Ефект теплового острова залежить від геометрії міста. Науковці з’ясували, що сильно організовані метрополії з шаховим плануванням – як у Чикаго та Нью-Йорку – вночі залишаються особливо спекотними. В містах, що ростуть органічно, будівлі та вулиці легше віддають тепло. Результати в майбутньому повинні допомогти міському плануванню і в часи кліматичних змін покращити міський клімат.
Зображення: kokouu / iStock.
Коли вночі в місті все ще гаряче, має місце так званий ефект теплового острова. Адже асфальт і бетон накопичують сонячне тепло, й центр міста нагрівається сильніше, ніж зелені околиці – від трьох до десяти градусів за Цельсієм. Для міст це проблема: кондиціонери споживають все більше енергії, загострюється проблема забруднення повітря, страждає здоров’я мешканців.
Проте що ж визначає, наскільки сильно місто потерпає від ефекту теплового острова? Аби це з’ясувати, Джейкоб Собстил (Jacob Sobstyl) і його колеги з Массачусетського технологічного інституту дослідили вплив міської структури на тепловий обмін між містом та атмосферою в США.
У своєму дослідженні вчені обмежилися нічним часом, коли до виникнення ефекту теплового острова призводить практично тільки тепловіддача від будівель і вулиць. Впродовж дня атмосферні ефекти заважають вимірюванням.
Температурні дані вчені отримали з 22-х метеорологічний станцій в 14-ти містах, які роками записували температуру погодинно. Для порівняння вони отримали подібні дані з сільського середовища.
Наступним кроком було заглибитися в міські плани Нью-Йорка, Чикаго й інших міст. У радіусі трьох кілометрів навколо станцій будівлі поділили на кластери, спростивши складний міський план до найпростішої двовимірної моделі. Після цього можна було досліджувати статистично, чи пов’язані міська структура та тепловіддача.
Результат: що щільніше розташовані будівлі, то більше було надлишкового тепла. Через це будівлі та вулиці гірше віддають тепло. Науковці глибше проаналізували цю кореляцію. Вони з’ясували, що передусім ґратчасте міське планування призводить до виникнення ефекту теплового острова. Міста, які виросли органічно, натомість нагріваються менше.
Чимало американських метрополій відомі своїми хмарочосами. Аби з’ясувати, яку роль відіграє забудова, науковці долучили до обрахунків 3D-моделі міст. І все одно дійшли до тих же результатів: що більш організоване місто, то спекотнішим залишається воно вночі. Тобто навіть двовимірного міського плану достатньо, щоб отримати надійну картину.
Але що ж це означає для сучасних американських міст? Відповідь на питання вчені шукали з допомогою міських проектів 50 метрополій, зокрема Чикаго, Бостона, Нью-Йорка. Виявилося, що передусім Чикаго потерпає від теплового ефекту: третє за розмірами місто в США, згідно з обрахунками, – найщільніша й найбільш організована метрополія. Лос-Анджелес натомість — значно органічніше і «найрозхляпаніше» місто Америки, розповіли вчені.
Своїми результатами науковці планують підтримати міських планувальників. Вони пояснили, що в холодних містах організована забудова підвищила б ефективність теплозбереження, що б допомогло заощадити на опалюванні. З іншого боку, просторіші міські пейзажі в теплих містах дозволили б зекономити гроші на кондиціонерах.
У майбутньому це мало б полегшити життя, адже кліматичні зміни посилять ефект теплового острова та принесуть тропічні ночі навіть до європейських міст. Згідно з оцінками вчених, до 2050 року це може призвести до втрати доходу в найбільших містах світу до 10%, якщо не вжити запобіжних заходів.
Städte: Geometrie prägt Wärmeinsel-Effekt
American Physical Society/CNRS, 15/03/2018
Зреферувала С.К.
19.03.2018