Städer upptar bara cirka 3% av jordens totala landyta, men de bär bördan av de mänskliga upplevda effekterna av globala klimatförändringar, sa forskare. Globala klimatmodeller är inrättade för storbildsanalys, lämnar stadsområden dåligt representerade. I en ny studie, forskare tittar närmare på hur klimatförändringar påverkar städer genom att använda datadrivna statistiska modeller i kombination med traditionella processdrivna fysiska klimatmodeller.

Resultaten av forskningen ledd av University of Illinois Urbana Champaign ingenjör Lei Zhao publiceras i tidskriften Naturens klimatförändringar .

Hem till mer än 50 % av världens befolkning, städer upplever mer värmestress, vattenbrist, luftföroreningar och energitrygghet än förorts- och landsbygdsområden på grund av deras utformning och höga befolkningstätheter, studien rapporterar.

"Städer är fulla av ytor gjorda av betong och asfalt som absorberar och håller kvar mer värme än naturliga ytor och stör andra biofysiska processer i lokal skala, sa Zhao, en civil- och miljöteknikprofessor och National Center for Supercomputing Applications affiliate. "Att införliva dessa typer av småskaliga variabler i klimatmodellering är avgörande för att förstå framtida stadsklimat. att hitta ett sätt att inkludera dem i globala modeller innebär stor upplösning, skala och beräkningsmässiga utmaningar."

Globala klimatmodeller projicerar framtidsscenarier genom att modellera hur mer omfattande processer som utsläpp av växthusgaser tvingar det globala klimatet att reagera. Genom att kombinera denna teknik med en statistisk modell som emulerar en komplex och detaljerad klimatmodell för stadslandskap, Zhaos team konfronterade informationsklyftan från urban till global.

Teamet tillämpade sin teknik för emulering av stadsklimat på data från 26 globala klimatmodeller under scenarier med medelhöga och höga utsläpp. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för forskare att modellera utdata till prognoser på stadsnivå av temperatur och relativ fuktighet fram till år 2100, möjliggör kvantifiering av klimatförändringar och osäkerhet.

Modellen förutspår att i slutet av detta århundrade, Den genomsnittliga uppvärmningen i globala städer kommer att öka med 1,9 grader Celsius med mellanliggande utsläpp och 4,4 C med höga utsläpp, med god överensstämmelse mellan befintliga klimatmodeller över vissa regioner, sa Zhao.

Prognoserna förutspådde också en nästan universell minskning av relativ luftfuktighet i städer, göra ytavdunstning mer effektiv och antyda att anpassningsstrategier som stadsvegetation kan vara användbara.

"Våra resultat belyser det kritiska behovet av globala prognoser av lokala stadsklimat för klimatkänsliga stadsområden, ", sade Zhao. "Detta kan ge stadsplanerare det stöd de behöver för att uppmuntra lösningar som grön infrastruktur för att minska urban värmestress i stor skala."

För närvarande, prognoserna tar inte hänsyn till effekterna av framtida stadsutveckling. Dock, forskarna antar att de kan utöka sin strategi för att kompensera för detta. "Metodiken, övergripande, är mycket flexibel och kan justeras för att fånga saker som finare tidsskalor och kan till och med tillämpas på andra ekosystem, som skogar och polarområden, till exempel, " sa Zhao.