Ogrzewanie miast: dlaczego miasta są cieplejsze niż wieś

Anatomia efektu

Ogrzewanie miast (UHI - Urban Heat Island) to dobrze dokumentowana tendencja, że miasta są o kilka stopni Celcjusza cieplejsze niż teren wiejski otaczający je - typowo około 1-2°C średnio, ale podczas nocy w spokojne i jasne warunki ta różnica może zwiększyć się do 4-7°C (około 7-12°F), dokładnie kiedy najbardziej ma na względzie komfort i zdrowie ludzi. Meteorolodzy odróżnia powierzchniowe UHI (temperaturę dachów i podwojania, pomiarowalną z satelitów) od UHI warstwy pokrywki drzew (temperatury powietrza, które ludzie doświadczają na poziomie ulicznym), a te dwie nie zawsze osiągają swój maksimum jednocześnie ani w tym samym miejscu.

Z czym się zaczyna dodatkowa ciepłości

Cztery mekanizmy łączą się, aby podnieść temperatury miast. Ciemne, niskoprzeźroczyste materiały, takie jak asfalt, absorbują znaczną ilość przychodzącego słońca długowavelowego o wiele intensywniej niż lepsze wodoodporniejsze powierzchnie wiejskie. Gęste beton i cegła mają dużą masę termiczną, przechowując ciepło zabsorbowane podczas dnia i wolno go relacjonując po zachodzie słońca. Zastępowanie roślinności asfaltami usuwa naturalne chłodzenie przez evapotranspirację - rośliny stracają ciepło jako ciepło ukryte, ekspandując wodę, a naga asfaltowa powierzchnia nie ma takiego kanału chłodzenia. Miasta dodatkowo dodają źródło ciepła własnego: odpadki termiczne pojazdów, przemysłu i, szczególnie, wydechów klimatyzatorów chłodzących budynki samego siebie.

Q* + QF = QH + QE + ΔQS      simplified urban surface energy balance

Q*  = net radiation (shortwave in − reflected − net longwave out)
QF  = anthropogenic heat (vehicles, AC, industry)
QH  = sensible heat flux (warms the air directly)
QE  = latent heat flux (evapotranspiration — cities have little)
ΔQS = heat storage in the urban fabric (released after sunset)

Miasto kanoniczne

Wysokie budynki zasłaniające szersze ulice tworzą miasta kanoniczne, które przyciągają ciepło dwukrotnie: przychodzące promienie słoneczne odskakują między pionowymi ścianami przed pełnymi absorpcją, a wyjściowe promienie długowaveliste w nocy są częściowo ponownie absorbowane przez otaczające ściany zamiast wolno uciekać do jasnego nieba, ponieważ geometria kanonicznej ulicy zmniejsza część otwartego nieba, na którą każda powierzchnia może radiować (czynnik widoczności nieba). Gęste układ budynków również wolą wiatry powierzchniowe, co ogranicza ventilację, która inaczej flushowałaby z accumulate heat z ulicy kanonicznej.

Mitigacja, która naprawdę przynosi rezultaty

Najbardziej skuteczne interwencje napotykają te same cztery mechanizmy bezpośrednio: rozrost gęstości lasu (szczawnictwo plus evapotranspiracja), podwyższenie albedo dachów i drog przez malowanie odbijające "zimne" pokrycia, dodawanie dachów zielonych, które łączą szczawnictwo z chłodzeniem przez evapotranspirację, oraz wprowadzanie elementów wody, które chłodzi poprzez evapotranspirację. Skuteczność różni się w zależności od lokalnego klimatu i gęstości budynków, ale miasta z drzewami zawsze figurowały wśród najbardziej wartościowych interwencji, ponieważ napotykają obie strony równowagi - radiacyjną i evapotranspirację - jednocześnie.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Urban Heat Island Dynamics Model i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.