В Древнем Риме были способы борьбы с эффектом городского теплового острова – как уроки истории применимы к современным городам

Деревья – один из способов охладить город. Архитекторы Древнего Рима также проектировали здания с портиками, чтобы обеспечить тень и приток воздуха. Laszlo Szirtesi/Getty Images

В то время как сильная жара бьет рекорды по всему миру, малоизвестный факт дает некоторую надежду на охлаждение городов: Даже в самые сильные периоды экстремальной жары в некоторых городских кварталах никогда не бывает жары.

Как такое возможно?

Цивилизации веками признавали способность городов нагреваться и охлаждаться. Городские архитекторы Древнего Рима призывали сужать улицы, чтобы снизить температуру в конце дня. Было установлено, что узкие улицы охлаждают воздух, ограничивая площадь, на которую попадают прямые солнечные лучи.

Побеленная архитектура греческих островов демонстрирует еще одну давно применяемую стратегию. Стены и крыши светлых тонов помогают охладить город, отражая поступающий солнечный свет.

Побеленные здания на греческом острове Фолегандрос помогают не поглощать, а отражать тепло. Etienne O. Dallaire via Wikimedia, CC BY

В жарких и влажных регионах юга США Томас Джефферсон предложил другой подход к охлаждению: Все новые поселения должны быть построены по принципу «шашечной доски», когда городские кварталы с густой растительностью перемежаются с плотной застройкой. Это могло бы способствовать охлаждению за счет конвективного движения воздуха между холодными и теплыми зонами.

Как я исследую в своей недавней книге «Радикальная адаптация: Transforming Cities for a Climate Changed World», современные города непреднамеренно повышают собственную температуру, создавая так называемый „эффект городского острова тепла“.

Как города нагревают сами себя

Города повышают свою температуру четырьмя основными способами:

• Застройщики вырубают деревья, чтобы освободить место для зданий и автомобилей. Когда исчезают навесы деревьев, это уменьшает затенение и уменьшает выделение охлаждающего водяного пара из листьев через транспирацию.

• Городское строительство усиливает жару. Асфальт, бетон и темные кровельные материалы поглощают солнечное тепло и нагревают окружающую среду.

• Поглощенная солнечная энергия усугубляется большим количеством отработанного тепла, выделяемого промышленными процессами, выхлопными трубами автомобилей и системами кондиционирования воздуха в зданиях.

• В зонах города, занятых высокими зданиями, лучистая энергия, выделяемая улицами и парковками, задерживается в бетонных каньонах, еще больше повышая температуру.

 

Четыре фактора, вызывающие эффект городского теплового острова. Брайан Стоун. Адаптировано из: Dey et al. 2024, CC BY-ND

В совокупности эти четыре фактора, вызывающие эффект городского острова тепла, могут повысить температуру в городе на 10-20 градусов по Фаренгейту (5,6-11 градусов по Цельсию) в жаркий летний полдень – значительное изменение погоды под влиянием человека, которое может стать серьезной угрозой для здоровья тех, кто не пользуется кондиционерами.

Естественный рельеф города в сочетании с дизайном застройки может еще больше усилить разницу температур в разных районах. Например, холмы и туманы в Сан-Франциско последовательно разделяют районы города на отдельные климатические зоны. А широкое использование систем орошения дворов в жарком и засушливом климате может привести к тому, что температура в городах будет ниже, чем в окружающей пустыне, что иногда называют городскими островами холода.

Простые шаги по охлаждению городов

Понимание того, до какой степени города могут нагреваться, дает мощные инструменты для их охлаждения в условиях глобального потепления, вызванного деятельностью человека, когда базовая температура повышается.

Во-первых, городам необходимо резко сократить выбросы парниковых газов, чтобы прекратить подпитывать глобальное явление изменения климата. Во всем мире на городские районы с их промышленностью, транспортными средствами и зданиями приходится более 70 % выбросов парниковых газов от энергопотребления, и их население быстро растет. Даже скоординированное на глобальном уровне сокращение выбросов парниковых газов потребует многих десятилетий, чтобы ощутимо замедлить тенденции к потеплению, поэтому городам все равно придется адаптироваться.

Города также могут замедлить темпы развития тенденций потепления, вызванных городским тепловым островом, предприняв порой простые шаги. Исследования показывают, что сокращение площади городских тепловых островов может принести значительную пользу здоровью.

Летние температуры в Атланте в настоящее время (слева) и, согласно компьютерным моделям, они будут такими, если полог деревьев увеличится до 50% от всего озеленяемого пространства (справа). Лаборатория городского климата, 2024 год, CC BY

В Лаборатории городского климата Технологического института Джорджии мы с коллегами сотрудничаем с городскими властями, чтобы оценить охлаждающий потенциал управления городским теплом – наборов стратегий, призванных обратить вспять эффект городского острова тепла. Для этого мы измеряем прямую пользу для здоровья от таких действий, как увеличение площади деревьев и другой зеленой инфраструктуры, а также использование прохладных материалов для дорог и крыш.

Наша работа показывает, что посадка деревьев всего лишь на половине площади, доступной для создания древесного полога – например, вдоль улиц, на парковках и во дворах жилых домов – может снизить летнюю дневную температуру на 5-10 F (2,8-5,6 C), сократив смертность от жары на 40-50 % в некоторых районах.

Учитывая эти значительные преимущества, город Нью-Йорк поставил перед собой цель посадить 1 миллион деревьев в пяти районах города и выполнил ее.

Прохладный кровельный материал и поверхности светлых тонов также могут помочь снизить температуру. Если вы наденете черную рубашку на солнце в жаркий день, вы нагреетесь сильнее, чем если бы на вас была белая рубашка. Точно так же светлые строительные материалы, кровельные покрытия и черепица отражают больше поступающего солнечного тепла, чем темные, и поглощают его меньше. Это особенно эффективно в разгар дня, когда солнечное излучение наиболее сильно.

Чтобы использовать этот охлаждающий эффект, Лос-Анджелес в 2013 году стал первым крупным городом, который обязал устанавливать «холодные» крыши на всех новых домах.

Что города могут сделать сейчас

Агрессивные стратегии по увеличению площади зеленых насаждений в городах, быстрый переход на холодные кровельные материалы и даже замена некоторых парковочных полос на улицах и других малоиспользуемых противофильтрационных зон на биопруды, заполненные растительностью, могут существенно снизить температуру в городах. Тем самым можно повысить устойчивость города к повышению температуры.

Биосвал в нью-йоркском районе Бруклин помогает впитывать дождевую воду и обеспечивает охлаждение территории. Chris Hamby via Wikimedia, CC BY-NC-SA

Оценка рисков, связанных с жарой в городах, которую мы провели во многих американских городах, включая Атланту, Даллас, Луисвилл, штат Кентукки, и Сан-Франциско, показывает, что сочетание стратегий борьбы с жарой в городах может снизить температуру в районе более чем на 10 F (5,6 C) в жаркие дни и уменьшить преждевременную смертность от жары на 20-60 %.

Более прохладный город – более безопасный город, и его вполне по силам создать самим жителям.