השפעות האי החום העירוני תלויים בפריסת העיר

TEDxBoston - Noah Wilson-Rich - Urban Beekeeping (יולי 2019).

Anonim

ההסדר של רחובות העיר ומבנים ממלא תפקיד מכריע באיזור החום המקומי של האי החום, שגורם לערים להיות חמות יותר מסביבתן, כך גילו החוקרים. הממצא החדש יכול לספק למתכנני ערים ולפקידים דרכים חדשות להשפיע על השפעות אלה.

כמה ערים, כמו ניו יורק ושיקגו, מונחות על גבי רשת מדויקת, כמו האטומים שבגביש, בעוד שאחרים כמו בוסטון או לונדון מסודרים בצורה כאוטית יותר, כמו האטומים המופרדים בנוזל או בכוס. החוקרים גילו כי לערים "הגבישיות" הייתה הצטברות חום גדולה בהרבה בהשוואה לסביבתן, בהשוואה לזו של "זכוכית".

המחקר, שפורסם היום בכתב העת Physical Review Letters, מצא הבדלים אלה בדפוסי העיר, אשר הם מכנים "מרקם", היה הגורם החשוב ביותר של אפקט החום של העיר. המחקר בוצע על ידי MIT והמרכז הלאומי למדע המחקר המדעי הבכיר Roland Pellenq, המכהן גם כמנהל מעבדה משותפת של MIT / CNRS / Aix-Marseille (MSE) 2 (חומר רב-תכליתי למדעי אנרגיה וסביבה); פרופסור להנדסה אזרחית וסביבתית פרנץ יוזף אולם; עוזר המחקר יעקב סובסטיל; (MSE) 2 מדענית מחקר בכירה T. Emig; ו MJ Abdolhosseini קומי, עוזר פרופסור להנדסה אזרחית וסביבתית באוניברסיטת קליפורניה ב Irvine.

האי אפקט החום כבר ידוע במשך עשרות שנים. זה בעצם נובע מכך חומרי בניין עירוניים, כגון בטון ואספלט, יכול לספוג חום במהלך היום להקרין אותו בחזרה בלילה, הרבה יותר מאשר באזורים מכוסים צמחייה לעשות. האפקט יכול להיות דרמטי למדי, הוספת עד 10 מעלות Farenheit לטמפרטורות לילה במקומות כמו פניקס, אריזונה. במקומות כאלה השפעה זו יכולה להגדיל באופן משמעותי את בעיות הבריאות ואת השימוש באנרגיה במהלך מזג אוויר חם, כך הבנה טובה יותר של מה מייצר את זה יהיה חשוב בתקופה שבה יותר אנשים חיים בערים.

הצוות מצא כי שימוש במודלים מתמטיים שפותחו כדי לנתח מבנים אטומיים בחומרים מספק כלי שימושי, המוביל לנוסחה פשוטה לתאר את האופן שבו העיצוב של העיר ישפיע על אפקט החום האי שלו, אומר Pellenq.

"אנחנו משתמשים בכלים של פיזיקה סטטיסטית קלאסית", הוא מסביר. החוקרים התאמנו נוסחאות שתוכננו בתחילה כדי לתאר כיצד אטומים בודדים בחומר מושפעים מכוחות מן האטומים האחרים, והם הפחיתו את מערכות היחסים המורכבות הללו לתיאורים סטטיסטיים פשוטים יותר של המרחקים היחסיים של מבנים סמוכים זה לזה. לאחר מכן הם החילו אותם על דפוסי מבנים שנקבעו מתמונות לוויין של 47 ערים בארה"ב ובמדינות אחרות, ובסופו של דבר מסתיימות במספר אינדקס יחיד לכל אחת מהן, הנקראות פרמטר ההזמנה המקומית - החל מ- 0 (הפרעה מוחלטת) לבין 1 (מושלם גבישי), כדי לספק תיאור סטטיסטי של אשכול של השכנים הקרובים ביותר של כל בניין נתון.

עבור כל עיר, הם היו צריכים לאסוף נתוני טמפרטורה אמינים, אשר הגיעו מתחנה אחת בתוך העיר ועוד אחד מחוץ לה אבל בקרבת מקום, ולאחר מכן לקבוע את ההבדל.

כדי לחשב את הפרמטר המקומי סדר, פיסיקאים בדרך כלל יש להשתמש בשיטות כגון חומרי נפץ עם נויטרונים כדי לאתר את עמדות האטומים בתוכם. אבל לפרויקט הזה, אומר פלנק, "כדי לקבל את עמדות הבניין שאנחנו לא משתמשים בנייטרונים, רק מפות Google". באמצעות אלגוריתמים הם פיתחו כדי לקבוע את הפרמטר של מפות העיר, הם מצאו כי הערים נע בין 0.5 ל 0.9.

ההבדלים בהשפעת החימום נובעים כנראה מהדרך שבה בניינים חוזרים מחדש על פני מבנים אחרים העומדים בפניהם ישירות, קבע הצוות.

במיוחד עבור מקומות כמו סין שבה ערים חדשות נבנות במהירות, ואזורים אחרים שבהם ערים קיימות מתרחבות במהירות, המידע יכול להיות חשוב, הוא אומר. במקומות חמים, ערים יכול להיות מתוכנן כדי למזער את החימום הנוסף, אבל במקומות קרים ההשפעה עשויה למעשה להיות יתרון, וערים יכול להיות מתוכנן בהתאם.

"אם אתה מתכנן קטע חדש של פיניקס", אומר פלנק, "אתה לא רוצה לבנות על רשת, כי זה כבר מקום חם מאוד, אבל אי שם בקנדה, ראש העיר יכול לומר לא, לבחור להשתמש ברשת, כדי לשמור על העיר חם יותר. "

ההשפעות הן משמעותיות, הוא אומר. הצוות העריך את כל המדינות בנפרד ומצא, למשל, כי במדינת פלורידה לבדה השפעות אי חום חום לגרום $ 400, 000, 000 עלויות עודפות עבור מיזוג אוויר. "זה נותן אסטרטגיה למתכננים עירוניים", הוא אומר. אמנם באופן כללי זה פשוט יותר לעקוב אחר דפוס רשת, במונחים של הצבת קווי השירות, ביוב צינורות מים, מערכות תחבורה, במקומות בהם חום יכול להיות בעיה רצינית, זה יכול להיות שווה את הסיבוכים הנוספים עבור פריסה ליניארית פחות.

מחקר זה גם מציע כי מחקר על חומרי בניין עשוי להציע דרך קדימה כדי לנהל כראוי אינטראקציה חום בין מבנים באזורי העיר ההיסטוריים של הערים.

menu
menu