Новое исследование показывает, что охлаждающий потенциал зелени снижается в условиях сильной жары. Многие города предприняли инициативы по посадке большего количества деревьев, чтобы помочь бороться с перегревом городов, вызванным климатом. Однако эти смелые усилия по посадке могут оказаться не столь эффективными в решении проблемы, как мы когда-то думали.
Исследование, проведенное исследователями из Сиднейского университета Нового Южного Уэльса Кай Гао, доктором Цзеем Фэном и профессором Маттеосом (Мэт) Сантамурисом, показало, что преимущества деревьев в смягчении последствий жары существенно снижаются в условиях чрезвычайно высокой температуры. Результаты, опубликованные в журнале Sustainable Cities and Society, показывают, что традиционные климатические модели переоценивают способность деревьев охлаждаться во время волн тепла на 60%.
«Добавление зеленой инфраструктуры, особенно посадка деревьев, является широко используемой мерой для смягчения городской жары», — говорит профессор Сантамурис, соавтор исследования и заведующий кафедрой Аниты Лоуренс по высокопроизводительной архитектуре в UNSW Arts, Design & Architecture. «Но, как показывает наше исследование, деревья имеют некоторые ограничения в смягчении городской жары во время аномальной жары. Это не значит, что инициативы по посадке деревьев не важны для смягчения последствий жары, но политика крупномасштабной посадки требует тщательного рассмотрения».
Обычно снижение температуры, вызванное зеленой инфраструктурой в обычных летних условиях, составляет около 1°C–2°C в течение дня. Большая часть этого охлаждающего эффекта является результатом транспирации, когда деревья выделяют водяной пар через свои листья, поглощая тепло и снижая температуру окружающего воздуха.
Однако деревья принимают меры предосторожности в условиях теплового стресса, чтобы сохранить влажность и избежать сухости, удерживая свой сок. Это снижает поток транспирации и, следовательно, их способность охлаждаться — то, что упускается из виду в текущих климатических прогнозах.
Для исследования ученые использовали данные из глобальной базы данных о движении сока деревьев для моделирования изменений в поведении транспирации более 700 видов деревьев во время волн тепла. Они также провели полевой эксперимент для измерения изменений транспирации, в частности, у эвкалиптовых деревьев в Сиднее, чтобы подтвердить это явление.
Исследователи обнаружили, что у двух третей деревьев в выборке была переоценена способность обеспечивать охлаждение на 60% в условиях экстремальной жары.
«Как только деревья достигают пороговой температуры около 34°C, они пытаются защитить себя, уменьшая циркуляцию сока», — говорит профессор Сантамурис. «Это снижает скорость их транспирации, что значительно снижает их способность охлаждать окружающую температуру, а в редких случаях может даже привести к нагреванию».
Профессор Сантамурис говорит, что лицам, принимающим решения, необходимо быть более избирательными в отношении типов используемых деревьев и их различных температурных порогов. При экстремальных температурах деревья также могут выделять высокие концентрации биогенных летучих органических соединений (БЛОС), таких как изопрен, которые могут нанести вред качеству воздуха при взаимодействии с другими загрязнителями атмосферы.
«Без правильного выбора деревьев не только минимальное смягчение жары во время аномальной жары, но и потенциальные неблагоприятные для здоровья явления, включая увеличение загрязнения», — говорит профессор Сантамурис. «Это показывает, что существует реальная необходимость в уточнении стратегии смягчения с учетом условий аномальной жары».
Наличие воды также имеет решающее значение для использования деревьев для смягчения городской жары. Профессор Сантамурис говорит, что отсутствие полива деревьев ограничивает их охлаждающий потенциал в периоды высоких температур.
«Орошение деревьев — это серьезный вопрос, поскольку города не могут выделять большие объемы пресной воды, чтобы деревья могли поддерживать свой высокий охлаждающий потенциал», — говорит профессор Сантамурис. «Поэтому планы управления водными ресурсами должны быть неотъемлемой частью любой стратегии посадки деревьев».
Городские и пригородные районы Сиднея могут похвастаться обширной площадью вечнозеленых широколиственных лесов, особенно эвкалиптовых деревьев, и в городе недавно обсуждался вопрос о посадке миллионов новых деревьев для борьбы с повышением температуры.
«В Сиднее, чтобы эти деревья имели надлежащую охлаждающую способность, нам нужно было бы увеличить потребление воды примерно на 20%», — говорит профессор Сантамурис. «Нам нужно было бы рассмотреть способы использования различных типов воды, таких как сточные воды или серая вода, которые в противном случае были бы вымыты в океан, если бы мы хотели увидеть все преимущества охлаждения».
Хотя фитофизиологи работают над созданием генетически модифицированных деревьев с более высокими температурными порогами, им потребуется не менее десяти лет, чтобы стать жизнеспособной альтернативой.
«Вместо порога около 34° эти генетически модифицированные деревья могут иметь порог до 45°, что делает их более приспособленными к выдержке экстремальной жары», — говорит профессор Сантамурис. «Однако большинство этих усилий находятся на ранних стадиях и не будут широко доступны в течение примерно 10 лет».
Профессор Сантамурис говорит, что жизненно важно, чтобы усилия по смягчению последствий городской жары основывались на последних научных данных, особенно с учетом того, что глобальные температуры продолжают расти. К концу столетия прогнозируется, что средние городские волны тепла будут на 6°C жарче.
«Это исследование должно предостеречь тех, кто считает, что проблему городской жары можно решить, просто посадив деревья», — говорит профессор Сантамурис. «Все не так просто. Любая политика охлаждения в городах, основанная на посадке деревьев, должна учитывать научные данные, иначе огромные инвестиции рискуют не дать желаемых результатов охлаждения, а в худшем случае иметь неблагоприятные последствия для здоровья».
