Белые крыши могут успешно охлаждать города

Покраска крыш зданий в белый цвет может значительно охладить города и смягчить некоторые последствия глобального потепления, показывают результаты нового исследования.

Исследование, первое исследование с помощью компьютерного моделирования, имитирующее воздействие белых крыш на городские районы во всем мире, предполагает, что идея сделать крыши белыми может иметь смысл.

Но исследовательская группа, возглавляемая учеными из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) в Боулдере, штат Колорадо, предупреждает, что все еще существует много препятствий между концепцией и фактическим использованием белых крыш для противодействия повышению температуры.

«Наше исследование демонстрирует, что белые крыши, по крайней мере теоретически, могут быть эффективным методом снижения городского тепла», - говорит ученый NCAR Кейт Олесон, ведущий ученый, участвовавший в исследовании. «Еще неизвестно, реально ли для городов выкрасить свои крыши в белый цвет, но эта идея, безусловно, требует дальнейшего исследования».

Результаты исследования планируется опубликовать этой зимой в журнале Американского геофизического союза (AGU) Geophysical Research Letters . .

Работа финансировалась Национальным научным фондом (NSF), спонсором NCAR. «Исследования по смягчению последствий изменения климата - чрезвычайно важная тема, - говорит Стив Нельсон, директор программы NSF в NCAR. «Будь то белые крыши или другие объекты по смягчению последствий изменения климата, важно учитывать множество отзывов и усложняющих факторов, которые делают исследования в этой области очень сложными».

Города особенно уязвимы к изменению климата, потому что в них теплее, чем в отдаленных сельских районах.

Асфальтовые дороги, смоляные крыши и другие искусственные поверхности поглощают тепло от солнца, создавая городской "эффект теплового острова", который может повышать температуру в среднем на 2–5 градусов по Фаренгейту (примерно на 1-3 градуса Цельсия) или более по сравнению с сельскими районами. .

Белые крыши отражали бы часть этого тепла обратно в космос и прохладные температуры, так же, как носить белую рубашку в солнечный день может быть прохладнее, чем носить темную рубашку.

Исследовательская группа использовала недавно разработанную компьютерную модель для моделирования количества солнечного излучения, которое поглощается или отражается городскими поверхностями.

Моделирование, которое дает ученым идеализированное представление о разных типах городов по всему миру, показывает, что, если бы все крыши были полностью выкрашены в белый цвет, эффект городского острова тепла можно было бы уменьшить на 33%.

Это могло бы охладить города мира в среднем примерно на 0,7 F, при этом охлаждающее влияние особенно заметно в дневное время, особенно летом.

Авторы подчеркивают, что их исследование следует рассматривать как гипотетический взгляд на типичные городские пейзажи, а не на реальные крыши какого-либо города.

В реальном мире охлаждающее воздействие может быть несколько меньше, потому что пыль и погодные условия приведут к потемнению белой краски со временем, а части крыш останутся неокрашенными из-за таких отверстий, как вентиляционные отверстия для обогрева и охлаждения.

Кроме того, белые крыши будут иметь эффект охлаждения в зданиях. В результате, в зависимости от местного климата, количество энергии, используемой для обогрева помещений и кондиционирования воздуха, может измениться, что может повлиять как на температуру наружного воздуха, так и на потребление ископаемых видов топлива, таких как нефть и уголь, которые связаны с глобальным потеплением.

В зависимости от того, что влияет на кондиционирование или отопление больше, это может либо усилить, либо частично компенсировать удар крыш.

«Это не так просто, как просто покрасить крыши в белый цвет и охладить город», - говорит Олесон.

Исследование показало, что одни города выиграют от белых крыш больше, чем другие, в зависимости от таких факторов, как расположение и дизайн города. Среди факторов, которые следует учитывать:

• Плотность кровли. В городах, где крыши плотно прилегают друг к другу, будет больше прохлады.
• Строительство. Крыши, которые позволяют большому количеству солнечного тепла проникать внутрь здания (что может случиться с металлическими крышами и небольшой изоляцией), менее эффективны для охлаждения наружных температур, когда они окрашены в белый цвет.
• Местоположение. Белые крыши, как правило, оказывают большее влияние в относительно теплом климате, который получает сильный солнечный свет круглый год.

Хотя в модели не было достаточно деталей, чтобы охватить отдельные города, она показывала изменение температуры в более крупных мегаполисах. Например, в районе Нью-Йорка после обеда летом будет прохладно почти на 2 градуса по Фаренгейту.

Исследовательская группа использовала новую компьютерную модель, разработанную Олесоном и его коллегами, которая предназначена для оценки воздействия изменения климата на городское население и изучения вариантов противодействия повышению температуры.

Эта модель городского каньона имитирует температурные изменения в городских ландшафтах, фиксируя такие факторы, как влияние крыш, стен, улиц и зеленых насаждений на местные температуры.

Олесон успешно связал модель городского каньона с компьютерным моделированием мирового климата, основанной на NCAR Модели климатической системы сообщества, что позволило исследователям изучать взаимодействие между глобальным изменением климата и городскими районами.

Новая модель еще не способна воспроизвести архитектуру и дизайн конкретных городов. Вместо этого исследовательская группа создала в модели абстракции городов, используя классы плотности населения, городского проектирования и строительства.

Олесон и его коллеги планируют продолжить доработку модели, чтобы предоставить больше информации для политиков, озабоченных защитой городского населения от рисков, связанных с периодами сильной жары и другими изменениями климата.

«Очень важно понять, как изменение климата повлияет на уязвимые городские районы, в которых проживает большая часть населения мира», - говорит ученый NCAR Гордон Бонан, соавтор статьи.

Национальный научный фонд (NSF) - это независимое федеральное агентство, которое поддерживает фундаментальные исследования и образование во всех областях науки и техники. В 2010 финансовом году его бюджет составляет около 6,9 миллиарда долларов. Фонды NSF достигают всех 50 штатов в виде грантов почти 2 000 университетов и институтов. Каждый год NSF получает более 45 000 конкурсных заявок на финансирование и присуждает более 11 500 новых грантов. NSF также ежегодно заключает контракты на профессиональные и сервисные услуги на сумму более 400 миллионов долларов.

<центр>

Строительная бригада красит белую крышу в центре Вашингтона, округ Колумбия.
Авторские права и большая версия