Leichteres Pflaster macht wirklich coole Städte, wenn es richtig gemacht wird

Image Ein Straßenteam bemalt eine Straße in Los Angeles mit einer Beschichtung, die die Hitze reduzieren soll. John McCoy/MediaNews Group/Los Angeles Daily News über Getty Images

Wenn Hitzewellen auftreffen, suchen die Menschen nach allem, was die Temperatur senken könnte. Eine Lösung liegt uns direkt unter den Füßen: Bürgersteig.

Denken Sie daran, wie heiß die Sohlen Ihrer Schuhe werden können, wenn Sie auf dunklem Bürgersteig oder Asphalt gehen. Eine heiße Straße ist nicht nur heiß zum Anfassen – sie erhöht auch die Umgebungstemperatur.

Untersuchungen zeigen, dass der Bau hellerer, reflektierenderer Straßen das Potenzial hat, niedrigere Lufttemperaturen um mehr als 2.5 Grad Fahrenheit (1.4 °C) und reduzieren dabei die Häufigkeit von Hitzewellen in den US-Städten um 41 %. Reflektierende Oberflächen müssen jedoch strategisch eingesetzt werden – die falsche Platzierung kann nahegelegene Gebäude sogar aufheizen, anstatt zu kühlen.

As Forscher in MITs Hub für konkrete Nachhaltigkeit, haben wir diese Oberflächen modelliert und die richtige Balance ermittelt, um die Hitze zu senken und den Städten dabei zu helfen, ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren. So funktioniert reflektierendes Pflaster und was Städte zu beachten haben.

Warum sich Oberflächen erhitzen

Alle Oberflächen können je nach Strahlungsmenge, die sie absorbieren oder reflektieren, die Lufttemperatur in Städten beeinflussen.

In städtischen Gebieten, ca. 40% des Landes sind gepflastert, und dieser Bürgersteig absorbiert Sonnenstrahlung. Die in der Fahrbahnmasse aufgenommene Wärme wird nach und nach abgegeben und erwärmt die Umgebung. Das kann sich verschlimmern städtische Wärmeinseln und verschlimmern die Auswirkungen von Hitzewellen. Dies ist einer der Gründe, warum Städte regelmäßig a ein paar Grad wärmer im Sommer als nahe gelegene ländliche Gebiete und grüne Vororte.

Eine Karte von Washington, DC und einigen seiner Vororte, die Hitzeinseln in den Innenstadtbereichen zeigt. Der urbane Hitzeinseleffekt in Washington, DC, am 28. August 2018. NOAA Climate.gov

Reflektierende Materialien auf dem Bürgersteig können einen Wärmestau verhindern und dem Klimawandel entgegenwirken, indem sie die Sonnenstrahlung zurück in die Atmosphäre reflektieren. Weiße Dächer kann den gleichen Effekt haben.

Um das Reflexionsvermögen einer Fahrbahn abzuschätzen, verwenden wir ein Maß namens Albedo. Albedo bezieht sich auf den Anteil des von einer Oberfläche reflektierten Lichts. Je niedriger die Albedo einer Oberfläche ist, desto mehr Licht absorbiert sie und desto mehr Wärme fängt sie folglich ein.

Normalerweise gilt: Je dunkler die Oberfläche, desto niedriger die Albedo. Herkömmliche Beläge wie Asphalt haben eine niedrige Albedo von etwa 0.05-0.1, dh sie reflektieren nur 5 bis 10 % des empfangenen Lichts und absorbieren bis zu 95 %.

Wenn Pflaster stattdessen hellere Zusätze, reflektierende Zuschlagstoffe, lichtreflektierende Oberflächenbeschichtungen oder leichtere Pflastermaterialien wie Beton verwenden, können sie die Albedo verdreifachen und mehr Strahlung in den Weltraum senden.

