Основываясь на моделировании регионального климата в 18 округах Калифорнии, исследователи из лаборатории Беркли Пуя Вахмани и Эндрю Джонс обнаружили, что повсеместное внедрение прохладных крыш может снизить потребление воды на открытом воздухе на целых 9 процентов. В округе Лос-Анджелес общая экономия воды может составить 83 миллиона галлонов в день, если предположить, что на всех зданиях установлены светоотражающие крыши. Их исследование «Преимущества экономии воды при смягчении последствий жары в городах» было опубликовано в журнале Nature Communications.«Это первое исследование, в котором рассматривается связь между стратегиями снижения воздействия воды и тепла в городских районах», — сказал Вахмани. «Возможно, вы не сделаете охлаждение крыш только для экономии воды, но это еще одно ранее не признаваемое преимущество наличия прохладных крыш.
А с точки зрения управления водными ресурсами это совершенно другой образ мышления — манипулировать местным климатом, чтобы управлять спросом на воду. . "Одним из стимулов для исследования было изучение того, как более теплый климат в будущем повлияет на спрос на воду, особенно в связи с тем, что все больше городов ищут стратегии смягчения последствий изменения климата и адаптации. «Хотя было показано, что стратегии смягчения последствий жары в городах оказывают благотворное влияние на здоровье, потребление энергии и выбросы парниковых газов, их последствия для экономии воды широко не изучены», — пишут Вахмани и Джонс в своем исследовании.Прохладные крыши могут снизить потребность в воде за счет снижения температуры окружающего воздуха — это исследование показало, что городское охлаждение составляет от 1 до 1,5 градусов Цельсия — что означает, что газонам и другим ландшафтам требуется меньше воды. Ученые из отдела климатических и экосистемных наук лаборатории признают, что для реализации этого преимущества экономии воды может потребоваться изменение человеческого поведения.«Здесь есть ключевое предположение, что люди в ответ скорректируют свое поведение при орошении», — сказал Джонс. «Чтобы воспользоваться преимуществами, нам нужно, чтобы люди знали о соответствующем количестве воды или использовали датчики или интеллектуальные системы орошения, что в любом случае является хорошей идеей».
Кроме того, они обнаружили, что экономия воды была еще сильнее в жаркие дни. «Таким образом, это показатель того, что в будущем климате, когда жаркие дни будут происходить гораздо чаще, дополнительное преимущество холодных крыш может быть еще более значительным», — сказал Джонс. «Но это еще предстоит расследовать».
Вахмани и Джонс использовали для своего анализа региональную климатическую модель с высоким разрешением; Затем Вахмани добавил в модель компонент для учета поливной воды. «Он в основном регулирует влажность почвы для имитации орошения», — сказал Вахмани. «Мы также использовали данные дистанционного зондирования для улучшения представления физических характеристик поверхности земли, что привело к повышению производительности модели».Модель была проверена на данных из района Contra Costa Water District в Северной Калифорнии для клиентов, которые использовали только орошение. «Потребности в воде для орошения, смоделированные с помощью модели, достаточно хорошо соответствовали данным клиентов, учитывая сложный характер городского орошения», — сказал Вахмани.
Моделирование проводилось в течение 15 лет в 18 округах Северной и Южной Калифорнии, предполагая сценарий управления, отражающий текущее состояние городских территорий, и сценарий с прохладной крышей, в котором для всех зданий были установлены коммерчески доступные холодные крыши.Экономия воды для орошения в масштабах округа колебалась от 4 до 9 процентов, причем экономия на душу населения является наибольшей в средах со средней плотностью застройки или в тех, где сочетаются здания и ландшафтный дизайн. «Это в пригородных районах, где вы видите наибольшую экономию воды», — сказал Джонс.
Исследование также подтвердило сделанное открытие: меры по сохранению воды, которые напрямую сокращают орошение, например, засухоустойчивое озеленение, могут иметь непредвиденные последствия в виде повышения температуры в городских районах. Вахмани и Джонс провели моделирование самого крайнего случая — полного прекращения орошения — и обнаружили среднее дневное потепление на 1 градус Цельсия, усредненное в районе залива Сан-Франциско.
«Эти результаты показывают, что сигнал о потеплении от стратегий, которые сосредоточены только на сокращении использования воды на открытом воздухе, может существенно компенсировать охлаждающий эффект от основной стратегии смягчения тепловых воздействий, такой как развертывание прохладных крыш в масштабах города», — пишут они.Моделирование микроклиматаПоскольку климатические эффекты все чаще проявляются в городских масштабах, ученые Лаборатории Беркли стремятся применять свои модели в городских районах с крупными населенными пунктами и сконцентрированной инфраструктурой. «Это исследование является частью более масштабных усилий по улучшению нашей способности моделировать микроклимат в городских районах и другие климатические явления в масштабах, важных для принятия решений», — сказал Джонс. «Например, мы также заинтересованы в использовании этого, чтобы посмотреть на роль тумана в микроклимате района залива».
Эти усилия также являются частью инициативы Berkeley Lab по устойчивости к водным ресурсам, часть которой направлена на разработку подходов к прогнозированию гидроклимата в масштабах, которые можно использовать для управления водно-энергетическими стратегиями.Вахмани и Джонс планируют продолжить это исследование, расширив его деятельность в области сельского хозяйства, а также изучив стратегии смягчения последствий жаркой погоды и растущего спроса на воду. «Сначала мы хотим увидеть, насколько изменение климата приведет к увеличению спроса на воду.
Затем мы должны разработать стратегии противодействия этому», — сказал Вахмани. «В городских районах мы рассмотрим, как прохладные крыши могут улучшить как экстремальные потребности в тепле, так и потребности в орошении, связанные с будущим потеплением. В то время как в сельскохозяйственных районах стратегии будут связаны с технологиями ирригации и выращиваемыми культурами. . "