Wie können Bäume unsere Städte wirklich abkühlen?

Wie können Bäume unsere Städte wirklich abkühlen?

In Städten auf der ganzen Welt gibt es Bäume oft gepflanzt zur Kontrolle der Temperaturen und zur Minderung der Auswirkungen derstädtische Wärmeinsel”. Aber während Bäume genannt wurdenKlimaanlagen der Natur”In der Praxis haben Wissenschaftler oft Schwierigkeiten, ihre Kühleigenschaften zu demonstrieren.

Der naheliegendste Weg, um den Kühleffekt von Bäumen zu messen, wäre der Vergleich der Lufttemperatur in Parks mit der in nahe gelegenen Straßen. Diese Methode kommt jedoch oft vor enttäuschende Ergebnisse: Selbst in großen, grünen Parks ist die Lufttemperatur tagsüber normalerweise niedriger als 1 ° C kühler als in den stickigen Straßen, und nachts kann die Temperatur in Parks tatsächlich höher sein.

Um diesen Widerspruch zu erklären, müssen wir klarer über die Physik der Wärmeströme in unseren Städten und den Umfang der von uns durchgeführten Messungen nachdenken.

Schattige Tage

Theoretisch können Bäume auf zwei Arten zur Kühlung beitragen: durch die Bereitstellung von Schatten und durch einen als Evapotranspiration bezeichneten Prozess. Vor Ort sorgen Bäume durch Kühlung für den größten Teil ihrer Kühlung. Wie warm wir uns tatsächlich fühlen, hängt weniger von der lokalen Lufttemperatur ab als vielmehr davon, wie viel elektromagnetische Strahlung wir in unsere Umgebung abgeben und von dieser absorbieren. Ein Baumkronenschirm wirkt wie ein Sonnenschirm und blockiert bis 90% der Sonnenstrahlung und die Erhöhung der Wärmemenge, die wir an unsere Umgebung verlieren, indem wir den Boden unter uns abkühlen.

Wie können Bäume unsere Städte wirklich abkühlen? Schatten kühlt den Boden. Roland Ennos, Autor zur Verfügung gestellt

Alles in allem kann der Schatten, den die Bäume bieten, unsere physiologisch äquivalente Temperatur (dh wie warm wir unsere Umgebung fühlen) reduzieren sieben und 15 ° Cabhängig von unserem Breitengrad. Daher überrascht es nicht, dass sich die Menschen im Hochsommer an der köstlichen Kühle der Schatten von Londoner Parks, Pariser Boulevards und mediterranen Plätzen drängen.

Bäume können auch Gebäude abkühlen, insbesondere wenn sie nach Osten oder Westen gepflanzt werden, da ihr Schatten verhindert, dass Sonneneinstrahlung in Fenster eindringt oder Außenwände aufheizt. Experimental Untersuchungen und Modellstudien In den USA hat sich gezeigt, dass Schatten von Bäumen die Klimatisierungskosten von Einfamilienhäusern um 20% auf 30% senken können.

An manchen Orten ist die Klimaanlage jedoch häufiger als an anderen: beispielsweise während drei von vier Australische Haushalte verfügen über eine Klimaanlage, die in Nordeuropa weitaus seltener ist und die Bevölkerung dort anfälliger für die Schäden der Stadtwärme ist. Während der 2003 European Heatwave gab es 70,000 mehr Todesfälle registriertim Vergleich zu äquivalenten kühlen Zeiten. Wir brauchen dringend mehr Forschung, um herauszufinden, wie viel Schatten von Bäumen die Reihenhäuser und Wohnblöcke abkühlen könnte, in denen so viele weniger wohlhabende Menschen leben.

Die Hitze schlagen

Bäume können auch verwendet werden, um ein größeres Problem zu lösen: die städtische Wärmeinsel. Bei ruhigem, sonnigem Wetter ist die Lufttemperatur der Städte kann angehoben werden um bis zu 7 ° C, besonders in der Nacht. In Städten absorbieren die harten, dunklen Asphalt- und Ziegeloberflächen nahezu die gesamte kurzwellige Strahlung der Sonne. Aufheizen zwischen 40 ° C und 60 ° C und Speichern von Energie, die dann während der Nacht in die Luft abgegeben wird, wenn sie in den engen Straßenschluchten eingeschlossen werden kann.

