Финишная прямая для белых дорог: почему прохладный асфальт в Финиксе оказался жарче для людей
Когда в Финиксе решили покрыть обычный черный асфальт светлой отражающей краской, идея выглядела почти очевидной. Темная поверхность нагревается, светлая отражает солнечный свет, значит на улице должно стать прохладнее.
Эксперимент показал гораздо более интересную картину. Сам асфальт действительно остыл. Но человеку, который идет по такой дороге в полдень, местами стало жарче.
Асфальт остыл на 12°F, но солнце вернулось
Финикс в 2020 году запустил программу Cool Pavement Pilot Program вместе с исследователями Arizona State University. В течение года отражающее покрытие сравнивали с обычным состарившимся асфальтом.
Результат для самой дороги выглядел убедительно. В полдень покрытие было примерно на 12°F холоднее, утром разница составляла 2,4°F, а днем около 10,5°F. Грунт под дорогой тоже оказался в среднем на 4,8°F прохладнее.
Для дорожной инфраструктуры это серьезный плюс. Меньше нагрев, меньше тепловая нагрузка на покрытие, потенциально более медленное старение дороги.
Но затем исследователи посмотрели не только на асфальт.
Средняя лучистая температура для человека на покрытой дороге выросла примерно на 5,5°F.
Причина простая. Светлая поверхность поглощает меньше солнечной энергии, зато больше отражает. Часть этого излучения получает человек, который находится рядом с дорогой.
Получается странная на первый взгляд ситуация: термометр, направленный на асфальт, радуется, а человек рядом с ним может чувствовать дополнительный жар.
Эффект зеркала
Здесь есть важный момент, который легко пропустить.
Городская жара зависит не только от температуры воздуха. На человека одновременно воздействуют солнце, окружающие поверхности, тень, ветер и тепловое излучение от зданий и дороги.
Черный асфальт работает как огромный аккумулятор солнечной энергии. Он сильно нагревается и потом отдает тепло.
Отражающее покрытие ведет себя иначе. Оно меньше нагревается, зато отправляет больше солнечного излучения обратно в окружающее пространство. Если рядом стоит человек, часть энергии попадает непосредственно на него.
Поэтому обычная логика «сделаем поверхность светлее и станет прохладнее» работает только для одного элемента системы.
Город представляет собой гораздо более сложную тепловую конструкцию.
Финикс уже получил предупреждение от Лос-Анджелеса
Похожий результат исследователи получили в Лос-Анджелесе. В эксперименте с солнечно отражающим покрытием температура поверхности снизилась примерно на 4–6°F, однако средняя лучистая температура над дорогой в полдень выросла примерно на 7,2°F.
То есть история Финикса оказалась частью более широкой закономерности.
И здесь возникает интересный вывод: чем больше людей находится непосредственно рядом с отражающей поверхностью, тем важнее становится вопрос направления отраженного света.
Для пустой парковки это одна проблема. Для площади, школьной площадки или тротуара, где люди стоят и идут в полдень, совсем другая.
Именно поэтому последующие исследования Phoenix указывают на открытые жилые улицы и парковки как на более подходящие места для такой технологии. Пространства с большим количеством людей в самое жаркое время дня подходят гораздо хуже.
Еще одна проблема: покрытие постепенно теряет эффективность
Даже первоначальный результат нельзя считать вечным.
Сразу после нанесения покрытие отражало около 33–38% солнечного излучения. Через десять месяцев показатель снизился до 19–30%. Поверхность загрязняется, изнашивается и постепенно становится менее отражающей.
Обычный асфальт отражает примерно 12% солнечного излучения.
Разница сохраняется, но становится заметно меньше.
Это важная деталь для городов, которые хотят масштабировать технологию. Недостаточно один раз покрасить улицу и поставить галочку в климатическом отчете. Нужно учитывать обслуживание, загрязнение покрытия и реальную эффективность через несколько лет.
Сан-Антонио получил еще один кусок головоломки
Финикс оказался далеко не единственным городом, который решил проверить идею на практике.
В Сан-Антонио тоже начали тестировать cool pavement. В одном из экспериментов наиболее эффективное покрытие снизило дневную температуру поверхности в среднем примерно на 3,58°F. При сравнении со свежим асфальтом разница достигала 18°F.
Здесь есть важная оговорка: свежий асфальт обычно темнее и горячее состарившегося покрытия, поэтому разные исследования нельзя механически складывать в одну таблицу и объявлять победителя.
Именно такие различия показывают главную проблему городских экспериментов. Результат зависит от климата, материала, возраста асфальта, времени суток, тени, плотности застройки и того, где именно люди находятся относительно покрытия.
Самый разумный вариант может оказаться выше уровня дороги
У эксперимента в Финиксе есть неожиданная мораль.
Если задача города заключается именно в том, чтобы людям было прохладнее, одной смены покрытия недостаточно. Иногда гораздо эффективнее изменить пространство вокруг человека.
Деревья дают тень. Навесы блокируют прямое солнечное излучение. Зеленые зоны меняют микроклимат. Ветер помогает отводить тепло от тела.
Отражающая дорога может хорошо работать там, где люди редко находятся непосредственно над ней. Но на оживленной площади в полдень вопрос уже звучит иначе: куда уйдет отраженное солнце?
Поэтому будущее городской борьбы с жарой, скорее всего, будет выглядеть не как массовая покраска асфальта в белый цвет. Гораздо интереснее комбинация технологий: отражающие покрытия там, где они действительно полезны, плюс тень, деревья и грамотная планировка там, где находятся люди.
Финикс фактически проверил простую городскую идею в реальном масштабе и получил полезный урок: охладить материал гораздо легче, чем охладить человека рядом с ним.
