Het beton en asfalt die de zomers in de stad brutaal heet maken, is misschien geen slechte zaak tijdens de vrieskou in de winter.

Onderzoekers van Princeton University hebben ontdekt dat het stedelijke hitte-eilandeffect - steden zijn heter in de zomer dan hun omliggende gebieden - ook helpt om steden warmer te houden tijdens extreme kou. De bevindingen hebben implicaties voor stedenbouwkundigen in gebieden zoals New York City of Chicago, die duidelijke seizoensgebonden temperatuurschommelingen ervaren.

Jiachuan Yang, een postdoctoraal onderzoeker, en Elie Bou-Zeid, hoogleraar civiele techniek en milieutechniek, analyseerde stedelijke temperaturen in 12 Amerikaanse steden in het noordoosten en middenwesten tijdens een koudegolf in 2014. Ze ontdekten dat stedelijke gebieden warmer bleven dan de omliggende buitenwijken en het platteland. Het temperatuurverschil was het grootst tijdens de koudegolf, die meer dan 49 records bij lage temperaturen vestigden. Ook waren de temperatuurverschillen 's nachts groter dan overdag.

De bevindingen, gemeld in het juninummer van de Tijdschrift voor Toegepaste Meteorologie en Klimatologie , zou het beleid kunnen informeren voor noordelijke steden die extreme temperaturen willen verminderen en het energieverbruik het hele jaar door willen terugdringen.

Stedelijke hitte-eilanden zijn uitgebreid bestudeerd tijdens hittegolven, met recente analyses die aantonen dat de temperatuurstijgingen in de stad tot 8 graden Fahrenheit kunnen oplopen voor grote steden zoals New York City of Washington. De studie van Yang en Bou-Zeid is een van de eerste die het fenomeen tijdens koude golven onderzocht. Yang zei dat voor sommige gebieden, koude extremen zullen een uitdaging blijven vormen, zelfs als het klimaat opwarmt. "Wereldwijd wordt meer weergerelateerde sterfte toegeschreven aan blootstelling aan extreme kou dan aan extreme hitte, en de opwarming van de aarde zal deze realiteit waarschijnlijk niet veranderen, " hij zei.

De onderzoekers combineerden temperatuur- en landgebruiksgegevens met weersimulaties met hoge resolutie om de koudegolf van 2014 in Chicago te onderzoeken. De resultaten suggereerden dat de warmte die vrijkwam uit gebouwen een belangrijke bijdrage leverde aan het sterkere hitte-eilandeffect dat werd waargenomen tijdens de koudegolf.

"Als je gebouwen verwarmt, de warmte komt vrij uit de gebouwen en gaat de stedelijke omgeving in, " zei Yang. In de stad, wolkenkrabbers creëren straatcanyons die warmte vasthouden, terwijl in landelijke gebieden warmte van gebouwen sneller verdwijnt naar de omgeving. Tijdens koude golven, straatcanyons helpen steden de vraag naar verwarming te verminderen en het buitenleven draaglijker te maken, zei Yang.

Tijdens de koudegolf Yang en Bou-Zeid vonden ook een groter verschil in de hoeveelheid warmte die 's nachts vrijkomt in de stad in vergelijking met landelijke gebieden. Hun simulaties toonden aan dat dit te wijten was aan de thermische batterijfunctie van de stad - het vermogen van beton en andere technische materialen om meer warmte op te slaan dan grond, en om deze warmte af te voeren als de temperatuur daalt. Koudere nachttemperaturen bleken de warmte-uitwisseling te stimuleren.

Veel steden werken aan manieren om de zomerhitte te verminderen. Deze omvatten het installeren van koele daken, die zijn bedekt met lichtreflecterende materialen; en groene daken, die zijn bedekt met planten die de temperatuur verlagen door verdampingskoeling wanneer vocht in de lucht komt. De onderzoekers pasten hun simulatie aan om de effecten van koele daken en groene daken op het stedelijke hitte-eiland tijdens een koudegolf te testen. Ze ontdekten dat koele daken de dagtemperaturen verlaagden, terwijl groene daken leidden tot een kleine stijging van de dagtemperatuur en een iets grotere daling van de nachttemperatuur, vanwege de lagere warmteopslagcapaciteit van bodems in vergelijking met traditionele bouwmaterialen.

Dan Li, een assistent-professor aan de Boston University, zei dat het werk lessen biedt voor planners. "Dit werk benadrukt het feit dat we rekening moeten houden met de seizoensvariabiliteit van stedelijke hitte-eilanden en de bijbehorende gevaren en voordelen op een alomvattende manier moeten beoordelen, " zei Li, die doctoraal en postdoctoraal onderzoek deed met Bou-Zeid, maar niet betrokken was bij de huidige studie.

Zowel Chicago als New York City streven ambitieuze klimaatactieplannen na, waaronder de bevordering van koele daken en groene daken om het stedelijk hitte-eilandeffect te verminderen. Yang zei dat het belangrijk blijft om de zomerhitte te bestrijden, maar steden mogen de risico's van extreme kou niet negeren bij het plannen van mitigatie-inspanningen.

Als mogelijke oplossing De groep van Bou-Zeid werkt samen met materiaalexpert Anna Laura Pisello en haar laboratorium aan de Universiteit van Perugia in Italië aan studies van nieuwe kleurveranderende bouwmaterialen die de zomerhitte kunnen verlichten en steden in de winter warmer kunnen houden. Yang past ook de modellen toe die in deze studie zijn ontwikkeld om de meest effectieve ruimtelijke regelingen voor strategieën voor het verminderen van hitte-eilanden in een stad te verkennen.