Новое исследование, проведенное Университетом штата Аризона (ASU), детализирует некоторые динамические процессы, поскольку один регион страны, Центральная долина Калифорнии, готовится к значительному росту населения и всему, что это влечет за собой. Исследование, основанное на компьютерном моделировании с использованием Advanced Computing Center ASU, преобразования сельских земель в городские, показывает, что по мере роста и развития районов Калифорнии в результате застроенная среда может генерировать дополнительное тепло (так называемый городской остров тепла или UHI).
Но UHI можно смягчить, используя новые технологии и новейшие методы устойчивого проектирования, — сказал Матей Георгеску, автор книги «Проблемы, связанные с адаптацией к будущему расширению городов», опубликованной в журнале Journal of Climate от 1 апреля 2015 года. Ключевым моментом будет поиск правильных комбинаций технологий и методов.
«Это исследование впервые изучает влияние климата на быстро расширяющиеся городские районы в Калифорнии исключительно из-за ожидаемого преобразования существующих форм рельефа в застроенную среду, такую как жилые дома переменной плотности и коммерческая инфраструктура», — сказал Георгеску, доцент кафедры АГУ. Школа географических наук и градостроительства и автор исследования.«Кроме того, изучаются обычно предлагаемые стратегии адаптации к климату в городах, чтобы оценить их эффективность в смягчении воздействия тепла, вызванного городским климатом», — пояснил он. «Учитывая, что решения о будущих изменениях в землепользовании в этом потенциально густонаселенном районе еще предстоит принять, крайне важно понять экологические последствия таких путей развития до того, как они произойдут».Джорджеску сосредоточил свое исследование на районе Центральной долины Калифорнии, большой внутренней территории, которая простирается от Реддинга на севере до Бейкерсфилда на юге.
Этот регион занимает площадь около 22 500 квадратных миль и в настоящее время является самым богатым сельскохозяйственным районом страны. Это также самый быстрорастущий регион Калифорнии, и ожидается, что к 2060 году он прибудет на 5 миллионов человек, а к 2100 году — еще на миллионы.
Джорджеску использовал моделирование на основе ансамблей с использованием прогнозов роста городов Агентства по охране окружающей среды для оценки климатических эффектов расширения городов к 2100 году в Центральной долине.
Сначала он оценил результирующее повышение региональных температур (ожидается, что они составят 1-2 градуса C или 2-4 F), а затем исследовал несколько стратегий снижения температуры (холодные крыши, зеленые крыши и гибридные подходы) для зданий. Затем он оценил воздействие различных стратегий на окружающую среду.«Основное внимание в исследовании уделялось тем регионам Калифорнии, которые, по прогнозам, наиболее сильно перейдут на городское землепользование и покрытие», — сказал Джорджеску, который также является старшим научным сотрудником Глобального института устойчивости Джули Энн Ригли при Американском университете. «Модификация больших участков существующих ландшафтов Калифорнии в городские районы вызывает беспокойство по поводу регионального климата для будущих жителей».Георгеску обнаружил, что по мере того, как государство внедряет технологии снижения температуры, появляются вторичные эффекты — уменьшение дневной турбулентности воздуха — что может привести к более высоким концентрациям загрязняющих веществ.
"Этот результат показывает, что по мере развертывания технологий снижения температуры, которые исследовались в этом исследовании, они значительно уменьшают дневную турбулентность воздуха, и, следовательно, идентичные будущие выбросы загрязняющих веществ [например, твердых частиц (ТЧ)] будут ограничены меньшим объемом, ухудшение ощущаемого качества воздуха », — добавил Георгеску.По словам Джорджеску, исследование показывает, что будущее экологически чувствительное развитие должно будет опираться на внедрение экологически чистых энергетических технологий, ограничивающих выбросы.
Например, влияние более эффективных систем транзита и транспортировки с уменьшенными выбросами ТЧ, вероятно, будет играть важную роль с точки зрения фактического воздействия на качество воздуха. Он добавил, что главный вывод этой работы — важность таких стратегий адаптации в городах, выходящих за рамки только воздействия приповерхностной температуры, поскольку люди должны дышать этим модифицированным воздухом.
Кроме того, нацеливание на сам UHI, в первую очередь ночное, а не дневное явление, является областью исследований, требующей дальнейшего рассмотрения.«Основная часть эффекта UHI возникает из-за снижения потерь энергии в городской инфраструктуре в ночное время», — сказал Георгеску. "Стратегии, исследованные в этой работе, и те, которые сегодня широко рассматриваются как разумный и практичный выбор, демонстрируют гораздо большую способность к снижению дневных температур, но проявляют незначительный эффект в ночное время, когда снижение UHI требуется больше всего.
Следовательно, обычное городское подходы к адаптации не решают напрямую влияние UHI ».«Таким образом, ориентация зданий и предпочтительные конфигурации ландшафта, которые допускают потерю длинноволновой радиации в ночное время и непосредственно нацелены на воздействия, связанные с расширением городов, имеют решающее значение для дальнейшего изучения», — добавил он.