«Понимание эффекта теплового острова в городе имеет решающее значение для разработки стратегий по сокращению энергопотребления и предотвращению опасно высоких температур», – сказал Эли Боу-Зейд, один из авторов исследования и профессор Принстонского факультета гражданской и экологической инженерии. Анализ показывает, что охлаждение городов за счет посадки большего количества растительности может быть более эффективным в более засушливых регионах, чем в более влажных.
Используя данные о летней температуре из более чем 30 000 городов мира, Бу-Зейд вместе с коллегами из ETH Zurich и Duke University разработал новую модель для городских тепловых островов. Новизна модели заключается в том, что она использует численность населения и осадки в качестве заместителей для сложного набора факторов, включая климат, окружающую среду и городскую инженерию.
Одно из преимуществ модели – простота.
Хотя он не может фиксировать детали отдельных городов, он может дать планировщикам быстрое и в целом точное представление о возможных решениях и их влиянии на температуру в городе.
«Есть несколько городов – Нью-Йорк, Лондон, Балтимор – которые интенсивно изучаются, и мы не очень много знаем о большом количестве других городов», – сказал Бу-Зейд. «С сокращенной моделью, которая требует только информации об осадках и населении, мы надеемся предоставить простую основу, которая может служить руководством для любого города» при планировании мер по смягчению последствий жары.
Эффект острова тепла, определяемый в исследовании как разница температур поверхности между городской и сельской местностью, несколько больше для городов с более высокой численностью населения. Одна из ключевых причин заключается в том, что в этих городах, как правило, большие площади, а также больше высотных зданий, которые не рассеивают тепло так же эффективно, как более низкие конструкции.
Исследователи также обнаружили, что эффект теплового острова усиливается по мере увеличения среднегодового количества осадков в городе, поскольку его окрестности становятся более зелеными и прохладными, но только до определенного предела.
За пределами уровня осадков около 39 дюймов (100 сантиметров) в год – аналогично тому, как в Вашингтоне, D.C. — Повышение температуры в городе не превышает 2 градусов по Фаренгейту (1.25 градусов Цельсия). Это имеет значение для подходов к охлаждению более влажных городов.
Хотя посадка растительности может снизить температуру в городе за счет эвапотранспирации, у этого подхода есть ограничения.
В городах Юго-Восточной Азии, таких как Сингапур, много осадков и большие площади зеленого покрова, но они имеют сильный эффект городского теплового острова, потому что близлежащие тропические леса неизбежно содержат гораздо больше растений, чем город. С другой стороны, в более сухих городах, таких как Феникс, летом может быть даже прохладнее, чем в прилегающих районах, если для выращивания растений в городе используется орошение.
«В местах, которые уже являются влажными и заросшими растительностью, добавление большего количества растительности не поможет», – пояснил Бу-Зейд.
Снижение летних температур в этих городах потребует различных решений, таких как усиление затенения или вентиляции или строительство из новых материалов. Тем не менее, все города могут получить другие выгоды от зеленых зон, такие как улучшение качества воздуха и возможности для отдыха.
«Наши результаты показывают, что не существует универсального решения для снижения потепления в масштабах города», – сказал Габриэле Маноли, научный сотрудник ETH Zurich и ведущий автор исследования. «Эффективность стратегий смягчения последствий жары варьируется в зависимости от географических регионов, и любые усилия, направленные на озеленение и охлаждение мировых городов, следует рассматривать в контексте местных гидроклиматических условий."Учитывая, что городские районы столкнутся с совокупным воздействием глобального изменения климата и роста населения, эти результаты могут служить руководством для чувствительного к климату дизайна городов будущего.
Бу-Зейд и его коллеги работают над расширением своей модели для изучения сезонных колебаний эффекта городского теплового острова.
Их структура также может быть использована для создания более адаптированных моделей для конкретных регионов мира.