Obwohl die Vorteile von reflektierenden Bürgersteigen auf den 4 Millionen Straßenkilometern des Landes variieren können, sind sie im Großen und Ganzen immens. Ein MIT CSHub-Modell schätzt, dass eine Erhöhung der Albedo auf allen US-Straßen den Energieverbrauch für die Kühlung senken und die Treibhausgasemissionen um 4 Millionen Autos für ein Jahr gefahren. Und wenn Materialien lokal bezogen werden, wie helle Bindemittel oder Zuschlagstoffe, Schotter, Kies oder andere harte Materialien in Beton, können diese Straßen auch Geld sparen.

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Standort ist wichtig

Aber nicht alle befestigten Flächen sind ideal für kühle Straßen. Innerhalb von Städten und sogar innerhalb von Stadtvierteln unterscheiden sich die Vorteile.

Wenn hellere Bürgersteige Strahlung auf Gebäude reflektieren – einfallende Strahlung genannt – können sie im Sommer benachbarte Gebäude erwärmen, was den Bedarf an Klimaanlagen sogar erhöht. Deshalb ist die Standortorientierung wichtig.

Abbildungen eines Gebäudes mit Text, der die verschiedenen Effekte nach Jahreszeit beschreibt. Reflektierende Straßen können im Sommer und Winter je nach umgebender Bebauung unterschiedliche Auswirkungen haben. MIT

Betrachten Sie die Unterschiede zwischen Boston und Phoenix.

Bostons dichte Innenstadt mit engen Gassen hat hohe Gebäude, die die meisten Stunden des Tages das Licht davon abhalten, direkt auf den Bürgersteig zu fallen. Reflektierendes Pflaster wird dort nicht viel helfen oder schaden. Aber Bostons ungehinderte Autobahnen und seine Vororte würden einen Nettovorteil daraus ziehen, einen großen Teil des einfallenden Sonnenlichts an die Spitze der Atmosphäre zu reflektieren. Anhand von Modellen fanden wir heraus, dass die Verdoppelung der traditionellen Albedo der Straßen der Stadt die Sommertemperaturen um 1 bis 2.7 ° F (0.3 bis 1.7 ° C) senken könnte.

Phoenix könnte seine Sommertemperaturen noch weiter senken – um 2.5 bis 3.6 ° C –, aber die Auswirkungen in einigen Teilen der Innenstadt sind kompliziert. In einigen niedrigen, spärlichen Stadtvierteln in der Innenstadt stellten wir fest, dass reflektierende Bürgersteige den Kühlbedarf aufgrund der erhöhten einfallenden Strahlung auf die Gebäude erhöhen könnten.

In Los Angeles, wo die Stadt mit einer kühleren Beschichtung experimentiert hat über Asphalt fanden die Forscher einen weiteren zu berücksichtigenden Effekt. Wenn die Beschichtung in Bereichen verwendet wurde, in denen Menschen spazieren gehen, war der Boden selbst bis zu 11 ° C kühler, aber ein paar Meter über dem Boden stieg die Temperatur, da die Sonnenstrahlen reflektiert wurden. Die Ergebnisse legen nahe solche Beschichtungen könnten für Straßen besser geeignet sein als für Gehwege oder Spielplätze.

Eine elegante Lösung bei sorgfältiger Anwendung

Die Städte müssen all diese Auswirkungen berücksichtigen.

Reflektierende Bürgersteige sind eine elegante Lösung, die etwas verändern kann, was wir täglich verwenden, um die Erwärmung der Stadt zu reduzieren. Das volle Lebenszyklusemissionen von Straßen, einschließlich die darin verwendeten Materialien, müssen berücksichtigt werden. Aber da Städte über Möglichkeiten nachdenken, die Auswirkungen des Klimawandels zu bekämpfen, halten wir die strategische Optimierung des Straßenbelags für eine kluge Option, um urbane Kerne lebenswerter zu machen.

Das Gespräch

Über den Autor

Hessam AzariJafari, Postdoctoral Associate in Engineering, Massachusetts Institute of Technology

Bücher zum Thema

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von Jesse M. Keenan
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