Белые крыши: доказанная стратегия снижения городской жары и смягчения изменений климата

Покраска крыш зданий в белый цвет имеет потенциал значительно охладить города и помочь противостоять глобальному потеплению, показывает новое исследование.

Это компьютерное моделирование — первое, моделирующее глобальные воздействия белых крыш на городские территории, предлагающее многообещающие доказательства концепции.

Исследование возглавляли ученые Национального центра атмосферных исследований (NCAR) в Боулдере, Колорадо. Оно предупреждает, что несколько практических вызовов остаются перед тем, как белые крыши станут широко используемым инструментом смягчения климата.

"Наше исследование демонстрирует, что белые крыши, по крайней мере в теории, могут быть эффективным методом снижения городской жары", — говорит ученый NCAR Кит Олесон, главный автор. "Действительно ли применим этот подход для городов — все еще изучается, но идея заслуживает дальнейшего изучения".

Результаты появятся в этой зиме в журнале American Geophysical Union (AGU) Geophysical Research Letters.

Работа финансировалась Национальным научным фондом (NSF), спонсором NCAR. "Исследование смягчения изменений климата — экстремально важная тема", — говорит директор программы NSF Стив Нельсон. "Будь то белые крыши или другие темы смягчения, необходимо учитывать множество обратных связей и сложностей, делающих это исследование сложным".

Города особенно уязвимы к изменениям климата, потому что они теплее окружающих сельских районов.

Асфальтовые дороги, битумные крыши и другие искусственные поверхности поглощают солнечное тепло, создавая остров городского тепла, который может повышать температуры на 2–5 °F (1–3 °C) или больше по сравнению с сельскими зонами.

Белые крыши отражают часть этого тепла обратно в космос, аналогично ношению белой рубашки в солнечный день.

Исследовательская команда разработала новую компьютерную модель для количественной оценки того, сколько солнечного излучения поглощают или отражают городские поверхности.

Симуляции — представляющие идеализированные версии городов по всему миру — показывают, что покраска каждой крыши в белый цвет может снизить эффект городского острова тепла до 33%, охлаждая города в среднем примерно на 0,7 °F, особенно днем и летом.

Авторы подчеркивают, что это гипотетический сценарий; реальные крыши в данном городе могут быть не полностью покрашены или могут потемнеть со временем из-за пыли и выветривания.

Белые крыши также снижают температуру внутри помещений, потенциально уменьшая энергию, необходимую для отопления или кондиционирования. В зависимости от местного климата, это может усилить или частично компенсировать эффект охлаждения.

"Не так просто, как покрасить крыши в белый и мгновенно охладить город", — говорит Олесон.

Исследование указывает, что выгоды варьируются по характеристикам города, включая плотность крыш, строительную конструкцию и климат. Например, плотно уложенные крыши дают большее охлаждение; крыши с минимальной изоляцией передают больше тепла внутрь, уменьшая внешнее охлаждение; и белые крыши имеют больший эффект в теплых, солнечных регионах.

Модель предсказывает, что нью-йоркский метрополитен может увидеть почти 2 °F падение летним днем.

Модель городского каньона моделирует температурные изменения в городских ландшафтах, улавливая влияние крыш, стен, улиц и зеленых зон на локальные микроклиматы.

Олесон связал модель городского каньона с Community Climate System Model на базе NCAR, позволяя изучать воздействия глобальных изменений климата на городские территории.

Хотя модель не может воспроизвести точную архитектуру каждого города, она использует абстракции на основе плотности населения, городского дизайна и строительной конструкции.

Олесон и коллеги планируют уточнить модель дальше, чтобы предоставить политикам действенные данные по защите городского населения от волн жары и других климатических рисков.

"Понимание того, как изменение климата повлияет на уязвимые городские территории, где живет большинство населения мира, критично", — говорит ученый NCAR Гордон Бонан, соавтор статьи.

Национальный научный фонд (NSF) — независимое федеральное агентство, поддерживающее фундаментальные исследования и образование во всех областях науки и инженерии. В фискальном году (FY) 2010 его бюджет составляет около $6,9 млрд. Гранты NSF охватывают все 50 штатов через гранты почти 2000 университетам и институтам. Ежегодно NSF получает более 45 000 конкурсных заявок на финансирование и делает более 11 500 новых наград. NSF также присуждает более $400 млн в профессиональных и сервисных контрактах ежегодно.

Строительная бригада красит белую крышу в центре Вашингтона, округ Колумбия.
Авторство и Увеличенная версия