В городах люди заменяют естественный наземный покров крышами, тротуарами и другими искусственными материалами, непроницаемыми для воды. Эти поверхности значительно изменяют то, как земля поглощает и выделяет энергию, и вызывают эффект городского острова тепла - явление, когда в развитых районах становится жарче, чем в близлежащих сельских районах. Поскольку изменение климата подталкивает многие города к опасным температурам, планировщики изо всех сил пытаются смягчить чрезмерное тепло.
Одна из стратегий заключается в замене искусственных поверхностей растительным покровом. В регионах с ограниченными водными ресурсами, таких как Юта, штат с одним из самых низких годовых уровней осадков в Соединенных Штатах, муниципалитеты должны сбалансировать преимущества более низких температур с использованием драгоценной воды для орошения.
Новое исследование Университета Юты облегчит эти решения для полузасушливой Долины Соленого озера, крупнейшего мегаполиса в Юте, расположенного в северной части штата. Исследователи использовали 60 датчиков для анализа микроклимата в пяти местах по всей долине. Они обнаружили, что в районах, где преобладают непроницаемые поверхности, было теплее и суше, чем в городских парках - на 2 градуса теплее как днем, так и ночью.
«Это интуитивно понятно - мы все стояли на парковке в жаркий летний день, и вы чувствуете тепло от земли. А когда вы стоите на лужайке, становится прохладнее», - сказал ведущий автор. Каролина Гомес-Наварро, научный сотрудник Университета США.«Но нам нужно подкрепить интуицию данными, чтобы определить лучшую стратегию для наших полузасушливых городов».
Гомез-Наварро и его команда измерили температуру и влажность в пяти парках и прилегающих к ним жилых районах с июня по август 2016 года. Они также проанализировали, как окружающий ландшафт влияет на температуру воздуха. Удивительно, но они обнаружили, что газоны снижают дневную и ночную температуру даже больше, чем деревья. В то время как деревья дают тень, лужайки и дерновые травы действуют как болотный охладитель - вода проходит через растения, испаряясь из крошечных отверстий в листьях и охлаждая воздух.
Большая часть тепла, которое накапливается в течение дня, рассеивается ночью. Чем более открыта земля, тем лучше тепло уходит в атмосферу. Участок с большим количеством деревьев действует как теплица, удерживая тепло близко к земле. Исследование пришло к выводу, что смесь рассредоточенных деревьев и травы является наиболее эффективным способом снижения температуры в долине Соленого озера.
«Понимание того, как почвенный покров влияет на температуру, имеет решающее значение для градостроителей, чтобы взвесить преимущества и затраты ландшафтного дизайна», - сказал Гомес-Наварро. «Эта земля раньше была долиной кустов и голой почвы. Любая растительность, которую мы добавим, потребует обильного орошения и во многих отношениях изменит ландшафт».
Статья была опубликована 13 октября 2020 г. в журнале «Сельскохозяйственная и лесная метеорология».
Трава всегда зеленее?
Гомес-Наварро сосредоточился на пяти парках и прилегающих районах по всей долине Соленого озера: Хантер (северо-запад), Одинокий пик (юго-восток), Мидвейл-Сити (юго-центр), Саутридж (северо-запад) и Сахарный дом (северо-восток).. В каждой локации было по 12 датчиков, измеряющих температуру и влажность: шесть в парке и шесть в жилых районах. Гомес-Наварро проанализировал наземный покров диаметром 10 метров вокруг каждого датчика, используя спутниковые изображения, чтобы оценить процентное соотношение крыш, тротуаров, деревьев или газона. Она обнаружила, что чем больше газона на данной территории, тем ниже температура.
Она проанализировала покрытие купола, сфотографировав небо над каждым датчиком с помощью объектива типа «рыбий глаз». Она использовала программное обеспечение, которое вычисляло площадь, на которой деревья заслоняют небо. Она обнаружила, что чем более открыт ландшафт, тем выше дневная температура. Чем больше навес, тем больше тень при пониженной температуре.
Авторы ожидали, что между парками и районами будет разница в температуре и влажности. Однако они были удивлены тем, что газон оказывает почти такое же влияние на температуру воздуха, как и деревья. Это кажется нелогичным из-за разницы между температурой воздуха и воспринимаемой температурой. Воспринимаемая температура - это то, как люди ощущают окружающую среду. Ветер, температура воздуха, влажность и солнечная радиация - все это влияет на то, насколько нам комфортно.
«В этом исследовании мы не измеряли комфорт человека, но мы знаем, что количество солнечного излучения на нашей коже оказывает большое влияние на воспринимаемую температуру», - сказал Гомес-Наварро.«Даже если температура воздуха такая же, мы чувствуем себя намного прохладнее в тени дерева, потому что оно блокирует часть излучения».
Умное городское планирование
Далее Гомес-Наварро будет изучать, как различные ландшафты напрямую влияют на то, как люди чувствуют себя комфортно в своей среде, и как тип растительного покрова влияет на потерю почвенной влаги.
"Жара будет продолжать расти, и парки могут стать убежищем от жары. Но на сколько именно градусов они могут охлаждать воздух? И что нужно посадить, чтобы это охлаждение было максимальным?" - говорит соавтор Дайан Патаки, профессор биологии в Университете США. - Становится проще и дешевле измерять температуру во всех парках и кварталах, и нам понадобится эта информация, чтобы принимать правильные решения о будущих проектах парков».