Есть веская причина, по которой горожане бегут в сельскую местность, чтобы охладиться в летнюю жару: в сельских районах обычно не так жарко. Из-за эффекта «городского острова тепла» города с населением в миллион и более человек могут быть в среднем на 1–3 ° C (1, 8–5, 4 ° F) теплее - и на 12 ° C (22 ° F) теплее в вечером - чем окрестности, сообщает Агентство по охране окружающей среды США.
Связанный контент
- Современный мир зависит от скромного цемента
- Волны летней жары могут быть связаны с потерей морского льда
- Острова городской жары могут изменять температуру в тысячах миль от города
Есть много причин, почему города жарче. Все эти люди, их здания и оборудование внутри создают тепло. Например, в прошлом месяце исследователи из Университета штата Аризона сообщили, что кондиционирование воздуха может повышать температуру более чем на 1 ° C. Здания и другие сооружения могут хранить больше тепла в течение дня, чем растения; ночью они выделяют часть этого тепла, способствуя повышению температуры в темное время суток. Города также могут иметь меньшую отражательную способность, что позволит им впитывать больше солнечного тепла.
Но большинство исследователей считают, что основной причиной влияния островов тепла в городе является уменьшение испарения, которое происходит, когда растения заменяются бетоном. Это испарение, как думает, поглощает энергию и сохраняет прохладу в сельской местности.
Однако, согласно новому исследованию, эта разница в испарении не является большим фактором, влияющим на эффект теплового острова. Местный климат может иметь большее значение. Лэй Чжао из Нанкинского университета информационных наук и технологий в Китае и его коллеги опубликовали эти результаты сегодня в журнале Nature .
Чжао и его коллеги начали с вопроса: будут ли похожие города, расположенные в разных климатических условиях, испытывать такое же повышение температуры по сравнению с эффектом городского острова тепла? Из спутниковых данных НАСА о 65 городах США они могли видеть некоторые тенденции: в полночь большие города имели тенденцию испытывать большую разницу в температуре по сравнению с окружающей сельской местностью, чем более мелкие города. В полдень, однако, более влажные города испытали больший эффект острова тепла.
Затем исследователи создали компьютерную модель, которая позволяет им оценивать важность различных факторов, которые могут влиять на эффект городского острова тепла. К ним относятся такие функции, как испарение, тепло, создаваемое людьми и их структурами, а также тепло, аккумулируемое в городах. Также были включены различия в земле и в конвекции - передача тепла из города или сельской местности в атмосферу.
Из модели исследователи могли видеть, что эти два последних фактора были важны, и они взаимодействовали с местным климатом. Чжао и его коллеги отмечают, что во влажных районах, например на восточном побережье США, «конвекция менее эффективна при отводе тепла с городских земель, чем с сельских», и эти города обычно примерно на 3 градуса теплее, чем близлежащая сельская местность. Густая растительность в сельской местности аэродинамически грубее, чем в городе, что повышает эффективность конвекции, позволяя большему количеству тепла перемещаться из земли в атмосферу.
В засушливых регионах, где этой сельской растительности не хватает, как, например, в Лас-Вегасе, происходит обратное. «В среднем городские земли примерно на 20% эффективнее отводят тепло с поверхности путем конвекции, чем сельские земли», - пишут исследователи. И в некоторых из этих городов разница в конвекции настолько велика, что они не испытывают эффекта городского острова тепла.
Однако ночью, независимо от климата, выделение тепла, накопленного в течение дня, вызывает эффект острова тепла. Это тепло попадает в мелкий слой атмосферы у поверхности, и чтобы рассеиваться, оно должно двигаться более горизонтально, чтобы спастись. Исследователи отмечают, что в больших городах жара должна продвигаться дальше, поэтому центр большого города будет гораздо теплее, чем середина небольшого города.
Исследователи утверждают, что эффект городских островов жары - это больше, чем просто раздражение для горожан. Он также может усугубить проблемы со здоровьем, связанные с тепловым стрессом, добавляя и без того неудобные условия, особенно в засушливые годы в обычно влажных районах. Но это новое исследование дает некоторое представление о том, какие меры могут помочь смягчить некоторые из этого тепла.
Снижение тепла от наших кондиционеров и другого оборудования может показаться простым решением, но в соответствии с компьютерной моделью это не очень поможет, потому что антропогенное тепло не имеет большого значения. Однако решение крупных проблем - эффективности конвекции и аккумулирования тепла - не является практическим решением, «поскольку оно потребует фундаментальных изменений в городской морфологии», - отмечают Чжао и коллеги.
Что поможет, тем не менее, увеличивает отражательную способность города, говорят они. Это уменьшило бы количество тепла, поглощаемого городом в течение дня, и даже помогло бы косвенно ночью, уменьшив количество тепла, выделяемого после захода солнца. Кроме того, это легко - плоские городские крыши могут быть окрашены в белый или другой отражающий цвет.
Белые крыши также имеют дополнительные преимущества, такие как сокращение потребления энергии, потому что не требуется столько кондиционирования воздуха, чтобы уравновесить тепло, поглощаемое зданиями. А снижение энергопотребления также означает снижение выбросов углерода - преимущество, которое выходит за пределы динамики одного городского острова тепла.
