Energi- och klimatfördelarna med svala tak är väl etablerade:genom att reflektera snarare än att absorbera solens energi, ljusa tak håller byggnader, städer, och till och med hela planeten kylare. Nu har en ny studie från Department of Energys Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) funnit att svala tak också kan spara vatten genom att minska hur mycket som behövs för stadsbevattning.

Baserat på regionala klimatsimuleringar av 18 Kaliforniens län, Berkeley Labs forskare Pouya Vahmani och Andrew Jones fann att utbredd användning av svala tak kan minska vattenförbrukningen utomhus med så mycket som 9 procent. I Los Angeles County, Den totala vattenbesparingen kan nå 83 miljoner liter per dag, förutsatt att alla byggnader hade reflekterande tak installerade. Deras studie, "Vattenbesparingsfördelarna med att minska värmen i städer, " publicerades i tidskriften Naturkommunikation .

"Detta är den första studien som tittar på kopplingen mellan vatten- och värmereducerande strategier i stadsområden, " sa Vahmani. "Du kanske inte gör coola tak bara för att spara vatten, men det är en annan tidigare okänd fördel med att ha svala tak. Och ur vattenförvaltningssynpunkt, det är ett helt annat sätt att tänka - att manipulera det lokala klimatet för att manipulera efterfrågan på vatten."

En drivkraft för studien var att undersöka hur ett framtida varmare klimat skulle påverka efterfrågan på vatten, särskilt eftersom fler städer söker efter strategier för klimatbegränsning och anpassning. "Medan strategier för värmereducering i städer har visat sig ha positiva effekter på hälsan, energiförbrukning, och utsläpp av växthusgaser, deras konsekvenser för vattenhushållning har inte undersökts i stor omfattning, " skriver Vahmani och Jones i sin studie.

Svala tak kan minska vattenbehovet genom att minska den omgivande lufttemperaturen - den här studien fann att kyla i städer varierar från 1 till 1,5 grader Celsius - vilket innebär att gräsmattor och annan landskapsarkitektur behöver mindre vatten. Forskarna, både i labbets avdelning för klimat- och ekosystemvetenskap, erkänna att modifiering av mänskligt beteende kan behövas för att förverkliga denna vattenbesparingsfördel.

"Det finns ett nyckelantagande här att människor skulle anpassa sitt bevattningsbeteende som svar, " sa Jones. "För att skörda fördelarna, vi skulle behöva folk vara medvetna om den lämpliga mängden vatten, eller använd sensorer eller smarta bevattningssystem, vilket är en bra idé ändå."

Vidare, de fann att fördelen med vattenbesparingar var ännu starkare under varmare dagar. "Så det är en indikation på att i ett framtida klimat, där varma dagar inträffar mycket oftare, den extra fördelen med att göra coola tak kan vara ännu mer dramatisk, " sa Jones. "Men det har ännu inte undersökts."

Vahmani och Jones använde en högupplöst regional klimatmodell för sin analys; Vahmani lade sedan till en komponent till modellen för att ta hänsyn till bevattningsvattnet. "Den justerar i grunden markfuktigheten för att efterlikna bevattningshändelser, ", sa Vahmani. "Vi använde också fjärranalysdata för att förbättra representationen av fysiska egenskaper hos landytan, vilket resulterade i förbättrad modellprestanda."

Modellen validerades med data från norra Kaliforniens Contra Costa Water District för kunder som endast använde bevattning. "De behov av bevattningsvatten som simulerades av modellen matchades ganska väl av kunddata, med tanke på stadsbevattningens komplexa karaktär, " sa Vahmani.

Modellsimuleringar kördes under 15 år i 18 län i norra och södra Kalifornien, anta ett kontrollscenario som återspeglar stadsområdenas nuvarande status, och ett svalt takscenario där alla byggnader hade kommersiellt tillgängliga svala tak installerade.

Landstäckande bevattningsvattenbesparingar varierade från 4 procent till 9 procent, med besparingar per capita som är störst i miljöer med medium täthet, eller de med en blandning av byggnader och landskapsarkitektur. "Det är i förortsområdena där du ser de mest vattenbesparingar, " sa Jones.

Studien bekräftade också ett fynd som har dykt upp:att vattenbesparingsåtgärder som direkt minskar bevattning, som torkatålig landskapsarkitektur, kan få den oavsiktliga konsekvensen av ökande temperaturer i tätorter. Vahmani och Jones körde en simulering av det mest extrema fallet - ett fullständigt upphörande av bevattningen - och fann en genomsnittlig uppvärmning på dagtid på 1 grad Celsius i genomsnitt över San Francisco Bay Area.

"Dessa resultat visar att uppvärmningssignalen från strategier som enbart fokuserar på att minska vattenanvändningen utomhus på ett meningsfullt sätt kan kompensera kyleffekterna av en stor värmereducerande strategi, t.ex. utplacering av coola tak i staden, " de skriver.

Modellera mikroklimat

Med klimateffekter som alltmer utspelar sig i urban skala, Berkeley Lab-forskare vill tillämpa sina modeller i stadsområden med stora befolkningscentra och koncentrerad infrastruktur. "Denna studie är en del av ett större arbete för att förbättra vår förmåga att modellera mikroklimat i stadsområden och andra klimatfenomen i beslutsrelevanta skalor, " sa Jones. "Till exempel, vi är också intresserade av att använda detta för att titta på dimmans roll i mikroklimatet i Bay Area."

Dessa ansträngningar är också en del av Berkeley Labs Water Resilience Initiative, en del av detta syftar till att utveckla metoder för att förutsäga hydroklimat i skalor som kan användas för att styra strategier för vattenenergi.

Vahmani och Jones planerar att följa upp denna studie genom att expandera till jordbruket samt undersöka strategier för att mildra varmt väder och växande efterfrågan på vatten. "Först vill vi se hur mycket klimatförändringar kommer att öka efterfrågan på vatten. Nästa kommer att vara att komma med strategier för att motverka det, " sa Vahmani. "I stadsområden, vi ska titta på hur svala tak kan förbättra både extrem värmebehov och bevattningsbehov i samband med framtida uppvärmning. Medan i jordbruksområden, strategierna kommer att ha att göra med bevattningsteknik och vilken typ av grödor du odlar."