De zomer van 2022 was ongekend:de reeks hittegolven tussen juni en augustus gaf een glimp van hoe klimaatverandering steden in de zomermaanden steeds moeilijker zal maken om te wonen. Dat is vooral het geval in de dichtstbevolkte gebieden, waar dicht opeengepakte gebouwen en alomtegenwoordige betonnen en asfaltoppervlakken de temperatuur kunnen opdrijven en stadsblokken snel in ovens kunnen veranderen. Bovendien hebben de donkere kleuren die worden gebruikt voor stedelijke structuren de neiging om warmte aan te trekken en te absorberen. Deze dichtbevolkte stedelijke gebieden staan ​​bekend als hitte-eilanden, en dat is wat twee studenten van EPFL Faculty of Architecture, Civil and Environmental Engineering (ENAC) - Clara Gualtieri en YueWanZhao Yuan - ervoor kozen om te studeren voor hun masterproject in milieutechniek. Zij deden belangrijk onderzoek naar hitte-eilanden en wat er gedaan kan worden om de effecten te mitigeren.

Hitte-eilanden zullen een steeds groter probleem worden naarmate de planeet warmer wordt. Het grootste deel van de wereldbevolking woont nu in steden, en door klimaatverandering zullen ze steeds meer te maken krijgen met de directe gevolgen van extreme temperaturen. Deze temperaturen verminderen niet alleen de gezondheid en het welzijn van mensen:ze kunnen ook dodelijk zijn voor bepaalde risicocategorieën, zoals ouderen, chronisch zieken en daklozen. En de methoden die de meeste mensen gebruiken om af te koelen, zoals airconditioning en grote ventilatoren, vereisen veel stroom en genereren nog meer uitstoot van broeikasgassen, waardoor de vicieuze cirkel van klimaatverandering wordt aangewakkerd.

Om hun onderzoek naar hitte-eilanden uit te voeren, analyseerden Gualtieri en Yuan de oppervlaktetemperaturen in twee wijken van Genève (Les Vernets en Pointe-Nord), op basis van gegevens die zijn verzameld op de grond, gevels en daken van gebouwen. Deze twee wijken ondergaan een grootschalige transformatie en hebben verschillende stedenbouwkundige projecten in de maak in het kader van het PAV-programma (Praille-Acacias-Vernets). De twee studenten ontwikkelden voor elke buurt een reeks ingewikkelde 3D-computermodellen die het huidige temperatuurprofiel van de buurt beschrijven, het meest waarschijnlijke temperatuurprofiel in 2050 als er geen wijzigingen worden aangebracht, het temperatuurprofiel volgens het worstcasescenario van het IPCC (RCP 8.5, waar de uitstoot van broeikasgassen gaat in hetzelfde tempo door, wat leidt tot het maximale niveau van de opwarming van de aarde), en het temperatuurprofiel als het stedelijk landschap wordt aangepast om de lokale temperaturen te verlagen.

Een stijging van 10 graden Celsius

De hoogste temperatuur van het grondoppervlak die de studenten in de twee buurten vonden, was rond de 35 graden Celsius, maar hun modellen voorspelden dat deze temperatuur in juli en augustus met gemiddeld 10 graden Celsius zou kunnen stijgen, en in sommige gevallen zelfs met 15 graden Celsius gebaseerd op hun verschillende scenario's.

De modellen toonden ook aan dat mitigatiestrategieën, zoals het planten van bomen en andere vegetatie om meer groene ruimten te creëren, de temperatuur van het grondoppervlak in beide buurten met ongeveer 5 graden Celsius kunnen verlagen. Ze ontdekten dat met name planten effectief kunnen zijn, omdat de schaduw die ze produceren meer impact heeft dan gras dat gewoon in de grond wordt geplant. Gualtieri en Yuan merken ook nog twee andere maatregelen op die het bestuderen waard zijn:het albedo-effect - het vermogen van lichtere kleuren om warmte te weerkaatsen - en het opnieuw opduiken van rivieren of andere watermassa's om de omgevingslucht aanzienlijk te koelen.

De bevindingen van de studenten zijn het resultaat van een nauwgezet proces waarbij ze elke wijk heel precies in kaart hebben gebracht om zo de meest complete 3D-modellen te genereren. Hun modellen bevatten een enorme hoeveelheid informatie, waaronder de lokale morfologie en topografie, het oppervlak van alle gebouwde constructies (bijv. daken, gevels en wegen van gebouwen, en kleinere constructies zoals richels en vangrails), inclusief de grootte, helling en thermische eigenschappen van de constructies. eigenschappen:straatmeubilair, de verschillende gebruikte materialen, groene zones, schaduwplekken en meer. "Onze simulaties bevatten uiteindelijk meer dan 100.000 oppervlakken", zegt Gualtieri.

'Een groot probleem'

Gualtieri en Yuan verkregen hun gegevens uit bestaande datasets, waaronder het Zwitserse federale register van gebouwen en woningen en weerdatabases. De studenten draaiden vervolgens verschillende applicaties, namelijk Rhino, een stuk software voor 3D-modellering, en CitySim, een simulatieprogramma dat speciaal voor stedenbouwkundigen bij EPFL is ontwikkeld. Met CitySim kunnen stadsplanners de thermische en fysieke eigenschappen van gebouwen en hun energiebehoefte inschatten, wat waardevolle informatie is voor het ontwerpen van strategieën om het gebruik van fossiele brandstoffen te minimaliseren.

"Het onderzoek van Gualtieri en Yuan toont aan dat hitte-eilanden tegen 2050 een groot probleem zullen worden als we niet beginnen te bezuinigen op de uitstoot van fossiele brandstoffen", zegt Kavan Javanroodi, een postdoc bij EPFL's Solar Energy and Building Physics Laboratory (LESO-PB) . "Stedelijke planners moeten dit probleem al vroeg in hun projecten aanpakken. Dit onderzoek laat ook zien wat bepaalde strategieën kunnen bereiken op het gebied van warmtevermindering, waardoor de stedenbouwkundigen van Genève een startpunt hebben voor het bestrijden van temperatuurpieken en extreme microklimaatomstandigheden in de zich ontwikkelende stad. buurten." + Verder verkennen

NASA's ECOSTRESS ziet de straten van Las Vegas opzwepen