Denver är känt för sitt relativt milda klimat och sina fyra distinkta årstider. Det är också känt för sina temperaturfluktuationer under loppet av en dag eller till och med timmar. Men vad betyder det för stadens invånare – och för den delen, resten av invånarna i det kontinentala USA när det kommer till extrema temperaturer?

Det var vad Ashley Broadbent ville veta. Specifikt, han ville veta hur befolkningar i hela USA kommer att uppleva värme och kyla under 2000-talet.

Så, Bredböjd, en biträdande forskningsprofessor vid Arizona State University's School of Geographical Sciences and Urban Planning, använde toppmoderna modelleringsverktyg för att analysera hur tre nyckelvariabler skulle påverka människans exponering för extrema temperaturer från början av detta århundrade till dess slut.

Han och hans medarbetare Matei Georgescu, en docent vid ASU:s School of Geographical Sciences and Urban Planning, koncentrerade sig på följande tre nyckelfaktorer:klimatförändringar till följd av utsläpp av växthusgaser; stadsutvecklingsinducerade effekter som härrör från städernas tillväxt; och befolkningsförändringar i enskilda städer.

Pappret, "De brokiga drivkrafterna för exponering för värme och kyla i 2000-talets amerikanska städer, " publiceras online i " Proceedings of the National Academy of Sciences ." Det är den första studien i sitt slag som tar hänsyn till befolkningsviktad värme- och kylaexponering som direkt och samtidigt står för växthusgas- och stadsutvecklingsinducerad uppvärmning.

För att beskriva hur dessa tre variabler skulle påverka temperaturer, och i sin tur befolkningar, Bredböjd, Georgescu och medförfattaren Eric Scott Krayenhoff, biträdande professor vid University of Guelph, Ontario, använde ett mått som de kallade "persontimmar, " för att beskriva människors exponering för extrem värme och kyla.

"Det är ett intuitivt mått, " sa Broadbent. Till exempel, när en person utsätts för en timmes extrema temperaturer motsvarar exponeringen en persontimmes exponering. Likaså, om 10 personer utsätts för 10 timmars extrem temperatur motsvarar exponeringen 100 persontimmar.

"Jag tror att den här definitionen är mer representativ för vad människor upplever, vilket är vad den här studien handlar om kontra en studie som helt enkelt kommunicerar temperaturförändringar utan att något mänskligt element är kopplat till det, sa Broadbent.

Övergripande, forskarna fann att den genomsnittliga årliga värmeexponeringen i början av detta århundrade i USA var cirka 5,2 miljarder persontimmar. Om man antar ett värsta scenario med topp global uppvärmning, befolkningstillväxt och stadsutveckling, den årliga värmeexponeringen skulle stiga till 150 miljarder arbetstimmar i slutet av århundradet, en nästan 30-faldig ökning.

"Den kombinerade effekten av dessa tre drivkrafter kommer att avsevärt öka den genomsnittliga värmeexponeringen över hela USA, men värmeexponeringen förväntas inte öka jämnt i alla städer i USA, " säger Broadbent. "Det kommer att finnas hotspots där värmeexponeringen ökar kraftigt."

För detta ändamål, forskarna definierade värmetrösklar baserat på lokala stadsdefinitioner, något tidigare studier inte har gjort. Istället, tidigare studier har använt fasta temperaturtrösklar som kan vara olämpliga för vissa städer. Trots allt, en 90 graders dag i Phoenix känns mycket annorlunda än en 90 graders dag i New York City, givet relativa fuktighetsskillnader.

"Det är välkänt att städer har lokalt definierade trösklar där värme och kyla orsakar dödlighet och sjuklighet, " förklarade Broadbent. "Med andra ord, människor dör vid olika temperaturer i olika städer eftersom det som är extremt i en stad kan vara normalt i en annan."

Viktigt, områden i USA där mänsklig exponering skulle öka mest är där klimatförändringar och befolkningsökning samtidigt. Under tiden, stadsutvecklingen har en mindre, ändå icke försumbar effekt.

Enligt resultaten av studien, de största absoluta förändringarna i befolkningens värmeexponering förväntas inträffa i stora amerikanska storstadsregioner, som New York, Los Angeles och Atlanta.

Studien finner också att de största relativa förändringarna i arbetstimmar relaterade till värmeexponering förväntas inträffa i snabbt växande städer som ligger i solbältet, inklusive Austin, TX; Orlando; och Atlanta.

"Exponeringsökningen är ganska stor om man tittar på det i förhållande till början av seklet, " sa Broadbent. "Vissa städer över solbältet, enligt våra prognoser, kommer att ha 90 gånger antalet persontimmar av värmeexponering." städer i Texas som ser en betydande befolkningstillväxt och stark växthusgasinducerad klimatuppvärmning kan påverkas markant.

Ett sätt att förbereda sig för ökad värmeexponering är att minska utsläppen av växthusgaser på global skala, vilket skulle minska antalet timmar människor utsätts för extrema temperaturer. Andra alternativ inkluderar lokaliserad infrastrukturanpassning som ger bufferteffekter mot stigande temperaturer som, till exempel, plantera träd, tillhandahålla skugga och kyla områden och bygga byggnader med material som absorberar mindre värme.

Även om medeltemperaturen i USA kommer att bli varmare i framtiden, studien finner att kylexponeringen kommer att öka något jämfört med början av seklet, främst på grund av befolkningsökningen. "Medan det finns en allmän minskning av antalet förväntade extrema kylahändelser i slutet av detta århundrade, antalet individer som exponeras för extrem kyla förväntas öka, eftersom befolkningstillväxt innebär att det totala antalet persontimmar av kylexponering kommer att öka, sa Broadbent.

"Kyla är för närvarande mer ett nationellt hälsoproblem än värme, men våra resultat tyder på att värmeexponering i slutet av århundradet kan bli ett större hälsoproblem än exponering för kyla", säger Broadbent. kylexponering kommer inte att försvinna helt när klimatet värms upp. Faktiskt, enligt en av lagets simuleringar, Denver förväntas ha mer extrem kyla i slutet av århundradet jämfört med början, enligt studien.

"Det är det intressanta med klimatförändringarna. Vi vet att medeltemperaturen kommer att öka, sa Broadbent, "men vi vet mindre om hur extremerna kommer att förändras, och ofta är ytterligheterna den viktigaste delen av vårt dagliga liv."

"Det finns flera takeaway-meddelanden från det här arbetet, men en av de centrala gäller våra städers framtida motståndskraft, sa Georgescu.

"De framgångsrika steg som tas kommer att kräva holistiskt tänkande som omfattar bidrag från stadsplanerare, ingenjörer, samhällsvetare och klimatvetare med en långsiktig vision om hur vi vill att våra städer ska vara.

Vi uppmanar därför städer att börja ställa några mycket grundläggande frågor angående den förväntade exponeringen av deras beståndsdelar för framtida miljöförändringar. Integreras det urbana klimatmodelleringssamhällets arbete i deras miljöanpassningsplaner? Om så är fallet, hur, varom icke, varför inte?"