白色屋顶:缓解城市热岛效应、应对气候变化的有效策略
最新研究显示,给建筑屋顶刷白有望显著降低城市温度、帮助对抗全球变暖。
这是首个利用计算机模拟评估白色屋顶对全球城市区域影响的研究,为该概念提供了充满希望的证据。
研究由科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心(NCAR)科学家主导,同时也提示:白色屋顶要成为广泛采用的气候缓解工具,仍面临多重现实挑战。
“我们的研究表明,白色屋顶在理论上至少是减轻城市热岛的有效方法,”NCAR 科学家、第一作者 Keith Oleson 说,“城市大规模采纳该方法是否真正可行仍在研究中,但这一理念值得深入探讨。”
研究成果将于今冬晚些时候发表在美国地球物理联盟(AGU)期刊《Geophysical Research Letters》上。
研究获国家科学基金会(NSF)资助,NSF 是 NCAR 的赞助方。“气候变化缓解研究极其重要,”NSF 项目总监 Steve Nelson 说,“无论是白色屋顶还是其他缓解议题,都必须考虑使研究充满挑战的诸多反馈与复杂性。”
城市因比周边农村更温暖,特别脆弱于气候变化。
沥青路面、焦油屋顶等人造表面吸收太阳热,形成城市热岛,可使温度比农村区高 2–5 °F(1–3 °C)甚至更多。
白色屋顶将部分热量反射回太空,好比晴天穿白衬衫。
研究团队开发新计算机模型,量化城市表面吸收或反射的太阳辐射。
模拟——代表全球城市的理想化版本——显示:若所有屋顶刷白,城市热岛效应可减弱 33%,城市平均降温约 0.7 °F,白天与夏季效果最显著。
作者强调这属假设场景;现实中城市屋顶未必全刷白,或因粉尘风化随时间变暗。
白色屋顶也降低室内温度,潜在减少采暖或空调能耗。视当地气候,这可能放大或部分抵消室外降温效益。
“并非刷白屋顶就能瞬间降温城市,”Oleson 说。
研究表明收益随城市特征变化,含屋顶密度、建筑结构、气候。如:密集屋顶降温更大;保温差的屋顶向室内传热更多,削弱室外降温;白色屋顶在温暖阳光充足地区效果更大。
模型预测纽约都会区夏季午后可降温近 2 °F。
城市峡谷模型模拟城市景观温度变化,捕捉屋顶、墙面、街道、绿地对局地微气候的影响。
Oleson 将城市峡谷模型与 NCAR 社区气候系统模型耦合,使全球气候变化对城市地区的影响研究成为可能。
模型虽无法复刻每座城市的确切建筑,但基于人口密度、城市设计、建筑结构进行抽象。
Oleson 等人计划进一步完善模型,为政策制定者提供可操作数据,保护城市人口免受热浪等气候风险。
“理解气候变化如何影响容纳世界大部分人口的脆弱城市区域至关重要,”NCAR 科学家、合著者 Gordon Bonan 说。
国家科学基金会(NSF)是支持全科学工程领域基础研究与教育的独立联邦机构。2010 财年预算约 69 亿美元。NSF 资金通过近 2000 所大学与机构覆盖 50 州。每年收到 4.5 万余竞争性申请,颁发 1.15 万余新资助。NSF 每年还授予 4 亿多美元专业与服务合同。
施工队在华盛顿特区市中心刷白屋顶。
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