志愿者在城市中煽动波士顿到檀香山今年夏天,他们的汽车上安装了类似微型潜望镜的廉价热监测器,以收集街道温度的数据。他们汽车上写着“科学项目正在进行中”的标志解释了他们缓慢的速度——每小时不超过30英里——是为了捕捉从绿树成荫的公园到阳光炙烤的停车场到高楼林立的市中心的巨大温差。
这些公民科学家的工作是研究城市热岛效应的新方式的一部分,近年来志愿者在全球范围内映射了两次城市。过去的研究城市热群体 - 其中大都市区的经历明显高于周围环境 - 已经依赖于卫星数据,测量屋顶和街道的温度。
但是,俄勒冈州波特州立大学的城市研究和规划教授和领先该项目的研究员,盛尔克·桑德斯表示,城市热岛效应比卫星数据更加复杂,副标题表示。
“城市内部有更多的细微差别,”Shandas说。“我们发现,一个城市内的温差高达15到20华氏度。事实上,一个城市的某一地区的温度读数可能与它的农村或森林对应的地区相同。”
通过了解热点的位置,城市可以逐个街区解决极端高温问题,选择包括移除或粉刷黑色沥青或屋顶表面,增加树木遮荫,要求开发人员可以改变新建筑的高度来增加气流,并打开更多的公共空调空间。
已经调查了两等城市
使用Shandas的研究,俄勒冈州波特兰盛大的第一个城市和他的团队调查,提出了分区代码修正案和策略瞄准城市热量,包括限制铺设的邻近停车区,以及树木的增加空间。此外,城市官员表示,盛达的地下数据清楚地证明了一个相关性在低收入社区和高温社区之间。官员们说,盛大的研究还显示,低收入人群经常工作的地方,比如波特兰河流沿岸的工业区,气温也高于平均水平。
其他城市热岛研究表明,大都市地区最热门的地方往往是贫困,少数民族社区,少数树木,这项研究可以为城市规划者提供框架来解决这个问题。
盛达和他的团队在美国和全球范围内映射了24个城市,包括albuquerque;温哥华大都市区的一部分;香港;多哈,卡塔尔;和墨西哥赫索米西罗。在过去,城市热岛研究依赖于卫星或固定传感器的数据,但盛达似乎是第一个使用移动传感器收集温度数据的首批士兵。
热量是一个复杂的世界杀手
研究人员研究城市热岛的影响在每个主要国家澳大利亚,政府研究警告热浪死亡到2050年会翻两番,中国,这些城市拥有超过40万人的城市。
在全球范围内,热量是头号天气杀手每年造成的死亡人数超过了洪水、龙卷风或飓风。极端的热量可以直接杀死通过中暑和间接通过心脏病发作和中风的风险增加.气候模型显示,一些城市的高温天数到2040年可能会翻一番.
今年夏天的热浪席卷欧洲,法国南部的气温飙升至创纪录的46摄氏度(115华氏度),造成1500人死亡法国卫生部长最近表示,仅在法国。俄罗斯官员报告2010年的热浪造成11000人死亡在莫斯科。全球气温的上升导致了极端高温事件,包括连续几天的高温,的可能性更大。减轻极端高温,最近的一项研究表明,将拯救生命。
从19世纪开始出现众多城市开始出现城市热群岛,但盛达和其他人的研究揭示了一个复杂的热点和凉爽的斑点,在一天期间改变,并由城市设计决定。例如,卫星数据显示Midtown Manhattan是一个下午的热点。但是映射揭开了不同的图片。
“当你实际上走到地上时,人们走路和生活正在发生的地方,事实证明它不是相同的信号,”兰斯斯说。
例如,曼哈顿摩天大楼的长长的阴影可以让该行政区的部分地区在夏天比皇后区的一些社区凉快,后者一般都是低层建筑。另一方面,曼哈顿中城保留了热量,使一天开始时更暖和,因为白天被建筑物、屋顶、街道和人行道吸收的热量在晚上不会消散。
“我们真正试图了解的是建筑环境,因为最终,我们试图让景观适应这种不断增加的频率、强度和持续时间的热浪,”Shandas说。“我们正在努力获得更精确的数据。有很多惊喜。”他说,例如,一大片的水或没有浇水的草,可能几乎和混凝土一样热。
参与公民研究人员
Jaime Madrigano,兰德公司的研究员研究了城市热量他赞扬了Shandas和他的同事利用公民科学志愿者的方式,并“让社区参与到极端高温的问题中来……我认为有很多城市正在努力做出这些改变。”这类数据对实现这一点非常重要。”
兰斯在班加罗尔长大,在访问中以及印度的其他城市期间开始思考城市如何在不考虑与气候变化相关的极端天气事件的发病率增加,包括热浪。他与一些工程开始研究,利用国家科学基金会授予伸向帮助创建传输数据的手工制作仪器的工程师。他首先映射了美国国家海洋和大气管理局的资金波特兰在2015年。
波特兰的早餐与Jeremy Hoffman一起接受了弗吉尼亚州科学博物馆的气候和地球科学家,导致了伙伴关系和公民科学项目绘制了里士满,巴尔的摩和华盛顿,D.C。
霍夫曼说,与当地群体的合作伙伴关系非常宝贵。霍夫曼说:“在创建映射路线时,”拥有本地视角“真的很有用。“每个人都去的公园在哪里?他们在接下来的几年里将在哪里重新开发?这种知识不仅使我们的竞选活动不仅是科学的,而且是公开的吸引力。人民自己参与其中;这不仅仅是科学家。“
