Kaupungit ympäri maailmaa ovat puita usein istutettu auttaa kontrolloimaan lämpötiloja ja lieventämään \ tkaupunkilämmön saari”. Mutta kun puita on kutsuttu ”luonnon ilmastointilaitteet”Käytännössä tiedemiehillä on usein vaikeuksia osoittaa jäähdytysominaisuuksiaan.

Ilmeisin tapa mitata puiden jäähdytystehoa olisi verrata puistojen ilman lämpötilaa läheisillä kaduilla. Mutta tämä menetelmä tulee usein esiin pettymys: myös suurissa lehtipuistoissa päiväilman lämpötila on tavallisesti vähemmän kuin 1 ° C kylmempi kuin tukevilla kaduilla, ja yöllä puistojen lämpötila voi olla suurempi.

Tämän ristiriitaisuuden selittämiseksi meidän on mietittävä tarkemmin kaupunkien lämpövirtojen fysiikkaa ja mittausten mittakaavaa.

Shady Days

Teoreettisesti puiden avulla voidaan tarjota jäähdytystä kahdella tavalla: tarjoamalla varjoa ja prosessin, joka tunnetaan nimellä evapotranspiraatio. Paikallisesti puiden jäähdytysvaikutus on suurin osa varjostuksella. Kuinka lämmin tuntuu todella riippuu vähemmän paikallisesta ilman lämpötilasta, ja enemmän siitä, kuinka paljon sähkömagneettista säteilyä emitoimme ja imeytyy ympäristöstämme. Puun katos toimii kuin aurinkovarjo, joka pysähtyy jopa 90% aurinkosäteilyä ja lisäämällä lämpöä, joka häviämme ympäristössämme jäähdyttämällä maan alla.

Shade jäähdyttää maata. Roland Ennos, Tekijä toimitti

Puiden tarjoama sävy voi vähentää fysiologisesti vastaavaa lämpötilamme (eli kuinka lämmin tunnemme ympäristöämme) välillä seitsemän ja 15 ° C, leveysasteesta riippuen. Joten ei ole yllätys, että kesän korkeudessa ihmiset sietävät varjossa herkullista viileyttä, jonka tarjoavat Lontoon puistot, pariisilaiset bulevardit ja Välimeren aukio.

Puut voivat myös jäähdyttää rakennuksia - varsinkin kun ne on istutettu itään tai länteen - koska niiden varjo estää aurinkosäteilyä läpäisemästä ikkunoita tai lämmittämään ulkoisia seinämiä. kokeellinen tutkimukset ja mallintaminen Yhdysvalloissa on osoitettu, että puiden varjo voi vähentää omakotitalojen ilmastointikustannuksia 20%: lla 30%: iin.

Mutta ilmastointi on yleisempää joissakin paikoissa kuin muissa: esimerkiksi kolme neljästä Australian kotitalouksilla on ilmastointi, he ovat paljon vähemmän yleisiä Pohjois-Euroopassa, jolloin väestö on alttiimpia kaupunkilämmön vahingoille. 2003-eurooppalaisen lämpöaallon aikana oli 70,000 lisää kuolemantapauksia, verrattuna vastaaviin jäähdytysjaksoihin. Tarvitsemme kiireellisesti lisää tutkimusta selvittääksemme, kuinka paljon puiden varjo voi jäähtyä rivitaloihin ja kerrostaloihin, joissa elää niin paljon vähemmän hyvinvoivia ihmisiä.

Lämmitys

Puita voidaan käyttää myös isomman ongelman ratkaisemiseen: kaupunkien lämpösaarelle. Rauhallisella, aurinkoisella säällä kaupunkien ilman lämpötila voidaan nostaa ylittää ympäröivälle maaseudulle jopa 7 ° C, erityisesti yöllä. Kaupungeissa kovat, tummat asfaltti- ja tiilipinnat absorboivat lähes kaiken tulevan lyhyen aallon säteilyn auringosta, lämpenee 40 ° C: n ja 60 ° C: n välillä ja varastoidaan energiaa, joka vapautuu ilmassa vielä yön aikana, kun se voi jäädä kapeisiin katukanoneihin.

