Los investigadores descubrieron que la disposición de las calles y edificios de una ciudad desempeña un papel crucial en el efecto de isla de calor urbano local, lo que hace que las ciudades sean más calientes que sus alrededores. El nuevo hallazgo podría proporcionar a los planificadores y funcionarios de la ciudad nuevas formas de influiresos efectos
Algunas ciudades, como Nueva York y Chicago, están dispuestas en una cuadrícula precisa, como los átomos en un cristal, mientras que otras como Boston o Londres están dispuestas de manera más caótica, como los átomos desordenados en un líquido o vidrio.Los investigadores descubrieron que las ciudades "cristalinas" tenían una acumulación de calor mucho mayor en comparación con su entorno que las "cristalinas".
El estudio, publicado hoy en la revista Cartas de revisión física encontró estas diferencias en los patrones de la ciudad, que ellos llaman "textura", fue el determinante más importante del efecto isla de calor de una ciudad. La investigación fue realizada por el investigador principal del MIT y el Centro Nacional de Investigación Científica Roland Pellenq, quien estambién director de un laboratorio conjunto MIT / CNRS / Aix-Marseille University llamado < MSE > 2 Ciencia de materiales multiescala para energía y medio ambiente; profesor de ingeniería civil y ambiental Franz-Josef Ulm; asistente de investigación Jacob Sobstyl; < MSE > 2 científico investigador senior T. Emig; y MJ Abdolhosseini Qomi, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de California en Irvine.
El efecto de isla de calor se conoce desde hace décadas. Se debe esencialmente al hecho de que los materiales de construcción urbanos, como el hormigón y el asfalto, pueden absorber el calor durante el día e irradiarlo por la noche, mucho más que las áreas cubiertas de vegetaciónEl efecto puede ser bastante dramático, agregando hasta 10 grados Farenheit a las temperaturas nocturnas en lugares como Phoenix, Arizona. En tales lugares, este efecto puede aumentar significativamente los problemas de salud y el uso de energía durante el clima cálido, por lo que una mejor comprensión delo que lo produzca será importante en una era en la que cada vez más personas viven en ciudades.
El equipo descubrió que el uso de modelos matemáticos que se desarrollaron para analizar estructuras atómicas en materiales proporciona una herramienta útil, que conduce a una fórmula sencilla para describir la forma en que el diseño de una ciudad influiría en su efecto de isla de calor, dice Pellenq.
"Utilizamos herramientas de física estadística clásica", explica. Los investigadores adaptaron fórmulas inicialmente diseñadas para describir cómo los átomos individuales de un material se ven afectados por las fuerzas de los otros átomos, y redujeron estos complejos conjuntos de relaciones a estadísticas mucho más simplesdescripciones de las distancias relativas de edificios cercanos entre sí. Luego las aplicaron a patrones de edificios determinados a partir de imágenes satelitales de 47 ciudades en los EE. UU. y otros países, y finalmente terminaron con un único número de índice para cada uno, llamado orden localparámetro - que varía entre 0 trastorno total y 1 estructura cristalina perfecta, para proporcionar una descripción estadística del grupo de vecinos más cercanos de cualquier edificio dado
Para cada ciudad, tuvieron que recopilar datos confiables de temperatura, que provenían de una estación dentro de la ciudad y otra fuera de ella pero cerca, y luego determinar la diferencia.
Para calcular este parámetro de orden local, los físicos generalmente tienen que usar métodos como bombardear materiales con neutrones para localizar las posiciones de los átomos dentro de ellos. Pero para este proyecto, Pellenq dice, "para obtener las posiciones de construcción no usamos neutrones, solo mapas de Google ". Utilizando algoritmos que desarrollaron para determinar el parámetro a partir de los mapas de la ciudad, descubrieron que las ciudades variaban de 0.5 a 0.9.
El equipo determinó que las diferencias en el efecto de calentamiento parecen ser el resultado de la forma en que los edificios irradian el calor que luego pueden ser reabsorbidos por otros edificios que los enfrentan directamente.
Dice. Especialmente para lugares como China donde se están construyendo rápidamente nuevas ciudades y otras regiones donde las ciudades existentes se están expandiendo rápidamente, la información podría ser importante, dice. En lugares cálidos, las ciudades podrían diseñarse para minimizar el calentamiento adicional, pero en lugares más fríos el efecto podría ser una ventaja, y las ciudades podrían diseñarse en consecuencia.
"Si está planeando una nueva sección de Phoenix", dice Pellenq, "no desea construir en una cuadrícula, ya que ya es un lugar muy cálido. Pero en algún lugar de Canadá, un alcalde puede decir que no, nosotroselegiremos usar la cuadrícula para mantener la ciudad más cálida "
Los efectos son significativos, dice. El equipo evaluó todos los estados individualmente y descubrió, por ejemplo, que solo en el estado de Florida, los efectos de las islas de calor urbanas causan un exceso estimado de $ 400 millones en costos de aire acondicionado ".estrategia para los planificadores urbanos ", dice. Si bien en general es más simple seguir un patrón de cuadrícula, en términos de colocar líneas de servicios públicos, alcantarillas y tuberías de agua y sistemas de transporte, en lugares donde el calor puede ser un problema grave, puede ser buenoVale la pena las complicaciones adicionales para un diseño menos lineal.
Este estudio también sugiere que la investigación sobre materiales de construcción puede ofrecer una manera de gestionar adecuadamente la interacción del calor entre los edificios en las áreas del centro histórico de las ciudades.
El trabajo fue apoyado en parte por el Concrete Sustainability Hub en el MIT, patrocinado por la Asociación de Cemento de Portland y la Fundación de Investigación y Educación de Concreto Premezclado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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