Använda sommartemperaturdata från mer än 30, 000 världsstäder, forskare utvecklade en ny modell för stadsvärmeöar som använder befolkning och nederbörd som proxyserier för en komplex uppsättning faktorer som involverar klimat, miljö och stadsteknik. På kartan som visas här, städer markeras med färgade prickar som motsvarar intensiteten i deras urban heat island -effekt - röda och orange prickar indikerar städer som är betydligt varmare än omgivande områden. Upphovsman:Bild av Gabriele Manoli. Illustration av Beatrice Trinidad
I sommarvärmen, städer kan svälta mer än närliggande förorter och landsbygdsområden. Och medan storleken på denna urbana värmeöseffekt varierar kraftigt mellan världens städer, värmeöens intensitet kan till stor del förklaras av en stads befolkning och nederbördsnivå, forskare rapporterade i ett papper publicerat 4 september i tidningen Natur .
Att förstå en stads värmeöseffekt är avgörande för att utveckla strategier för att minska energianvändningen och avvärja farligt höga temperaturer, sa Elie Bou-Zeid, en av studiens författare och professor vid Princetons institution för civil- och miljöteknik. Analysen tyder på att kyla städer genom att plantera mer vegetation kan vara mer effektivt i torrare regioner än i våtare.
Använda sommartemperaturdata från mer än 30, 000 världsstäder, Bou-Zeid arbetade med kollegor vid ETH Zürich och Duke University för att utveckla en ny modell för urbana värmeöar. Nyheten i modellen är att den använder befolkning och nederbörd som proxies för en komplex uppsättning faktorer som involverar klimat, miljö och stadsteknik.
En av modellens fördelar är dess enkelhet. Även om det inte kan fånga detaljer om enskilda städer, det kan ge planerare en snabb och i stort sett exakt bild av möjliga lösningar och deras effekter på en stads temperatur.
"Det finns några städer - New York, London, Baltimore - som studeras intensivt, och vi vet inte så mycket om ett stort antal andra städer, "sa Bou-Zeid." Med en reducerad modell som bara behöver information om nederbörd och befolkning, vi hoppas kunna tillhandahålla en enkel ram som kan ge vägledning till vilken stad som helst "i planeringen av värmebeständiga insatser.
Heat island -effekten, definieras i studien som yttemperaturens skillnad mellan stad och landsbygd, är något större för städer med högre befolkning. En viktig orsak är att dessa städer tenderar att ha större områden samt fler höghus som inte avger värme lika effektivt som lägre strukturer.
Forskarna fann också att värmeöseffekten ökar när en stads genomsnittliga årliga nederbörd ökar, eftersom omgivningen blir grönare och svalare, men bara upp till en punkt. Utöver en nederbördsnivå på cirka 39 tum (100 centimeter) per år - liknande den i Washington, DC - en stads temperaturökning stiger inte mycket över 2 grader Fahrenheit (1,25 grader Celsius). Detta har konsekvenser för tillvägagångssätt för att kyla våtare städer.
Kartan visar i vilka städer värmeöseffekten är mest betydande. Upphovsman:Gabriele Manoli / ETH Zürich
Även om plantering av vegetation kan sänka stadstemperaturerna genom evapotranspiration, det finns gränser för detta tillvägagångssätt. Sydostasiatiska städer som Singapore har hög nederbörd och stora områden med grönt täck, men har starka urbana värmeöeffekter eftersom närliggande regnskogar oundvikligen innehåller mycket mer växtliv än staden. Å andra sidan, torrare städer som Phoenix kan vara ännu svalare än omgivande områden på sommaren om bevattning används för att odla växter i staden.
"På platser som redan är våta och växtliga, att lägga till mer växtlighet hjälper inte, "förklarade Bou-Zeid. Att sänka sommartemperaturerna i dessa städer kommer att kräva olika lösningar, såsom ökad skuggning eller ventilation, eller bygga med nya material. Fortfarande, alla städer kan dra andra fördelar av grönområden, som förbättrad luftkvalitet och möjligheter till rekreation.
"Våra resultat visar att det inte finns någon lösning för att minska uppvärmningen i stor skala, "sa Gabriele Manoli, forskare vid ETH Zürich och studiens huvudförfattare. "Effektiviteten hos värmebegränsande strategier varierar mellan geografiska regioner, och alla ansträngningar som syftar till att förgröna och kyla världsstäder bör sättas i samband med lokala hydroklimatiska förhållanden. "Med tanke på att stadsområden kommer att möta de kombinerade effekterna av globala klimatförändringar och befolkningstillväxt, dessa resultat kan ge vägledning för den klimatkänsliga utformningen av framtida städer.
Bou-Zeid och hans kollegor arbetar med att utöka sin modell för att undersöka säsongsvariationer i den urbana värmeöseffekten. Deras ram kan också användas för att skapa mer skräddarsydda modeller för specifika regioner i världen.
