纽约市绘了大约700万平方英尺的焦油屋顶白色,以较低的温度。

纽约市绘了大约700万平方英尺的焦油屋顶白色,以较低的温度。美国国家航空航天局

都市热量:白色屋顶可以帮助酷世界的变暖城市吗?

众所周知,安装白色屋顶有助于减少城市的热量积聚。但新的研究表明,制造更轻微的反射表面会对降低极端温度产生重大影响 - 不仅仅在城市,而且在农村地区。

城市的夏天非常炎热——比周围的乡村还要热几度。但最近的研究表明,情况可能不必如此。用白色系统替换深色表面可以将热浪的最高温度降低2摄氏度或更多。随着气候变化和持续的城市化将加剧“城市热岛”,采用这种激进的本地地球工程来保持凉爽的理由越来越多。

巨型城市开始在19岁开始以来,城市热岛的气象现象已众所周知th世纪。构成大多数城市建筑和道路的材料反射的太阳辐射要比它们所取代的植被少得多,但吸收的太阳辐射却更多。它们将一部分能量以热的形式辐射到周围的空气中。

表面越暗,加热越多。与天然草原的25%相比,新鲜沥青仅反映了阳光的4%,并且为新鲜的雪等白色表面上的90%。

被城市建设覆盖的约2%的地球地表中,大多数都遭受着某种程度的城市供暖。纽约市的平均气温比周边乡村高1-3摄氏度,据美国环境保护署报道- 在一些晚上,多达12度温暖。这种效果是如此普遍认为一些气候怀疑论者认真地说全球变暖仅仅是成千上万的农村气象站创造的幻觉,被城市发展所包围。

气候变化研究人员调整此类测量偏差,因此声称不会站起来。尽管如此,效果是真实的和普遍的。所以,争论一个最近在期刊上发表的研究自然地球科学如果暗吸热表面正在温暖我们的城市,为什么不通过安装白色屋顶和其他浅色表面来否定效果,以反映太阳的光线?

一位研究人员说,较轻的陆地表面“可以帮助降低2或3摄氏度的极端温度。

在夏季热浪,当太阳胜从晴朗的天空,创造更轻的土地表面“可能有助于降低极端温度……至多2或3摄氏度”在欧洲,北美,亚洲,索尼娅Seneviratne说研究land-climate动力学在苏黎世的瑞士联邦技术研究所(ETH),他是这项新研究的合著者。她认为,它可以拯救生命,而且温度越高,效果就越强。

Seneviratne并不孤单地制定促进反射率。城市有许多小规模举措,使屋顶表面更加反思。例如,纽约在2012年之前推出了在其建筑规范的白色屋顶上的规则。志愿者已经拍了白色油漆近700万平方英尺城市中的焦油屋顶,但仍然只有占潜在屋顶地区的1%。

芝加哥正在尝试类似的东西,去年洛杉矶开始了一个涂上浅灰色油漆的沥青路面的程序。在美国以外,澳大利亚等城市的酷屋顶举措主要仅限于鼓励业主为他们的居住者的利益凉爽,而不是努力酷的城市或社区。

这种小规模计划的证据仍然是轶事。但现在世界各地的研究正在积累证据表明将那1百分之一百分之一百分比变成100个百分之一的益处可能是转型性的,并且可以每年节省许多生命。

科罗拉多州博尔德国家大气研究中心的基思·奥尔森说看着可能发生的事情如果世界各地的大城市中的每个屋顶都被绘制了白色,提高了他们的反思率 - 众所周知,气候科学家作为反照 - 从今天的典型32%到90%。他发现它将减少城市热岛的效果三分之一 - 足以将最大的白天温度降低到平均0.6摄氏度,更多的炎热阳光区域,如阿拉伯半岛和巴西。

纽约皇后皇后博物馆屋顶上的白色测试图,测量了40华氏度冷却器,而不是2011年夏天涂上黑色。

纽约皇后皇后博物馆屋顶上的白色测试图,测量了40华氏度冷却器,而不是2011年夏天涂上黑色。Gaffin等人。

其他研究表明,在美国的益处甚至更大2014年的论文美国亚利桑那州立大学的马泰·乔治斯库(Matei Georgescu)发现,“凉爽的屋顶”可以使加州的气温降低至多1.5摄氏度,在华盛顿等城市降低1.8摄氏度

但它可能不仅可以从粉刷中受益的城市地区。Seneviratne和她的团队建议农民也可以通过改变农业方法来凉爽的农村地区。不同的方法可能在具有不同农业系统的不同地区工作。虽然可以在城市环境中的反射率变化的百分比,但如果在大面积上应用,她认为它们可能会产生重大影响。

在欧洲,谷地几乎总是在收获后不久就被耕种,留下一片黑色的土壤,整个冬天都能吸收阳光。但是,如果土地不耕,收获后留在地里的浅色残茬会反射约30%的阳光,而在已开垦的土地上,这一比例仅为20%。Seneviratne的同事Edouard Davin说,这听起来似乎是一个相对微不足道的差别,但在阳光明媚的日子里,大面积农田的种植可以使一些农村地区的气温降低2摄氏度已经计算出来了

在北美,早耕并不常见。但是,哈佛大学的气候和地球工程研究员彼得·欧文(Peter Irvine)认为,可以选择作物本身,因为它们有反射阳光的能力。例如,在欧洲,大麦这种能反射23%阳光的谷物可以被甜菜所替代。甜菜是一种经济上类似的作物,能反射26%的阳光。有时,农民可以简单地选择他们更喜欢的作物品种。

