Если вы когда-нибудь были в центре города в середине лета, вы знаете, что жара может быть жестокой - и намного жарче, чем в окрестностях.
Температуры в городах, как правило, на несколько градусов выше, чем в сельской местности, явление, называемое эффектом городского острова тепла (UHI). Было замечено, что во многих городах практически на каждом обитаемом континенте температура на 2-4ºC выше, чем в сельской местности. Это явление возникает из-за того, что городская инфраструктура, особенно тротуары, поглощают больше тепла, чем поверхности с естественной растительностью. Это тепловое загрязнение вызывает более высокие затраты на кондиционирование воздуха и воду, а также представляет опасность для здоровья населения.
Одна из стратегий смягчения последствий, называемая серой инфраструктурой, включает в себя модификацию непроницаемых поверхностей (стен, крыш и тротуаров) для противодействия их обычному нагревательному эффекту. Типичные городские поверхности имеют коэффициент солнечного отражения (альбедо) 0,20, что означает, что они отражают только 20 процентов солнечного света и поглощают до 80 процентов. Напротив, отражающий бетон и покрытия могут быть спроектированы так, чтобы отражать 30-50 процентов или более. Такие города, как Лос-Анджелес, уже использовали отражающие покрытия на главных улицах для борьбы с тепловым загрязнением, хотя внедрение этого решения в масштабах всего города может быть дорогостоящим.
Исследователи из Инженерной школы Суонсона Университета Питтсбурга использовали модель вычислительной гидродинамики, чтобы найти способы снижения затрат и увеличения использования более холодных поверхностей. В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, рассматривалась возможность применения более холодных поверхностей только к половине поверхностей в городе.
«Это могло бы быть эффективным решением, если бы выбранные поверхности находились выше по течению от преобладающего направления ветра», - сказал ведущий автор Сушобхан Сен, научный сотрудник Департамента гражданского и экологического проектирования. «Барьер» из холодных поверхностей заранее охлаждает теплый воздух, который затем охлаждает остальную часть города за небольшую часть затрат. С другой стороны, если поверхности не выбраны стратегически, их эффективность может существенно снизиться».
Это исследование дает градостроителям и инженерам-строителям дополнительный способ создания надежной и устойчивой инфраструктуры с использованием ограниченных ресурсов.
«Для здоровья планеты и ее людей важно, чтобы мы нашли способ уменьшить тепло, выделяемое городской инфраструктурой», - сказал соавтор Лев Хазанович, профессор кафедры гражданской и экологической инженерии Энтони Гилла. «Стратегически расположенные отражающие поверхности могут максимально уменьшить тепловое загрязнение при использовании минимальных ресурсов."