Evapotranspiraatio toiminnassa. Roland Ennos, Tekijä toimitti

Kaupunkipuut voivat torjua tätä prosessia siepaten säteilyn ennen kuin se saavuttaa maan ja käyttää energiaa evapotranspiraatiota varten. Evapotranspiraatio tapahtuu, kun auringon säteet osuvat puun katos, jolloin vesi haihtuu lehdistä. Tämä jäähdyttää ne - aivan kuten hikoilu viilentää ihoa - mikä vähentää ilman lämmittämiseen jäljellä olevaa energiaa.

Evapotranspiraation vaikutukset voidaan kvantifioida kahdella tavalla. Ensinnäkin voit mitata puupatukan lämpötilaa, joka on tyypillisesti paljon viileämpi kuin rakennetut pinnat - vain 2 ° C - 3 ° C ilman lämpötilaa. Valitettavasti emme voi todellakaan väittää, että tämä lämpötilaero on todiste jäähdytyskapasiteetista; lehdet ovat kylmempiä kuin rakennetut pinnat, vaikka ne eivät menettäisi vettä, koska ne jäähdytetään tehokkaammin konvektio.

Parempi menetelmä on laskea puun jäähdytysteho suoraan mittaamalla kuinka paljon vettä se menettää. Voit tehdä tämän mittaamalla sulan virtauksen runkoonsa tai vesihukkaa yksittäisistä lehdistä. Nämä menetelmät osoittavat, että puun katokset voivat siirtää 60%: n osuuden tulevasta säteilystä evapotranspiraatioon. Jopa pieni (4m korkea) Callery-päärynäpuu, joka on yleisesti istutettu laji Pohjois-Euroopassa, voi tarjota ympärilleen 6kW jäähdytys: kahden pienen ilmastointiyksikön ekvivalentti.

Mutta siellä on saalis: puut tarjoavat vain tämän jäähdytystehon, kun ne kasvavat hyvin. Mittaamalla vesihukkaa yksittäisistä lehdistä, osoitimme että harvemmat, hitaammin kasvavat luumu- ja rapu-omenapuut tarjosivat vain neljänneksen Callery-päärynöiden jäähdytysvaikutuksesta. Lisäksi puiden tehokkuutta voidaan vähentää huomattavasti, jos kasvuolosuhteet ovat huonot. Huomasimme, että Callery-päärynöiden transpiraatio voidaan pienentää viisi kertaa, jos juuret kasvavat tiivistetyn tai huonosti ilmastetun maan läpi. Paljon enemmän tutkimusta tarvitaan suurten ja pienten puiden suhteellisesta suorituskyvystä riippumatta siitä, istutetaanko ne kaduille tai puistoihin.

Yksi viimeinen vaikeus puiden jäähdytystehon kehittämisessä on määrittää, kuinka paljon tietyn puun evapotranspiraatio todella vähentää ilman lämpötilaa. Kuten usein tieteessä, tarvitaan mallinnusmenetelmää, jossa fyysikot, insinöörit ja biologit työskentelevät yhdessä. Meidän on asetettava realistisia puita yksityiskohtaisiin alueellisiin ilmasto-malleihin, jotka voivat jäljitellä monimutkaisia ​​päivittäisiä ilma- ja energialiikkeitä kaupungin kautta. Vasta sitten voimme määrittää kaupunkien metsien alueelliset hyödyt ja selvittää, miten puita käytetään, jotta kaupunkimme jääisivät viileämmiksi ja miellyttävämmiksi.

Author

Roland Ennos, Biomekaniikan professori, Hullin yliopisto. Hän on kiinnostunut tavoista, joilla organismit ovat vuorovaikutuksessa fyysisen maailman kanssa, erityisesti niiden rakenteellisessa suunnittelussa. Hän on tutkinut hyönteisten siipien ja kasvien juurijärjestelmien mekaanista suunnittelua ja ruohon mekaanista suojaa, mutta viime aikoina se on tullut erityisen kiinnostuneeksi puusta.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon