Ekologia

Prawidłowo wykonana nawierzchnia, sposobem na obniżenie temperatury w miastach

Nawierzchnia, asfalt

Kiedy uderzają fale upałów, ludzie zaczynają szukać czegoś, co może obniżyć temperaturę. Jedno rozwiązanie jest tuż pod naszymi stopami: chodnik. Pomyślmy o tym, jak nagrzewają się podeszwy naszych butów, gdy idziemy po ciemnym chodniku lub asfalcie.

Gorąca ulica jest nie tylko gorąca w dotyku – podnosi również temperaturę otaczającego powietrza. Badania pokazują, że budowanie jaśniejszych, bardziej odblaskowych dróg może obniżyć temperaturę powietrza o ponad 1,4 stopnia Fahrenheita (1,4 C), a tym samym zmniejszyć częstotliwość fal upałów o 41% w miastach USA.

Ale powierzchnie odblaskowe muszą być używane strategicznie – niewłaściwe umieszczenie może w rzeczywistości nagrzewać pobliskie budynki zamiast ochładzać rzeczy.

Badacze z Centrum Zrównoważonego Rozwoju w MIT, modelują te powierzchnie i ustalają właściwą równowagę dla obniżenia ciepła i pomagania miastom w redukcji emisji gazów cieplarnianych. Oto, jak działa nawierzchnia odblaskowa i o czym muszą myśleć miasta.

Dlaczego powierzchnie się nagrzewają

Wszystkie powierzchnie, w zależności od ilości promieniowania, które pochłaniają lub odbijają, mogą wpływać na temperaturę powietrza w miastach.

Na obszarach miejskich około 40% gruntów jest utwardzonych, a nawierzchnia pochłania promieniowanie słoneczne. Ciepło zaabsorbowane w masie nawierzchni uwalnia się stopniowo, ogrzewając otaczające środowisko. Może to zaostrzyć miejskie wyspy ciepła i pogorszyć skutki fal upałów. Jest to jeden z powodów, dla których latem miasta są regularnie o kilka stopni cieplejsze niż pobliskie obszary wiejskie i zielone przedmieścia.


Efekt miejskiej wyspy ciepła w Waszyngtonie, 28 sierpnia 2018 r. NOAA Climate.gov

Materiały odblaskowe na nawierzchniach mogą zapobiegać gromadzeniu się ciepła i pomagać w przeciwdziałaniu zmianom klimatu poprzez odbijanie promieniowania słonecznego z powrotem do górnej części atmosfery. Ten sam efekt mogą dać białe dachy.

Aby oszacować współczynnik odbicia nawierzchni, naukowcy używają miary zwanej albedo. Albedo odnosi się do proporcji światła odbitego przez powierzchnię. Im niższe albedo powierzchni, tym więcej światła pochłania, a co za tym idzie, więcej ciepła zatrzymuje.

Zazwyczaj im ciemniejsza powierzchnia, tym niższe albedo. Konwencjonalne nawierzchnie, takie jak asfalt, mają niskie albedo około 0,05-0,1, co oznacza, że ​​odbijają tylko 5% do 10% światła, które otrzymują i pochłaniają aż 95%.

Kiedy zamiast tego w nawierzchniach stosuje się jaśniejsze dodatki, kruszywa odbijające światło, powłoki powierzchni odbijające światło lub lżejsze materiały nawierzchniowe, takie jak beton, mogą one potroić albedo, wysyłając więcej promieniowania z powrotem w kosmos.

Chociaż korzyści płynące z odblaskowych chodników mogą się różnić w zależności od długości 4 milionów mil dróg w całym kraju, ogólnie są one ogromne. Model MIT CSHub oszacował, że wzrost albedo nawierzchni na wszystkich drogach w Stanach Zjednoczonych może obniżyć zużycie energii do chłodzenia i zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych, co odpowiada 4 milionom samochodów jeżdżących w ciągu jednego roku. A gdy materiały są pozyskiwane lokalnie, takie jak jasne spoiwa lub kruszywa, tłuczeń kamienny, żwir lub inne twarde materiały w betonie, drogi te mogą również zaoszczędzić pieniądze.

Lokalizacja ma znaczenie

Ale nie wszystkie utwardzone obszary są idealne na chłodne drogi. W miastach, a nawet w dzielnicach miejskich, korzyści są różne. Kiedy jaśniejsze nawierzchnie odbijają promieniowanie na budynki – zwane promieniowaniem padającym – mogą latem ogrzewać pobliskie budynki, w rzeczywistości zwiększając zapotrzebowanie na klimatyzację. Dlatego dbałość o lokalizację ma znaczenie.


Drogi odblaskowe mogą mieć różne efekty latem i zimą, w zależności od otaczających budynków.
Źródło: MIT

Rozważmy różnice między Bostonem a Phoenix

Gęste śródmieście Bostonu z wąskimi uliczkami ma wysokie budynki, które blokują światło przed bezpośrednim padaniem na chodnik przez większość godzin w ciągu dnia. Odblaskowy chodnik niewiele tam pomoże ani nie zaszkodzi. Ale niezakłócone autostrady w Bostonie i jego przedmieścia odniosą korzyści netto z odbijania dużej części nadchodzącego światła słonecznego w górę atmosfery. Korzystając z modeli, naukowcy odkryli, że podwojenie tradycyjnego albedo miejskich dróg może obniżyć szczytowe temperatury latem o 0,3 do 1,7 C.

Phoenix może jeszcze bardziej obniżyć swoje temperatury latem – o 1,4 do 2,1 stopni Celsjusza – ale skutki w niektórych częściach śródmieścia są skomplikowane. W kilku niskich, nielicznych dzielnicach śródmiejskich odkryli, że odblaskowa nawierzchnia może zwiększyć zapotrzebowanie na chłodzenie z powodu zwiększonego promieniowania padającego na budynki.

W Los Angeles, gdzie miasto eksperymentowało z chłodniejszą powłoką asfaltu, naukowcy odkryli inny efekt do rozważenia. Kiedy powłoka była stosowana w miejscach, w których ludzie chodzą, sama ziemia była nawet o 11 F (6,1 C) chłodniejsza, ale kilka stóp nad ziemią temperatura wzrosła wraz z odbijaniem promieni słonecznych. Wyniki sugerują, że takie powłoki mogą być lepsze w przypadku dróg niż chodników czy placów zabaw.

Eleganckie rozwiązanie, jeśli jest używane z ostrożnością

Miasta będą musiały wziąć pod uwagę wszystkie te efekty.

Nawierzchnie odblaskowe to eleganckie rozwiązanie, które może odmienić coś, z czego korzystamy na co dzień, aby zmniejszyć miejskie ocieplenie. Należy wziąć pod uwagę emisje z dróg w całym cyklu życia, w tym użyte w nich materiały. Ale ponieważ miasta rozważają sposoby zwalczania skutków zmian klimatu, uważamy, że strategiczna optymalizacja nawierzchni jest mądrą opcją, która może sprawić, że rdzenie miejskie staną się bardziej przyjazne.

###

irme.pl

Współpraca: MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY