Повече от половината население на света днес живее в градове, които често са значително по-топли от заобикалящите ги селски райони. Причината е, че пътищата, сградите и другите павирани повърхности поглъщат и задържат слънчевата топлина през деня, след което бавно я освобождават след залез слънце. Това е известно като ефект на градския топлинен остров.
Дискусиите за това защо градовете прегряват обикновено се фокусират върху сградите, което е разбираемо. Освен че абсорбират слънчевата радиация, жилищните и офис сградите консумират много енергия за осветление, отопление и климатизация. Те отделят отпадна топлина и оформят въздушния поток през околните улици.
Друг източник на градска топлина обаче получава много по-малко внимание: трафикът.
Моторните превозни средства отделят топлина директно в градската среда. Това важи особено за бензиновите и дизеловите превозни средства, където голяма част от горивната енергия се губи като отпадна топлина от двигателите с вътрешно горене и изпускателните системи. Гумите, спирачките и триенето с пътната настилка допринасят за тези топлинни емисии.
Неотдавнашно проучване показва, че по улици с интензивен трафик и ограничена вентилация, трафикът може да бъде значителен източник на топлина, причинена от човека.
В южния френски град Тулуза, е установено, че топлината от трафика повишава средната годишна температура на въздуха с около 0,4°C. В Манчестър, типично по-хладен град в северната част на Англия, средната годишна температура на въздуха се е увеличила с около 0,25°C благодарение на трафика.
Тези числа може да звучат незначителни, но в условията на градския климат те оказват влияние. По време на горещи вълни, дори малки повишения на температурата на въздуха могат да влошат топлинния дискомфорт, да увеличат здравните рискове и да повишат нуждата от охлаждане.
Предишни изследвания показват как се очаква интензитетът, честотата и продължителността на градските горещи вълни да се увеличат в много части на света до 2070 г. Това включва градове в Северна Америка, Европа, Индия и Китай. Вероятно тези покачвания биха могли отчасти да бъдат смекчени чрез намаляване на градския трафик на бензинови и дизелови автомобили.
Как се сравняват Манчестър и Тулуза
Моделът Community Earth System Model е широко използван модел с отворен код за симулиране на взаимодействията между сушата, атмосферата, климата и човешката дейност. Той е разработен от Националния център за атмосферни изследвания на САЩ и е представен през 2010 г.
В първоначалната си версия моделът не отчита топлинния ефект, свързан с автомобилния трафик. Затова Чжунхуа Джън, преподавател и изследовател в областта на науката за данните и екологичния анализ в Университета в Манчестър, и неговите колеги разработват нов модул, който изчислява топлината, генерирана от различни фактори като интензивността на трафика, вида на превозните средства, характеристиките на пътната инфраструктура и метеорологичните условия. Резултатите се променят в зависимост от часа на деня, структурата на трафика и локалните климатични условия.
Изследването показва, че най-значимите източници на допълнителна топлина в градовете са високата интензивност на движението и съставът на автомобилния поток в задръстванията. Конвенционалните бензинови и дизелови автомобили отделят значително повече отпадна топлина в сравнение с електрическите превозни средства. В градове, където тези автомобили преобладават, пиковите часове на движение могат да се превърнат в съществени източници на топлинни емисии.
Екипът моделира трафика в два европейски града – централната част на района Capitole в Тулуза и центъра на Манчестър – използвайки данни за трафика, предоставени от Transport for Greater Manchester, както и други отворени набори от данни.
Тулуза и Манчестър се различават значително по климат, градска среда и модели на движение. Именно тези различия влияят не само върху количеството топлина, отделяно от трафика, но и върху начина, по който тази топлина въздейства върху всеки от градовете.
В Тулуза сутрешната жега от трафика се натрупва през деня и продължава до вечерта. За разлика от това, вечерният пиков час в Манчестър допринася за по-силно нощно затопляне, като температурата на въздуха от трафика достига пик средно около 3 часа сутринта.
И в двата града ефектът на затопляне, свързан с трафика, е по-силен през зимата, отколкото през лятото. В Тулуза, моделирането установява, че той повишава температурата на въздуха средно с 0,5°C през зимата и 0,3°C през лятото, докато в Манчестър увеличението е 0,35°C през зимата и 0,16°C през лятото.
Ролята на трафика в затоплянето на градовете
Осъзнаването на риска от градските горещини се увеличава, но ролята на трафика все още рядко се взема предвид при адаптирането към градския климат и транспортното планиране.
С разрастването на градовете и зачестяването на екстремни климатични явления, правителствата се нуждаят от по-добри инструменти, за да разбират откъде идва топлината в градската среда и как тя може да бъде намалена. Това изследване представлява още една стъпка към по-реалистични симулации на бъдещите градове.
Разработеният модел може да даде по-точни отговори на важни въпроси като: до каква степен електрификацията на автомобилния парк ще намали нивата на топлина; как промените в пътната инфраструктура, използването на превозни средства и моделите на задръстване ще повлияят на локалното излагане на топлина; и доколко промяната в градския транспорт може да ограничи ефектите от очакваните бъдещи горещи вълни.
Това, разбира се, не са само научни въпроси, а и теми, свързани с политики и градско планиране. Обикновено дискусиите за затоплянето на градовете се фокусират върху дървета, паркове, „хладни“ покриви и дизайна на сградите. Но трафикът не е само източник на замърсяване и въглеродни емисии – той може да бъде и част от решенията за по-хладни, по-здравословни и по-устойчиви градове.
Източник: Zhonghua Zheng, Assistant Professor in Data Science and Environmental Analytics, University of Manchester/The Conversation
