Forskare har tagit fram en enkel ny modell som förklarar hur de oönskade effekterna av urbana värmeöar varierar över säsonger. Deras resultat kan hjälpa städer i olika klimatregioner att utforma strategier för värmebegränsning.

Till skillnad från befintliga stadsklimatmodeller som kräver en stor mängd information och är beräkningsmässigt mycket krävande, den nya grovkorniga modellen ger allmän inblick i hur säsongsförändringar i nederbörd, solstrålning, och vegetationsförhållandena i en stadsmiljö påverkar intensiteten och tidpunkten för ytvärmeöar i en stadsomfattande skala.

"Med bara två ekvationer, vår modell kan beskriva alla dessa komplexa interaktioner, "sa Gabriele Manoli, en föreläsare i miljöteknik vid University College London, som ledde forskningen.

"För stadsplanerare, det ger ett nytt tillvägagångssätt som kompletterar mer detaljerat, stadsspecifika verktyg, och ger allmänna riktlinjer om effekterna av strategier för värmedämpning, som att öka grönytorna, i olika klimat och under olika tider på året, "Manoli sa." På grund av dess enkelhet, vårt ramverk kan tillämpas på städer där omfattande data och detaljerade simuleringar inte är tillgängliga. "

För forskare, modellen ger nya bevis för att säsongsvariationer i intensiteten hos skillnaderna i yttemperaturer mellan stad och landsbygd-vilket, tills nu, har observerats men inte klart förklarats - styrs av tidsfördröjningar mellan solstrålning, temperaturer, och nederbörd, Sa Manoli.

Om solstrålning uppstår i samband med tillgången på vatten, sommarförhållanden orsakar starka ytvärden för stadens värmeöar på grund av höga förångningskylningar i omgivande landsbygd. Landsbygden blir svalare med några grader, medan stadsområdet, där ogenomträngliga och värmeabsorberande ytor kan begränsa effekten av förångningskylning, blir mycket varmare. Detta är vanligtvis vad vi ser i städer som Paris eller London, som är i klimat med relativt våta somrar.

"Detta kan få stora konsekvenser för den lokala energiförbrukningen, klimatanpassningspolitik, och folkhälsa, särskilt värmerelaterade dödligheter, "sa Gabriel Katul, Theodore S. Coile Framstående professor i hydrologi och mikrometeorologi vid Duke University.

Men i städer där det är knappt nederbörd under sommaren, som Phoenix eller Madrid, den motsatta effekten kan uppstå. Med mindre nederbörd och vegetation för att stimulera kylning, landsbygden värms upp och staden upplever en "oaseffekt" där, även om det fortfarande kan vara blåsande varmt, det är ändå en eller två grader svalare än den omgivande landsbygden.

"Dessa säsongsmönster för uppvärmning och kylning har betydande konsekvenser för strategier för värmebegränsning, eftersom urbana grönområden kan minska värmeöns intensitet under sommaren, medan potentiellt negativa effekter under vintern av albedohantering, t.ex. måla gator i vitt, dämpas av säsongens strålning, "Noterade Katul.

Stigande temperaturer och skiftande nederbördsmönster kopplade till klimatförändringar kan förändra säsongsförhållandena i stadens värmeöar under de kommande decennierna, han sa. Ytterligare forskning behövs i den riktningen.

Manoli och Katul utvecklade den nya modellen med Simone Fatichi från ETH Zürich och Elie Bou-Zeid från Princeton University.

De publicerade sin peer-reviewed forskning den 16 mars i Förfaranden från National Academy of Sciences .