Løsning af Singapores byvarmeø-effekt

Ifølge Singapores Meteorological Service er Singapore blevet varmet op dobbelt så hurtigt sammenlignet med resten af ​​verden.

På grund af virkningerne af global opvarmning, stigende byvarme og El Niño var 2023 det varmeste registrerede år i Singapore.

Temperaturstigninger kan resultere i ugunstige klimatiske virkninger såsom øget hyppighed af hedebølger, tørke, ekstrem nedbør og oversvømmelser.

En anden faktor, der bidrager til stigende temperaturer, er Singapores tætbyggede by- og bystrukturer såsom bygninger, veje og køretøjer.

Bystrukturer kan fange og frigive varme til miljøet, især om natten.

Urban Heat Island (UHI)-effekten eller indespærret byvarme forklarer, hvorfor der er temperaturforskelle på op til syv grader Celsius mellem byerne og mindre bebyggede områder i Singapore.

Konsekvenserne af stigende temperaturer kan være alvorlige for mennesker.

Bortset fra termisk ubehag kan helbredsproblemer forværres, som følge af varmestress eller overskydende varme fanget i kroppene.

Varmestress opstår i tilfælde af, hvor menneskekroppe ikke kan afkøle sig selv tilstrækkeligt eller sprede den opbyggede overskydende varme.

"I et forsøg på at køle byvarmen ned blev Cooling Singapore 2.0-projektet påbegyndt i 2021. Dette forskningsprojekt er i samarbejde med ETH Zürich på Singapore-ETH Centret," informerede forskningsassistent Graces Ching til Office of Research.

"Klimaforskning har været mit fokus siden mine bachelorstudier. Siden eksamen har jeg været involveret i at forske i virkningerne af træer og vegetation på at 'slå varmen' i Singapore," tilføjede hun.

"Da muligheden for at arbejde på Cooling Singapore 2.0-projektet blev præsenteret for mig, greb jeg den af ​​tre grunde. Min nysgerrighed inden for klimaforskning blev vakt fra mit tidligere arbejde. Jeg havde også udviklet en interesse for at forstå samspillet mellem atmosfæren, mennesker og miljøet Og jeg ønskede at være en del af teamet til at udvikle et af Sydøstasiens banebrydende beregningsprojekter til at reducere byvarme," fortsatte hun.

"Fokus for Cooling Singapore 2.0 er at bygge et Digital Urban Climate Twin (DUCT) system, som modellerer byrum ved hjælp af et system af modeller. Forskellige scenarier kan simuleres på systemet. For eksempel forskellige størrelser, former eller tæthed af vegetation kan modelleres, så vi kan udvikle en dybdegående forståelse af, hvordan de forskellige scenarier påvirker mikroklimaet i de omkringliggende områder," uddybede hun.

Om Digital Urban Climate Twin

Digital Urban Climate Twin (DUCT) er i bund og grund en digital repræsentation og en kopi af et fysisk klimasystem.

DUCT inkorporerer alle relevante beregningsmodeller for at tage højde for miljøfaktorer såsom vind og sollys, jordoverflader, trafik, industri- og bygningsenergimodeller samt menneskers bevægelser.

Det tager hensyn til tidligere resultater sammen med data og modeller for tilgængelig UHI og udendørs termisk komfort (OTC) forskning. Det kan også simulere tidligere historiske data til de aktuelle data, der bliver indsamlet. Dette sikrer, at de producerede modeller er nøjagtige, gyldige og robuste.

DUCT kan bruges til at isolere virkningerne af byvarme. Det kan kvantificere byvarme i udvalgte områder, så klimatiske output såsom temperatur kan bestemmes. Det kan også kvantificere middel strålingstemperatur, som er udvekslingen af ​​varme mellem et menneske og det omgivende miljø, fugtighed og vindhastigheder.

"I betragtning af at det er et kraftfuldt visualiseringsværktøj, ønskede vi at designe og udvikle DUCT for byplanlæggere og politiske beslutningstagere - for folk, der er ansvarlige for byplanlægning, men som måske ikke har ekspertisen eller indgående kendskab til byvarme, så de kan træffe fornuftige og informerede beslutninger til byplanlægning for at designe et miljø, der er mere varmebestandigt og termisk behageligt for indbyggerne i Singapore," sagde Ching.

Fortsatte Ching, "Vi ønsker, at de skal bruge DUCT til at opfinde, designe, simulere og teste forskellige scenarier for at reducere byvarmen. Hvis scenarierne tester godt, og der er høj tillid til, at de vil fungere godt, så kan de gå videre og bygge og vende scenarierne til virkelighed."

Udvikling af forskningen

Projektet forløber planmæssigt. For nylig blev en betaversion af DUCT udgivet til test af byplanlæggere og politikere.

Udover at indsamle feedback fra et udvalgt team af brugere fra de forskellige Singapore-regeringsorganer, er forskerne gået i gang med næste fase af projektet, som fokuserer på at vurdere varmerisici og byvarmes indvirkning på menneskelige og biodiversitetsøkosystemer.

Indsigt fra forskningen

En vigtig indsigt fra forskningen hidtil vedrører virkningen af ​​træer og parker.

Selvom træplantning opfattes som den perfekte løsning til at reducere byvarmen, ser der ud til at være et mætningspunkt, hvor der observeres temperaturreduktion.

Derudover kan dårlig forvaltning af træer, især på grund af overfyldning, reducere vindhastigheder, øge fugtigheden og fange luftforurenende stoffer. Dette resulterer i skadelige virkninger på termisk komfort.

Når det er sagt, bidrager træer i en park til køligere temperaturer, der kan mærkes i Housing Development Board (HDB) godser op til 300 meter væk.

Denne effekt, kendt som Park Cool Island-effekten, kan reducere den gennemsnitlige strålingstemperatur i løbet af dagen, når solen er mest intens mellem kl. 11.00 og 15.00.

Træer giver også den nødvendige skygge fra solen og hjælper med at afkøle de omkringliggende områder gennem evapotranspiration, som er processen med at trække varme fra omgivelserne og sprede den gennem fordampning.

Det har vist sig, at træer og parker giver andre økosystemeffekter, såsom forbedret mentalt velvære og kulstofbinding, som reducerer drivhusgasemissioner.

Leveret af Singapore Management University