Тень одного дерева может обеспечить долгожданное облегчение от жаркого летнего солнца. Но когда это единственное дерево является частью небольшого леса, оно создает сильный охлаждающий эффект. Согласно исследованию, опубликованному сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, деревья играют большую роль в поддержании прохлады в наших городах.
Согласно исследованию, правильное количество древесного покрова может снизить летние дневные температуры на целых 10 градусов по Фаренгейту. И эффект весьма заметен от района к району, даже в масштабах одного городского квартала.
Мы знали, что в городах теплее, чем в сельской местности, но мы обнаружили, что температуры внутри городов различаются точно так же. Поддержание более комфортной температуры в жаркие летние дни может иметь большое значение для тех из нас, кто живет и работает там», - говорит Моника Тернер, профессор кафедры интегративной биологии Университета Висконсин-Мэдисон и соавтор исследования.
Из-за изменения климата каждое лето экстремальная жара становится все более частым явлением, и городские планировщики работают над тем, как к ним подготовиться. Волны тепла увеличивают потребности в энергии и затраты на нее и могут иметь серьезные последствия для здоровья человека. Авторы исследования говорят, что одним из потенциально мощных инструментов являются организмы, которые существовали задолго до того, как человеческие цивилизации смогли оценить преимущества их листвы. И эти деревья могут быть секретом того, что места, где мы живем, пригодны для жизни.
По сути, говорит Тернер, непроницаемые поверхности, такие как дороги, тротуары и здания, поглощают солнечное тепло в течение дня и медленно отдают его ночью. Деревья, с другой стороны, не только затеняют эти поверхности от солнечных лучей, они также испаряют или выделяют воду в воздух через свои листья, процесс, который охлаждает вещи.
Чтобы получить максимальную выгоду от этой услуги охлаждения, исследование показало, что покрытие кроны деревьев должно превышать 40 процентов. Другими словами, аэрофотосъемка одного городского квартала должна быть почти наполовину покрыта густой зеленой сетью ветвей и листьев.
Традиционно, как говорит Карли Зитер, ведущий автор статьи, исследования, подобные этим, были сосредоточены на так называемом эффекте «городского острова тепла». В этих исследованиях часто используются спутники для измерения температуры поверхности земли или температуры воздуха в городе и за его пределами. Исследования показали, что развитые города с меньшим количеством растительности намного теплее, чем окружающие их сельские земли. Но это исследование, по словам Зитера, позволило исследователям взглянуть на температуру в гораздо более тонком масштабе - вплоть до пространств, «где мы живем нашей повседневной жизнью в городе».
Оказывается, говорит она, что эффект "теплового острова" больше похож на то, что некоторые ученые назвали "тепловым архипелагом" - с меньшими островками тепла в городе, перемежающимися более прохладными участками тени.
Чтобы получить данные в таком локальном масштабе, Зитер и ее сотрудникам пришлось проявить творческий подход к методам выборки.
Спутниковые измерения температуры поверхности земли на самом деле не дают данных о температуре воздуха, говорит Зитер, поэтому они «не приближают вас к тому, что на самом деле чувствуют люди».
Но развертывание достаточного количества датчиков температуры воздуха по всему городу, чтобы получить требуемое мелкомасштабное разрешение, было слишком дорогим. В ходе исследований, проводимых в Университете Висконсин-Мэдисон, датчики температуры были привязаны к 150 опорам линий электропередач по всему городу и его окрестностям, но эти датчики часто находились на расстоянии одной мили или более друг от друга - слишком далеко, чтобы предоставлять данные о температуре на задних дворах и домах в реальном времени. отдельные бульвары.
В конце концов Зитер остановилась на упрощенном решении своей проблемы с выборкой. Все, что ей было нужно, это один датчик и два колеса.
Летом 2016 года нередко можно было увидеть, как Зитер катается на велосипеде по городу Мэдисон с небольшой метеостанцией, привязанной к задней части ее велосипеда. Всего она проехала на велосипеде десять разных участков города несколько раз в разное время дня. Датчик на ее велосипеде отмечал ее местоположение и измерял температуру воздуха каждую секунду, пока она ехала, в результате чего данные в режиме реального времени появлялись через каждые пять метров.
В целом, по ее оценкам, она проехала на велосипеде от 400 до 500 миль и к концу исследования была «в очень хорошей форме». Она также собрала огромное количество данных, которые показали, насколько деревья-инструменты помогают сдерживать жару в городах.
«Покрытие кроны деревьев на самом деле может сделать больше, чем компенсировать эффект непроницаемых поверхностей», - говорит Зитер. В течение дня «эквивалентное количество навеса может охладить воздух больше, чем тротуар согреет его».
Данные показывают, что сорокапроцентный покров кроны деревьев является пороговым значением, необходимым для запуска сильного охлаждающего эффекта, который могут предложить деревья. Наибольшее охлаждение происходит, когда этот порог пересекается в масштабе городского квартала или больше.
«На самом деле недостаточно просто пойти и посадить деревья, нам действительно нужно подумать о том, сколько мы сажаем и где мы их сажаем», - говорит она. «Мы не говорим, что посадка одного дерева ничего не даст, но вы получите больший эффект, если посадите дерево, а ваш сосед посадит дерево, а его сосед посадит дерево».
Чтобы получить наибольшую «отдачу от вложенных средств», Зитер говорит, что городские планировщики должны сосредоточиться на том, чтобы натыкаться на районы, которые приближаются к сорокапроцентному порогу выше этой отметки, путем посадки деревьев. Но, предупреждает она, это должно быть в местах, где люди активны и живут, а не только в парках. Кроме того, по ее словам, «мы также не хотим отказываться от самых низких районов нашего города», поскольку это, как правило, районы с более низким доходом и маргинализованными сообществами. «Мы хотим избежать пропаганды политики, которая просто «богатые становятся еще богаче», - говорит она.
Ее результаты, по словам Зитер, указывают на важность городского озеленения и развития для того, чтобы сделать районы более пригодными для жизни в будущем. Это также призыв к заинтересованным сторонам работать вместе, когда речь идет об их деревьях. По ее словам, нередко «разные люди отвечают за разные помещения». Например, город может отвечать за посадку деревьев вдоль своих улиц, в то время как департамент парков наблюдает за посадками в парках, а домовладельцы принимают решения о своих собственных участках.
Важно, чтобы мы начали понимать одну и ту же тему, говорит Зитер, потому что «деревья, которые мы сажаем сейчас, или площади, которые мы мощем сейчас, будут определять температуру в наших городах в следующем столетии».
От городской площади до Таймс-сквер, если мы хотим, чтобы места, в которых мы живем, были более комфортными и устойчивыми к будущим климатическим сценариям, говорят исследователи из Висконсина, то кто-то должен говорить за деревья.
Это исследование было поддержано Национальным научным фондом, долгосрочные экологические исследования (DEB-1440297); Национальный научный фонд, Устойчивость водных ресурсов и климат (DEB-1038759); Университет Висконсина-Мэдисон Вилас Траст (для MGT); Докторская стипендия Национального совета по науке и инженерным исследованиям Канады (в Чехию).