Steden beslaan slechts ongeveer 3% van het totale landoppervlak van de aarde, maar ze dragen de last van de door mensen waargenomen effecten van de wereldwijde klimaatverandering, aldus onderzoekers. Wereldwijde klimaatmodellen zijn opgezet voor analyse van het grote geheel, waardoor stedelijke gebieden slecht vertegenwoordigd zijn. In een nieuwe studie, onderzoekers bekijken hoe klimaatverandering steden beïnvloedt door gebruik te maken van datagestuurde statistische modellen in combinatie met traditionele procesgestuurde fysieke klimaatmodellen.

De resultaten van het onderzoek onder leiding van de Urbana Champaign-ingenieur Lei Zhao van de Universiteit van Illinois zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Klimaatverandering .

De thuisbasis van meer dan 50% van de wereldbevolking, steden ervaren meer hittestress, waterschaarste, luchtvervuiling en energieonzekerheid dan voorstedelijke en landelijke gebieden vanwege hun indeling en hoge bevolkingsdichtheid, de onderzoeksrapporten.

"Steden zitten vol met oppervlakken gemaakt van beton en asfalt die meer warmte absorberen en vasthouden dan natuurlijke oppervlakken en andere biofysische processen op lokale schaal verstoren, " zei Zhao, een professor in civiele en milieutechniek en gelieerd aan National Center for Supercomputing Applications. "Het opnemen van dit soort kleinschalige variabelen in klimaatmodellering is cruciaal voor het begrijpen van het toekomstige stadsklimaat. het vinden van een manier om ze op te nemen in modellen op wereldschaal vormt een grote oplossing, schaal en rekenkundige uitdagingen."

Wereldwijde klimaatmodellen projecteren toekomstscenario's door te modelleren hoe processen op grotere schaal, zoals de uitstoot van broeikasgassen, het mondiale klimaat dwingen te reageren. Door deze techniek te combineren met een statistisch model dat een complex en gedetailleerd klimaatmodel voor stedelijke landschappen emuleert, Zhao's team ging de confrontatie aan met de informatiekloof tussen de steden en de wereld.

Het team paste zijn stedelijke klimaatemulatietechniek toe op gegevens van 26 wereldwijde klimaatmodellen in scenario's met gemiddelde en hoge emissies. Deze aanpak stelde onderzoekers in staat om de output te modelleren in projecties op stadsniveau van temperatuur en relatieve vochtigheid tot het jaar 2100, klimaatverandering en kwantificering van onzekerheid mogelijk te maken.

Het model voorspelt dat tegen het einde van deze eeuw de gemiddelde opwarming in wereldsteden zal toenemen met 1,9 graden Celsius bij gemiddelde emissies en 4,4 graden Celsius bij hoge emissies, met goede overeenstemming tussen bestaande klimaatmodellen over bepaalde regio's, zei Zhao.

De projecties voorspelden ook een bijna universele daling van de relatieve vochtigheid in steden, oppervlakteverdamping efficiënter maken en impliceren dat adaptatiestrategieën zoals stedelijke vegetatie nuttig kunnen zijn.

"Onze bevindingen benadrukken de kritieke behoefte aan wereldwijde projecties van lokale stedelijke klimaten voor klimaatgevoelige stedelijke gebieden, "Zei Zhao. "Dit zou stadsplanners de steun kunnen geven die ze nodig hebben om oplossingen aan te moedigen, zoals groene infrastructuurinterventies om stedelijke hittestress op grote schaal te verminderen."

Momenteel, de projecties houden geen rekening met de effecten van toekomstige stedelijke ontwikkeling. Echter, de onderzoekers veronderstellen dat ze hun strategie kunnen uitbreiden om dit goed te maken. "De methodiek, algemeen, is zeer flexibel en kan worden aangepast om zaken als fijnere tijdschalen vast te leggen en kan zelfs worden toegepast op andere ecosystemen, zoals bossen en poolgebieden, bijvoorbeeld, ' zei Zhao.