В летнюю жару в городах может быть жарче, чем в близлежащих пригородах и сельской местности. И хотя размер эффекта этого городского острова тепла сильно различается в разных городах мира, интенсивность острова тепла в значительной степени может быть объяснена численностью населения города и уровнем осадков, сообщают исследователи в статье, опубликованной 4 сентября в журнале Nature..
Понимание эффекта теплового острова города имеет решающее значение для разработки стратегий по сокращению потребления энергии и предотвращению опасно высоких температур, сказал Эли Бу-Зейд, один из авторов исследования и профессор Принстонского факультета гражданского и экологического проектирования. Анализ показывает, что охлаждение городов за счет посадки большего количества растительности может быть более эффективным в более засушливых регионах, чем во влажных.
Используя данные о летней температуре из более чем 30 000 городов мира, Бу-Зейд вместе с коллегами из ETH Zurich и Университета Дьюка разработал новую модель городских островов тепла. Новизна модели заключается в том, что она использует население и осадки в качестве косвенных показателей для сложного набора факторов, включающих климат, окружающую среду и городскую инженерию.
Одним из преимуществ модели является ее простота. Хотя он не может фиксировать детали отдельных городов, он может дать планировщикам быстрое и точное представление о возможных решениях и их влиянии на температуру в городе.
«Есть несколько городов - Нью-Йорк, Лондон, Балтимор - которые интенсивно изучаются, и мы мало знаем о большом количестве других городов», - сказал Бу-Зейд. «С помощью сокращенной модели, которой нужна только информация об осадках и населении, мы надеемся предоставить простую основу, которая может дать рекомендации любому городу» при планировании усилий по смягчению последствий жары.
Эффект острова тепла, определяемый в исследовании как разница температур поверхности между городскими и сельскими районами, несколько больше для городов с более высокой численностью населения. Одна из основных причин заключается в том, что эти города, как правило, имеют большую площадь, а также более высокие здания, которые не рассеивают тепло так эффективно, как более низкие строения.
Исследователи также обнаружили, что эффект острова тепла усиливается по мере увеличения среднегодового количества осадков в городе, поскольку его окрестности становятся зеленее и прохладнее, но только до определенного момента. Помимо уровня осадков около 39 дюймов (100 сантиметров) в год, аналогичного уровню Вашингтона, округ Колумбия, повышение температуры в городе не превышает 2 градусов по Фаренгейту (1,25 градуса по Цельсию). Это имеет значение для подходов к охлаждению более влажных городов.
Хотя посадка растительности может снизить городскую температуру 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 острова тепла, потому что близлежащие тропические леса неизбежно содержат гораздо больше растений, чем город. С другой стороны, в более засушливых 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 влажные и покрыты растительностью, добавление растительности не поможет», - объяснил Бу-Зейд. Снижение летних температур в этих городах потребует различных решений, таких как усиление затенения или вентиляции, или строительство с использованием новых материалов. Тем не менее, все города могут получить и 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 географического региона, и любые усилия, направленные на озеленение и охлаждение городов мира, следует рассматривать с учетом местных гидроклиматических условий». Учитывая, что городские районы столкнутся с комбинированным воздействием глобального изменения климата и роста населения, эти результаты могут послужить ориентиром для проектирования городов будущего с учетом климатических факторов.
Бу-Зейд и его коллеги работают над расширением своей модели для изучения сезонных изменений эффекта городского острова тепла. Их структура также может быть использована для создания более адаптированных моделей для конкретных регионов мира.