Кое-какие города, такие как Нью-Йорк и Чикаго, расположены на правильной сетке, как атомы в кристалле, тогда как другие, такие как Бостон либо Лондон устроены более хаотично, как хаотичные атомы в жидкости либо стекле. Исследователи нашли, что у «прозрачных» городов было намного большее наращивание тепла если сравнивать с их средой, чем сделал «подобные стакану».
Изучение, опубликованное сейчас в издании Physical Review Letters, отыскало эти различия в городских примерах, каковые они именуют «структурой», был самый ответственный детерминант теплового островного результата города. Изучение было выполнено MIT и Национальным Центром научного сотрудника Научного изучения Роланда Пелленка, что есть кроме этого директором совместного MIT Университетская лаборатория / CNRS/Aix-Marseille, названная 2 (Наука Материала MultiScale для Энергетики и внешней среды); учитель инженерной защиты и гражданского строительства внешней среды Франц-Йозеф Улм; научный сотрудник Джейкоб Собстил; научный сотрудник Т. Эмиг 2; и М.Й. Абдольоссейни Коми, доцент инженерной защиты и гражданского строительства внешней среды в Калифорнийском университете в Ирвине.
Тепловой островной эффект был известен на протяжении многих лет. Это по существу направляться из того, что муниципальные стройматериалы, такие как асфальт и бетон, смогут поглотить тепло в течение дня и излучить его назад ночью, намного больше, чем области, покрытые растительностью, делают.
Эффект возможно достаточно значительным, добавив целых 10 градусов Farenheit к ночным температурам в местах, таких как Финикс, Аризона. В таких местах данный эффект может существенно расширить неприятности со здоровьем и применение энергии на протяжении жаркой погоды, так, лучшее познание того, что создаёт его, будет принципиально важно в эру, в то время, когда еще больше людей будет жить в городах.Команда отыскала, что применение математических моделей, каковые были созданы, дабы проанализировать строения атома в материалах, снабжает нужный инструмент, приводя к прямой формуле, дабы обрисовать метод, которым дизайн города воздействовал бы на собственный эффект теплового острова, говорит Пелленк.«Мы используем инструменты классической статистической физики», растолковывает он.
Исследователи приспособили формулы, первоначально созданные, дабы обрисовать, как отдельные атомы в материале затронуты силами от вторых атомов, и они уменьшили эти сложные комплекты взаимоотношений к намного более несложным статистическим описаниям относительных расстояний от соседних строений друг другу. Они тогда применили их к примерам строений, определенных из спутниковых снимков 47 городов в Соединенных Штатах, и другие страны, в конечном итоге заканчиваясь с единственным индексом для каждого – назвали местный параметр заказа – располагающийся между 0 (полный беспорядок) и 1 (красивая прозрачная структура), дабы дать статистическое описание группы самых родных соседей любого данного строения.Для каждого города они должны были собрать качественные температурные эти, каковые прибыли с одной станции в городе и втором снаружи, но поблизости, и после этого выясните различие.Дабы вычислить данный местный параметр заказа, физики, в большинстве случаев, должны применять способы, такие как бомбардирование материалов с нейтронами, дабы выяснить положения атомов в них.
Но для этого проекта, говорит Пелленк, «для получения строительных положений мы не используем нейтроны, легко карты Google». Применяя методы они развивались, дабы выяснить параметр из муниципальных карт, они нашли, что города изменились от 0,5 до 0,9.Различия в нагревающемся эффекте, думается, следуют из метода, которым строения повторно излучают тепло, которое может тогда быть повторно поглощено вторыми строениями, каковые стоят перед ними конкретно, определенная команда.
Специально для мест, таких как Китай, где новые города скоро строятся, и другие регионы, где существующие города увеличиваются скоро, информация могла быть ответственной, дабы иметь, говорит он. В тёплых расположениях города могли быть созданы, дабы минимизировать дополнительное нагревание, но в более холодных местах эффект имел возможность бы в действительности быть преимуществом, и города могли быть созданы соответственно.«Если Вы планируете новый район Финикса», говорит Пелленк, «Вы не желаете основываться на сетке, поскольку это уже – весьма горячее место.
Но где-нибудь в Канаде, глава горадминистрации может сообщить «нет», мы решим применять сетку, сохранять город теплее».Эффекты большие, говорит он. Команда оценила все страны лично и отыскала, к примеру, что в одной лишь Флориде муниципальные тепловые островные эффекты вызывают примерно $400 миллионов в чрезмерных расходах для кондиционера. «Это дает стратегию строителей», говорит он. Тогда как в целом более просто следовать за примером сетки, с позиций помещающих сервисных линий, коллектора и систем транспортировки и водопроводных труб, в местах, где тепло возможно значительной проблемой, это может определенно стоить дополнительных осложнений для менее линейного размещения.
Это изучение кроме этого предполагает, что изучение в области стройматериалов может предложить путь вперед, дабы верно руководить тепловым сотрудничеством между строениями в исторических центрах города городов.Работа была частично поддержана Конкретным Центром Устойчивости в MIT, спонсируемом Портлендской Цементной Ассоциацией и Готово смешанным Конкретным Фондом Образования и Исследования.