Компютърна симулация разкрива влиянието на градската среда върху екстремните жеги, тяхното засилване, намаляването на възможностите за естествено охлаждане и повишаването на рисковете за чувствителното население (графика: Национална лаборатория Оук Ридж, САЩ)
Учени разработиха първата по рода си симулация на градските топлинни вълни, която отчита комбинирания ефект от жегата и влиянието на построената инфраструктура. Методът предоставя по-точна картина на въздействието на прекомерната топлина върху населението и особено хората в риск. Това може да даде ценна информация на градските планьори, за да потърсят решения за смекчаване на въздействието на горещините.
Изследователи от Националната лаборатория в Оук Ридж при американското министерство на енергетиката създадоха компютърна симулация на градските жеги, отчитайки и въздействието на инфраструктурата, построена от човешка ръка – сгради, улици и др. Симулацията предоставя по-цялостна представа за въздействието на прекомерната топлина, така че хората, планиращи градското развитие, да могат да търсят по-ефективни решения за справяне с екстремните жеги в градска среда.
Извънредно горещото време създава много рискове за хората, особено за по-чувствителните – такива с хронични заболявания, възрастни и др. Същевременно горещите вълни стават все по-знойни и продължават все по-дълго. Акумулирането на топлина в градската среда допълнително засилва ефекта на екстремните жеги: напичат се покривите на сградите, площадите и тротоарите, улиците.
Наред с това сградите – със своята височина и гъстота – могат да намалят и възможностите за естествено охлаждане, убивайки скоростта на вятъра и изменяйки посоката му. Нажежаването на градската инфраструктура допълнително влошава и без друго тежките ефекти от топлинните екстреми.
„Налице е много натрупване на топлина в сградната среда. Това може да е полезно през зимата, но през лятото, ако задържате толкова много топлина в града, това може да засили ефекта на горещата вълна“, обяснява Мелиса Дюма от ORNL, ръководила работата по моделирането. Накратко, цялата инфраструктура, изградена от хората в техните градове има принос за усилването на жегата и формирането на градските топлинни острови.
Учените са тествали своя подход, моделирайки горещата вълна от юли 2010 г. във Вашингтон, където температурите достигнаха среднодневно ниво от 29 градуса Целзий с максимум от 29 градуса.
Изводът на учените е, че добавянето на подробности за присъствието, близостта, структурата и дизайна на сградите значително подобрява моделирането на температурата, относителната влажност и топлинните потоци в града. Резултатите показват, че включването на данни за сградите предоставя значително по-точна симулация, особено за най-рисковите квартали. Учените установиха, че симулациите без участието на сградната среда на практика водят до сериозна грешка в изчислението на температурите.
Нивото на детайлност на сградната среда в симулацията варира от 10 метра до 100 метра до 1 километър и покрива цялата изследвана област, осигурявайки прецизно 3D представяне на топлинните ефекти от присъствието на сградите.
„Получаването на информация при тази разделителна способност ни позволява за първи път да анализираме количествено въздействието на прекомерната топлина върху конкретни квартали“, казва Дюма. „Резултатът е метеорологичен модел, който съдържа всички метеорологични процеси и ни позволява да изследваме взаимодействието между това как са разположени сградите и какво е въздействието върху хората, които живеят в жилищата вътре“.
Новата информация е изключително ценна в светлината на изграждането на нови квартали във всички градове по света. Познаването на височината на всяка сграда, разположението ѝ и влиянието ѝ върху затоплянето на района и намаляването на охлаждането е редно да се вземат предвид при градското планиране, включително предвиждането на гъстотата на сградите, озеленяването им, обособяването на зелени пространства помежду им. Данните е добре да се вземат под внимание и при планирането на системите за вентилация и климатизация на бъдещите нови сгради.
Всичко това са важни фактори, които градоустройствените специалисти и т. нар. градски е важно да имат предвид, преди да вземат решения за развитието на новите квартали, посочва Дюма.
В крайна сметка на тази база учените са създали софтуерен инструмент с отворен код, който позволява на градските планьори да генерират свои собствени модели, използвайки локални данни. Софтуерът е представен подробно в „Journal of Open Source Software“.