这些研究将数据与车辆上的传感器进行了十分之一度的关联,这些车辆沿着一系列一小时的曲折路线行驶——清晨、午后和傍晚——由当地科学博物馆、大学和非营利组织招募的志愿者驾驶。15个团队映射里士满在2017年的夏季周末。沿着詹姆斯河的一个公园测量了87°F,距离四车道巷道几英里之外,距离四车道巷道,是103°。
贫困地区通常更热
盛达和霍夫曼表示,他们的工作表明,极端热量是一个社会正义问题。在里士满的最热地区,他们发现更高集中的贫困和911次呼吁热情疾病。去年在华盛顿州的映射,D.C.和巴尔的摩发现了类似的相关性,在较低收入社区的温度较高的温度范围内大幅贫瘠,温度较低,在更富裕,树木阴影区域。
盛达和霍夫曼最近完成了一篇论文,因为很快就会出版,比较红线社区 - 曾经被贷款人被非法指定的那些危险,以使家庭贷款 - 具有极端城市温度。“论文的大家庭点是,92%的城市被互化的邻国更加温暖,”霍夫曼说。“这似乎主要是由于缺乏绿色和灰色的主导地位。”
影响城市热量的因素
盛大说这项研究未覆盖影响城市热量的六件事。三是生活 - 树冠的体积,树冠的高度,以及地面植被。三是人构建的建筑物的体积,建筑物高度的差异,以及建筑物的着色。
他说,有一些惊喜。建筑的体量可以有消极和积极的影响。高楼遮挡了下午相对较低的温度,而大量较矮的建筑,如郊区的大型商店,有助于产生更热的下午温度。地面植被并不一定会降低温度——它并不比沥青冷多少——除非它被浇水。盛大还发现,增加一个地区的建筑高度差可以创造更多的空气流通,从而起到降温的作用。
创造凉爽的城市并不一定意味着低密度的建筑。他说,重要的是不同的建筑高度、檐篷和街道宽度。他说:“这不是没有建筑,全是绿色。”“这是为了更加深思熟虑地设计我们的空间。”
一些城市已经在使用详细的研究来指导决策。在里士满,住房、交通和气候行动计划的报告中出现了一张热图和脆弱性图,显示了那些更有风险的人,城市的综合总体规划呼吁减少城市热量。
他补充说,里士满尚未投入种植树木,但是公民 - 科学团体喜欢基础RVA.博物馆还开发了一些项目,比如在RVA投下阴影,一个关于城市热量的计划教学,导致他们在当地高中种植桃树,为邻里巴士站设计着阴暗的结构。
基础工作RVA的父母组织,美国奠定基础他说,他已经有了资金来扩展这项工作气候安全社区项目探索历史比赛住房隔离与丹佛气候变化影响的关系;伊丽莎白,新泽西州;里士满,加利福尼亚州;和Pawtucket,罗德岛。
即使在较高的纬度,也是一个问题。根据这一点疾病控制中心,近几十年来的一些最致命的热浪在芝加哥等北方城市发生,人们不习惯极端的热量,更多的住所缺乏空调。1995年芝加哥的五天热浪导致了739人死亡。
在波特兰,盛大(shanda)做到了创造了热图含有年龄,种族,教育,贫困等级的人口统计信息和教育。该市专注于努力在城市热群岛和脆弱性指标,包括低收入水平,重叠的地区。盛达的工作反映在波特兰的设计出更好的房屋分区更新,城市提出了分区修正案,以减少城市热岛效应,包括限制住宅小区的地面停车面积,并要求建筑和街道之间的景观后退,为树木提供更多的空间。
他的下一步是在2020年将热岛地图扩展到50个城市。他说,关键问题是,城市是否会开始做出必要的改变,以减少极端高温造成的死亡。
“这些是非常可预防的死亡,”兰斯塔斯说。“我们可以识别这些地点并改善一些效果。它最终归结为如何帮助这些人。我们有这项技术。
-吉姆·莫里森写环境、旅行、艺术和商业。他住在弗吉尼亚州的诺福克。本文最初发表于360年耶鲁大学环境.
5点评论
不是有一个故事说,建筑在冬季的能源消耗增加了,变成了“冷屋顶”吗?
加热季节推动能源主要使用肩季而不是冬季问题,但是的,这是真实的,虽然在屋顶上绝缘到2018年的屋顶非常适度。大多数来自屋顶的有益的太阳能收益主要发生在冬季季节的季节相对较低的时候。覆盖着“凉爽屋顶”的雪具有与雪撬“标准”屋顶相同的热量损失。
处理热岛效应更多的是减少不健康的(甚至是致命的)温度峰值和电网负荷峰值,而不是平均能源使用。冷屋顶增加的采暖能耗是否超过减少的制冷能耗取决于当地的气候。
我的想法是在现有高层/工业/商业建筑的屋顶上涂反光漆。据我所知,这是一种正在被抛出的缓解措施。
已故的LBNL科学家(加州能源委员会成员)阿瑟·罗森菲尔德总结了降温屋顶的巨大好处:
https://www.coolrooftoolkit.org/wp-content/uploads/2012/04/Rosenfeld-Presentation.pdf
虽然白色和铝制彩色屋顶工作非常好,但已经开发了新的屋顶材料,其在红外光谱中反射,但可以在可见光光谱中几乎是任何颜色,允许使用不同的屋顶颜色,这仍然反射大多数/大部分不需要的夏季热能。
当建筑沥青瓦用于住宅时,当广告帮助冷却屋顶时,特别是反射“冷却”特性的瓦似乎只保证短短几年,而不是大部分的屋顶寿命。
反射颗粒,可能只是洗掉或烘烤或东西。
需要一个更好的主意。
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