研究發現，街道和建築物的排列方式對熱的形成有很大的影響

研究發現，街道和建築物的排列方式對熱的形成有很大的影響

一項新的研究發現，城市有有序模式，就像大多數地圖上看到的街道網格一樣，城市熱島效應比那些無序模式的城市要大得多，比如右上角的區域。一項新的研究發現，城市有有序模式，就像大多數地圖上看到的街道網格一樣，城市熱島效應比那些無序模式的城市要大得多，比如右上角的區域。

研究人員發現，城市街道和建築的布局在當地城市熱島效應中起著至關重要的作用，這使得城市比周圍的環境更熱。新的發現可以為城市規劃者和官員提供新的方法來影響這些影響。

一些城市，比如紐約和芝加哥，在一個精確的網格上，就像水晶中的原子一樣，而像波士頓或倫敦這樣的城市則排列得更混亂，就像液體或玻璃中的無序原子。研究人員發現，與周圍環境相比，「水晶」城市的熱量積累要遠多於「玻璃狀」的城市。

研究發現，城市模式的這些差異(他們稱之為「紋理」)是決定城市熱島效應的最重要因素。這項研究是由麻省理工學院和國家科學研究中心的高級研究員羅蘭·佩爾倫克進行的，熱島效應幾十年來都是眾所周知的。這實際上是由於城市建築材料，如混凝土和瀝青，能夠在白天吸收熱量並在晚上輻射回來，遠遠超過植被覆蓋的區域。這種效果可能非常顯著，在亞利桑那州鳳凰城(Phoenix, Arizona)等地的夜間氣溫增加了10華氏度。在這種情況下，這種效應會顯著地增加炎熱天氣中的健康問題和能源消耗，因此更好地了解在一個越來越多的人居住在城市的時代，什麼會產生它將是非常重要的。

Pellenq說，研究小組發現，利用數學模型來分析材料中的原子結構，提供了一種有用的工具，這就引出了一個簡單的公式來描述城市的設計將如何影響其熱島效應。

「我們使用的是經典的統計物理工具，」他解釋道。研究人員最初設計的公式是用來描述物質中的單個原子如何受到其他原子力的影響，並將這些複雜的關係集合簡化為對相鄰建築物相對距離的更簡單的統計描述。然後應用他們從衛星圖像的建築模式確定47個城市在美國和其他國家,最終結束了一個索引號為每個——稱為局部有序參數介於0(總障礙)和1(完美的晶體結構),提供一個集群的統計描述最近的鄰居的任何給定的建築。

對於每個城市，他們必須收集可靠的溫度數據，這些數據來自城市內部的一個站點，而另一個位於附近，然後決定兩者的區別。

為了計算這個局部的順序參數，物理學家通常需要使用一些方法，例如用中子轟擊材料來定位原子內部的位置。但是對於這個項目，Pellenq說，「為了得到建築的位置，我們不使用中子，只是谷歌地圖。」他們利用他們開發的演算法來確定城市地圖上的參數，他們發現城市從0.5到0.9不等。

研究小組確定，加熱效果的差異似乎是由於建築物重新輻射的熱量，然後被其他直接面對它們的建築物重新吸收。

他說，特別是在中國這樣的地方，新城市正在快速建設，而其他地區的城市正在迅速擴張，這些信息可能非常重要。在炎熱的地方,城市設計可以減少額外的加熱,但在寒冷的地方,效果可能實際上是一個優勢,可以設計和城市。

「如果你正在計劃一個新的部分的鳳凰城,「Pellenq說,「你不想建立一個網格,因為它已經是一個非常熱的地方。但在加拿大,一個市長可能說不,我們會選擇使用網格,保持城市的溫暖。」

的影響是顯著的,他說。團隊單獨評估所有的州和發現,例如,僅在佛羅里達州城市熱島效應導致多餘的成本估計為4億美元空調。「這給城市規劃者的策略,」他說。而在一般簡單遵循一個網格模式,在放置公用線路,下水道和水管,和運輸系統,在熱的地方可能是一個嚴重的問題,它可以是值得額外的併發症更少的線性布局。

這項研究還表明,對建築材料的研究可能提供了一種在城市歷史市中心地區前進的正確管理熱之間的交互建築。

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