Wie können Bäume unsere Städte wirklich abkühlen? Evapotranspiration in Aktion. Roland Ennos, Autor zur Verfügung gestellt

Stadtbäume können diesem Prozess entgegenwirken, indem sie die Strahlung abfangen, bevor sie den Boden erreicht, und die Energie für die Evapotranspiration nutzen. Evapotranspiration tritt auf, wenn die Sonnenstrahlen die Baumkronen treffen und Wasser aus den Blättern verdunsten lässt. Dies kühlt sie ab - genauso wie das Schwitzen unsere Haut abkühlt - und reduziert so die zum Erwärmen der Luft verbleibende Energie.

Die Auswirkungen der Evapotranspiration können auf zwei Arten quantifiziert werden. Zunächst können Sie die Temperatur der Baumkronen messen normalerweise viel kühler als bebaute Flächen - nur 2 ° C bis 3 ° C über der Lufttemperatur. Leider können wir nicht wirklich behaupten, dass dieser Temperaturunterschied ein Beweis für die Kühlleistung ist. Blätter wären kühler als bebaute Flächen, auch wenn sie kein Wasser verlieren würden, weil sie dadurch besser gekühlt werden Konvektion.

Eine bessere Methode ist die direkte Berechnung der Kühlwirkung eines Baums, indem gemessen wird, wie viel Wasser verloren geht. Sie können dies tun, indem Sie den Saftfluss in seinem Stamm messen oder den Wasserverlust von einzelnen Blättern. Diese Methoden zeigen, dass Baumkronen über 60% der einfallenden Strahlung zur Evapotranspiration ableiten können. Sogar ein kleiner (4m hoch) Callery-Birnbaum - eine in Nordeuropa häufig gepflanzte Art - kann sich rund um den Baum sorgen 6kW der Kühlung: das Äquivalent von zwei kleinen Klimaanlagen.

Aber es gibt einen Haken: Bäume sorgen nur dann für einen Kühleffekt, wenn sie gut wachsen. Durch Messung des Wasserverlustes von einzelnen Blättern wir zeigten Diese sparsameren, langsamer wachsenden Pflaumen- und Holzapfelbäume trugen nur ein Viertel des Kühleffekts der Callery-Birnen bei. Außerdem kann die Wirksamkeit von Bäumen bei schlechten Wachstumsbedingungen stark reduziert werden. Wir fanden heraus, dass die Transpiration von Callery-Birnen um einen Faktor fünf reduziert werden konnte, wenn die Wurzeln durch verdichteten oder schlecht belüfteten Boden wachsen. Die relative Leistung von großen und kleinen Bäumen, ob sie auf der Straße oder in Parks gepflanzt werden, muss noch weiter erforscht werden.

Eine letzte Schwierigkeit bei der Ermittlung der Kühlleistung von Bäumen besteht darin, zu bestimmen, wie stark die Evapotranspiration eines Baums die Lufttemperatur tatsächlich verringert. Wie so oft in der Wissenschaft ist ein Modellierungsansatz erforderlich, bei dem Physiker, Ingenieure und Biologen zusammenarbeiten. Wir müssen realistische Bäume in detaillierte regionale Klimamodelle integrieren, die die komplexen täglichen Bewegungen von Luft und Energie durch die Stadt nachahmen können. Nur dann können wir die regionalen Vorteile des Stadtwaldes bestimmen und herausfinden, wie Bäume verwendet werden, um unsere Städte kühler und angenehmer zu gestalten.

Über den Autor

ennos rolandRoland Ennos, Professor für Biomechanik, University of Hull. Er interessiert sich für die Art und Weise, wie Organismen mit der physischen Welt interagieren, insbesondere für ihre strukturelle Konstruktion. Er hat die mechanische Konstruktion von Insektenflügeln und Pflanzenwurzelsystemen sowie die mechanische Abwehr von Gräsern untersucht, ist aber in letzter Zeit besonders von Holz fasziniert.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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