结果发表在《自然城市》杂志上，强调了城市规划必须采取综合方法，强调充足的阳光。

现有研究往往忽视了三维城市结构和云层覆盖如何共同影响阳光利用的细节。

研究团队综合了一套遥感数据和基于过程的模型，涉及城市建成区、云观测、城市结构参数和气候条件——代表城市环境的“数字孪生”——以评估2020年美国1,353个城市的阳光动态。

将该框架应用于1,353个美国城市，研究结果显示，2020年可用阳光显著减少2,896小时(121天)，其中云量减少2,448小时(102天)，城市建筑造成448小时(19天)的损失。

全国调查结果显示，云层覆盖和城市建筑显著减少了每年的日照时数。仅云层覆盖就使日照减少了55%，相当于每年损失102天的日照。城市建筑每年又造成日照时数减少约19天。

值得注意的是，云层影响在东北地区(如缅因州和纽约州)和西北地区(如华盛顿州)更为明显，这些地区的年日照时数从4,460小时减少到1,500小时。此外，城市遮光影响呈现出明显的地理差异，沿海城市的模式更为严重。

该项目首席研究员、香港大学景观建筑学部助理教授陈斌教授表示：“这项研究源于我们2023年在《自然》杂志上发表的早期研究，该研究关于使用数字孪生优化城市遮阳，旨在研究自然与限制阳光利用的三维城市结构之间的相互作用。”

陈教授强调了这项研究的两个重要贡献，并表示：“开发的概念模型使我们能够考虑各种因素，包括纬度、云量、季节变化和城市结构对日照时间的影响。

“这对于捕捉影响人口密集的城市地区日照的地理、气候和结构因素之间的复杂相互作用至关重要。另一个关键见解是，这些因素的累积影响导致每年日照时间总共减少2,896小时，相当于121天。”

“随着云量增加和城市化趋势的加剧，阳光损失可能会进一步恶化。”陈教授指出，这项研究凸显了跨学科城市规划战略的迫切需要，这些战略优先考虑充足的自然阳光。

香港大学金融学讲座教授、副校长陈林教授表示：“快速的城市化和高层建筑的增加对能源管理和公共健康都有着深远的影响。阳光的损失可能会加剧能源需求并增加碳排放，尤其是在寒冷地区和寒冷季节。我们需要制定本地化法规，以确保高密度地区能够公平地获得阳光。”