同样,差异听起来微不足道。但是由于农田覆盖了地球表面超过10%的土地,大约是城市面积的五倍潜力可能是相当大的

减少局部温度会限制蒸发,因此可能会降低降雨。

从表面上看,当各国努力应对气候变化的影响时,这些举措很有意义。但人们担心,如果世界上大部分地区采取这样的政策来缓解当地的热浪,可能会对邻近地区的温度和降雨产生明显的、甚至是不利的影响。有时工程师们只会恢复城市化前的环境反射率,但即便如此,它最终可能看起来像后门地球工程。

抑制城市热群岛的当地项目的支持者认为,他们只是试图通过城市化和农田的传播逆转无意的地理工程的影响。此外,他们认为当地工程只有当地的效果。“如果所有法国农民都在夏天停止耕种他们的田地,那么德国温度的影响会忽略不计,”Seneviratne说。

“本地辐射管理与全球地理工程不同,因为它并不旨在实现全球气温[和]全球效果可以忽略不计,”她说。这是“适应的衡量标准”。

但事情可能并不总是那么简单。例如,减少局部温度限制蒸发,因此可能会降低降雨。一种欧文的建模研究研究发现,对沙漠等大面积地区的反射率进行干扰,可能会导致“特别是印度和非洲季风强度的大幅降低”。但同一项研究得出的结论是,改变城市或农田的反照率不太可能产生显著的更广泛的影响。

洛杉矶在浅灰色涂料中涂上了几条街道,以减少道路上的温度,高达10华氏度。

洛杉矶在浅灰色涂料中涂上了几条街道,以减少道路上的温度,高达10华氏度。洛杉矶市街道服务局

明确的是,通过增加反射率来解决城市热群岛的抵抗不足以抵御气候变化。Oleson发现,即使每个城市建筑屋顶和世界上城市人物的延伸被绘制了白色,它只会在11年内推迟全球变暖。但它在改善城市过热的最严重后果的潜在价值可能是挽救生命的。

城市热岛可能是一个杀手。与我们的直觉相反,影响最大的往往是在晚上。易受伤害的人,比如老年人,他们在白天受到高温的压力,非常需要在晚上降温的机会。如果没有这样的机会,他们可能会死于中暑和脱水。新研究本周发布强调温度峰值可能导致心脏病发作的尖峰。这似乎是2003年伟大的欧洲热浪中发生的事情,在此期间,大约70,000人死亡,主要是在没有空调的家庭中。医生表示,杀手不是那么多的40度C日间温度(104度),但夜晚待在30度或超过30度(86度)的情况下。

由于城市面积的扩大和气候的变化,这样的城市噩梦在未来可能会发生得更加频繁。

乔治斯库在2014年的论文中指出,预计本世纪美国的城市扩张“可能会使该国大片地区的近地表温度升高1-2摄氏度”。类似的威胁面对其他快速城市化世界各地,包括中国,印度和非洲,预计将从1970年至2030年增加六倍的城市土地面积,“潜在地揭露了降落利用驱动的气候变化的高度脆弱的人口。”

几项研究表明,气候变化本身可能会使城市热岛效应增加。在英国遇见哈德利中心的理查德贝茨预计将会增加城市和农村温度的差异高达30%,在中东和南亚中,热浪在中东和南亚的死亡人数已经普遍存在。

上升温度和高湿度的组合已经预测,使波斯湾地区的部分成为世界上第一个变得无法居住由于气候变化。A.学习于2月份发表在世纪末,大多数欧洲城市的预测温度高达10度C。

难怪呼吁冷静的城市正在增长。

一系列城市的太阳能电池板可以将一些城市的夏季最大温度降低到1摄氏度C.

另一种选择不是粉虱屋顶,而是用树叶绿化它们。这已经在许多城市中采用。2016年,旧金山成为第一个制作的美国城市绿色屋顶义务在一些新的建筑物上。去年纽约宣布了1000万美元的雪地界的树木。那么哪个更好,一个白色的屋顶或“绿色”屋顶?

这里的证据是零碎的。但是乔治斯库发现白色屋顶有更大的直接冷却效果。Vincenzo Costanzo,现在英国雷丁大学工作,他发现达到了类似的结论对于意大利城市。但绿色屋顶可能有其他好处。一种研究在阿德莱德他们发现,除了在夏天提供冷却外,它们在冬天还能起到保温层的作用,使建筑物保持温暖。

有一个竞争屋顶空间的第三种选择,以避开城市的热量 - 在光伏电池中覆盖它们。光伏电池是黑暗的,因此不将太阳辐射的太阳辐射反射到太空中。但这是因为他们的业务是捕捉能源并将其转换为低碳电力。

根据新南威尔士大学的科学家介绍,太阳能电池板“冷却白天温度通过白色屋顶增加了Albedo。”这个调查,发表在《科学报告去年,发现在像悉尼,澳大利亚等城市,一系列城市广泛的太阳能电池板可以减少夏季最大温度高达1度C.

这是理论,但有担心是否总是在实践中工作。研究沙漠中大型太阳能农场局部温度的影响研究产生了一些矛盾的结果吗。因为他们防止太阳能光线到达沙漠表面,它们也充当夜间绝缘毯,防止沙漠砂失去热量。净变暖效果被称为“太阳能热岛”。

由此得到的教训是,光和反射表面可以在冷却周围空气方面产生巨大的影响——无论是在城市,还是在农村。白色的墙壁,光伏电池阵列,和秸秆填充的田地都可以在未来闷热的几十年里为当地提供缓解。但政策制定者要小心了。事情并不总是这样的。在温度和气候的其他方面,比如降雨方面,可能会产生意想不到的后果。即使是当地的地球工程也需要小心处理。