De energie- en klimaatvoordelen van koele daken zijn bekend:door de zonne-energie te reflecteren in plaats van te absorberen, lichtgekleurde daken houden gebouwen, steden, en zelfs de hele planeet koeler. Nu heeft een nieuwe studie door het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Department of Energy aangetoond dat koele daken ook water kunnen besparen door te verminderen hoeveel er nodig is voor stedelijke irrigatie.

Gebaseerd op regionale klimaatsimulaties van 18 provincies in Californië, Berkeley Lab-onderzoekers Pouya Vahmani en Andrew Jones ontdekten dat wijdverbreide toepassing van koeldaken het waterverbruik buitenshuis met maar liefst 9 procent zou kunnen verminderen. In de provincie Los Angeles, totale waterbesparing kan oplopen tot 83 miljoen gallons per dag, ervan uitgaande dat alle gebouwen reflecterende daken hadden geïnstalleerd. hun studie, "De voordelen van waterbesparing door stedelijke warmtebeperking, " werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

"Dit is de eerste studie waarin wordt gekeken naar het verband tussen strategieën voor het beperken van water en warmte in stedelijke gebieden, "Zei Vahmani. "Je zou misschien geen koele daken doen om water te besparen, maar het is een ander, voorheen niet erkend voordeel van koele daken. En vanuit het oogpunt van waterbeheer, het is een heel andere manier van denken - het lokale klimaat manipuleren om de vraag naar water te manipuleren."

Een aanzet voor de studie was om te onderzoeken hoe een toekomstig warmer klimaat de vraag naar water zou beïnvloeden, vooral omdat meer steden op zoek zijn naar strategieën voor klimaatmitigatie en -adaptatie. "Hoewel is aangetoond dat strategieën voor het verminderen van stedelijke hitte gunstige effecten hebben op de gezondheid, energieverbruik, en de uitstoot van broeikasgassen, hun implicaties voor waterbehoud zijn niet uitgebreid onderzocht, ' schrijven Vahmani en Jones in hun studeerkamer.

Koele daken kunnen de vraag naar water verminderen door de temperatuur van de omgevingslucht te verlagen - deze studie wees uit dat stedelijke koeling varieert van 1 tot 1,5 graden Celsius - wat betekent dat gazons en andere landschapsarchitectuur minder water nodig hebben. De wetenschappers, zowel in de afdeling Klimaat- en Ecosysteemwetenschappen van het Lab, erkennen dat aanpassing van menselijk gedrag nodig kan zijn om dit waterbesparende voordeel te realiseren.

"Er is hier een belangrijke veronderstelling dat mensen hun irrigatiegedrag zouden aanpassen als reactie, " zei Jones. "Om de vruchten te plukken, we zouden mensen nodig hebben om zich bewust te zijn van de juiste hoeveelheid water, of anders sensoren of slimme irrigatiesystemen gebruiken, wat sowieso een goed idee is."

Verder, ze ontdekten dat het waterbesparingsvoordeel zelfs nog groter was op warmere dagen. "Dus dat is een indicatie dat in een toekomstig klimaat, waar hete dagen veel vaker voorkomen, het extra voordeel van het doen van koele daken is misschien nog dramatischer, ' zei Jones. 'Maar dat moet nog worden onderzocht.'

Vahmani en Jones gebruikten een regionaal klimaatmodel met hoge resolutie voor hun analyse; Vahmani voegde vervolgens een component toe aan het model om rekening te houden met irrigatiewater. "Het past in feite het bodemvocht aan om irrigatiegebeurtenissen na te bootsen, " Zei Vahmani. "We gebruikten ook teledetectiegegevens om de weergave van fysieke kenmerken van het landoppervlak te verbeteren, wat resulteerde in verbeterde modelprestaties."

Het model werd gevalideerd met gegevens van het Contra Costa Water District in Noord-Californië voor klanten die alleen irrigatie gebruikten. "De vraag naar irrigatiewater die door het model werd gesimuleerd, kwam goed overeen met de klantgegevens, gezien de complexe aard van stedelijke irrigatie, ' zei Vahmani.

Modelsimulaties werden gedurende 15 jaar uitgevoerd in 18 provincies in Noord- en Zuid-Californië, uitgaande van een controlescenario dat de huidige status van de stedelijke gebieden weerspiegelt, en een koeldakscenario waarbij alle gebouwen in de handel verkrijgbare koeldaken hadden geïnstalleerd.

De besparingen op het gebied van irrigatiewater in de hele provincie varieerden van 4 tot 9 procent, met besparingen per hoofd van de bevolking het grootst in omgevingen met gemiddelde dichtheid, of die met een mix van gebouwen en landschapsarchitectuur. "In de buitenwijken zie je de meeste waterbesparingen, ' zei Jones.

De studie bevestigde ook een bevinding die naar voren is gekomen:dat waterbesparende maatregelen die irrigatie direct verminderen, zoals droogtetolerante landschapsarchitectuur, kan het onbedoelde gevolg hebben van stijgende temperaturen in stedelijke gebieden. Vahmani en Jones voerden een simulatie uit van het meest extreme geval - een volledige stopzetting van irrigatie - en vonden een gemiddelde opwarming overdag van gemiddeld 1 graad Celsius over de San Francisco Bay Area.

"Deze resultaten tonen aan dat het opwarmingssignaal van strategieën die zich alleen richten op vermindering van het waterverbruik buitenshuis, de verkoelende effecten van een belangrijke strategie voor het verminderen van warmte op zinvolle wijze kan compenseren, zoals de implementatie van koeldaken in de hele stad, " zij schrijven.

Modelleren van microklimaten

Nu klimaateffecten zich steeds meer op stedelijke schaal voordoen, Wetenschappers van Berkeley Lab willen hun modellen toepassen in stedelijke gebieden met grote bevolkingscentra en geconcentreerde infrastructuur. "Deze studie maakt deel uit van een grotere inspanning om ons vermogen te verbeteren om microklimaten in stedelijke gebieden en andere klimaatfenomenen te modelleren op beslissingsrelevante schalen, ' zei Jones. 'Bijvoorbeeld, we zijn ook geïnteresseerd om dit te gebruiken om te kijken naar de rol van mist in de microklimaten van de Bay Area."

Deze inspanningen maken ook deel uit van het Water Resilience Initiative van Berkeley Lab, waarvan een deel gericht is op het ontwikkelen van benaderingen om het hydroklimaat te voorspellen op schalen die kunnen worden gebruikt om water-energiestrategieën te sturen.

Vahmani en Jones zijn van plan deze studie op te volgen door uit te breiden naar de landbouw en door strategieën te onderzoeken om warm weer en de groeiende vraag naar water te verminderen. "Eerst willen we zien hoeveel klimaatverandering de vraag naar water zal doen toenemen. Vervolgens zullen we strategieën bedenken om dat tegen te gaan, " zei Vahmani. "In stedelijke gebieden, we zullen kijken hoe koele daken zowel de extreme warmtevraag als de irrigatievraag in verband met toekomstige opwarming kunnen verbeteren. Terwijl in landbouwgebieden, de strategieën zullen te maken hebben met irrigatietechnologie en wat voor soort gewassen je kweekt."