Если вы когда-либо были в центре города в середине лета, вы знаете, что жара может быть жестокой — и намного более жаркой, чем в окрестностях.

Температура в городах, как правило, на несколько градусов выше, чем в сельской местности, это явление называется эффектом городского острова тепла (UHI). Практически на всех обитаемых континентах во многих городах было на 2-4 C теплее, чем в сельской местности. Это явление возникает из-за того, что городская инфраструктура, особенно тротуары, поглощает больше тепла по сравнению с поверхностями с естественной растительностью. Это тепловое загрязнение приводит к увеличению затрат на кондиционирование воздуха и воду, а также представляет опасность для здоровья населения.

Одна из стратегий смягчения последствий, называемая серая инфраструктура, включает модификацию непроницаемых поверхностей (стен, крыш и тротуаров), чтобы противодействовать их традиционному тепловому эффекту. Типичные городские поверхности имеют коэффициент отражения солнечного света (альбедо) 0,20, что означает, что они отражают только 20 процентов солнечного света и поглощают до 80 процентов. В отличие от этого, отражающий бетон и покрытия могут быть рассчитаны на отражение 30-50 процентов или более. Такие города, как Лос-Анджелес, уже использовали отражающие покрытия на главных улицах для борьбы с тепловым загрязнением, хотя это решение может быть дорогостоящим для реализации в масштабах города.

Исследователи из инженерной школы Университета Питтсбурга использовали модель вычислительной гидродинамики, чтобы найти способы снизить стоимость и увеличить использование более холодных поверхностей. В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, изучалась возможность применения более прохладных поверхностей только на половине поверхностей в городе.

«Это могло бы быть эффективным решением, если бы выбранные поверхности находились выше преобладающего направления ветра», — сказал ведущий автор Сушобхан Сен, научный сотрудник Департамента гражданской и экологической инженерии. «Барьер из холодных поверхностей превентивно охлаждает теплый воздух, который затем охлаждает остальную часть города за небольшую часть стоимости. С другой стороны, если поверхности не выбраны стратегически, их эффективность может существенно снизиться».

Это исследование дает городским планировщикам и инженерам-строителям дополнительный способ создания устойчивой инфраструктуры с использованием ограниченных ресурсов.

«Для здоровья планеты и ее жителей важно найти способ уменьшить количество тепла, выделяемого городской инфраструктурой», — сказал соавтор Лев Хазанович, профессор кафедры гражданского строительства и экологической инженерии Энтони Гилл. «Стратегически расположенные отражающие поверхности могут максимально снизить тепловое загрязнение при минимальных ресурсах».