模型揭示了氣候變化、城市化和降溫技術的動態變化
隨著城市擴張和溫室氣體排放加劇了氣候變化的影響，地球的短期未來將是一個變暖的星球之一。目前的氣候預測顯示，到2099年，美國城市的氣溫預計將上升2至7攝氏度(3.6至12.6華氏度)。
為了適應氣候變暖並保持地球上的宜居性，研究人員正在尋找新的方法來設計和建造具有氣候減緩技術的城市，並發現隨著他們的預測模型越來越複雜，他們揭示了影響的複雜相互依賴關係。例如，新的模型在更詳細的層面上揭示了氣候變化和城市擴張的動態，從而對隨著城市增長和地區變暖可能會發生什麼有了新的理解。當我們試圖適應即將到來的高溫時，這些信息對於決定什麼可能起作用，什麼可能不起作用是至關重要的。
現在，由亞利桑那州立大學領導的研究人員完成了美國氣候變化和城市中心影響的一些最複雜的模型他們發現，目前提出的一些解決方案只能提供一部分熱量的釋放。研究人員觀察了21世紀美國城市擴張、氣候變化和適應之間的日常互動。他們的分析揭示了城市擴張與溫室氣體排放之間的非線性相互作用，並在大片土地(美國大陸)上進行了研究，這些土地特別關注正在增長的巨型磷灰石地區。然後他們研究了一系列的減少熱量的策略，包括街道樹木和解決城市熱現象的工程方案。亞利桑那州立大學地理科學與城市規劃學院的副教授Matei Georgescu說:「以前的研究表明，減少變暖的傳統方法主要是降低白天而不是夜間的溫度。」「然而，城市往往在夜間和夜間對區域熱環境的影響最大。我們用更廣泛認可的冷卻策略模擬了傳統的減熱方法，但我們也模擬了工程材料對近地表溫度的影響。我們發現，使用低導熱材料，夜間溫度會有適度的緩解。」
這項新研究對美國大陸進行了分析性研究，比以往的研究更加複雜。例如，過去的研究假設城市化和溫室氣體的影響可以通過簡單地將兩者的影響相加來確定。新方法使研究人員能夠描述區域氣候變化中這兩個因素之間非線性相互作用的程度。喬治斯庫說:「城市發展和溫室氣體排放的影響不僅僅是單個組成部分的總和。」這隻會在夜間出現。非線性的大小在局部減少了1攝氏度(1.8華氏度)。但是，他警告說，「我們需要記住，這遠遠低於全球變暖本身(從4到8c, 7.2到14.4華氏度)，這取決於模擬的溫室氣體情況。」
此外，喬治斯庫的團隊還對數據進行了深入研究。之前的研究以每天24小時的平均氣溫作為數據點。在這項研究中，研究小組通過在ASU的高性能超級計算集群上進行的計算機模擬獲得了更多的數據(大約100兆位位元組)，並在3小時的間隔內檢測了24小時(或「日活動」)的影響。該研究的主要作者斯科特·克雷恩霍夫(Scott Krayenhoff)說:「將這些數據提供給研究界，將使相關研究成為可能，比如健康研究人員的生物氣象評估，以及建築科學界的能源評估。」
模型揭示了一個變暖的大陸，尤其是在美國的區域性城市中心。研究小組成員Mohamed Moustaoui說:「城市擴張和氣候變化的動態交互作用導致的夏季城市變暖在下午是1到6攝氏度(1.8到10.8華氏度)，在世紀末是3到8攝氏度(5.4到14.4華氏度)。」
總的來說，模擬預測下午美國東部城市變暖將更加明顯，夜間變暖將在阿巴拉契亞、大湖和加利福尼亞中央山谷地區最為明顯，這主要是由於這些地區城市擴張的結果。研究人員隨後模擬了不同的減熱技術在預計更高的區域溫度下的表現。這些技術包括涼爽的屋頂、綠色的屋頂和街道上的樹木，所有這些都可以用來減輕一個地區近地表的溫度。
Krayenhoff解釋說:「通過動態交互模擬，我們研究了多種適應策略，目的是抵消21世紀城市熱量的影響。」「我們結合了高強度的降溫屋頂、綠色屋頂和路燈(即一個完整的適應場景)的實施，發現它導致了1.3到2.0攝氏度(2.3到3.6華氏度)的夏季平均下午降溫，這取決於區域，但低於1攝氏度(1.8華氏度)夜間降溫。」美國許多預計大都市地區的午後降溫幅度略高，尤其是加利福尼亞、德克薩斯和東北部地區。即使有了這些減少熱量的技術，模擬表明熱量可能會持續存在。「我發現最引人注目的是,結合,實現高強度的適應策略未能抵消氣候變化下的變暖RCP 8.5(或照常營業)氣候情況下,離開美國大陸城市平均變暖1到4 C(1.8 - 7.2)在白天和3到6 C(5.4 - 10.8)晚上,和大型預計增加高溫天全國各地的城市裡,「Krayenhoff解釋道。
他補充說:「即使大量減少溫室氣體排放，也就是說，在RCP 4.5排放情景下，在充分採取適應措施後，夜間變暖仍然不是微不足道的。」「這意味著我們可以建造『酷』的建築，在我們的街道上種樹，但如果沒有同步和實質性的溫室氣體減排，美國城市可能會變得更熱。」
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