Когда наступает лето и жара, города могут стать похожими на печи, поскольку здания и асфальт улавливают солнечное тепло, а автомобили и кондиционеры выбрасывают в воздух ещё больше тепла.
Температура в городских районах с небольшим количеством деревьев может быть более чем на 5,5 °C выше, чем в близлежащих пригородах. Это означает, что кондиционерам приходится работать интенсивнее, что нагружает электросеть и делает жителей уязвимыми к отключениям электроэнергии.
Существуют проверенные шаги, которые города могут предпринять, чтобы охладить воздух: например, посадка деревьев, которые создают тень и увлажняют воздух, или создание «холодных» крыш, которые отражают солнечную энергию, а не поглощают её.
Но всегда ли эти шаги приносят пользу? Мы изучаем риски, связанные с жарой в городах, и исследуем влияние посадки деревьев и создания отражающих крыш в разных городах и районах. То, что мы узнаём, может помочь городам и домовладельцам более целенаправленно бороться с жарой.
Городские деревья — естественная защита от повышения температуры. Они создают тень и выделяют водяной пар через листья, что охлаждает воздух и снижает дневную жару.
Посадка деревьев на городских улицах, в парках и во дворах может существенно изменить ощущаемую температуру в районе, при этом кварталы с деревьями на 1,7 °C прохладнее, чем кварталы без деревьев.
Однако посадка деревьев не всегда проста. В жарких и засушливых городах деревьям часто требуется полив, чтобы выжить, что может привести к нагрузке на и без того ограниченные водные ресурсы. Деревья должны расти десятилетиями, чтобы стать достаточно большими и выделять достаточно водяного пара для снижения температуры воздуха.
Ещё один вариант — «холодные» крыши. Покрытие крыш светоотражающей краской или использование светлых материалов позволяет зданиям отражать больше солнечного света обратно в атмосферу, а не поглощать его в виде тепла.
Такие крыши могут снизить температуру внутри многоквартирного дома без кондиционера примерно на 1–3,3 °C, а также сократить пиковую потребность в охлаждении на целых 27% в зданиях с кондиционерами. Они также могут обеспечить немедленное облегчение, снижая температуру на улице в густонаселённых районах.
Однако, как и деревья, «холодные» крыши имеют свои ограничения. Они лучше работают на плоских крышах, чем на крышах с уклоном, покрытых черепицей, поскольку плоские крыши часто покрыты резиной, удерживающей тепло, и в течение дня они подвергаются более интенсивному солнечному излучению.
Города также имеют ограниченное количество крыш, которые можно модернизировать. И в городах, где уже много светлых крыш, дополнительные меры могут помочь снизить расходы на охлаждение в этих зданиях, но не принесут большой пользы для всего района.
Взвешивая преимущества и недостатки обеих стратегий, города могут разрабатывать планы, учитывающие особенности местоположения, чтобы бороться с жарой.
Многие города по всему миру предпринимают шаги для адаптации к экстремальной жаре, высаживая деревья и внедряя программы создания «холодных» крыш, которые устанавливают требования к отражательной способности или стимулируют использование таких крыш.
В Детройте некоммерческие организации посадили более 166 000 деревьев с 1989 года. В Лос-Анджелесе новые жилые крыши теперь должны соответствовать определённым стандартам отражательной способности.
В недавнем исследовании мы проанализировали потенциал Бостона по снижению жары в уязвимых районах города. Результаты демонстрируют, как сбалансированная стратегия, учитывающая бюджет, может обеспечить значительную пользу от охлаждения.
Например, мы обнаружили, что посадка деревьев может охладить воздух на 35% больше, чем установка «холодных» крыш в местах, где деревья действительно можно посадить. Однако многие из лучших мест для новых деревьев в Бостоне находятся не в тех районах, которые нуждаются в помощи. В этих районах отражающие крыши оказались лучшим выбором.
Инвестируя менее 1% годового операционного бюджета города, около 34 миллионов долларов США, в 2500 новых деревьев и 3000 «холодных» крыш в наиболее уязвимых районах, Бостон может снизить воздействие жары почти для 80 000 жителей. Результаты позволят снизить температуру воздуха днём в этих районах более чем на 0,6 °C.
Хотя это снижение может показаться незначительным, было обнаружено, что сокращение жары на такую величину может значительно снизить количество заболеваний и смертей, связанных с жарой, повысить производительность труда и снизить затраты на электроэнергию, связанные с охлаждением зданий.
Не каждый город получит выгоду от одинакового сочетания. Бостонский городской ландшафт включает в себя множество плоских чёрных крыш, которые отражают только около 12% солнечного света, что делает «холодные» крыши, отражающие более 65% солнечного света, особенно эффективным решением.
В местах с меньшим количеством плоских тёмных крыш, подходящих для создания «холодных» крыш, посадка деревьев может быть более выгодной. И наоборот, в городах, где мало места для новых деревьев или где экстремальная жара и засуха ограничивают выживание деревьев, «холодные» крыши могут оказаться лучшим вариантом.
В Фениксе, например, уже много светлых крыш. Деревья могут быть там вариантом, но им потребуется полив.
Добавление тени вдоль тротуаров может выполнять двойную функцию, предоставляя пешеходам место, чтобы укрыться от солнца, и охлаждая здания. В Нью-Йорке, например, на уличные деревья приходится около 25% всей городской лесной зоны.
«Холодные» крыши могут быть более сложными для реализации правительством, поскольку требуют работы с владельцами зданий. Это часто означает, что города должны предоставлять стимулы.
Усилия, подобные этим, могут помочь распространить преимущества «холодных» крыш на густонаселённые районы, которые больше всего нуждаются в охлаждении. По мере того как изменение климата приводит к более частой и интенсивной жаре в городах, у городов появляются мощные инструменты для снижения температуры. При внимательном отношении к тому, что уже существует, и к тому, что возможно, они могут найти правильную бюджетную стратегию, которая принесёт пользу всем.