La modelización del flujo de calor por urbanización confirma que es una causa probable del calentamiento global significativo: requisitos de mitigación de la urbanización
Autores: Feinberg, Alec
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La modelización del flujo de calor por urbanización confirma que es una causa probable del calentamiento global significativo: requisitos de mitigación de la urbanización
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencias medioambientales generales
Palabras clave
Urbanización
Flujos de calor
Liberación de calor antropogénico
áreas de superficie impermeables
Calentamiento global
Modelos climáticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Mediciones recientes en tierra encuentran que la magnitud del efecto de urbanización sobre la temperatura media anual del aire en la superficie global corresponde a una contribución de urbanización del 12.7%. Es importante proporcionar modelos para ayudar a entender estos resultados, ya que existen preocupaciones conflictivas. Este estudio modela la contribución del calentamiento global que los flujos de calor de urbanización (UHF) pueden hacer debido a la liberación de calor antropogénico (AHR) y la calefacción solar de áreas de superficie impermeables (ISA), con efectos secundarios adicionales. Los resultados ayudan a explicar y respaldar las observaciones basadas en tierra. Los modelos climáticos típicamente omiten la liberación de calor antropogénico (AHR) ya que las estimaciones de calentamiento están por debajo del 1%. En concordancia, la evaluación de referencia en este documento tiene hallazgos similares. Sin embargo, en este estudio se utilizan los métodos de estimación de amplificación climática (MCAE) con modelos de amplificación basados en física asistida por datos. Cuando se aplican los MCAE a niveles globales y de microclima que consideran gases de efecto invernadero (GHG), retroalimentación y otros efectos secundarios; los resultados muestran que los flujos de AHR pueden amplificarse, aumentando para tener una influencia estimada de calentamiento global (GW) del 6.5% desde 1950 hasta 2022, lo que resulta en un aumento de 0.9% por década. Esta tasa creciente debido al consumo de energía se encuentra razonablemente correlacionada con la creciente tasa de crecimiento poblacional durante este tiempo. Además, utilizando los MCAE, este documento estudia la evaluación de flujos de calor debido a la calefacción solar de superficies impermeables no sombreadas, incluyendo posibles efectos de amplificación secundarios. Las áreas de superficie impermeables (ISA) como carreteras de asfalto, techos y lados de edificios han sido reportadas con altas temperaturas de contacto de superficie terrestre (LSCT) en relación con las no-ISA y se ha encontrado que contribuyen significativamente al calentamiento por urbanización. Los resultados indican que las superficies impermeables no sombreadas de alta temperatura (incluyendo lados de edificios) se estiman en un promedio de alrededor de 10-11 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente de la tierra de 14.5 grados Celsius (mostrando estimaciones de albedo ISA entre 0.133 y 0.115 respectivamente); se estima que los flujos de calor ISA con efectos secundarios tienen aproximadamente una influencia de GW del 6.5%. Esto se desglosa con contribuciones promedio del 4.0% de las ISA urbanas y del 2.5% de los flujos de calor ISA rurales. Se estima que los flujos de calor de las carreteras de asfalto tienen aproximadamente una influencia de calentamiento global del 1.1%. Luego, se evalúa el efecto total de UHF de las ISA y AHR con efectos secundarios en modelos para obtener una influencia combinada promedio de GW del 13%, ayudando a confirmar los resultados de mediciones basadas en tierra. Se utilizaron varios valores clave de ajuste para sombreado, cobertura de nubes y relaciones ISA rurales a urbanas. Se evaluaron los GHG de microclima y la retroalimentación de vapor de agua relacionada (WVF) para aumentar el calentamiento urbano en aproximadamente un 50%. También se proporciona una evaluación del aumento de vapor de agua y radiación debido a UHF. Este estudio también muestra la necesidad de incorporar flujos de calor de urbanización con efectos secundarios en los modelos climáticos e indica la necesidad de objetivos de mitigación de flujos de calor urbano del Acuerdo de París. Los resultados también encontraron que, dadas las condiciones climáticas promedio, es posible mitigar gran parte del efecto UHI con un aumento de albedo de 0.1 que se anticipa que reducirá las temperaturas promedio de las superficies impermeables en aproximadamente 9 grados Celsius. Los estudios muestran que esto se puede lograr con carreteras y techos frescos rentables. Aunque se estima que las carreteras ocupan solo el 14% de las ISA, cambiar las carreteras de asfalto a superficies tipo concreto mejoraría la reflectividad en aproximadamente un factor de 5 y se estima que mitigaría alrededor del 5.5% del calentamiento global. Desafortunadamente, el uso excesivo actual de asfalto negro en pavimentos y techos es altamente peligroso para nuestro medio ambiente, causando aumentos de UHI en olas de calor, temperaturas excesivas y problemas de calentamiento global, y debería ser prohibido. El uso de asfalto también reduce las oportunidades para la geoingeniería solar de la urbanización.
