Under natten, det är varmare i staden än i närliggande förorter eller landsbygden. Men hur mycket hetare skiljer sig mellan städerna. Forskare från MSE2 (CNRS / MIT) internationella gemensamma forskningslaboratorium och Centre Interdisciplinaire des Nanosciences de Marseille (CNRS / Aix-Marseille University) 1 har visat att den avgörande faktorn är hur städer är uppbyggda:mer organiserade städer, som många i Nordamerika med raka och vinkelräta gator, fånga mer värme. Omvänt, städer som är mindre organiserade, som de som grundades för länge sedan, värme lätt. Lagets resultat, publicerad i Fysiska granskningsbrev (9 mars, 2018), föreslå nya riktningar att utforska för optimal stadsplanering och energihantering.

Urbana värmeöar (UHI) skapas när lufttemperaturen stiger högre i städer än i de omgivande förorterna och landsbygden. I USA, detta fenomen påverkar 80% av stadsbefolkningen. I befolkade områden, UHI:er kan leda till större energiförbrukning (för att driva luftkonditionering, till exempel), mer luftföroreningar, lägre livskvalitet, och sämre hälsa. Vissa städer har tillämpat strategier för att begränsa UHI - inklusive tillägg av fler grönområden - men de miljömässiga och ekonomiska effekterna av värmeöar, i nationell eller till och med regional skala, har fortfarande knappt kvantifierats.

Forskarna i denna studie övervägde viktiga faktorer som styr temperaturstegringar, såsom byggnaders termiska massa och i vilken utsträckning, på natten, de utstrålar värme som absorberas under dagen. Att göra så, de tittade på temperaturer registrerade i stads- och landsbygdsområden under flera år samt på data om att bygga fotavtryck, kombinerat med en värmestrålningsmodell. För de femtio städer som de studerade-bland dem New York, Chicago, och Boston - denna metod gjorde det möjligt att visa att effekterna av nattliga UHI:er varierar beroende på stadsgeometri. Byggnader kan utbyta värme mer eller mindre lätt beroende på deras rumsliga organisationsnivå. Forskargruppen mätte det sistnämnda med fysikapplikationer som reducerar den komplexa geografin för stadsbyggande till en enklare, statistiskt bestämd representation med hjälp av byggkluster. De visade att en hög stadsorganisation - som typiserad av de flesta nordamerikanska städer - resulterar i mer uttalade UHI -effekter och större värmeretention. Motsatsen gäller för mer "oorganiserade" städer.

I länder med varmt eller tempererat klimat, UHI -effekten leder till betydligt högre energiräkningar. I kalla klimat, å andra sidan, det kan eventuellt bidra till att minska energibehovet. Uppskattningar av befolkningstillväxt kan användas för att identifiera länder som har störst nytta av UHI -effekten. Denna kunskap kan hjälpa beslutsfattare att optimera byggnadens energiförbrukning och därmed minska koldioxidutsläppen i staden, regional, och till och med statlig nivå.