Wetenschappers hebben een eenvoudig nieuw model bedacht dat verklaart hoe de ongewenste effecten van stedelijke hitte-eilanden in de loop van de seizoenen variëren. Hun resultaten kunnen steden in verschillende klimatologische regio's helpen bij het ontwerpen van strategieën voor warmtebeperking.

In tegenstelling tot bestaande stedelijke klimaatmodellen die een grote hoeveelheid informatie vereisen en rekenkundig veeleisend zijn, het nieuwe grofkorrelige model biedt algemene inzichten in hoe seizoensveranderingen in regenval, zonnestraling, en vegetatiecondities van een stedelijke omgeving beïnvloeden de intensiteit en timing van stedelijke hitte-eilanden aan de oppervlakte op stadsbrede schaal.

"Met slechts twee vergelijkingen, ons model kan al deze complexe interacties beschrijven, " zei Gabriele Manoli, docent milieutechniek aan University College London, die het onderzoek leidde.

"Voor stadsplanners, het biedt een nieuwe benadering die een aanvulling vormt op meer gedetailleerde, stadsspecifieke tools, en geeft algemene richtlijnen over de effecten van hittebeperkende strategieën, zoals meer groen, in verschillende klimaten en in verschillende tijden van het jaar, " zei Manoli. "Vanwege zijn eenvoud, ons raamwerk kan worden toegepast op steden waar uitgebreide gegevens en gedetailleerde simulaties niet beschikbaar zijn."

Voor wetenschappers, het model levert nieuw bewijs dat seizoensvariaties in de intensiteit van verschillen in oppervlaktetemperatuur tussen stad en platteland, die, tot nu, zijn waargenomen maar niet duidelijk verklaard - worden beheerst door tijdsvertragingen tussen zonnestraling, temperaturen, en regen, zei Manoli.

Als zonnestraling optreedt in combinatie met waterbeschikbaarheid, zomerse omstandigheden veroorzaken sterke hitte-eilandintensiteiten aan de oppervlakte als gevolg van de hoge mate van verdampingskoeling in de omliggende landelijke gebieden. Het platteland wordt een paar graden koeler, terwijl het stedelijk gebied, waar ondoordringbare en warmteabsorberende oppervlakken het effect van verdampingskoeling kunnen beperken, wordt veel warmer. Dit is typisch wat we zien in steden als Parijs of Londen, die zich in klimaten bevinden met relatief natte zomers.

"Dit kan grote gevolgen hebben voor het lokale energieverbruik, klimaatadaptatiebeleid, en volksgezondheid, vooral hittegerelateerde sterfgevallen, " zei Gabriël Katul, Theodore S. Coile Distinguished Professor Hydrologie en Micrometeorologie aan de Duke University.

Maar in steden waar de regen in de zomer schaars is, zoals Phoenix of Madrid, het tegenovergestelde effect kan optreden. Met minder regenval en vegetatie om afkoeling te stimuleren, landelijke gebieden warmen op en de stad ervaart een "oase-effect" waarin, hoewel het nog steeds bloedheet kan zijn, het is toch een of twee graden koeler dan het omliggende platteland.

"Deze seizoenspatronen van opwarming en afkoeling hebben belangrijke implicaties voor strategieën voor warmtebeperking, aangezien stadsgroen de intensiteit van het hitte-eiland in de zomer kan verminderen, terwijl mogelijk negatieve effecten tijdens de winter van albedobeheer, bijv. straten van wit schilderen, worden verzacht door de seizoensgebondenheid van zonnestraling, ’ merkte Katul op.

Stijgende temperaturen en veranderende regenpatronen als gevolg van klimaatverandering kunnen de seizoensgebondenheid van stedelijke hitte-eilanden in de komende decennia veranderen, hij zei. Verder onderzoek in die richting is nodig.

Manoli en Katul ontwikkelden het nieuwe model met Simone Fatichi van ETH Zürich en Elie Bou-Zeid van Princeton University.

Ze publiceerden hun peer-reviewed onderzoek op 16 maart in de Proceedings van de National Academy of Sciences .