Descripción
Mediciones recientes en tierra encuentran que la magnitud del efecto de urbanización sobre la temperatura media anual del aire en la superficie global corresponde a una contribución de urbanización del 12.7%. Es importante proporcionar modelos para ayudar a entender estos resultados, ya que existen preocupaciones conflictivas. Este estudio modela la contribución del calentamiento global que los flujos de calor de urbanización (UHF) pueden hacer debido a la liberación de calor antropogénico (AHR) y la calefacción solar de áreas de superficie impermeables (ISA), con efectos secundarios adicionales. Los resultados ayudan a explicar y respaldar las observaciones basadas en tierra. Los modelos climáticos típicamente omiten la liberación de calor antropogénico (AHR) ya que las estimaciones de calentamiento están por debajo del 1%. En concordancia, la evaluación de referencia en este documento tiene hallazgos similares. Sin embargo, en este estudio se utilizan los métodos de estimación de amplificación climática (MCAE) con modelos de amplificación basados en física asistida por datos. Cuando se aplican los MCAE a niveles globales y de microclima que consideran gases de efecto invernadero (GHG), retroalimentación y otros efectos secundarios; los resultados muestran que los flujos de AHR pueden amplificarse, aumentando para tener una influencia estimada de calentamiento global (GW) del 6.5% desde 1950 hasta 2022, lo que resulta en un aumento de 0.9% por década. Esta tasa creciente debido al consumo de energía se encuentra razonablemente correlacionada con la creciente tasa de crecimiento poblacional durante este tiempo. Además, utilizando los MCAE, este documento estudia la evaluación de flujos de calor debido a la calefacción solar de superficies impermeables no sombreadas, incluyendo posibles efectos de amplificación secundarios. Las áreas de superficie impermeables (ISA) como carreteras de asfalto, techos y lados de edificios han sido reportadas con altas temperaturas de contacto de superficie terrestre (LSCT) en relación con las no-ISA y se ha encontrado que contribuyen significativamente al calentamiento por urbanización. Los resultados indican que las superficies impermeables no sombreadas de alta temperatura (incluyendo lados de edificios) se estiman en un promedio de alrededor de 10-11 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente de la tierra de 14.5 grados Celsius (mostrando estimaciones de albedo ISA entre 0.133 y 0.115 respectivamente); se estima que los flujos de calor ISA con efectos secundarios tienen aproximadamente una influencia de GW del 6.5%. Esto se desglosa con contribuciones promedio del 4.0% de las ISA urbanas y del 2.5% de los flujos de calor ISA rurales. Se estima que los flujos de calor de las carreteras de asfalto tienen aproximadamente una influencia de calentamiento global del 1.1%. Luego, se evalúa el efecto total de UHF de las ISA y AHR con efectos secundarios en modelos para obtener una influencia combinada promedio de GW del 13%, ayudando a confirmar los resultados de mediciones basadas en tierra. Se utilizaron varios valores clave de ajuste para sombreado, cobertura de nubes y relaciones ISA rurales a urbanas. Se evaluaron los GHG de microclima y la retroalimentación de vapor de agua relacionada (WVF) para aumentar el calentamiento urbano en aproximadamente un 50%. También se proporciona una evaluación del aumento de vapor de agua y radiación debido a UHF. Este estudio también muestra la necesidad de incorporar flujos de calor de urbanización con efectos secundarios en los modelos climáticos e indica la necesidad de objetivos de mitigación de flujos de calor urbano del Acuerdo de París. Los resultados también encontraron que, dadas las condiciones climáticas promedio, es posible mitigar gran parte del efecto UHI con un aumento de albedo de 0.1 que se anticipa que reducirá las temperaturas promedio de las superficies impermeables en aproximadamente 9 grados Celsius. Los estudios muestran que esto se puede lograr con carreteras y techos frescos rentables. Aunque se estima que las carreteras ocupan solo el 14% de las ISA, cambiar las carreteras de asfalto a superficies tipo concreto mejoraría la reflectividad en aproximadamente un factor de 5 y se estima que mitigaría alrededor del 5.5% del calentamiento global. Desafortunadamente, el uso excesivo actual de asfalto negro en pavimentos y techos es altamente peligroso para nuestro medio ambiente, causando aumentos de UHI en olas de calor, temperaturas excesivas y problemas de calentamiento global, y debería ser prohibido. El uso de asfalto también reduce las oportunidades para la geoingeniería solar de la urbanización.