Bara denna sommar, intensiva värmeböljor har varit skyldiga till minst 11 dödsfall i Japan, en rekordstor temperatur på 45,9 grader Celsius i Frankrike, och en värmerådgivning som påverkar 147 miljoner människor på den amerikanska östkusten. Antas vara det "nya normala, "dessa extrema lufttemperaturer kan värma våra kroppar, orsakar solsting eller till och med organskador.

En ny studie av forskare vid Department of Energy Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) visar att om varje byggnad i Kalifornien hade "coola" tak år 2050, dessa tak skulle bidra till att skydda stadsbor från konsekvenserna av dessa farliga värmeböljor. Deras studie, "Samverkande konsekvenser av klimatförändringar, befolkningsdynamik, och värmereducering i städer för framtida exponering för extrem värme, " publicerades nyligen i tidskriften Miljöforskningsbrev .

Forskarna förutspår att värmeböljor sannolikt kommer att bli två till 10 gånger vanligare över hela staten vid mitten av seklet. Men om coola tak antogs i Kaliforniens mest folkrika områden - San Francisco Bay Area, Los Angeles, San Diego, och Sacramento – år 2050 skulle dessa reflekterande tak kunna sänka exponeringen för värmeböljor (definierad som varje gång en person upplever en värmebölja) med 35 miljoner varje år, jämfört med uppskattningsvis 80 miljoner fall av värmeböljor 2050 utan någon ökning av användningen av svala tak. Detta är det senaste exemplet på Berkeley Labs forskning om potentialen för reflekterande tak, väggar, och trottoarer för att mildra stadsvärmen, minska användningen av luftkonditionering, och spara vatten.

"Stadsområden är en liten del av jorden, men de är där de flesta människor bor, sa Pouya Vahmani, en postdoktor vid Berkeley Labs Climate and Ecosystem Sciences Division och huvudförfattare till studien. "Om vi ​​kan kyla dessa områden ens lite, det kan ha en enorm inverkan på hälsan och återställa betydande effekter av klimatförändringarna."

Förutsäga framtida värmeböljor

Stadsbor är mer sårbara än sina landsbygdsmotsvarigheter för en värmeböljas negativa effekter. På grund av den urbana värmeöeffekten, lufttemperaturen stiger flera grader högre i städer än i omgivande vegeterade områden. Byggda ytor absorberar lätt dagsvärme och släpper ut den på natten, hålla städerna varmare över natten också.

När nattetemperaturerna förblir höga, människokroppar kämpar för att svalna och återhämta sig från dagens brännande hetta. I sommar, när urbana värmeöeffekter toppar, människors hälsa kan allvarligt äventyras. Lägg till en värmebölja till denna redan värmestressade miljö, och effekterna förvärras.

I denna nya studie, Berkeley Lab-forskarna hade två mål. Först, de ville förutsäga värmeböljor i Kaliforniens 29 stora stadslän mellan nu och 2050. De använde regionala klimatförhållanden mellan 2001 och 2015 som utgångspunkt för att simulera mitten av århundradets klimat under två scenarier för global uppvärmning.

Genom att kombinera dessa klimatförhållanden med högupplösta satellitbilder kunde de inkludera urbana funktioner som byggnader, vägar, och vegetation, som absorberar och avger värme, och för mer exakta framtida klimatförutsägelser. Sedan, forskarna använde befolkningsuppskattningar på länsnivå för 2050 för att bedöma befolkningens exponering för framtida värmeböljor.

"Vi ville få en bättre bild av framtida klimatförändringsrisker för Kaliforniens stadsmiljöer och anpassningsmöjligheter, sa Andrew Jones, en forskare vid Berkeley Labs Climate and Ecosystem Sciences Division och medförfattare till studien. "Att göra sådana raffinerade och realistiska förutsägelser kan hjälpa stadsplanerare och medborgare att förbereda sig för värmehändelser i en allt varmare framtid."

Deras studie fann att värmeböljor med lufttemperaturer över 35 grader Celsius (95 grader Fahrenheit) och som varar i minst tre dagar i följd blir två till tio gånger vanligare under framtida globala uppvärmningsscenarier. Med den extra bördan av stadscentra som blir mer folkrika, forskarna förväntar sig att det år 2050 kommer att finnas 80 miljoner fall av värmeböljor i Kalifornien varje år, jämfört med i genomsnitt 37 miljoner fall årligen under nuvarande klimatförhållanden.

"Det är mer än dubbelt så många fall vi har sett under nuvarande klimatförhållanden, " sa Vahmani.

Också, regioner som centrala Los Angeles och Santa Clara, Alameda, och Orange counties som historiskt dragit nytta av svala havsbrisar kommer att uppleva mer frekventa, mer intensiva värmeböljor i mitten av seklet. "Det är viktigt, "Vahmani sa, "eftersom många av dessa regioner inte är beredda att hantera den extrema värmen."

Coola tak till undsättning

Att belägga tak vita eller installera solljusreflekterande tegelpannor i stadskluster kan vara en lösning, enligt forskarna.

"Det är inte nödvändigtvis en komplicerad eller dyr teknik, " sa Vahmani. "Men coola tak, i allmänhet, är mer effektiva om alla adopterar dem."

Det andra målet med deras studie var att analysera effektiviteten hos svala tak för att mildra värmeböljor. Att göra det, forskargruppen upprepade samma högupplösta regionala klimatsimuleringar, bara den här gången ersätter alla befintliga byggnadstak med coola tak. Specifikt, de ville veta om den ökade solreflektansen kunde skydda stadsbefolkningen mot värmeböljor.

De upptäckte att om varje byggnad i Kalifornien hade coola tak år 2050, det kan få ner det årliga antalet värmeböljor i Kalifornien till 45 miljoner från 80 miljoner.

Denna begränsningspotential överraskade laget. "Även om en liten andel av Kaliforniens mark är urban, Jag blev förvånad över hur effektiva svala tak kunde vara för att undanröja risker för extrem värme, " sa Jones.

Förutom minskad exponering för värmeböljor och tillhörande hälsorisker, denna studie förutspår att en utbredd användning av svala tak drastiskt kan minska energibehovet genom att minska användningen av luftkonditionering.

Jones erkänner att 100 % konvertering till svala tak år 2050 kan vara utmanande. Medan städer som Los Angeles kräver coola tak för nya konstruktioner, Att bygga om befintliga byggnader kan bli dyrt.

Teamet vill nu hitta den minsta kyltäckning som behövs för att få fördelar liknande de som rapporterats i studien.

Men den positiva effekten av svala tak kommer att begränsas till att minska dagtemperaturerna när taken reflekterar solljus. På natten, när vägar och packade byggnader långsamt avger värme, dessa tak kan inte direkt ge kylningsfördelar.

"Vad de kan göra är att minska mängden värme som städer absorberar under dagen, "Jones sa, "som indirekt kan sänka värmen som är tillgänglig för frisläppning på natten."